40. Перечислите основные добавочные материалы, применяемые при производстве керамических изделий, и приведите их характеристику

Отощающие добавки. Их вводят в пластичные глины для уменьшения усадки при сушке и обжиге и предотвращения деформаций и трещин в изделиях. Количество добавки определяют экспериментально, в зависимости от пластичности глины; расход добавки изменяется в пределах от 20 до 55 % по объему. К природным отощающим добавкам относятся кварцевые пески, а также породы, содержащие SiО₂ (диатомит, трепел, опока). Искусственные (техногенные) добавки – это дегидратированная глина, шамот (обожженная огнеупорная глина), а также промышленные отходы – металлургические и топливные шлаки и золы, горные породы угледобычи, древесные опилки и др.

Порообразующие добавки. Их вводят для повышения пористости черепка и улучшения теплоизоляционных свойств керамических изделий. Они подразделяются на органические, минеральные и пенообразующие. Органические добавки (древесные опилки, измельченный каменный уголь, торф) выгорают при обжиге с образованием пор, минеральные (плотные и пористые известняки, мел, доломит) разлагаются при обжиге с выделением CO₂, формирующего поры, пенообразующие добавки создают устойчивую пену, которая вводится в формовочную смесь.

Плавни (флюсы). Их вводят с целью снижения температуры обжига керамических изделий. Плавни имеют сравнительно низкую собственную температуру плавления (полевошпатные горные породы, пегматит, перлит, железные руды) или при обжиге образуют вещества с низкой температурой плавления (известняки, магнезит, мел, доломит, мрамор).К ним относятся: полевые пшаты, железная руда, доломит, магнезит, тальк, песчаник, пегматит, стеклобой, перлит.

Пластифицирующие добавки либо повышают пластичность формовочной смеси, либо позволяют понизить влажность сырца при требуемой пластичности формовочной смеси (поверхностно-активные вещества, пластификаторы).К ним относятся высокопластичные глины, бентониты, поверхностно-активные вещества.

Специальные добавки - это минеральные пигменты, используемые при производстве декоративной керамики. Для повышения кислотостойкости керамических изделий в сырьевые смеси добавляют песчаные смеси, затворенные жидким стеклом. Для повышения морозостойкости в смесь вводят до 2,5 % хлоридов калия, натрия или алюминия. Для получения некоторых видов цветной керамики в сырьевую смесь добавляют оксиды металлов (железа, кобальта, хрома, титана и др.).

41. Перечислите основные свойства глинистого сырья для керамической промышленности и приведите их характеристику

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.

Глинистые частицы имеют пластинчатую форму, между которыми при смачивании образуются тонкие слои воды, вызывая набухание частиц и способность их к скольжению относительно друг друга без потери связности. Поэтому глина, смешанная с водой, дает легко формуемую пластичную массу. При сушке глиняное тесто теряет воду и уменьшается по объему. Этот процесс называется воздушной усадкой.

Глины бывают:

Высокопластичные - 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 - имеют в своем составе 30-60% глинистых частиц, число пластичности 15-25, водопотребность 20-28% и воздушную усадку 7-10%.

Малопластичные - 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.

Глины с содержанием глинистых частиц более 60% называют "жирными", отличаются высокой усадкой, для снижения которой в глины добавляют "отощающие" добавки. Глины с содержанием глинистых частиц менее 10-15%*- "тощие" глины, в них при производстве изделий вводят тонкодисперсные добавки, например, бентонитовую глину.

Различное сочетание химического, минералогического и гранулометрического состава компонентов обуславливает различные свойства глинистого сырья и пригодность его для получения керамических изделий тех или иных свойств и назначения.

Гранулометрический состав глин тесно связан с минералогическим составом. Песчаные и пылевидные фракции представлены главным образом в виде остатков первичных минералов (кварца, полевого шпата, слюды и др.). Глинистые частицы в большинстве своем состоят из вторичных минералов: каолинита, монтмориллонита, гидрослюдистых и их смесей в различных сочетаниях.

Глины с преобладающим содержанием каолинита имеют светлую окраску, слабо набухают при взаимодействии с водой, характеризуются тугоплавкостью, малопластичны и малочувствительны к сушке.

Глины, содержащие монтмориллонит, весьма пластичны, сильно набухают, при формовке склонны к свилеобразованию, чувствительны к сушке и обжигу с проявлением искривления изделий и растрескивания. Высокодисперсные глинистые породы с преобладающим содержанием монтмориллонита называют бентонитами. Содержание в них частиц размером менее 0,001 мм достигает 85-90%. Образцы с преобладанием в глинистой части гидрослюдистых минералов характеризуются промежуточными показателями пластичности, усадки и чувствительности к сушке.

Химический состав глин выражается содержанием и соотношением различных оксидов.

Присутствие оксидов железа снижает огнеупорность глин, тонкодисперсного известняка придает светлую окраску и понижает огнеупорность глин, а камневидные включения его являются причинами появления "дутикон" и трещин в керамических изделиях

Оксиды щелочных металлом 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.

Для изготовления отдельных видов огнеупорных теплоизоляционных изделий применяют глинистое сырье из трепелов и диатомитов, состоящие в основном из аморфного кремнезема, а для производства легких заполнителей  используют перлит,  пемзу, вермикулит.