Глава 2. сырьевые материалы

Сырьевые материалы, используемые в производстве керамических изделий, разделяют на основные и вспомо­гательные. Основные сырьевые материалы, в свою очередь, делят на пластичные (глинистые) и непластич­ные. Глинистыми материалами являются каолины, огне­упорные, тугоплавкие и легкоплавкие глины, в том числе и пластифицирующие добавки — бентониты. Непластич­ные материалы в зависимости от характера действия раз­деляют на отощающие — шамот, получаемый путем об­жига глин и каолинов, бой обожженных изделий, квар­цевый песок и другие; плавни — полевой шпат или его заменители — пегматит, нефелиновый сиенит, тальк, до­ломит, мел и др.

1. Глинистые материалы

Образование. Глинистые материалы представляют собой горные породы обычно полиминерального состава, землистого вида, образующие с водой пластичное тесто, способное сохранять придаваемую ему форму и прини­мать после обжига твердость камня.

Глинистые материалы являются продуктами разру­шения (выветривания) изверженных горных пород под воздействием сложного комплекса процессов: механиче­ских (воды, ветра, ледников), физических (нагревание, охлаждение), химических (воздействие влаги, кислорода и углекислоты воздуха), бактериологических (гниение, органических примесей),

Образовавшиеся в результате физико-химических и бактериологических процессов разрушения полевошпа­товых пород (гранитов, гнейсов, порфиров, пегматитов и др.), их переотложения и преобразования глинистые ма­териалы представляют собой тонкообломочные осадоч­ные породы, состоящие из водных алюмосиликатов сос-тива т А1203 • п Si02 • р Н20 с остатками первозданных материнских пород. В результате химических превраще­ний щелочных минералов и гидролиза силикатов с при­соединением к остатку конституционной воды образо­вался минерал каолинит Al203-2Si02-2H20. Значитель­ную роль в процессах каолинизации играют гумусовые кислоты, циркулирующие в толще материнской породы. Процесс химического разложения (каолинизации) поле­вошпатовых пород с образованием каолинита схемати­чески может быть выражен уравнением R20-Al203-6SiOa + С02 + 2Н20 = Ala03-2SiOa-2H20 + R2C03+4Si02 полевой штат каолинит

По строению кремнекислородного каркаса глинистые минералы делят на три основные группы: монтморилло-нитовые, монтмориллонит, условно А1203 ЧЭЮг-НгО ХпН20), каолинитовые (каолинит, дикит и накрит с одинаковым составом Al203-2Si02-2H20), гидрослюди­стые (иллит K20-MgO-4Al203-4Si02-2H20, глауконит, мусковит и др.).

Все глинистые материалы подразделяют на четыре основных класса: каолины, глины, сухари, а также слан­цевые глины и глинистые сланцы.

Каолин — глинистая порода, состоящая преимуще­ственно из каолинита, а также минералов каолинитовой группы — накрита, дикита и галлуазита и незначитель­ных количеств примесей других минералов. Каолины имеют ясно выраженное кристаллическое строение.

Глины отличаются от каолинов большим разнооб- 4 разием минералогического и химического состава и свойств.

По условиям образования (генетическому признаку) глинистые материалы подразделяют на первичные (оста­точные) и вторичные (переотложные). Первичные гли­нистые материалы обычно загрязнены песком и остатка­ми неразрушившейся материнской породы. Вторичные глины и каолины загрязнены тонкодисперсными приме­сями (кварц, карбонаты, оксиды железа, слюда, органи­ческие вещества и др.).

Состав. Свойства глинистых материалов определяют­ся их минералогическим, гранулометрическим и химиче­ским составом. Состав глинистых материалов влияет на технологические свойства сырья — пластичность, связ­ность и связующую способность, воздушную и огневую усадку, огнеупорность, температуру и интервал спека­ния и другие — и в значительной мере предопределяет области возможного использования сырья (тонкая или грубая керамика и др,).

Минералогический состав характеризуется наличием в глинистом сырье каолинита, монтмориллонита, гидро­слюды и реже других минералов. В зависимости от ми­нералогического состава глин их делят на мономине­ральные и полиминеральные.

В производстве тонкой керамики широко используют каолины, а также каолинитовые огнеупорные и туго­плавкие глины, содержащие преимущественно минералы каолинитовой группы, описываемые общей химической формулой Al203-2Si02-2H20.

В качестве примесей в глинах присутствуют кварц, полевой шпат, галлуазит, бейделит и др. Эти примеси не являются вредными и учитываются при расчете масс. Минералогический состав, например, полиминеральной огнеупорной часов-ярской глины следующий, %'• каоли­нита до 60, монотермита 11—35, кварца до 20. Низко­ценные сорта полиминеральных глин обычно используют в производстве строительной керамики. Вредные приме-' си в глинистом сырье — карбонаты кальция и магния, рутил, гематит, магматит, пирит, гипс и другие железо-и серосодержащие минералы.

Минералогический состав глин определяет их фор­мовочную способность, поведение при обжиге и др.

Химический состав глинистых материалов колеблет­ся в широких пределах. Глины всегда содержат Si02, М203 и Н20, а также незначительные количества приме­сей в виде соединений Fe, Са, Mg, Ti, К, Na. Обычно в состав глин и каолинов входят органические примеси. Влияние каждой составляющей химического состава глинистых материалов определяется не только коли­чеством, но и главным образом видом минерала и физи­ческим состоянием этой составляющей.

Повышенное (до 80% и более) содержание Si02 ука­зывает на запесоченность сырья. С повышением содер­жания Si02, не связанного с А1203 в глинистых минералах, снижается связующая способность глин, прочность в высушенном и обожженном состоянии, повышается пористость обожженных образцов.

По содержанию Al203+Ti02 в прокаленном сос­тоянии глинистое сырье разделяют на группы: высоко­основные (Во) — А1203+ТЮ2 более 40%; основные (Ос) — 30—40; полукислые (Пк) — 15—30; кислые (К)—менее 15%. Высокое процентное содержание А1203 обусловливает огнеупорность глин, а низкое — при повышенном содержании КгО и Na20 — указывает на их легкоплавкость. Чем больше глины содержат А1203 и ще­лочей, тем раньше они спекаются, сохраняя огнеупор­ность (большой интервал плавкости).

При наличии более 0, 5% щелочей, входящих в состав глин в виде сернокислых или углекислых солей, ухуд­шается формовочная способность глин, повышается их зыбкость, снижается огнеупорность, возможно образова­ние на поверхности изделий из них белого налета (вы­цветов).

Соединения железа понижают огнеупорность глин, придают им окраску от светло-кремовой до вишнево-красной, что особенно нежелательно в производстве тон­кокерамических изделий белого цвета. Эти примеси мо­гут быть причиной образования на поверхности изделий темных точек (мушек), выплавок или вздутий. В прока­ленном состоянии глинистое сырье бывает с весьма низ­ким содержанием красящих оксидов Fe203 и ТЮ2 (F203 отсутствует, Ti02 до 1%), с низким (Fe203 менее 1, 5%, ТЮ2 менее 1%), со средним (Fe203 1, 5—3%, ТЮ2 1—2%) и с высоким (Fe203 более 3%, ТЮ2 более 2%). Глинистое сырье со средним и высоким содержа­нием красящих оксидов оценивают также по равномер-" ности окраски обожженного черепка.

Соли щелочноземельных металлов (1—2, 5%) в виде карбонатов или сульфатов (гипс) также являются вред­ной примесью, так как понижают огнеупорность глин, уменьшают интервал спекания и увеличивают усадку, повышают пористость обожженных изделий, понижают ирочность и морозостойкость изделий.

Данные химического анализа позволяют определить возможность использования глинистого сырья в различ­ных керамических производствах (рис. 2).

Гранулометрический состав глин и каолинов оказы­вает большое влияние на их технологические свойства —

тельного кирпича -

и каолинов — тонкодисперсная, имеющая размер менее 1 мкм. Глинистые частицы, находясь в коллоидном или чаще в предколлоидном состоянии, представляют собой высокодисперсные (1—0, 01 мкм) кристаллы, имеют хо­рошо выраженную трех- или двухмерную повторяемость основных структурных элементов в пространстве.

В тройной системе А1203—Si02—Н20 глинистые ми­нералы располагаются в местах, указанных на рис. 3. Содержание таких фракций составляет в глинах 65—93, каолинах 27—46% и более. Эта фракция определяет по­ведение глинистых материалов при увлажнении водой и обжиге. Суммарный гранулометрический состав харак­теризуется удельной поверхностью зерен (в м2/г) и сос­тавляет от 14 (каолин новоселицкий) до 73 м2/г (бенто­нит черкасский) и более. Водозатворение, пластичность, воздушная усадка, прочность в высушенном состоянии и реакционная способность при обжиге тем выше, чем больше содержание тонкодисперсной фракции в глини­стых материалах.

Почти во всех каолинах с уменьшением величины зерна возрастает содержание А1203, а содержание Si02, K2O и Ыа20 уменьшается, f. ё. уменьшается коли­чество силикатных загрязнений (песка, полевого шпата, слюды).

Различие в гранулометрическом составе глин и као­линов проявляется также и в том, что плотность каоли­нов выше, а воздушная усадка в 2—4 раза ниже, чем у глин, прочность после сушки при 110° С значительно ус­тупает прочности глин после сушки.

Повышенная гигроскопичность глинистого сырья указывает на его тонкодисперсность и повышенную пла­стичность.

Тонкодисперсные минералы — каолинит, бейделит, галлуазит, монтмориллонит и другие образуют глинистое вещество (глинистую субстанцию), определяющее состав и основные технологические свойства глинистых мате­риалов.

По содержанию тонкодисперсных фракций глинистое сырье делят на высоко дисперсное, дисперсное и грубо-дисперсное, которые характеризуются процентным со­держанием в сырье частиц размерами менее 10 и менее 1 мкм. Высокодисперсные глины содержат более 60% частиц менее 1 мкм, дисперсные соответственно — 40—95 и 20—60 и грубодисперсные соответственно — менее 40% и менее 20%. При наличии обоих показателей (со­держание частиц размерами 1 и менее 10 мкм) класси­фикацию производят по содержанию частиц размером менее 1 мкм.

Содержание крупнозернистых включений характери­зуется их количеством, размером и видом. По количеству различают глинистое сырье с низким содержанием вклю­чений размером более 0, 5 мм (не более 1%), со средним (от 1 до 5%) и высоким (более 5%).

По виду включений глинистое сырье делят на пять групп: с кварцевыми включениями (кварцевый песок, кварциты, сланцы, обломочные силикатные горные поро­ды), с железистыми (сидерит, пирит, лимонит, гидро­слюды железа и др.), с карбонатными (кальцит, доло­мит и др.), с гипсовыми (гипс), с органическими (расти­тельные остатки, торф, уголь и др.).

Кроме глин и каолинов в керамическом производстве используют бентонитовые глины. Бентонитовые глины образовались в результате расстекловывания и химичес­ких превращений стекловидной фазы вулканических ту­фов, лавы, пепла. Основной минерал бентонитовых глин — монтмориллонит, сопутствующие — кварц, кар­бонаты, полевой шпат, слюда, лимонит, каолинит и др.

Бентонитовые глины высокодисперсные, пластичные, поглощают много воды при затворении, склонны к зна-чительнэму набуханию. Они содержат от 1.75 до 2, 25% красящих оксидов Fe203-r-Ti02.

Бентониты используют в производстве фарфоровых изделий в качестве пластифицирующих добавок, улуч­шающих формовочные свойства масс и повышающих прочность и водоустойчивость полуфабриката после сушки.

Свойства глинистых материалов наиболее полно оп­ределяются при увлажнении их водой. Глинистые мате­риалы по-разному поглощают влагу из воздуха, взаимо­действуют при непосредственном увлажнении, неодина­ково отдают влагу при сушке, так как вода по-разному связана с глинистыми частицами.

Формы связи влаги с материалом в системе глина — вода по классификации П. А. Ребиндера можно разде­лить на три вида: химическую, физико-химическую и фи­зико-механическую. Химическая вода входит в кристал­лическую решетку глинистых материалов и удаляется при 550—600° С. Физико-химическая влага может быть в виде адсорбционной (вода гидратных оболочек), ос­мотической или структурной. Физико-механическая вла­га, в свою очередь, подразделяется на влагу макро-(> 1 мкм) и микрокапилляров (< 1 мкм) и влагу смачи­вания. Влагу физико-химическую и физико-механическую также можно разграничить на свободно- и прочносвя-занную. Прочносвязанная вода входит в гидратную обо­лочку глинистых частиц.

Общее количество прочносвязанной воды у глин и каолинов различно и составляет: у монтмориллонита 10—25%, часов-ярской глины 9—10, каолинов 2—4%. В фарфоровой массе с влажностью 22—23% по массе объ­ем воды 42—45, а объем прочносвязанной воды 0, 8—1% общей влажности материала. Свободносвязанная вода размещается между глинистыми частицами в капиллярах и подчиняется законам гидростатики.

Каждому виду глины и каолина присуще свое опре­деленное водосодержание, при котором в наилучшем ви­де проявляются их керамические свойства: у каолинов 27—31%, часов-ярской глины 30—32%, трошковской глины 30—36%. Количество воды рабочего водозатворе­ния зависит от минералогического состава, дисперсности и природы обменных катионов и анионов.

Влага в керамических массах выполняет роль смаз­ки при перемещении частиц. При влажности 32—33% керамическая масса разжижается (в присутствии элек­тролитов) и становится пригодной для изготовления из­делий методом отливки.

Пластичность — способность тестообразной керами­ческой массы принимать под влиянием внешних усилий любую форму без разрывов и трещин и сохранять ее после внешнего воздействия. Пластичность можно рас­сматривать как промежуточное состояние между хруп­ким и вязкотекучим состоянием материала. Мера (чис­ло) пластичности определяется как разность между влажностью предела раскатывания (масса крошится) и нижней границей текучести (масса растекается). По пластичности глинистое сырье разделяют на пять групп: высокопластичное, среднепластичное, умереннопластич-ное, малопластичное и непластичное с числом пластич­ности соответственно более 25, 25—15, 15—7, менее 7; непластичные не дают пластичного теста. У непластич­ных материалов пределы раскатывания и растекаемости совпадают. Такое определение пластичности условно и не характеризует истинное значение этого важнейшего сшйства глинистых материалов и масс на их основе, которое до настоящего времени еще не полностью изу­чено.

Более точно пластичность характеризуется данными, получаемыми при прямом измерении деформации при сжатии, прочности при растяжении и удлинении, срезе (сдвиге) и скручивании, по величине линейной усадки при сушке, прочности на изгиб высушенных образцов. На пластичность влияют природа минералов и количест­венное соотношение их в массе, величина частиц и их форма, особенности поверхности частиц, ионообменная способность, количество воды и растворенные в ней ве­щества, величина поверхности, взаимодействующей с водой.

Пластичность можно понизить добавлением непла-С7ичных материалов: песка, боя изделий (шамота), бо­лее тощих глин. Плавни в сырых массах также играют роль отощающих добавок. Повысить пластичность масс можно вводом пластифицирующих добавок, длительным вылеживанием, вакуумированием,

Ионнообменная способность — вид и количество ад­сорбируемых.катионов — оказывает 'большое влияние на систему глина — вода. В естественном состоянии на по­верхностях глинообразующих минералов чаще всего ад­сорбируются катионы Са2+, Mg2+, Na+, Н+, которые при использовании растворов электролитов в большинстве случаев легко обмениваются с другими ионами. Причи­ной адсорбции ионов является их неправильное распре­деление в октаэдрических и тетраэдрических слоях гли­нистых минералов. Обменные катионы каолинита глав­ным образом адсорбируются на свободной от гидроксильных групп площади основания, содержащей гидроксильные группы по краям кристаллов. Ионную способность глинистых минералов учитывают при подготовке пластич­ных масс и особенно литейных шликеров.

Мерой емкости обмена (емкость поглощения) приня­то называть количество катионов или ионов (г/моль -103)', поглощенных 100 г глины и способных к обмену. Емкость катионного обмена возрастает с уменьшением размера глинистых частиц. Величина емкости поглощения колеб­лется, у каолинов она составляет 3—15, каолинитовых глин 9—20, гидрослюдистых глин 10—40, бентонитов 40—150 г/моль-103.

Связующая способность глинистых материалов про­является в том, что они в массах связывают значитель­ное количество отощающих материалов, обеспечивая при этом достаточную прочность высушенного полуфа­бриката. Количественно связующая способность характе­ризуется пределом прочности при изломе воздушно-сухих образцов. Тонкодисперсные, высокопластичные глины обладают большей механической прочностью (0, 9— 3 МПа), чем грубодисперсные каолины (0, 6—2, 5 МПа), хотя прямая зависимость между силами сцепления гли­нистых частиц и дисперсностью глин не установлена.

Гигроскопичность — способность глин и каолинов пог­лощать влагу из воздуха — тем выше, чем больше они содержат тонких фракций (< 1 мкм). Гигроскопичность глин при нормальных условиях (20°С и 75% относитель­ной влажности воздуха) 8—9%, у каолинов 2—4%. Вы­сокая гигроскопичность высушенного полуфабриката за­трудняет обжиг изделий, особенно по скоростному режи­му, и может быть причиной ухудшения качества изделий.

Разжижаемость — важное свойство глинистых мате­риалов, определяющее пригодность их для изготовления изделий способом литья ® гипсовые формы. Разжижению глинистых материалов и получению литейных шликеров (глинистых суспензий) с минимальной влажностью спо­собствуют электролиты, особенно щелочные, содержа­щие катионы натрия. Количество вводимых электролитов зависит от минералогического состава глинистых мате­риалов, их дисперсности. Наличие в растворе диссоци­ированных катионов Са2+ и Mg2+ ухудшает разжижаю­щую способность глин и каолинов, а также литейные свойства шликеров и вызывает их загустевание. Введе­ние в массу одновалентных катионов металлов или ам­мония (сода, жидкое стекло и др.) обеспечивает такое разжижение шликера, при котором вязкость его стано­вится минимальной при наименьшем содержании воды, что обеспечивает получение хороших отливок.

Зыбкость глинистых материалов — способность нор­мальной на вид пластичной массы растекаться при не­значительном встряхивании. Зыбкость увеличивается у каолинов электролитного обогащения, если перед обез­воживанием избыточная щелочность не была нейтрали­зована. Зыбкость каолинов и масс снижается при добав­лении коагулянтов— известкового молока, хлористого кальция, соляной кислоты, сернокислого кальция и др.

Набухание глин происходит при поглощении части пами глины паров воды и конденсации влаги в капилля­рах и особенно при непосредственном увлажнении водой. Набухание определяется действием адсорбционных, ос­мотических, капиллярных сил. Различают внутрипакет-ное (внутрикристаллическое) и осмотическое набухание. У каолинов и каолинитовых глин внутрикристаллическое набухание отсутствует, и набухание обусловливается только капиллярным всасыванием. Степень набухания каолинов в основном соответствует общей пористости материала.

У монтмориллонита набухание обусловливается внед­рением воды в межпакетное пространство кристалличес­кой решетки, а также осмотическими силами. Величина набухания каолинов невелика (14—16%), У глин она больше (35—40%) и весьма значительна у бентонитов (до 16 раз). Процесс набухания глинистых частиц сопро­вождается небольшим выделением теплоты, что указы­вает на физико-химическую природу этого явления.

На величину набухания влияют минералогический и гранулометрический состав, гидрофильность глины, ха- ~ рактер строения поверхности частиц, характер обмен­ных катионов, полярность среды. При значительном ув­лажнении происходит размокание глинистых материалов.

Подогрев воды ускоряет процесс размокания. Пла­стичные глины труднее размокают, чем тощие.

Тиксотропия есть самопроизвольное обратимое уп­рочнение (уплотнение) керамической массы. Она воз­можна как у пластичных масс, так и у шликеров. Тиксо-тропное упрочнение керамической массы связано с раз­витием сольватных оболочек на глинистых частицах. Оно протекает неравномерно. В течение первых 1—2 сут прочность нарастает более активно, а затем этот про­цесс замедляется. Массы в состоянии тиксотропного уп­рочнения непригодны для формования. Их необходимо подвергнуть вторичному промину на шнековом прессе, а суспензии — интенсивному перемешиванию.

Воздушная усадка — способность свежесформованного полуфабриката уменьшать линейные размеры в ре­зультате удаления из него влаги при сушке. Она зависит от природы глин и каолинов, их дисперсности, размера и формы частиц, их ионообменной способности, количест­ва воды затворения и содержания в массе отощающих материалов. Чем больше ионообменная способность и удельная поверхность глинистых материалов, тем боль­ше расход воды для затворения и тем выше воздушная усадка. Воздушная усадка способствует отделению за-формованных изделий от гипсовых форм в процессе суш­ки. Однако чрезмерная усадка при сушке приводит к рас­трескиванию и деформации изделий. Величину воздуш­ной усадки снижают введением в массу отощающих ма­териалов.

Прочность в высушенном состоянии характеризуется величиной предела прочности при изгибе высушенных образцов. Прочность при изгибе наиболее полно харак­теризует связь между числом пластичности, ионообмен­ной способностью и удельной поверхностью глинистых материалов. Снижение в массе содержания отощающих материалов, введение пластифицирующих (бентонит и др.) или поверхностно-активных добавок способствуют повышению прочности изделий в высушенном состоянии.

Огнеупорность глинистых материалов условно опре­деляется температурой, при которой образец — трехгран­ная усеченная пирамида из глины со стороной нижнего основания 8, верхнего 2 и высотой 30 мм настолько раз­мягчается, что ее вершина наклоняется и слегка касает­ся поверхности подставки. Глинистые материалы, не име­ющие постоянного состава, размягчаются постепенно в широком интервале температур.

В зависимости от огнеупорности глины подразделя­ются на три группы: огнеупорные (О), тугоплавкие (Т) и легкоплавкие (Л). Огнеупорность глин О выше 1580°С. Эти глины имеют полиминеральный состав, тонкодиспер­сные, пластичны во влажном состоянии, обладают хоро­шей формующей способностью, что является их отличи­тельной особенностью по сравнению с каолинами. Одна­ко они имеют менее ясно выраженное кристаллическое строение и более загрязнены, чем каолины.

Огнеупорность тугоплавких глин колеблется в преде­лах от 1350 до 1580° С. По сравнению с огнеупорными глинами в них больше плавней (10—18%), они приобре­тают после обжига более темную окраску. Тугоплавкие глины используют в производстве химически стойких изделий, а также изделий бытового и строительного на­значения.

Огнеупорность легкоплавких глин ниже 1350° С. Со­держание плавней может быть до 30%. Эти глины отли­чаются большим непостоянством химико-минералогичес­кого состава. После обжига они окрашиваются в темные цвета. Используют легкоплавкие глины в производстве строительной керамики.

Спекшееся состояние характеризуется разностью тем­пературы полного спекания и температуры начала де­формации образца (пирамидки) под влиянием собст­венной массы. Величина этого интервала у разных глин колеблется от 10—20 до 100—250°С и больше.

По спекаемости различают глины сильноспекающие-ся, среднеспекающиеся и неспекающиеся, способные при обжиге давать черепок без признаков пережога, с водо-поглощением соответственно не более 2, не более 5 и более 5 %.

В зависимости от температуры спекания глинистое сырье разделяется на группы низкотемпературного спе­кания— до 1100° С, среднетемпературного с температу­рой спекания 1100—1300° С и высокотемпературного — свыше 1300° С. По температуре спекания классифициру­ется только спекающееся глинистое сырье.

Полностью спекшийся черепок характеризуется мини- *• мальным водопоглощением (1—2%), отсутствием допол­нительной усадки при обжиге при нагревании до более высокой температуры.

Интервал спекшегося состояния глины — важный по­казатель, определяющий область рационального исполь­зования глин. Чем больше интервал спекания, тем лег­че управлять процессом обжига, особенно изделий с плотным спекшимся черепком.

Усадка при обжиге (огневая усадка) — способность воздушно-сухих изделий изменять линейные размеры в результате физико-химических процессов. При одинако­вых условиях тепловой обработки огневая усадка тем выше, чем дисперснее глинистые материалы и чем больше в них плавней (флюсов). Усадку при обжиге снижают отощающие добавки и более крупный помол компонентов массы. Усадка при обжиге каолинов и каолинитовых глин 2—17%, гидрослюдистых глин 9—15%, монтмориллонитовых глин до 23% •

Водопоглощение — свойство пористого черепка пог­лощать и удерживать воду при непосредственном сопри­косновении с ней. Водопоглощение обожженных изделий резко снижается с повышением содержания плавней в массе, тонины помола компонентов массы, степени спе­кания, возрастанием огневой усадки. Водопоглощение является мерой полноты спекания материала изделия.

Цвет глин и каолинов в природном состоянии от бело­го до черного. Окраску определяют органические и неор­ганические примеси, всегда имеющиеся в глинистых ма­териалах. Каолины, в отличие от глин, содержащих зна­чительное количество красящих примесей, имеют более светлую, до белой, окраску. Цвет обожженных изделий определяется примесями минерального происхождения, температурой обжига и характером печной атмосферы (восстановительная, окислительная, нейтральная). Ор­ганические примеси не влияют на цвет обожженных из­делий. Вредными примесями в фарфоровых и фаянсовых массах являются соединения железа и титана, снижаю­щие белизну изделий. В массы изделий с повышенными требованиями по белизне вводится минимальное коли­чество глины, необходимое для получения массы с до­статочной формовочной способностью.

Цвет глин после обжига — от белого до темно-корич­невого. Огнеупорные глины используют для производст­ва огнеупоров, а беложгущиеся — в производстве фар­форовых и фаянсовых изделий бытового и строительного назначения, химически стойких и других изделий.

Основные месторождения каолинов и глин. Наша страна располагает огромными запасами глинистого сырья. В УССР эксплуатируются месторождения первич­ных каолинов — Просяновское (Днепропетровская обл.), Глуховецкое (Винницкая обл.), Дубровское (Житомирс­кая обл.) и вторичных каолинов — Положское (Запорож­ская обл.), Новоселицкое (Черкасская обл.) В УССР имеются также месторождения высококачественного ка­олина в Закарпатье (Береговское), первичного щелочно­го каолина в Приазовье (Мануиловское, Екатерининское).

На Урале разрабатываются Кыштымское (Челябин­ская обл.) и Еленинское месторождения каолинов. Алек-сеевское (Кокчетавская обл.) месторождение первичных каолинов может быть сырьевой базой заводов Урала, Восточной Сибири и Дальнего Востока. На Дальнем Востоке также разрабатывается Святогорское месторож­дение каолинов, a ib Приморском крае месторождение дацитового порфира («фарфоровый камень»). В Средней Азии находятся Ангренское (Ташкентская обл.) месторождение первичных и вторичных каолинов, Ябло-новское месторождение (Казахская ССР) и др. Возмож­но освоение новых месторождений в БССР, Приморском крае и других экономических районах страны.

В керамической промышленности широко использу­ют огнеупорные и тугоплавкие глины. Часов-ярские (До­нецкая обл.) огнеупорные светложгущиеся глины явля­ются лучшими для производства тонкой керамики. Для этих целей используют также глины дружковские, ново­райские, николаевские, никифоровские (Донецкая обл.).

В производстве огнеупоров, химически стойких изде­лий применяют глины артемовские (Донецкая обл.) и лукошкинские (Липецкая обл.). Латненские (Воронеж­ская обл.), боровичско-любытинские (Новгородская обл.) глины используют в производстве огнеупоров.

Глины уральских месторождений: белкинские (Сверд­ловская обл.), нижнеувельские (Челябинская обл.) и другие — пригодны для производства огнеупоров, хи­мически стойких изделий, санитарно-строительных из­делий из фарфора и полуфарфора. В Сибири использу­ют глины Вороновского (около Томска), Евсинского (Новосибирская обл.) месторождений и др. Глины место­рождений Белое Глинище (вблизи Караганды), Танкер-, ское и Айзин-Тамарское (вблизи Целинограда) пригод­ны для изготовления огнеупорного припаса, В произ­водсТвё фарфоровых изделий Эти глины5, как Й мно? Йё из ранее перечисленных, могут быть использованы толь­ко после обогащения.

Основные месторождения бентонитов Огланлинское (Туркменская ССР), Гисибринское и Асканское (Груз. ССР), Пыжевское, Черкасское, Горбское, Курцевское (УССР) и др.

Оценивая качество глин и каолинов с учетом требо­ваний производства тонкокерамических изделий, необ­ходимо отметить, что каолин Просяновского месторожде­ния является лучшим. В качестве примесей в нем при­сутствуют гидрослюда, кварцевый песок (до 45%), не-разложившиеся зерна полевого шпата. Каолин подразде­ляется на сорта—высший, I, II и III (ГОСТ 6138—61). В каолине высшего сорта содержание красящих оксидов составляет 0, 8%; I сорта — 1; II — 1, 4; III— 1, 8%. Для производства хозяйственного и художественного фарфо­ра используется каолин высшего и I сортов, для произ­водства санитарно-строительного фаянса и полуфарфо­ра — II и III сорта.

Каолин Глуховецкого месторождения делится на I, II, III и IV сорта. Основные примеси — кварц (до 60%). биотит, магнезит, рутил и др. Каолин этот тонкодисперс­ный, мало пластичен, имеет бледно-кремовый оттенок. Содержание красящих оксидов (Fe203+Ti02) в каолине I сорта — до 1, 3; II — до 1, 8; III — до 2, 2; IV — до 2, 9%. Он используется для изготовления фаянсовых изделий и огнеупорного припаса.

Часов-ярские огнеупорные, светложгущиеся глины тонкодисперсны (содержание частиц размером менее 0, 005 мм достигает 96%), имеют большой интервал спе­кания: у основных разновидностей глин 600—700° С, у полукислых 300—400° С. Температура начала спекания 1000—1250° С. Глины подразделяются на марки: основ­ные глины —40, 41, 42; полукислые — 43, Ч1ПК, Ч2ПК- Содержание Fe203 в глинах 40 до 1, 3; в глинах 41 — до 1, 6; 42 — 2, 3; 43 — не более 3%. Для остальных марок содержание Fe203 не регламентируется.

Дружковские глины огнеупорные, низкоспекающиеся (550°С). Разрабатываются на двух месторождениях: Веселовском и Новорайском. Глины Веселовского место­рождения в' соответствии с МРТУ 14-06-27-63 должны по­ставляться для фарфоровой промышленности трех ма­рок: ДВФ (фарфоровая), ДВО (отборная) и ДВ1 (I сор­та) — и содержать А1203+ТЮ2 на прокаленное вещество не менее 33—35%, Fe203 —не более 1, 4%. Глины Ново­райского месторождения для фарфоровой промышлен­ности поставляются двух марок: ДН-0 (отборная) иДН-1 (1 сорт). Содержание в них Al203+Ti02 должно быть соответственно не менее 34—35%, a Fe203 не более 1, 3— 3%.

Трошковская глина светложгущаяся, огнеупорная, отличается от обычных глин, используемых в фарфоро-фаянсовой промышленности тем, что, будучи в «камнепо-дсбном» состоянии, почти не размокает в воде и не на­бухает. Плотная каолинитовая разновидность глины со­держит в небольших количествах примесь монтморилло­нита, имеет светло- и темно-серую до коричневой окрас­ку в сыром состоянии. Образует пластичное тесто только после длительного тонкого помола в шаровой мельнице. Содержание монтмориллонита достигает 50%, в «рых­лой» разновидности до 80—90%. Глина делится на выс­ший, I и II сорта. Содержание А1203 соответственно не менее 32, 30 и 30%, а сумма Fe203+Ti02 не более 1, 3; 1, 6; 2, 5%. Для фарфоровых изделий используются выс--ший и I сорта этой глины, II сорт — для огнеупорного припаса. Изделия из масс на основе трошкинских глин имеют повышенную белизну и просвечиваемость.

Латнеиские глины тонкодисперсны (0, 001 мм 50— 70%), высокоогнеупорны, так как содержат до 83% ка­олинита и реже гидрослюду. Цвет светло- и темно-серый до черного (углистого). Глины основные подразделяются на марки: ЛТ0, ЛТ1, ЛТ2 и ЛТЗ (отборная, I, II и III сортов); полукислые на марки: ЛТ1ПК, ЛТ2ПК -и ЛТЗПК. Углистые глины имеют одну марку ЛТУ. Содер­жание А1203 колеблется от 30 до 41%, Fe203 не более 2, 5%. Ввиду высокого содержания красящих веществ латненские глины используют в производстве огнеупор­ного припаса.

Обогащение глинистых материалов. Каолины и свет­ложгущиеся глины, введенные в тонкокерамические мас­сы, улучшают их формовочные и литьевые свойства, по­вышают механическую прочность изделий в воздушно-сухом состоянии, прочность, термическую и химическую стойкость и белизну после обжига. Эти свойства глини­стых материалов наиболее проявляются при высокой од­нородности химического, минералогического и грануло­метрического составов, что достигается их обогащением.

Обычно первичные каолины используют в производстве только после обогащения (исключая каолин Дубровско­го месторождения, который используется в производстве фарфоровых изделий в сыром виде). Это объясняется тем, что в первичных необогащенных каолинах каолини­та не более 45%, а глинозема в массах для тонкокера­мических изделий должно быть не менее 35% при мини­мальном содержании красящих веществ Fe203+Ti02 до 2, 5%. В обогащенном каолине в основном преобладает каолинит, примеси песка колеблются в пределах 0, 3— 1, 3% остатка на сите № 0056 (10085 отв/см2), а содер­жание красящих веществ снижается более чем в два раза.

Обогащение глинистого сырья также способствует стабилизации состава и технологических свойств масс, повышает качество изделий и производительность обору­дования, снижает транспортные расходы, улучшает тех­нико-экономические показатели производства.

Способы обогащения основаны на различии физичес­ких и химических свойств компонентов минерального сырья — плотности, твердости, растворимости, электро­проводности и магнитной восприимчивости, смачиваемо­сти отдельными жидкостями и т. д. Выбор способа обо­гащения определяется химико-минералогическими свой­ствами сырья, условиями добычи, объемом производства, требованиями к обогащенному сырью и другими услови­ями.

Механические способы — рассеивание на ситах и воз­душная сепарация широко используются непосредствен­но на производстве, являясь составной частью техноло­гического процесса. Рассеивание позволяет не только отделить примеси от полезного компонента, но и разде­лить последний на фракции (зерна) определенного раз­мера. Воздушная сепарация основана на различной ско­рости падения частиц в воздушном потоке в зависимос­ти от их плотности. Осуществляется она в воздушных классификаторах, сепараторах, циклонах и фильтрах.

Электрические способы обогащения основаны на электрической и магнитной восприимчивости компонен­тов сырья. Наиболее распространены электромагнитные способы, используемые для разделения магнитно-воспри­имчивых минералов и отделения железистых включений. В соответствии с поведением в магнитном поле минера­лы разделяются на ферромагнитные (сильномагнитные), парамагнитные (слабомагййтные) й Диамагнйтйые (нё: магнитные). Отделение ферромагнитных материалов возможно в слабомагнитном поле напряженностью до 80 кА/м, парамагнитных — с напряженностью поля до Ь85 мА/м. Основные типы сепараторов с сильным маг­нитным полем — индукционные вальцевые, барабанные с крестовидным магнитом и дисковые. В производстве часто используют вальцовые сепараторы. В этих сепара­торах на минеральную смесь действуют силы магнитно­го притяжения, силы тяжести и центробежные силы (вальцовые сепараторы).

Гидравлические способы обогащения широко исполь­зуются как на предприятиях тонкой керамики, так и на горно-обогатительных предприятиях, непосредственно добывающих минеральное сырье. Мокрогравитационное обогащение как один из способов основано на различ­ной скорости падения частиц в потоке жидкости (воды). Есть много способов мокрогравитационного обогащения от отмучивания до обогащения в гидроциклонах и цен­трифугах. В их основе лежит классификация частиц пб плотности и крупности, а также различной смачиваемос­ти зерен отдельных минералов водой (флотация). Ско­рость флотации регулируют вводом в водную суспензию флотационных реагентов (сосновое масло, древесный деготь и др.). Пену с частицами полезного минерала удаляют на сгущение (разрушение пены), фильтрование и сушку осадка. Полученный концентрат поступает по­требителю. Осевшие частицы удаляются как отходы. Расход флотационных реагентов 100 г/т породы. Кроме этого, существуют способы ультразвукового и химичес­кого, а также комбинированные способы обогащения гли­нистого сырья.

Каолин обогащают мокрогравитационным (электро­литным) и воздушно-гравитационным (сухим) способами с целью удаления не только красящих веществ, но и кварца, слюды и других минеральных примесей. Мокро-гравитационный способ применяют на Просяновском, Глуховецком и Кыштымском каолиновых комбинатах. Последовательность основных процессов обогащения ка­олина приведена на рис. 4. Расход жидкого стекла 15— 20 кг/т обогащенного каолина.

Добавление электролита интенсифицирует процесс обогащения, способствует повышению плотности каоли­новой суспензии до (1, 15—1, 25) • 103 кг/м3 при одновременном снижении расхода воды в 4—5 раз, улучшает условия отделения частиц от примесей. Содержание као­лина в промывном песке (отходах) не должно превы­шать 2%.

Обезвоживание суспензии производится в камерных фильтр-прессах при давлении I МПа и времени филь­трации 50 мин. Сушка фильтр-прессных коржей, предва­рительно измельченных, осуществляется в сушильных барабанах. Температура теплоносителя на входе 800— 900° С, на выходе 100—150° С. Далее каолин тарируется в мешки и поступает на склад готовой продукции.

Основной недостаток этого способа при использова­нии в качестве коагулянта известкового молока — труд­ность получения каолина со стабильными свойствами, из-за чего может произойти ухудшение литейных свойств шликера и формовочных свойств масс. Выдерживание каолина на складе в течение 2—3 мес способствует пере­ходу гидрата оксида кальция Са(ОН)г в карбонат СаСОз,

что положительно влияет на свойства каолина. При ис­пользовании в качестве коагулянтов 10%-ного раствора уксусной кислоты, 0, 05%-ного раствора полиакрилами-да, калиево-алюминиевых квасцов, соляной кислоты этот недостаток в значительной мере устраняется, хотя эти добавки за исключением полиакриламида по эффектив­ности слабее известкового молока. При безэлектролитном обогащении каолинов, особенно содержащих в значи­тельных количествах песок фракции < 5 мкм, наиболее целесообразно использование аппаратов, работа кото­рых основана на центробежной силе: гидроциклонов и центрифуг. Обезвоживают каолиновую суспензию на фильтр-прессах или в распылительных сушилках при централизованном приготовлении массы. Преимущества гидроциклонов перед центрифугами в том, что они не имеют вращающихся частей, просты по устройству и высокопроизводительны.

Суспензия каолииа после предварительной очистки от крупнозернистого песка поступает в гидроциклон (рис. 5) тангенциально через подводящий патрубок под давлением 0, 2—0, 4 МПа, отчего она приобретает враща­тельное движение. Содержащиеся в суспензии тяжелые частицы песка, прижимаясь к внутренней стенке цилин­дрической части (диаметр гидроциклона 50—350 мм), опускаются и удаляются через выводное отверстие кону­са. Тонкие частицы каолинита остаются во взвешенном состоянии и выносятся со сливом через верхнюю (торцо­вую) стенку гидроциклона. Потери каолина с песком не, превышают 5—10%. Влажность осветленной суспензии после выхода из гидроциклона 70—75%- Производитель­ность гидроциклона до 900 кг/ч. Гидроциклоны, изго­товленные из чугуна или стали, должны футероваться внутри твердой резиной. В промышленных установках предусматривается каскадная, ступенчатая установка гидроциклонов для многократного пропуска суспензии.

При установке гидроциклонов на фарфоровых заво­дах обогащенная глинистая или бентонитовая суспензия заливается в шаровые мельницы или мешалки, что учи­тывается при расчете количества воды для роспуска као­лина.

На каолиновых комбинатах после очистки каолино­вый концентрат перемешивают в чанах с флокулянтом (коагулянтом) —полиакриламидом (25 г/м3 суспензии) и обезвоживают на 'фильтр-прессах с последующей суш­кой в сушильных барабанах или ленточных сушилках. Возможно обезвоживание суспензии в распылительных сушилках. Гидроциклоны позволяют получать каолин с остатком на сите № 0056 в пределах 0, 03—0, 15%, что не­возможно достигнуть другими методами обогащения. Недостатком гидроциклонного обогащения является то, что сильно разбавленная каолиновая суспензия требует значительных затрат на ее обезвоживание.

Сухой способ обогащения каолина, используемый на Просяновском каолиновом комбинате, включает следую­щие основные операции (рис. 6). Сушка каолина-сырца производится в сушильном барабане при 800—850° С за 40—45 мин до остаточной влажности 0, 7—0, 8%. Тонкий помол осуществляют в центрифугальных мельницах, а классификацию — в воздушных сепараторах и циклонах. Фракции размером менее 0, 3 мм уносятся из мельницы воздушным потоком, более крупные частицы удаляются через разгрузочное отверстие. Тонина помола регулиру­ется скоростью воздушного потока. Потери сырья в от­ходах при выпуске каолина I сорта около 10%, при вы­пуске каолина III сорта — до 3, 5%. Очистка воздушного (газового) потока от мельчайших частиц (до 15%), не улавливаемых в сепараторах, производится в фильтрах — рукавных, электрических, или в пылеосадительных ка­мерах. Коэффициент полезного действия фильтров око­ло 98%.

Сухой способ обогащения каолина ооеспечивает из­влечение 80—82% ценных фракций из сырого каолина. Его целесообразно использовать при обогащении каоли­нов н глин, содержащих крупнозернистые примеси раз­мером более 0, 06—0, 08 мм. Сухой способ обогащения ка­олинов проще мокрого, однако качество каолина, обога­щенного этим методом, снижается за счет удаления на­иболее ценной тонкой фракции, которую не удается уловить при воздушной классификации, что ухудшает пластичность и связующую способность каолина. К недо­статкам также следует отнести неоднородность свойств обогащенного каолина, что удлиняет процесс смешивания его при приготовлении массы на заводах.

Комбинированный способ обогащения глинистого сырья сочетает сухой способ обогащения с дополнитель­ной обработкой отходов (хвостов) мокрой классифи­кацией.

Ультразвуковой метод обогащения каолина основан на физическом воздействии упругих колебаний звуковой волны на каолиновую суспензию, разрушающем ее структурные связи, что способствует осаждению кварце­вого песка из суспензий каолина. Эффективность обога­щения при этом способе повышается при совмещении его с химическим обогащением, обеспечивающим удаление части красящих веществ.

Электрофоретический способ обогащения каолинов состоит в том, что в каолиновую суспензию плотностью 1, 17—1, 25 г/см3 вводят определенное количество элекро-лита — жидкого стекла (0, 1—0, 2% по ЫагО)—и про­пускают через нее постоянный ток напряжением 75— 100 В, плотностью около 0, 01—0, 02 А/см2. Глинистые частицы, несущие отрицательный заряд, притягиваются анодом. Частицы примесей, не имеющие заряда или несу­щие положительный заряд, частично осаждаются на като­де, а основная масса уносится с обработанной суспензией. Этот способ позволяет наиболее полно извлекать глини­стую часть, а расход электроэнергии относительно не­большой—до 40 кВт-ч на 1 т обогащенного каолина и около 0, 8 м3 воды.

Обогащенный таким способом каолин отличается вы­соким содержанием глинистого вещества до 96—98%, чистотой и однородностью. Способ особенно эффективен, если в сырье в значительном количестве присутствуют примеси кварца с размером частиц 0, 2 мм, плохо отделя­емые при обогащении другими способами. Недостаток электрофоретического способа обогащения каолина — высокая влажность конечного продукта — 36—38%, а также недостаточная производительность установки — 150—200 кг/ч.

Химическое обогащение (отбеливание) каолинов про­изводится тремя способами: сублимация активными га­зами железа при высокой температуре, перевод оксидов железа в магнитную форму с последующей магнитной сепарацией, активация кислотами и их солями каолина при различных температурах и давлении. Наиболее пер­спективны способы, основанные на восстановлении в ка­олине Fe3+ до Fe2+ с последующим растворением соеди­нений в слабых кислотах.

Химические методы обогащения обеспечивают наибо­лее полное удаление красящих оксидов, особенно окси­да железа. За последние годы предложено много мето­дов химического обогащения каолина. В УНИИСП раз­работан метод активации каолиновой суспензии крепкой соляной кислотой при температуре 100°С в продолже­нии 3 ч. После двух-трех промывок и фильтрации серно­кислое железо удаляется из каолина. В ВНИИФ пред­ложен метод удаления оксидов железа разбавленной серной кислотой. В Лесотехнической академии создан метод обезжелезивания каолинов растворимыми смола­ми в кислой среде. Растворенное железо удаляется фильтрацией и промывкой.

В ЧССР получил распространение метод гидросуль­фитного отбеливания каолиновой суспензии после гидро­циклонного обогащения, которое осуществляется в ре­акторах и бескислородной среде. Каолин после обработ­ки неоднократно промывается водой путем распускания кролина в воде и обезвоживания на фильтр-прессах. В США отбеливание каолина производится гидросульфа­том в сернокислой среде. Узел отбеливания включен в схему гидроциклонного обогащения. В ГДР предложен метод отбеливания каолина для бумажной промышлен­ности. Каолиновый шликер, содержащий соединения трехвалентного железа, обрабатывают кислым серно­кислым натрием. Образующиеся соли двухвалентного железа обрабатывают фосфорной кислотой и в резуль-т£ те обменной реакции получают стабильный белый фос­фат железа. Преимущество этого способа — устранение операций нейтрализации и гомогенизации шликера, со­путствующих обычным способам отбеливания каолина.

Значительные работы по химическому отбеливанию каолинов проведены в'Японии, ФРГ и других странах. Общие недостатки этих и других методов химического обогащения каолинов: значительная сложность, необхо­димость применения специального оборудования, много­кратные промывки с последующим обезвоживанием, не­которое снижение качества за счет взаимодействия ка­олина с реагентами при повышенных температурах. Это ограничивает применение методов химического обога­щения в промышленности,

Вопросы для самопроверки

В чем сущность процесса каолинизации?

По каким признакам классифицируют глинистые материалы?

Технологические свойства глинистых материалов.

Охарактеризуйте способы обогащения глинистого сырья.

В чем сущность электролитного обогащения каолинов?

Каковы особенности гндроциклонного обогащения каолинов?

Плавни

Плавни в керамических массах играют роль отощаю­щих добавок. При обжиге плавни способствуют образо­ванию легкоплавкого расплава, снижают температуру обжига изделий, повышают плотность черепка. В качест­ве плавней в массах тонкокерамических изделий исполь­зуют полевой шпат, пегматит, нефелиновый сиенит, пер­лит, мел, доломит, тальк и другие материалы. Действие плавней в массе не одинаково. Полевые шпаты, пегма­титы, нефелиновые сиениты сами переходят в расплав, Мел, доломит, тальк образуют расплав при взаимодей­ствии с глинистым веществом, кварцем и другими ком­понентами массы.

Полевые шпаты составляют большую группу алюмо­силикатов К, Na, Са и реже Ва, широко (до 60%) пред­ставленную в земной коре минералами: ортоклазом (мик­роклином) КгО-Al203-6Si02, альбитом Na20-Al203-•6Si02, анортитом CaO-Al203-2Si02 и др. В чистом ви­де они встречаются редко, так как, смешиваясь друг с другом, образуют твердые растворы.

По минералогическому составу полевые шпаты раз­деляются на три группы: натриево-калиевые полевые шпаты (ортоклазы), натриево-кальциевые полевые шпа­ты (плагиоклазы) и калиево-бариевые полевые шпаты (гиалофаны).

Калиевый полевой шпат КгО- Al203-6Si02 имеет ок­раску белую, кремовую до темнокрасной, плотность 2, 56—2, 58 г/см3. Температура плавления ИЗО—1450°С. В природе встречаются две его разновидности — микро­клин и ортоклаз, имеющие одинаковый химический состав, но отличающиеся кристаллографическими и кристаллооптическими свойствами.

Натриевый полевой шпат Na2O-Al2O3-6Sii02 — аль­бит, белого цвета или с оттенками других цветов — красного, желтого, серого и др. Плотность его 2, 62 г/см3, температура плавления 1120—1250° С.

Кальциевый полевой шпат СаО • А120зк 2Si02 — анор­тит, имеет желтоватый цвет, плотность 2, 76 г/см3. Темпе­ратура плавления 1250—1550° С. С увеличением содер­жания оксида кальция в полевом шпате снижается проз­рачность расплава. Поэтому лучше применять щелоч­ные полевые шпаты с содержанием анортита менее 20%.

Лучшие виды плавней для твердого фарфора натрие-во-калиевые полевые шпаты, в которых преобладает ор­токлаз. Полевые шпаты этой группы обладают низкой температурой плавления и достаточно большим интерва­лом между спеканием и плавлением 140—220° С, а соот­ношение К20 и Na20 должно быть не менее 2. При про­каливании при 1350° С пробы, предварительно прошед­шей через сито № 0112 (2630 отв/см2) для I сорта и № 0071 (6400 отв/см2) для II и III сортов, на ней'не долж­но быть черных точек (мушек).

Полевые шпаты в чистом виде встречаются редко в крупнокристаллических магматических породах (пегма­титовых жилах), и запасы их весьма ограничены. Чаще' они встречаются в различных соотношениях в виде при­родных смесей минералов, загрязненных биотитом, маг­нетитом, пироксеном, амфиболами и др. Изоморфная смесь альбита и анортита образует плагиоклазы белого, серого, розового цвета с плотностью 2, 62—2, 76 г/см3. По содержанию анортита плагиоклазы делятся на три группы: кислые (до 30%), средние (до 60%) и основные (более 60%). Как плавни, плагиоклазы ниже полевых шпатов по качеству, так как имеют более высокую тем­пературу плавления и меньший интервал спекания, чем у ортоклазов.

Основные разведанные и эксплуатируемые месторож­дения полевых шпатов расположены в Карельской АССР и Мурманской обл. (Куру-Ваара, Хето-Ламбина и др.), Сибири (Нарын-Кунтинское), Средней Азии (Карич-Сайское), на Урале (Вишневогорское, Алапевское).

Пегматиты — полевые шпаты, проросшие кварцем. Они широко используются в керамических массах в ка­честве заменителей полевых шпатов. Содержание кварца в пегматитах колеблется от 30 до 35%, полевого шпата от 65 до 70%.

Пегматиты, как и полевые шпаты, используемые в производстве тонкокерамических изделий, должны удов­летворять требованиям ГОСТ. В кусковом сырье содер­жание оксида железа не должно превышать 0, 2%, а

CaO+MgO — 1, 5%, КгО + ЫагО должно быть не менее 12% (марка Ш1К) и 8% (марка ГПК) при массовом со­отношении К2О: Na20 не менее 3. Содержание свобод­ного кварца не более 8% (марка ПИК) и 30% (мар­ка Ш К).

Температура плавления пегматитов 1230—1300° С. Как и плагиоклазы, пегматиты имеют непостоянный сос­тав как по размерам зерна, так и по содержанию кварца, микроклина, плагиоклаза, что учитывается при расчете масс.

Основные эксплуатируемые месторождения пегмати­тов расположены в Карельской АССР (до 80% общей добычи), на Украине, Урале, в Сибири.

Нефелиновый сиенит представляет собой горную по­роду, содержащую минералы нефелина K20-3N20-■ 2Al203-9Si02, альбита Na20 ■ Al203-6SiO2, микрокли­на КгО • А1203 • 6Si02, а также примесей слюды, магнети­та и др. Плотность его 2, 58—2, 64 г/см3, температура плавления около 1200° С. Содержание щелочей в нефели­не составляет 20—30%.

Нефелиновые сиениты обычно загрязнены железисты­ми примесями и в производстве фарфоровых и фаянсо­вых изделий бытового назначения до настоящего време­ни не используются. Их применяют в производстве хими­чески стойких изделий, плиток для полов, фаянсовых облицовочных плиток, покрываемых глухими (непро­зрачными) глазурями, в количествах 20—30% по массе.

Опыт использования нефелинового сиенита показы­вает, что введенный взамен полевого шпата в эквива­лентно-молекулярных количествах он снижает темпера­туру спекания массы не меньше, чем полевой шпат, а в отдельных случаях и больше, увеличивает сопротивле­ние разрыву и повышает эластичность черепка. Ввод в массу нефелинового сиенита снижает пористость черепка, несколько повышает механическую прочность и огневую усадку, уменьшает склонность к образованию цека гла­зури.

Наиболее крупные месторождения нефелиновых сие­нитов находятся в Удерейском р-не Красноярского края, в Хакасской автономной области — Булан-Кульское, в УССР — Мариупольское, на Урале — Чистогоровское и др.

Пер литы — стекловидные вулканические породы, имеющие температуру размягчения 1040—1070° С, тем­пературу плавления i300—1320 С. дни вводится в ке­рамические массы в качестве заменителя полевого шпа­та в тех случаях, когда не требуется высокая белизна изделия. Основное месторождение перлитов, пригодных для использования в керамических массах, Арагацкое в Армянской ССР.

Использование заменителей полевого шпата экономи­чески выгодно, так как расширяет сырьевые ресурсы керамической промышленности, высвобождает ресурсы полевого шпата для применения в глазурях и массах для изделий специального назначения, снижает транспорт­ные расходы за счет использования местного сырья. При хорошем обогащении заменителей полевого шпата полу­чают высококачественные изделия.

Тальк 3MgO-4Si02-H20 с плотной структурой назы­вают жировиком, или стеатитом. Минералогический состав талька: тальк — 94—99%, хлориты 1—6, рудные минералы — менее 1%. Огнеупорность талька 1490— 1510° С.

В массах облицовочных плиток, огнеупорного припа­са, специальной керамики и других изделий используют тальк Онотского, Миасского, Шабровского месторожде­ний.

Мел, мрамор СаС03 и доломиты CaC03-MgC03 реже используются как добавки в массу и широко применяют­ся для приготовления глазури.

Карбонатные материалы не должны содержать вред­ных примесей, особенно железистых. Качественные доло­миты должны содержать Fe203 не более 0, 2% (I сорт) и 0, 3% (II сорт); для глазурей соответственно — 0, 1 и

15.. Содержание Si02 не должно превышать 3% для I и II сортов. Флюсующее действие доломита выше, чем мела и мрамора, особенно при температурах выше 1100° С. Карбонатные породы широко распространены на территории страны. Известны Белгородское, Кричев-ское, Кушниковское, Шидловское и другие месторожде­ния мела и известняков. Основные месторождения доло­митов: Щелковское, Билимбаевское, Боонийское, Ков-ровское и др.

Вопросы для самопроверки

Какова роль плавней в керамических массах?

Что представляют собой полевые шпаты и пегматиты как плавии?

Заменители полевых шпатов, их особенности.

Чем выгодно использование заменителей полевого шпата в кера-
мических массах?