Общие сведения. В технологии керамических изделий обжиг является завершающей и наиболее

В технологии керамических изделий обжиг является завершающей и наиболее ответственной стадией их изготовления. Обжиг осуществляется в основном в окислительной или нейтральной среде обычно при температуре 900-1000 ºС для легкоплавких и 1000-1250 ºС для тугоплавких и огнеупорных глин. В процессе обжига формируются наиболее важные свойства керамического материала: прочность, плотность, водостойкость, морозостойкость и др.

При обжиге происходят сложные химические, физические, физико-химические изменения. Изменения наблюдаются в самих глинообразующих минералах, в примесях и в добавках, вводимых в керамическую массу. Кроме того, при обжиге происходит взаимодействие продуктов распада глинообразующих минералов с остальными компонентами шихты.

В состав глин могут входить глинообразующие минералы типа Al₂O₃ּnSiO₂ּmH₂O, зерна кварца, иногда полевого шпата, железорудные минералы, карбонаты и сульфаты щелочноземельных металлов, а также оксиды щелочных металлов, которые в глинах либо абсорбированы глинообразующими минералами и другими поверхностно-активными зернами, в частности, кремнеземистыми частицами, либо находятся в составе полевошпатовых зерен. Органика присутствует в глине в виде гумусовых веществ и разного рода растительных остатков.

На начальной стадии обжига до температуры 200 ºС удаляется диффузионная и прочно связанная (адсорбированная) вода. В этот период быстрый перегрев поверхности сырца вызывает одновременный перегрев паров воды, находящихся внутри изделия, и повышение давления этих паров. Последнее может явиться причиной образования трещин и посечек, поэтому температура от 100 до 200 ºС должна подниматься очень медленно, в этом случае большое значение имеют остаточная влажность сырца и толщина изделия.

При температуре 200-400 ºС органические вещества обугливаются, глинообразующие минералы дегидратируются и аморфизируются в интервале температур от 500-800 ºС и керамическая масса теряет свои пластические свойства. В этот температурный период происходят модификационные превращения кристаллического кварца (при 573 ºС происходит превращение a-кварца в b-кварц) и диссоциация железосодержащих минералов, например, сидерита Fe₂CО₃ и группы карбонатов СаСО₃ и MgCO₃ с выделением СО₂. Модификационные превращения кварца сопровождаются увеличением объема. В восстановительной среде наблюдаются переход окиси железа в закись и диссоциация сульфидов и сульфатов с выделением SО₃. Адсорбированные катионы щелочных металлов (Na₂О, К₂О) взаимодействуют с аморфным кремнеземом и глиноземом, начиная с температуры 700 ºС, и образуют легкоплавкий расплав, количество которого возрастает с повышением температуры.

В рассматриваемом периоде обжига керамических изделий кристаллическая решетка глинообразующих минералов не разрушается, поэтому такие физико-химические показатели как усадка, прочность, пластические деформации, модуль упругости изменяются незначительно.

Дата добавления: 2015-07-26