ИТС 4-2015 Производство керамических изделий

     2.1.1 Сырьевые материалы

В технологии производства керамических изделий применяют разнообразные сырьевые материалы, как природного, так и искусственного происхождения. Большинство таких материалов добывают и производят на территории России, некоторые виды сырья поставляют из-за рубежа.

Сырье для производства керамики по происхождению можно подразделить на две основные группы: природное и искусственное. Природное сырье после добычи направляют непосредственно в производство, при необходимости его предварительно сортируют, усредняют, обогащают. Искусственное сырье, отличающееся повышенным качеством и чистотой, получают в результате глубокой, в первую очередь химической, переработки природных либо других искусственных материалов.

Сырье для производства керамики условно подразделяют на основное и вспомогательное. Основное сырье преобладает по содержанию и в значительной степени определяет технологические свойства перерабатываемой массы, внешний вид и технические данные готового изделия. Вспомогательное сырье регулирует технологические свойства исходных масс, способствует оптимизации технологических процессов, снижает температуру обжига, улучшает отдельные характеристики готового продукта. Сырье может быть основным или вспомогательным в зависимости от технологии производства конкретного изделия. В качестве основного сырья может быть использован как один материал, например глинозем () для изготовления корундовой керамики, так и несколько компонентов, например: глина, кварцевый песок и полевой шпат для производства фарфоровых изделий [84], [85].

Глинами называют тонкодисперсные осадочные горные породы, состоящие в основном из гидроалюмосиликатных минералов и способные при замачивании водой образовывать легкодеформируемую пластичную массу, которая при высыхании сохраняет приданную ей форму, а после обжига приобретает камнеподобное состояние. Кроме гидроалюмосиликатов, в глинах присутствуют различные примеси [86].

Глины являются главным, а в ряде случаев единственным компонентом формовочных масс в производстве керамического кирпича, плитки, шамотных огнеупоров, посуды, санитарно-технических изделий; в то же время глины используют как добавку в технологии карбидкремниевых огнеупоров, муллитокорундовой, стеатитовой, форстеритовой, кордиеритовой и других видов керамики. В состав масс для производства изделий на основе глин могут входить один или несколько ее видов, а также так называемые отощающие - непластичные компоненты (измельченный кварц, полевой шпат и др.) [87].

Глины или глинистые породы (осадочные и сланцевые глины, тяжелые суглинки) в основном применяют в производстве кирпича. Органические добавки (опилки, отходы целлюлозно-бумажного производства) и неорганические вспомогательные вещества (кизельгур, перлит) вводят в изделия для увеличения объема пор. При производстве лицевого кирпича для получения требуемой окраски в формовочную массу вводят оксиды металлов (, , ), хромиты, а также известняк (), доломит (). Карбонат бария () добавляют для уменьшения высолов. В случаях аномально высокого содержания соединений серы в глине (свыше 0,5%) в формовочную массу добавляют также известь () для связывания оксидов серы с целью уменьшения их выбросов в атмосферу. Эти добавки вводят в твердом виде непосредственно перед формованием или в процессе массоподготовки [88].

Керамическая плитка, хозяйственно-бытовая и санитарная керамика состоят главным образом из алюмосиликатов, основным компонентом сырьевых смесей при их производстве служат пластичные глины.

В состав сырьевых смесей для производства огнеупоров входят глина, шамот [(прокаленная) обожженная и измельченная пластичная глина)], некоторые природные минералы (кварцит, доломит, боксит, магнезит), а также искусственные материалы (корунд, карборунд и шпинель). Для получения формовочных масс к измельченному сырью добавляют связки и заполнители [84].

Выбор глин для конкретного производства обусловлен их технологическими свойствами, которые определяются их минеральным, химическим и зерновым составами [89].

В качестве отощителей и плавней (последние предназначены для снижения температур спекания различных масс и растекания глазурей) широко применяют кварц, полевые шпаты, в некоторых случаях - мел, доломит, волластонит, стеатит и др.

Так называемую техническую керамику, в которой доля глинистых компонентов может быть мала или вовсе отсутствовать, изготавливают из масс на основе искусственно получаемых оксидов и бескислородных соединений Al, Mg, Mn, Ni, Si, Ti, W, Zr и других металлов. Типичными примерами здесь выступают (глинозем), MgO (периклаз), SiC (карбид кремния), (нитрид кремния) и AIN (нитрид алюминия) [90], [91], [92].

Кроме перечисленных основных сырьевых материалов и вспомогательных веществ, для производства керамических изделий необходимы временные технологические связки, огнеприпас для обжига изделий, топливо. В качестве связок в процессе формования применяют растворы полимеров и масла. Огнеприпас представляет собой огнеупорные капсели, плиты и стойки многоразового использования [84], [91].