ЛЕКЦИЯ 3 Материалы, получаемые термической обработкой минерального сырья. Керамические материалы

Керамическими называют искусственные каменные материалы и изделия, полученные в процессе технологической обработки минерального сырья и последующего обжига при высоких температурах. Название керамика происходит от греческого слова Keramos - глина. Керамическими называют искусственные каменные материалы и изделия, полученные в процессе технологической обработки минерального сырья и последующего обжига при высоких температурах. Название керамика происходит от греческого слова Keramos - глина. Материал, из которого состоят керамические изделия после обжига, в технологии керамики называют керамическим черепком. Материал, из которого состоят керамические изделия после обжига, в технологии керамики называют керамическим черепком. В последнее время получило распространение производство специальной керамики с уникальными свойствами для нужд ядерной энергетики, машиностроения, электронной, ракетной и других отраслей промышленности. В последнее время получило распространение производство специальной керамики с уникальными свойствами для нужд ядерной энергетики, машиностроения, электронной, ракетной и других отраслей промышленности. Большой практический интерес имеют керметы, состоящие из металлической и керамической частей. Большой практический интерес имеют керметы, состоящие из металлической и керамической частей.

Керамические материалы классифицируют по ряду признаков: Керамические материалы классифицируют по ряду признаков: По назначению керамические изделия подразделяют на следующие виды: стеновые, отделочные, кровельные, для полов, для перекрытий, дорожные, санитарно- технические, кислотоупорные, теплоизоляционные, огнеупорные и заполнители для бетонов По назначению керамические изделия подразделяют на следующие виды: стеновые, отделочные, кровельные, для полов, для перекрытий, дорожные, санитарно- технические, кислотоупорные, теплоизоляционные, огнеупорные и заполнители для бетонов По структуре различают керамические изделия с пористым и спекшимся (плотным) черепком. По структуре различают керамические изделия с пористым и спекшимся (плотным) черепком. Пористыми считают изделия с водопоглощением по массе более 5%. К ним относятся изделия как грубой (керамические стеновые кирпич и камень, изделия для кровли и перекрытий, дренажные трубы), так и тонкой (облицовочные плитки, фаянсовые) керамики. Пористыми считают изделия с водопоглощением по массе более 5%. К ним относятся изделия как грубой (керамические стеновые кирпич и камень, изделия для кровли и перекрытий, дренажные трубы), так и тонкой (облицовочные плитки, фаянсовые) керамики. К плотным относят изделия с водопоглощением по массе менее 5%. К ним принадлежат также изделия и грубой (клинкерный кирпич, крупноразмерные облицовочные плиты), и тонкой (фаянс, полуфарфор, фарфор) керамики. К плотным относят изделия с водопоглощением по массе менее 5%. К ним принадлежат также изделия и грубой (клинкерный кирпич, крупноразмерные облицовочные плиты), и тонкой (фаянс, полуфарфор, фарфор) керамики.

По температуре плавления керамические материалы и изделии подразделяются на легкоплавкие (с температурой плавления ниже 1350°С), тугоплавкие (с Температурой плавления 1350°С-1580°С), огнеупорные (1580°С-2000°С), высшей огнеупорности (более 2000° С) По температуре плавления керамические материалы и изделии подразделяются на легкоплавкие (с температурой плавления ниже 1350°С), тугоплавкие (с Температурой плавления 1350°С-1580°С), огнеупорные (1580°С-2000°С), высшей огнеупорности (более 2000° С) Возможность получения любых заданных свойств, широкая номенклатура, большие запасы повсеместно распространенного сырья, сравнительная простота технологии, высокая долговечность и экологическая безвредность керамических материалов обеспечивают им одно их первых мест по значимости и объемам производства среди других строительных материалов. Так выпуск керамического кирпича составляет около половины объема всех стеновых материалов. Возможность получения любых заданных свойств, широкая номенклатура, большие запасы повсеместно распространенного сырья, сравнительная простота технологии, высокая долговечность и экологическая безвредность керамических материалов обеспечивают им одно их первых мест по значимости и объемам производства среди других строительных материалов. Так выпуск керамического кирпича составляет около половины объема всех стеновых материалов.

Сырье для производства керамических материалов Сырье для производства керамических материалов Основным сырьевым материалом для производства строительных керамических изделий является глинистое сырье, применяемое в чистом виде, а чаще в смеси с добавками - отощающими, поробразующими, плавнями, пластификаторами и др. Основным сырьевым материалом для производства строительных керамических изделий является глинистое сырье, применяемое в чистом виде, а чаще в смеси с добавками - отощающими, поробразующими, плавнями, пластификаторами и др. Глинистое сырье (глины и каолины) - продукт выветривания изверженных полевошпатных горных пород, содержащий примеси других горных пород. Глинистые минеральные частицы диаметром 0,005 мм и менее обеспечивают способность при затворении водой образовывать пластичное тесто, сохраняющее при высыхании приданную форму, а после обжига приобретающее водостойкость и прочность камня Глинистое сырье (глины и каолины) - продукт выветривания изверженных полевошпатных горных пород, содержащий примеси других горных пород. Глинистые минеральные частицы диаметром 0,005 мм и менее обеспечивают способность при затворении водой образовывать пластичное тесто, сохраняющее при высыхании приданную форму, а после обжига приобретающее водостойкость и прочность камня Помимо глинистых частиц в составе сырья имеется определенное содержание пылевидных частиц с размерами зерен 0,005-0,16 мм и песчаных частиц с размерами зерен 0,16-2 мм. Помимо глинистых частиц в составе сырья имеется определенное содержание пылевидных частиц с размерами зерен 0,005-0,16 мм и песчаных частиц с размерами зерен 0,16-2 мм.

При сушке глиняное тесто теряет воду и уменьшается по объему. Этот процесс называется воздушной усадкой. Чем больше в глинистом сырье глинистых частиц, тем выше пластичность и воздушная усадка глин. В зависимости от этого глины подразделяются на высокопластичные, среднепластичные, умеренно-пластичные, малопластичные и непластичные. При сушке глиняное тесто теряет воду и уменьшается по объему. Этот процесс называется воздушной усадкой. Чем больше в глинистом сырье глинистых частиц, тем выше пластичность и воздушная усадка глин. В зависимости от этого глины подразделяются на высокопластичные, среднепластичные, умеренно-пластичные, малопластичные и непластичные. Высокопластичные глины имеют в своем составе до 80-90% глинистых частиц, число пластичности более 25, водопотребность более 28% и воздушную усадку 10-15%. Высокопластичные глины имеют в своем составе до 80-90% глинистых частиц, число пластичности более 25, водопотребность более 28% и воздушную усадку 10-15%. Средне- и умеренно-пластичные глины имеют в своем составе 30-60% глинистых частиц, число пластичности 15-25, водопотребность 20-28% и воздушную усадку 7-10%. Средне- и умеренно-пластичные глины имеют в своем составе 30-60% глинистых частиц, число пластичности 15-25, водопотребность 20-28% и воздушную усадку 7-10%. Малопластичные глины имеют в своем составе от 5% до 30% глинистых частиц, водопотребность менее 20%, число пластичности 7-15 и воздушную усадку 5-7%. Малопластичные глины имеют в своем составе от 5% до 30% глинистых частиц, водопотребность менее 20%, число пластичности 7-15 и воздушную усадку 5-7%. Непластичные глины не образуют пластичное удобоформуемое тесто. Непластичные глины не образуют пластичное удобоформуемое тесто.

Глинистые частицы в большинстве своем состоят из вторичных минералов: каолинита Al 2 О 3 2SiО 2 2Н 2 О, монтмориллонита Al 2 О 3 4SiО 2 4Н 2 О, гидрослюдистых и их смесей в различных сочетаниях Глинистые частицы в большинстве своем состоят из вторичных минералов: каолинита Al 2 О 3 2SiО 2 2Н 2 О, монтмориллонита Al 2 О 3 4SiО 2 4Н 2 О, гидрослюдистых и их смесей в различных сочетаниях Глины с преобладающим содержанием каолинита имеют светлую окраску, слабо набухают при взаймодействии с водой, характеризуются тугоплавкостью, малопластичны и малочувствительны к сушке. Глины с преобладающим содержанием каолинита имеют светлую окраску, слабо набухают при взаймодействии с водой, характеризуются тугоплавкостью, малопластичны и малочувствительны к сушке. Глины, содержащие монтмориллонит, очень пластичны, сильно набухают, чувствительны к сушке и обжигу с проявлением искривления изделий и растрескивания Глины, содержащие монтмориллонит, очень пластичны, сильно набухают, чувствительны к сушке и обжигу с проявлением искривления изделий и растрескивания Химический состав глин выражается содержанием и соотношением различных оксидов. В керамическом сырье содержание важнейших оксидов колеблется в широких пределах: SiО %; АI 2 О % Fе 2 О 3 – 0-15%; СаО - 0,5-25%; МgО - 0-4%; R 2 O - 3-5%. Химический состав глин выражается содержанием и соотношением различных оксидов. В керамическом сырье содержание важнейших оксидов колеблется в широких пределах: SiО %; АI 2 О % Fе 2 О 3 – 0-15%; СаО - 0,5-25%; МgО - 0-4%; R 2 O - 3-5%. С увеличением содержания АI 2 О 3 повышается пластичность и огнеупорность глин, а с повышением содержания Si0 2 - пластичность глин снижается, увеличивается пористость, снижается прочность обожженных изделий. С увеличением содержания АI 2 О 3 повышается пластичность и огнеупорность глин, а с повышением содержания Si0 2 - пластичность глин снижается, увеличивается пористость, снижается прочность обожженных изделий.

Присутствие оксидов железа снижает огнеупорность глин, тонкодисперсного известняка придает светлую окраску и понижает огнеупорность глин Присутствие оксидов железа снижает огнеупорность глин, тонкодисперсного известняка придает светлую окраску и понижает огнеупорность глин Камневидные включения его являются причинами появления дутиков и трещин в керамических изделиях. Камневидные включения его являются причинами появления дутиков и трещин в керамических изделиях. Оксиды щелочных металлов (Nа 2 O и К 2 O) являются сильными плавнями, способствуют повышению усадки, уплотнению черепка и повышению его прочности. Оксиды щелочных металлов (Nа 2 O и К 2 O) являются сильными плавнями, способствуют повышению усадки, уплотнению черепка и повышению его прочности. Наличие в глинистом сырье растворимых солей сульфатов и хлоридов натрия, кальция, магния и железа вызывает появление белых выцветов на поверхности изделий. Наличие в глинистом сырье растворимых солей сульфатов и хлоридов натрия, кальция, магния и железа вызывает появление белых выцветов на поверхности изделий.

Добавки к глинам Отощающие добавки. Их вводят в пластичные глины для уменьшения усадки при сушке и обжиге и предотвращения деформаций и трещин в изделиях. Отощающие добавки. Их вводят в пластичные глины для уменьшения усадки при сушке и обжиге и предотвращения деформаций и трещин в изделиях. Порообразующие добавки. Их вводят для повышения пористости черепка и улучшения теплоизоляционных свойств керамических пыль. Порообразующие добавки. Их вводят для повышения пористости черепка и улучшения теплоизоляционных свойств керамических пыль. Плавни. Их вводят с целью снижения температуры обжига керамических изделий. Плавни. Их вводят с целью снижения температуры обжига керамических изделий. Пластифицирующие добавки. Их вводят с целью повышения пластичности сырьевых смесей при меньшем расходе воды. Пластифицирующие добавки. Их вводят с целью повышения пластичности сырьевых смесей при меньшем расходе воды.