|
Читайте также: |
2.1 Физико – химические основы технологического процесса.
Основным видом сырья для производства керамических стеновых материалов служат легкоплавкие глина и суглинки. Глины образуются в результате естественного физического и химического выветривания полево - шпатных горных пород в основном гранитов, вулканического стекла, а также путем разрушения гнейсов. Глины могут быть первичными (элювиальными), которые остались на месте своего образования, и вторичными, которые уносились потоками воды, ветром и отлагались слоями в новых местах. Глины состоят из основных глинообразующих минералов и минералов-примесей.
Карбонаты (известняк, магнезит), находящиеся в глине в виде крупных включений, после увлажнения вызывают их разрушение. Растворимые соли вызывают высосы на поверхности изделий.
Диоксид кремния (кремнезем) SiO находящийся в глинах в связанном и свободном состояниях.
Глинозем AlO находится в глине в связанном состоянии и входит в состав глинообразующих минералов и смолянистых примесей. С повышением содержания глинозема повышается пластичность глины, возрастает прочность сформованных, сухих и обожженных изделий, увеличивается их огнеупорность.
Оксид железа FeO содержится главным образом в составе примесей глины и придает им после обжига преимущественно красноватый цвет.
Оксид кальция (известь) CaO и оксид магния (магнезия) MgO присутствуют в глине в виде карбонатов углекислого кальция CaCO и углекислого магния MgCO. CaO влияет на окраску полученного изделия и придает ему желтоватый и розовый цвет. Также CaO взаимодействуя с влагой воздуха, превращается в Ca(OH), увеличиваясь в объеме, приводит к разрушению изделия.
Органические вещества в больших или меньших количествах всегда присутствуют в глинах и придают сырью темные и серые оттенки, а обожженному кирпичу более темный цвет. К наиболее характерным технологическим свойствам глин относятся:
1) Пластичность, она заключается в способности глины образовывать при затворении водой массу, которая под воздействием внешних нагрузок может без разрыва сплошности принимать форму, сохраняющаяся после устранения этих нагрузок. При добавлении более 28…30% воды глина полностью теряет пластичность и превращается в текущую массу.
2) Чувствительность к сушке - в этом случае для получения высококачественной продукции снимают пластичность сырья. Это достигается путем ввода определенного количества непластичных добавок, так называемых отощителей (песка, гречневой шелухи, опилок). Чувствительность глины к сушке зависит от процентного соотношения «глинистых» и «песчаных» частиц. Чем больше в глине «глинистых» частиц, тем труднее удалить воду из кирпича – сырца без образования трещин при сушке и тем больше прочность кирпича после обжига. Пригодность глины определяется лабораторными испытаниями.
3) Спекаемость - это способность глин превращаться под действием высоких температур в камнеподобный черепок с водопоглощением не выше 5% (ГОСТ 21216.9-81).
4) Огнеупорность – свойство глин противостоять, не расплавляясь, воздействию высоких температур (ГОСТ 21216.11-81). Температуры, при которой тело из твердого состояния переходит в жидкое. для глин условно заменяют определением огнеупорности. Огнеупорность глин зависит от их химического состава.
Обжиг. Обжиг керамических изделий заключается в постепенном нагревании помещённого в обжигательную печь сырца до установленной температуры, после чего обожженный кирпич постепенно охлаждается. В процессе обжига глина претерпевает ряд физических и химических изменений, в результате которых совершенно меняются её свойства.
В интервале температур 0-1500С происходит досушка – удаление физически связанной воды.
Удаление химически связанной воды (дегидратация) происходит в зоне обжига в интервале температур 150-8000С. Кристаллическая решётка материала разрушается, и глина теряет пластические свойства. Одновременно с отдачей химически связанной влаги оксид железа FeO в результате окисления переходит в оксид железа Fe2O3:
4FeO+О2 = 2Fe2O3
В начале зоны обжига при нагревании сырца до 300-4000С удаляется химически связанная вода из гипса, водных оксидов железа и других соединений:
СаSO4*2Н2O = CaSO4+2Н2O
Глинистые минералы в процессе своей дегидратации действуют каталитически, содействуя горению углерода в глине, а выделяя воду, способствуют выгоранию углерода по реакции:
С+Н2О = СО+Н2.
При нагреве до 500-7000С начинается разрушение каолинита. Потеря воды сопровождается разрушением его структуры и образованием аморфного продукта – метакаолинит Al2O3*2SiO2.
Al2O3*2SiO2*2H2O = Al2O3*2SiO2+2H2O
При нагреве до 600-7000С из углекислого кальция СaCO3 и магния MgCO3 удаляется углекислый газ:
СaCO3 = CaO+CO2;
MgCO3 = MgO+CO2
В этот период нагрева происходят модификационные изменения кварца:
α-SiO2 = β-SiO2
При нагревании свыше 7000С начинается уплотнение черепка изделия, его спекание и изменение цвета. Процесс спекания состоит в том, что некоторые минералы, находящиеся в глине, под действием высоких температур вступают в химические взаимодействия друг с другом, образуя легкоплавкие соединения. К таким минералам относится кремнезем (SiO2), вступающий в химические соединения с щелочами (CaO, MgO, K2О, Na2O) и оксидами железа (Fe2O3, FeO). При этом образуется стекловидное вещество, которое частично заполняет пустоты в кирпиче и цементирует частицы других минералов. Глинозём Al2O3 и кремнезём SiO2 соединяется в безводный алюмосиликат- муллит:
Al2O3+ SiO2 = 3Al2O3*2SiO2
Дата добавления: 2015-12-01; просмотров: 20 | Нарушение авторских прав