Глина – это тонкодисперсный продукт разложения и выветривания самых различных горных пород – способны образовывать с водой пластичную массу, которая сохраняет придаваемую ей форму, а после сушки и обжига приобретает камнеподобные свойства.

Технические требования к глинистому сырью определены ГОСТ 2178-88, классификация сырья дана в ГОСТ 9169.

Кроме того в качестве основного сырья и корректирующих добавок экономически целесообразно использовать отходы угледобычи углеобогащения, золы ТЭС, золошлаковые смеси и другие отходы промышленности.

При производстве керамических стеновых материалов в качестве сырья в смеси с легкоплавкими глинами применяют также лессы, лессовые суглинки и кремнистые породы – трепелы и диатомиты.

Лессы и лессовые суглинки составляют разновидность глинистого сырья рыхлого строения. Они состоят преимущественно из пылеватых частиц с большим количеством известковых включений. Они обладают малой пластичностью, малой чувствительностью к сушке, с набольшим интервалом спекания 40..50С.

Благодаря рыхлой малопрочной структуре и быстрой размокаемости лессовые породы требуют менее интенсивной переработки для производства кирпича, чем суглинки и глины. В процессах обжига изделий требуется обеспечить предельно допустимую выдержку при максимальной температуре – 4-6ч. В этом случае предупреждаются высолы на изделиях, и повышается морозостойкость продукции до установленных нормативов.

Трепеллы и диатомиты – это кремнистые осадочные породы, состоящие полностью или более чем на 50% из свободного или водного кремнезема. Их химический состав, %: SiО₂ – 70…85, Al₂ О₃ – 5…13, Fe₂ О₃ – 2…5, CaO – 0,5…5, MgO – 0,5…3,n.n.n. – 4…8.

Из трепелов и диатомитов получают облегченные кирпичи с низкой плотностью и высокой пористостью. Из трепелов пористость кирпича достигает 60..64% при плотности 500 – 1270 кг/м3, а из диатомита – пористость 75% при плотности от 450 до 1000кг/м3.

Добавки.

1. Отощающие добавки вводятся в состав керамической массы для понижения пластичности и уменьшения воздушной и огневой усадки глин. В качестве отощающих добавок используют шамот, дегидратированную глину, песок, золу ТЭС, гранулированный шлак.

· Шамот – зернистый керамический материал (с зернами 0,14 – 2 мм), получаемый измельчением глины, предварительно обожженной при той же температуре, при которой обжигаются изделия. Его можно получить, измельчая отходы обожженного кирпича. Шамот улучшает сушильные и обжиговые свойства глин, поэтому его применяют для получения высококачественных изделий.

· Дегидротированная глина при температуре 700 -750 С, добавляемая в количестве 30 – 50 %, улучшает сушильные свойства сырца и внешний вид кирпича.

· Песок (с зернами 0,5 – 2 мм) добавляют в количестве 10 – 25 %.

· Гранулированный доменный шлак (с зернами до 2 мм) – эффективный отощитель глин при производстве кирпича. Роли отощителей выполняют так же золы ТЭС и выгорающие добавки.

2. Парообразующие материалы вводят в сырьевую массу для получения легких керамических изделий с повышенной пористостью и пониженной теплопроводностью. Для этого используют вещества, которые при обжиге диссоциируют с выделением газа, например CO2 (молотые мел, доломит), или выгорают.

3. Выгорающие добавки: древесные опилки, измельченный бурый уголь, отходы углеобогатительных фабрик, золы ТЭС и лигнин не только повышают пористость керамических изделий, но также способствуют равномерному спеканию керамического черепка.

4. Пластифицирующими добавками являются высокопластичные глины, бентониты, а также поверхностноактивные вещества – сульфитно-дрожжевая бражка и др.

5. Плавни добавляют в глину в тех случаях, когда необходимо понизить температуру ее спекания. К ним относят: полевые шпаты, железную руду, доломит, магнезит, тальк и т.п.

5. Основные технологические процессы и оборудование.

Все разнообразие керамических материалов производится в принципе по однотипной схеме, включающей в себя следующие переделы: добычу сырьевых материалов и карьерные работы, подготовку сырьевой массы, формование изделий, сушку и обжиг, сортировку и хранение. Однако для получения изделий с различной структурой черепка и различной конфигурации применяют разные методы формования: литье, пластическое формование, полусухое и сухое прессование. Основные изделия стеновой строительной керамики — кирпич и керамические камни, производят методами пластического и полусухого формования. Эти методы формования наиболее просты и получили наибольшее распространение. Ниже рассмотрена схема производства керамики с использованием метода пластического и метода полусухого формования на примере производства обычного глиняного кирпича.

1. Добыча глины и карьерные работы.

Когда глина испытана и намечено место для организации производства, приступают к ее добыче и заготовке.

Кирпич можно вырабатывать из глины вылежавшейся и из свежей глины, только что взятой из карьера — «свежевки». Лучший кирпич получается из вылежавшейся, проморожен­ной глины. Особенно необходимо вылеживание, если глина плотная, жирная, трудно размокающая. Добытая осенью глина обычно вылеживается и промораживается.

С глиняной залежи снимают растительный слой и весь не пригодный для выработки кирпича грунт. Затем начинают добычу глины уступами, как показано на рис. 3 . Глину на­гружают в тачку и отвозят к месту переработки, где уклады­вают в конус. Высота конуса не должна быть более 1 м, так как иначе глина плохо промерзнет; длина и ширина конуса принимаются в зависимости от количества заготовляемой глины. При добыче глины в карьере ее обычно берут сразу на всю глубину, чтобы перемешать слои, имеющие различные свойства. При заготовке же глины в конусах в карьере ее можно брать не на всю глубину сразу, а на два-три штыка на всю длину врачи: первые два-три штыка надо развалить по земле там, где предполагается устройство конуса, затем на них сверху еще два-три штыка, а самые нижние — на верх конуса. Весною, при выборке глины из конуса на про­изводство, ее следует брать на всю высоту конуса, чтобы она еще раз перемешалась. Тогда получается однородная глина, а из нее хороший кирпич. При послойной загрузке гли­ны в конус каждый слой обильно поливают водой. Кроме то­го, в конусе делают отверстия ломом или деревянным кслом, чтобы вода проникала на всю толщину конуса.

Рис. 3. Разработка ступенчатого карьера.

Желательно на конусах глины, заложенной для промора­живания, не допускать большого снежного покрова, чтобы глина могла хорошо промерзнуть.

Площадка для размещения конуса должна быть очищена от дерна, утрамбована и выровнена, чтобы с нее не стекала вода.

Если осенью глину не заготовили, можно подвергнуть ее летованию (выветриванию). Для этого глину также уклады­вают в гряды высотою около 0,5 м и замачивают, а затем, когда она подсохнет, неоднократно поливают водой. Чем жирнее глина, тем продолжительней должно быть ее выле­живание.

Летование рекомендуется производить в течение 15—30 дней.

Если глина не промораживалась и не подвергалась летованию, ее следует подвергнуть замачиванию. Замачивают глину в невысоких грядах (40—50 см), в кучах или в специальных траншеях, облицованных горбылями. Замочив по­слойно глину, ее покрывают рогожами, соломенными матами и т. п., чтобы влага из глины не испарялась. Малопластичные глины выдерживают в замоченном состоянии от 0,5 до 2 суток, более жирные — до 3 и 7 суток.

2. Подготовка сырьевой массы.