Лекция 6

Тема: Термические свойства глин.

План

1. Огневая усадка глин. Термические свойства.

2. Диаграмма состояния .

3. Кристаллические модификации и формы кремнезема.

4. Схема полиморфных превращений кремнезема.

Усадочные явления при обжиге количественно характеризу­ются величиной огневой усадки

где и —соответственно линейные размеры абсолютно сухо­го и обожженного образцов.

Огневая усадка глин колеблется в пределах от 2 до 8% и достигает в отдельных случаях 14%. С увеличением содержания глинистой фракции усадка возрастает. Сильно запесоченные гли­ны могут совсем не давать усадки и даже обнаруживать в об­жиге «рост» (усадка в этом случае получает отрицательный знак). Монтмориллонитовые глины имеют большую огневую усадку чем каолинитовые. Щелочные окислы всегда повышают огневую усадку, а железистые — лишь при обжиге в восстанови­тельной среде. С повышением температуры обжига усадка, как правило возрастает. По этой причине неравномерно обожжен­ные изделия могут иметь заметный разброс в размерах.

Термические свойства

Термические свойства проявляются в процессе нагрева глины при высоких температурах. Важнейшими из них являются огнеупорность, огневая усадка, спекаемость и интер­вал обжига.

Огнеупорностью называют свойство керамических материа­лов и изделий противостоять воздействию высоких температур, не расплавляясь. Показателем (количественной мерой) огне­упорности является температура, при которой образец из дан­ного материала, имеющий форму трехгранной усеченной пира­миды (условно именуется «конусом»), деформируется под влия­нием собственной тяжести, касаясь при этом своей вершиной керамической подставки.

Под огнеупорностью глины понимают условную температуру ее плавления. Условной эта температура является потому, что глинистая порода не представляет собой мономинеральное веще­ство, а является полидисперсной системой. Поэтому она не имеет строго определенной температуры плавления, а плавится в неко­тором интервале температур. В связи с этим за температуру плавления глины условно принимают показатель ее огнеупор­ности. Согласно ГОСТ 9169—59 глины по огнеупорности делятся на три класса: огнеупорные—огнеупорность выше 1580 , туго­плавкие—от 1350 до 1580 и легкоплавкие—ниже 1350 .

Огнеупорность глины зависит от ее химического состава: гли­нозем повышает огнеупорность глины, кремнезем тонкодисперсный понижает, а крупнозернистый повышает огнеупорность. При­меси щелочных металлов являются наиболее сильными плавня­ми (флюсами) - веществами, понижающими температуру плавления глины. Окислы щелочноземельных металлов также являются плавнями, но их флюсующее действие проявляется при более высокой температуре.

Огнеупорность керамических материалов, содержащих в сво­ем составе железистые окислы, зависит еще от химического ха­рактера газовой среды при обжиге: восстановительная среда су­щественно понижает огнеупорность вследствие того, что окись железа восстанавливается в закись, а последняя, обладая боль­шой реакционной способностью, образует с кремнеземом файялит , имеющий температуру плавления 1205 .

Спекаемость является вторым очень важным термическим свойством глин. Под спекаемостью глин понимают их способ­ность при обжиге уплотняться с образованием твердого камнеподобного черепка. Спекание глин может происходить вследствие стягивания и склеивания твердых частиц жидкой фазой - силикатными рас­плавами, образующимися при обжиге глины (жидкостное спекание), вследствие рекристаллизации минералов, составляющих керамическую массу, и благодаря реакциям в твердой фазе меж­ду отдельными компонентами глины или продуктами их распада (твердофазовое спекание). Результатом процесса спекания яв­ляется уплотнение обжигаемого материала и, как следствие,

Рис. 13. Кривые спекаемости глин

1- сильноспекающаяся; 2 - среднеспекающаяся

3 - неспекающаяся

уменьшение его открытой пористости. Поэтому степень спекания контролируется водопоглощением керамического черепка и спек­шимся считается черепок, имеющий водопоглощение не ниже 5%. В связи с этим спекаемость иногда определяют как способ­ность глины давать без признаков пережога керамический чере­пок с водопоглощением менее 5%. Признаками пережога счи­таются деформация образца, видимое вспучивание или снижение объемного веса более чем на 0,1 .

По ГОСТ 9169—59 глины в зависимости от степени спекания классифицируются на три группы:

Указанные значения водопоглощения должны быть не менее чем в двух температурных точках с интервалом 50 . Смысл этого условия иллюстрируется рис.13, на котором нанесены кривые зависимости водопоглощения керамического черепка от темпера­туры обжига для трех глин. Все три глины имеют в данном слу­чае одну и ту же предельную температуру обжига, при пре­вышении которой отмечаются признаки пережога.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ОБЖИГА