2. Сировина для виробництва керамічних виробів

Основною сировиною для виробництва стінних керамічних виробів є глинисті породи, що є механічною сумішшю глиноутворювальних мінералів і домішок.

Дані хімічних аналізів показують, що глиноутворювальні мінерали складаються головним чином з камнезему, глинозему і води.

Вони представлені зазвичай такими глинистими мінералами, як алофан, каолініт, галуазит, монтмориллонит, бейделіт, іліт або гідрослюда, хлорит і ін. Окрім перерахованих мінералів, у глинистих породах наявні також (у різних кількостях) неглинисті мінерали: кварц, кальцит, польовий шпат та ін. Інколи в них містяться органічні речовини і розчинені солі.

Рентгенографічні дослідження глин показали, що глинисті мінерали мають кристалічну будову. Саме мінеральний склад цих кристалів і відносний їх вміст в породі визначають як природу, так і її фізичні властивості.

Глинисті породи – це рихлі утворення, що мають здатність переходити при зволоженні в пластичний стан, тобто легко формуватися і зберігати надану їм форму.

Після сушіння і випалення така глиниста маса перетворюється на дуже стійкий і міцний кам’янистий матеріал. Саме на цих характерних властивостях глинистих порід базується технологія керамічних виробів.

Залежно від мінерального складу глинистих часток глини діляться на мономінеральні і полімінеральні.

Мономінеральні глини складаються в основному з одного мінералу. До них відносяться, наприклад, каолінітові вогнетривкі глини, в яких глиноутворювальні мінерали представлені майже цілком мінералом каолінітом (боровичівські, латненські глини та ін.).

У полімінеральних глинах комплекс глиноутворювальних мінералів складається з декількох мінералів: каолініту, гідрослюди, монтморилоніту та ін. У природі частіше зустрічаються полімінеральні глини, що відносяться до низьких сортів і використовуються головним чином для виготовлення виробів стінної кераміки.

Глиниста сировина для керамічної промисловості класифікується за такими основними якісними ознаками (ДСТУ Б В.2.7-60-97. Сировина глиниста для виробництва керамічних будівельних матеріалів) як вогнетривкість, вміст фарбувальних оксидів в прожареному стані, пластичність, вміст грубозернистих домішок.

За вмістом глинистих часток глинисті породи ділять на глини, суглинки і супіски. При значному вмісті пилової фракції глинисті породи називають алевритами, а слабозцементовані їхні різновиди – алевролітами. У цегельному виробництві використовують, як правило, глини та суглинки і майже зовсім не застосовують супісків і алевритів.

Частими домішками в них є карбонати кальцію і магнію, розподілені в загальній глинистій масі як у вигляді дрібних борошнистих часток, так і у вигляді крупних домішок. Підвищений вміст карбонатів у будь-якому вигляді знижує якість глинистої сировини. Присутність їх у тонкоподрібненому стані (більше 30%) викликає деформацію виробів у випаленні, знижує їхні міцність і морозостійкість.

Крупні домішки карбонатів після випалення переходять в окисли кальцію і магнію, які легко потім поглинають вологу і, збільшуючись в об’ємі, розривають виріб. Тому, якщо вміст дрібнобитого карбонату не перевищує певної межі, він менш шкідливий, ніж великий. Є багато способів боротьби з негативними властивостями крупних карбонатних домішок, присутніх у глинистій сировині. Найнадійнішим і найефективнішим способом є подрібнення крупних домішок на бігунах і вальцях грубого і тонкого помелу.

У глинистій масі, що має високу пластичність (жирність), пори і капіляри дуже малі і часто закриті. Вироби, сформовані з такої маси, сушаться повільно, переміщення вологи і її випарів із внутрішніх ділянок відбувається вельми важко. Внаслідок цього виникає велика різниця вологостей поверхні зразка, що сохне швидше, і внутрішньої його частини, що повільніше віддає вологу. Саме ця обставина призводить до нерівномірної усадки і появи тріщин на поверхні виробів.

Аби не допустити виникнення тріщин і в той же час добитися швидкого й рівномірного сушіння, необхідно перш за все створити у виробі нормальну дифузію. Це досягається за рахунок внесення до глинистої маси добавок, що знижують пластичність і кількість пор, які збільшують розмір капілярів. При цьому найбільший ефект отримують при внесенні грубозернистих добавок. Чим більше в глинистій масі крупних часток, тим більші в ній пори та капіляри і тим швидше й рівномірніше йде сушіння виробів, сформованих з такої маси. Нині широко поширені органічні добавки – деревна тирса і вугілля.