4. Глины.

Общие сведения

Советский ученый проф. П. А. Земятченский, работы которого сыграли видную роль в изучении глин как исходного продукта для получения керамических изделий, дал следующее определение глины: «Глиной называются землистые минеральные массы, или землистые обломочные горные породы, способные с водой образовывать пластичное тесто, по высыхании сохраняющее приданную ему форму, а после обжига получающее твердость камня».

Глины образовались в результате выветривания изверженных по-левошпатных горных пород. Процесс выветривания горной породы состоит из механического разрушения и химического разложения. Механическое разрушение происходит в результате воздействия переменной температуры, воды и ветра, химическое разложение — в результате воздействия различных реагентов, например воды и углекислоты на (полевой шпат, когда образуется минерал каолинит А12О3 • 2 БЮг • 2 НгО (см. главу II).

Наиболее чистые глины, состоящие преимущественно из каолинита, называют каолинами. Обычные глины отличаются от каолинов химическим и минералогическим составом, так как помимо каолинита они содержат кварц, слюду, полевые шпаты, кальцит, магнезит и др.

Классификация глин

По условиям образования глины делят на остаточные и перенесенные.

Остаточные глины первичных отложений обычно засорены частицами горной породы, из которой они образовались.

Перенесенные или осадочные глины более дисперсны, свободны от крупных фракций материнских пород, но могут быть засорены песком, известняком, железистыми соединениями и т. п.

 Сырье для- производства керамических изделий

По отношению к высоким температурам различают ' глины трех групп: огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие.

"Огнеупорные глины обладают высокой огнеупорностью — не ниже 1580° С. Это чистые каолинитовые глины, содержащие мало механических примесей, в той или иной степени понижающих огнеупорность. Они обладают большой дисперсностью и очень высокой пластичностью. Глины, имеющие после обжига белый цвет, называются фарфоровыми, их применяют для производства фаянса и фарфора.

„Тугоплавкие глины имеют огнеупорность от 1350 до 1580° С. Они содержат небольшое количество примесей кварца, полевого шпата, слюды, карбонатов кальция и магния; применяют их главным образом для производства облицовочного кирпича, плиток для полов, канализационных труб и т. д.

л Легкоплавкие глины имеют огнеупорность ниже 1350° С. Эти глины наиболее разнообразны по составу: они имеют примеси песка, известняка, окислов железа, слюды, органических веществ и т.д. Их применяют для производства кирпича, блоков, черепицы и аналогичных изделий

Химический состав глин

Глины состоят из различных окислов, свободной и химически связанной воды и органических примесей,; В число окислов, составляющих глины, входят: глинозем AI2O3, кремнезем ЭЮг, окись железа Fe2O3, окись кальция СаО, окись натрия Na2O, окись магния MgO и окись калия КгО.цГлинозем оказывает наибольшее влияние на свойства керамических изделий и является важнейшей составной частью глины. Чем выше содержанке глинозема, тем выше пластичность и огнеупорность глины. Кремнезем является основным (по количеству) окислом, образующим глины — количество его достигает 60—78%.\

Помимо окиси железа в состав глин входят закись железа FeO, пирит FeS2 и другие модификации железа.; От количества железа и его модификации зависит цвет керамических изделий и температура спекания черепка. Наиболее плотный черепок получается при наличии, в глине закиси железа.

Содержание окиси кальция (в виде карбонатов и сульфатов кальция) в некоторых глинах достигает 25%. Эти соединения кальция сокращают период спекания глин, что ухудшает условия обжига керамических изделий. Такое же влияние на обжиг изделий оказывает и окись магния, находящаяся в глинах в виде карбоната MgCO3 и доломита MgCO3-CaCO3. В незначительных количествах в глинах встречается в виде примесей сернистый ангидрид SO3. Однако если он находится в соединениях с магнием или натрием, то он может вредно влиять на прочность изделий. (Полезными примесями можно считать окись калия и окись натрия КгО и Na2O, которые служат плавнями, понижающими температуру обжига изделий и придающими им большую прочность. Окиси различных металлов, например марганца, титана и др., содержатся в очень небольших количествах и мало влияют на свойства глин. Вообще на свойства глин влияет не только количественное содержание тех или иных окислов, но и их соотношение./'

Примеси оказывают большое влияние на свойства глин. Так,/_при повышенном содержании свободного кремнезема, не связанного с А12О3 в глинистые минералы, уменьшается связующая способность глин, повышается пористость обожженных изделий и понижается их прочность. Из глин, содержащих SiO2 более 80—85% и А12О3 менее 6—8%, керамических материалов получить невозможно. Соединения 4—12 железа, являясь сильными плавнями, понижают огнеупорность глины. Углекислый кальций СаСО3 понижает огнеупорность, уменьшает интервал спекания и увеличивает усадку при обжиге, увеличивает пористость и этим понижает прочность и морозостойкость изделий.

Вода содержится в глинах как в виде свободной, так и химически связанной, т. е. входящей в состав глинообразующих минералов. Наличие в глине тех или иных минералов дает возможность судить о количестве химически связанной воды и, следовательно, о отношении к сушке и обжигу. От содержания органических веществ, находящихся в глине в виде остатков растений и гумусовых веществ, также зависят потери глин при обжиге и, следовательно, усадка изделий. Кроме того, повышенное количество органики снижает огнеупорность глин. Знание химического состава глин дает возможность определить степень пригодности их для производства тех или иных керамических изделий.

Минеральный состав

Минеральный состав глин отличается неоднородностью, однако в нем всегда преобладают глинистые вещества. В составе глинистого сырья в виде примесей встречаются зерна кварца, полевых шпатов, слюды, оксиды и гидрооксиды железа и марганца, а также органические вещества, растительные и животные остатки. В глинистом веществе может содержаться в большом количестве один или несколько минералов. Исходя из этого, глины подразделяют на мономинеральные, когда глинистое вещество состоит преимущественно из одного минерала, и полиминеральные, когда глинистое вещество состоит из нескольких минералов.

Глинистые минералы представляют собой водные алюмосиликаты

(xАl2О3 • ySiO2 • zH2O), где х, y, z имеют различные значения.

К важнейшим глинистым минералам относятся: каолинит — Аl2О3 • 2SiO2 • 2Н2О, монтмориллонит — (Са, Mg)O • Аl2О3 • 4 — 5SiO2 • xН2О, гидрослюда (иллит) — К2О • MgO • 4Аl2О3 • 7SiO2 • 2Н2О и др.

Мономинеральные глины, состоящие преимущественно из каолинита или минералов каолинитовой группы, называют каолином. Каолин отличается от других глин высоким содержанием глинозема Аl2О3, меньшей пластичностью и обладает свойством придавать повышенную белизну обожженному керамическому материалу.

Минералы, содержащиеся в глинах	Минералы, загрязняющие глины
Каолинит (Al2O3·2SiO2·2H2O) Андалузит, дистен и силлиманит (Al2O3·SiO2) Галлуазит (Al2O3·SiO2·H2O) Гидраргиллит(Al2O3·3H2O) Диаспор (Al2O3·H2O) Корунд (Al2O3) Монотермит (0,2[K2MgCa]0·Al2O3·2SiO2·1,5H2O) Монтмориллонит (MgO·Al2O3·3SiO2·1,5H2O) Мусковит (K2O·Al2O3·6SiO2·2H2O) Наркит (Al2O3·SiO2·2H2O) Пирофиллит (Al2O3·4SiO2·H2O)	Кварц(SiO2) Гипс (CaSO4·2H2O) Доломит (MgO·CaO·CO2) Кальцит (CaO·CO2) Глауконит (K2O·Fe2O3·4SiO2·10H2O) Лимонит (Fe2O3·3H2O) Магнетит (FeO·Fe2O3) Марказит (FeS2) Пирит (FeS2) Рутил (TiO2) Серпентин (3MgO·2SiO2·2H2O) Сидерит (FeO·CO2)