- •Минерально-сырьевая база Урала для керамической, огнеупорной и стекольной промышленности
- •Под редакцией проф. Г.Н. Масленниковой Издательство тпу
- •Оглавление
- •Часть 1. Глины и каолины Урала……………………………………….9
- •Часть 2. Силикатные и тугоплавкие неметаллические
- •Глины и каолины Урала
- •Часть 1
- •1. Характеристика и классификация глинистых материалов
- •2. Глины урала
- •2.1. Глины Среднего Урала
- •2.2. Глины Южного Урала
- •2.3. Глины Республики Башкортостан
- •2.4. Другие месторождения Урала
- •2.5. Легкоплавкие глины
- •Пермская область
- •Свердловская область
- •Оренбургская область в области легкоплавкие глины распространены почти повсеместно Лессовые суглинки преимущественно аллювиального происхождения, мощностью часто до 10–15 м.
- •По технологическим свойствам глины при добавке песка до 30 % пригодны для производства кирпича.
- •Челябинская область
- •Республика Башкортостан
- •2.6. Бентониты
- •3. Каолины урала
- •3.1. Нормальные каолины
- •3.2. Щелочные каолины Урала
- •3.3. Галлуазит
- •В качестве примесей в незначительных количествах присутствуют Fe2o3, Cr2o3, MgO, FeO, иногда NiO, CuO, ZnO.
- •4. Область применения и требования к качеству глин и каолинов
- •Производство изделий строительной и грубой керамики
- •Производство изделий тонкой керамики
- •Производство огнеупорных изделий
- •Производство цемента
- •Производство стекла
- •Производство керамзита и аглопорита
- •Производство алюминия
- •Производство абразивных изделий
- •Использование глин в литейном производстве
- •Использование каолинов при производстве бумаги
- •Каолин для резиновой промышленности
- •Использование глин для буровых растворов
- •Прочие области использования глинистых пород
- •Силикатные и тугоплавкие неметаллические полезные ископаемые
- •Часть 2
- •1. Полевые шпаты урала и их заменители
- •1.1. Состояние полевошпатовой сырьевой базы Российской Федерации
- •1.2. Классификация и технические требования промышленности к качеству полевошпатового сырья
- •1.3. Месторождения полевых шпатов Урала и их заменители
- •2. Кварцевые материалы урала
- •2.1. Жильный кварц и кварциты
- •2.2. Кварцевые пески и пылевидный кварц (маршаллит)
- •2.3. Опал – кристобалитовые породы
- •2.4. Требования, предъявляемые к кварцевым материалам
- •3. Карбонатные породы урала
- •3.1. Известняки
- •3.3. Доломит
- •3.4. Магнезит
- •3.5. Мрамор
- •4. Хромит
- •5. Графит
- •6. Магнезиальносиликатное сырье урала
- •6.1. Форстеритовое сырье Урала
- •6.2. Тальк и тальковые камни Урала
- •6.2.1. Месторождение Миасской провинции
- •Непряхинская группа
- •Чебаркульская группа месторождений
- •Миасско-Уйская полоса
- •Кирябинская группа
- •Урал – Дачинская группа
- •Медведевская полоса
- •6.2.2. Месторождения Сысертской провинции
- •6.2.3. Режевский тальковый район
- •6.2.4. Оренбургский Урал
- •Ишановская группа месторождений
- •6.2.5. Месторождения вне выделенных тальконосных районов Урала
- •6.2.6. Области применения и требования к качеству талька
- •7. Высокоглиноземистое сырье урала
- •7.1. Бокситы
- •7. 2. Природный корунд
- •7.3. Кианиты Урала
- •8. Пирофиллит и пирофиллитовое сырье урала
- •8.1. Пирофиллитсодержащие метасоматиты Домбаровского рудного района (Южный Урал)
- •8.2. Месторождения Кабанского и Красноуральско колчеданоносных районов
- •8.3. Фарфоровые камни Урала
- •9. Месторождения баритовых руд
- •10. Месторождения титановых и цирконовых руд
- •10.1. Месторождения титановых руд
- •10.2. Цирконовые руды
- •11. Глаукониты
- •12. Техногенное сырье урала
- •Н.Ф. Солодкий, а.С. Шамриков, в.М. Погребенков
- •Справочное пособие
Производство изделий строительной и грубой керамики
К таким изделиям относятся кирпич (керамический обыкновенный, пустотелый пластического формования и др.), черепица, керамические камни, керамические фасадные плиты и т.д. В производстве указанных изделий используются легкоплавкие глины и суглинки, реже некоторые разности глинистых сланцев. Оценка глинистого сырья для строительной керамики дается по качеству получаемых из используемого сырья изделий. Качество же готовых изделий определяется соответствующими ГОСТами, в основном по величине временного сопротивления сжатию, изгибу, водопоглощению и морозостойкости.
Легкоплавкие глинистые породы, используемые для производства кирпича и черепицы, должны обладать необходимой пластичностью и связующей способностью, причем при сухом способе формования кирпича могут применяться малопластичные глинистые породы, а для производства черепицы – наиболее пластичные их разности. Содержание песчаных фракций до 10% вполне допустимо. Иногда суглинки с содержанием песчаных фракций до 15–20% дают изделия удовлетворительного качества. Фракции крупнее 3 мм и каменистые включения, особенно карбонатные, вредны. Вредны также включения гипса, сульфита железа (пирит, маркезит), крупные корни растений, водорастворимые соли.
По химическому составу наиболее благоприятными являются породы с содержанием SiO2 от 65 до 72%; Al2O3 от 12 до 18%; Fe2O3 от 3 до 6%; СаО до 3–5%. Нежелательным является содержание в большом количестве крупных включений карбонатов кальция и магния; при неравномерном их распределении CaO + MgO допустимо в пределах 3–5%, а при тонкодисперсном – до 25%. Вредным является повышенное содержание SO3.
Влияние примесей сказывается следующим образом. Крупные включения известняка во время обжига превращаются в негашеную известь. При смачивании кирпича водой во время кладки, от влажности воздуха при хранении или в постройке известь гасится и увеличивается в объеме, вызывая разрушение последнего.
Известняк, мелко раздробленный и хорошо перемешанный с глиной, не оказывает на кирпич разрушающего действия, так как при обжиге он частично спекается с глиной. Остающиеся несвязанными мелкие частицы известняка хотя и увеличиваются в объеме при взаимодействии с водой, но, будучи рассеяны по всей массе кирпича, помещаются в порах, которые образуются в кирпиче при сушке и прокаливании. В глинах для черепицы также допускаются повышенные содержания известняка в тонко измельченном и равномерно распределенном состоянии.
Гипс, взаимодействуя со щелочами, содержащимися в глинах, образует с ними негашеную известь и легкорастворимые сернокислые соли. Последние, выщелачиваясь, образуют на поверхности изделия белые налеты. Наличие таких пятен снижает его качество и затрудняет схватывание со штукатуркой.
Пирит при обжиге разлагается на оксид серы и оксид железа. Оксид серы вызывает вспучивание массы и реагирует с основаниями, входящими в состав глины. При этом образуются растворимые сернокислые соли, которые, выщелачиваясь, образуют на поверхности изделий налеты белого цвета. Эти налеты также препятствуют прочной связи кирпича со штукатурным материалом и вяжущими растворами. Оксид железа образует с черепком легкоплавкие сплавы, обуславливающие наличие выплавок.
Крупные включения растительного происхождения вызывают во время сушки образование трещин, а выгорая при обжиге, образуют в изделиях раковины и пустоты. Щебень и гальки также способствуют образованию в изделиях трещин, как при сушке, так и при обжиге.
Формуемость глин должна быть хорошей, чувствительность к сушке небольшая, температура обжига 900–1000оС, интервал между температурой обжига и началом размягчения под нагрузкой – не менее 50оС. Линейная усадка при сушке – менее 8%, при обжиге до 1000оС – менее 12. Водопоглащение при 1000оС – 8–20 %.
Среди легкоплавких глин выделяют так называемые гончарные, которые применяются для изготовления пустотелых изделий архитектурной керамики, черепицы и майолики. Они должны обладать хорошей формовочной способностью, иметь число пластичности не менее 14, воздушную усадку не более 10%, температуру обжига 950–1000оС, интервал между температурой обжига и началом размягчения 50-75оС. Химический состав гончарных глин следующий (в %): SiO2 65–74; Al2O3 15–20; СаО 5–6 (мелкораспыляемая примесь). Глины не должны содержать включений кварца и известняка размером более 1 мм.
Для производства облицовочных и кислотоупорных керамических изделий применяются огнеупорные и тугоплавкие глины, как правило, спекающиеся при относительно низкой температуре. Спекаемость глин должна происходить при температурах 1120–1200оС при интервале спекания не менее 100оС. По химическому составу глины должны содержать (в %): Al2O3 – 20–40; SiO2 – 55–65; Fe2O3 – не более 3,5; СаО – не более 1–2.
Глины должны быть высокой или средней пластичности, не содержать вредных примесей (пирит, сидерит, гипс, известняк, оксид серы), а содержание карбонатов кальция и магния в них не должно превышать 3%.
Канализационные керамические трубы изготавливаются из тугоплавких и огнеупорных глин, содержащих в прокаленной виде не менее 20% Al2O3 и не более 70% SiO2 и не содержащие пирита, сидерита и известняка. Глины должны быть высоко-, средне- и умереннопластичными, с интервалом спекания не менее 200оС. При обжиге глины должны давать плотный, спекшийся черепок без деформации. Черепок глин, предназначенных для плиток, не должен иметь пятен, выплавок и мушек.
В некоторых составах масс для изделий строительной и грубой керамики используют легкоплавкие, низкоспекающиеся разности огнеупорных глин и каолин. Для большинства керамических изделий рационально применять тугоплавкие, а не огнеупорные глины, так как температура спекания первых из них обычно более низкая. Повышенной спекаемостью характеризуются глины, содержащие значительное количество гидрослюдистых компонентов (гидрослюдисто-каолинитовые). При использовании каолиновых глин для лучшего спекания необходимо добавлять значительное количество плавней.
Для производства клинкерного кирпича могут быть использованы легкоплавкие глины и суглинки, не содержащие примесей крупного песка, включений карбонатов, гипса, угля и т.п. Основными показателями пригодности их являются большой интервал спекания (не менее 100оС), который обеспечивает одновременную спекаемость черепка (с водопоглащением до 2–4%), и температуру начала деформации не ниже 1200оС. Глины и суглинки, не обладающие требуемым интервалом спекания или высокоспекающиеся (при температуре 1300оС), могут быть использованы в производстве указанных изделий при условии введения добавок – плавней или материалов, понижающих температуру плавления.