2.2. Сырьевые материалы и их характеристика

2.2.1. Сырьевые материалы для производства фарфоровой массы

В зависимости от основной функции, выполняемой материалами в фарфоровых массах, их подразделяют на пластичные, отощающие и плавни.

К пластичным материалам относят глины и каолины, к отощающим – кварцевый песок, бой керамических изделий, к плавням – пегматиты, полевые шпаты.

Каолины и глины.

Глины и каолины образуют с водой пластичное тесто, способное сохранять придаваемую ему форму и принимать после обжига твердость камня.

Для производства коллекции скульптур использовали несколько видов беложгущихся глин Веселовская глина ТУ-00188340-001-95, Трошковская глина ТУ- 17-РФ-29-103-88 и Просяновский каолин ГОСТ 21268-82.

Глины представляют собой горные породы, способные при затворении водой образовывать пластичное тесто, которое после сушки обладает некоторой прочностью, а после обжига приобретает камнеподобные свойства. Для производства фарфоровых изделий пригодны беложгущиеся огнеупорные глины. Глины используются в массе для повышения её формуемости и обеспечения механической прочности в сухом состоянии.

Трошковские глины не набухают в воде и содержат небольшое количество оксидов железа и титана. Тонкий помол глины в шаровой мельнице обеспечивает получение массы с высокой пластичностью и способствует увеличению прочности полуфабриката, прошедшего сушку. Изделия из фарфоровых масс, в состав которых входят трошковские глины, имеют повышенную белизну и просвечиваемость. Глины подразделяют на высший, I и II сорта. Содержание глинозема соответственно не менее 32 -30 %, а сумма оксида железа и диоксида титана - не более 1,3; 1,6; 2,5%. Для производства фарфоровых скульптур использовали глины высшего и I сортов. Минералогический состав - каолинит с примесью монтмориллонита.

Слагающими минералами глин Веселовского карьера является каолинит, монотермит и гидрослюда типа гидромусковита. Высокая пластичность и белый цвет после обжига делают эти глины ценным сырьем для фарфоро - фаянсовой промышленности.

Химический состав глин приведен в таблице 2.2.

Таблица 2.2.

Химический состав глин

Месторождение сырья	Содержание оксида, мас. %
	SiO2	TiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	K2O	Na2O	SO3	п.п.п.
Глина Трошковская	48,32	0,62	35,86	0,94	0,71	0,84	1,12	1,12	0,22	11,21
Глина Веселовская	58,39	1,26	28,53	1,11	0,69	0,21	1,90	1,90	-	8,24

Каолины – глины белого цвета, состоящие преимущественно из каолинита. Для производства выбираем Просяновский каолин, он отличается высокими качествами и является одним из лучших каолинов для производства фарфора. Минералогический анализ показывает, что Просяновский каолин состоит в основном из каолинита и небольших количеств слюды, кварца, зерен рутила и полевого шпата.

Химический состав каолина Просяновского приведен в таблице 2.3.

Таблица 2.3.

Химический состав Просяновского каолина, мас.%

SiO2	TiO	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	K2O	Na2O	SO3	П.п.п.
46,9	0,30	38,19	0,44	0,26	0,05	следы	следы	0,13	13,51

Содержание белого цвета, по фотометру, для прокаленного каолина составляет 90%. Усадка при 900°С составляет 7,4%, при 1150°С - 12%, при 1300°С - 14%. Огнеупорность 1770-1790°С.

В производстве использовали обогащенный каолин. Каолины мокрого обогащения характеризуются большим количеством поглощенного кальция (для коагуляции при обогащении вводится 0,4 – 0,6 % извести), имеют pH до 9 -10, что снижает текучесть шликера и ухудшает разжижение растворимым стеклом. Это вынуждает увеличивать количества вводимых щелочных электролитов, что иногда является причиной образования трещин и посечек на изделиях. Выдерживание каолина на складе в течение 2 – 3 месяцев способствует переходу активной извести в карбонат и резкому снижению её отрицательного влияния. При использовании каолина, для обогащения которого применялся полиакриламид, ввод небольших количеств извести (0,025% от массы, сухого каолина) в виде известкового молока, пропущенного через сито 3600 отв/см², улучшает и стабилизирует литейные свойства шликеров.

Для уменьшения усадки при сушке и обжиге изделий, для сохранения формы изделия в процессе его изготовления, облегчения и ускорения процессов сушки и обжига изделий в массу добавили отощающие материалы. В качестве отощающих материалов использовали кварцевый песок.

Кварцевый песок

Кварцевый песок относится к рыхлым и сыпучим геологическим образованиям, состоящим из мелких обломков и зерен различного размера. Принято к пескам относить породу, состоящую из зерен размером от 0,01 до 2 мм. Кварцевый песок вводят для обеспечения кристаллической фазы в черепке, а также для увеличения прочности изделия.

Кварцевый песок мелкозернистый Раменского месторождения, его поставка на заводы производится в соответствии с ГОСТом 7031-54 и техническими условиями СТУ 77-10-018-62, его химический состав приведен в таблице 2.4.

Таблица 2.4.

Химический состав Раменского кварцевого песка, мас.%

SiO2	TiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	K2O	Na2O	п.п.п.
87,83	0,05	7,39	0,08	0,43	0,04	2,71	0,03	1,19

Плавни

В качестве плавней в состав массы для изготовления фарфоровых изделий вводят доломит, полевой шпат, пегматит. Плавни улучшают спекание керамического черепка при обжиге, снижают температуру обжига изделий. В процессе сушки изделий плавни обычно играют роль отощающих материалов.

В технологии производства скульптур планируется использовать пегматит Енского месторождения, его химический состав приведен в табл.2.5.

Таблица 2.5.

Химический состав Енского пегматита, мас.%.

SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	K2O	Na2 O	п.п.п.
73,22	15,62	0,56	2,73	0,36	3,4	4,00	0,30

Пегматиты - полевые шпаты, проросшие кристаллами кварца. Пегматиты содержат 30-35% кварца и 65-70% полевого шпата. При использовании пегматита в массе соответственно уменьшают количество кварца (кварцевого песка). В пегматитах не должно быть вредных примесей: оксида железа в виде натеков и железосодержащих минералов (биотит, пирит, турмалин и др.). Содержание оксида железа в пегматитах не должно превышать 0,5 %, если они предназначены для фарфоровых или фаянсовых масс, и 0,2 % - для глазурей.

Качество полевых шпатов и пегматитов оценивают по огневой пробе. Их образцы обжигают при температуре обжига изделий (фаянс - до 1280 ºC, фарфор - до 1430 °С). После обжига пробы полевых шпатов и пегматитов должны быть белыми, стекловидными, без пятен и «мушек».

Бой фарфоровый – бракованные обожженные изделия (дробленные до размеров куска 2 мм). Является искусственным отощителем для снижения усадки керамических масс в процессе сушки /4/.