Файл: Кашкаев, И. С. Производство глиняного кирпича учеб. пособие.pdf

кварцем, известняком, гипсом, соединениями магния и железа, ор­ ганическими веществами, которые и являются примесями глины.

Кпервичным, или элювиальным, глинам, редко встречающимся

ввиде залежей, относятся такие породы, как каолины, которые применяют в качестве составной части при изготовлении фарфоро­ вых и фаянсовых изделий. К вторичным, или осадочным, глинам относятся все остальные глины, весьма разнообразные по внешне­ му виду, составу, свойствам даже в пределах одного месторожде­ ния.

Различают три основных вида вторичных глин.

Де л ю в и а л ь н ы е г л ины — это глины, перенесенные дожде­ выми и снеговыми водами. Месторождения этих глин расположе­ ны, как правило, недалеко от мест их происхождения: в нижних частях склонов оврагов, в бывших озерах, болотах, морях. Для мес­ торождений характерны слоистые напластования, неоднородный состав и засоренность мелкими примесями.

Ле д н и к о в ы е г л и н ы — это глины, перенесенные ледниками, которые в далеком прошлом покрывали значительную часть зем­ ной поверхности. Характер залегания глин — линзообразный. Они сильно засорены каменистыми включениями всевозможных разме­ ров — от крупных валунов до мелкой щебенки.

Лёссовидные глины — это глины, перенесенные ветрами. Мес­ торождения таких глин расположены преимущественно на окраи­ нах бывших пустынь, там, где скорость ветров изменяется. Такие глины характеризуются отсутствием слоистости, однородностью со­ става. Глины имеют пористое строение и высокую пылеватость.

§ 6. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЛЕГКОПЛАВКИХ ГЛИН

Глина состоит из химических соединений алюминия, кремния, железа, титана, кальция, магния, натрия, калия в виде окислов, солей и др. В глинах содержится также некоторое количество ор­ ганических веществ и воды.

Содержание важнейших окислов, входящих в состав легкоплав­ ких глин, находится в следующих пределах (в %):

кремнезема Si02 — 60—80; глинозема А120 3 вместе с двуокисью титана ТЮ2—5—20; окиси железа Fe20 3 вместе с закисью желе­ за FeO — 3—10; окиси кальция СаО — 0—25; окиси магния MgO —

всвязанном и свободном состояниях: связанный кремнезем входит

всостав глинообразующих минералов, свободный представлен в Еиде кварцевого песка и тонких пылевидных частиц (шлюфа).

Кварцевый песок в значительном количестве засоряет глину и снижает ее пластичность. С увеличением количества песка умень­ шаются усадка изделий и их механическая прочность. Кроме того, изделия при большом содержании кремнезема могут в процессе

20

ваемого сырца; органические вещества способствуют образованию

трещин.

Л е т у ч и е в е щ е с т в а в глинистом сырье, употребляемом для производства кирпича, содержатся в значительном количестве (4— 13%'). Химический анализ показывает их в виде потерь при прока­ ливании (п. п. п.).

При прокаливании сырье теряет механически связанную воду, кристаллизационную воду, содержащуюся в гипсе, водные кристал­ логидраты железа, водные алюмосиликаты, затем оно теряет серу при наличии в глине Fe2S2, углекислоту, содержащуюся в карбона­ тах, происходит сгорание всех органических веществ.

Чем больше потери при прокаливании во время обжига кир­ пича, тем более пористый получается кирпич, меньше его объем­ ная масса и, как следствие, ниже механическая прочность.

Химический состав глин является их основной характеристикой и в значительной мере определяет их промышленное значение.

§ 7. МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ ГЛИН

Химические соединения, однородные по строению, составу и свойствам, образуют минералы. Глины состоят из основных глино­ образующих минералов и минералов-примесей.

К основным глинообразующим минералам относятся каолинит, монтмориллонит, гидрослюда, монотермит и некоторые другие.

Глинообразующие минералы в основном представляют собой водные силикаты глинозема, содержащие окислы кремния и желе­ за, а также сульфаты, карбонаты и растворимые в воде соли раз­ личных металлов. Глинообразующие минералы характеризуются размерами частиц менее 5 мкм (<0,005 мм).

В состав глин может входить только один минерал, что харак­ терно в основном для огнеупорных глин. Такие глины называются мономинералъными. Если в состав глин входит несколько минера­ лов, их называют полиминеральными. К таким глинам относятся легкоплавкие глины.

Глины, сложенные из минерала каолинита, слабо набухают в воде и почти не реагируют на кислоту. Если в глине находится только каолинит, ее называют каолином. Содержание минералов каолинитовой группы характерно для огнеупорных и тугоплавких глин. Известны огнеупорные глины, сложенные в основном из ми­ нерала монотермита.

Глины, сложенные из монтмориллонита, сильно набухают в во­ де и 'весьма пластичны. Если в глинах содержатся только одни монтмориллонитовые минералы, глины называют бентонитом. Гли­ ны, сложенные из гидрослюды, характеризуются средней пластич­ ностью.

Легкоплавкие глины обычно сложены из нескольких минералов, преимущественно монтмориллонитовой и гидрослюдистой группы,

22

и редко с незначительной примесью минералов каолинитовой

группы.

" В легкоплавких глинах из минералов-примесей наиболее часто встречаются кварц, известняк СаС03 и доломит CaC03-MgC03.

Кварц находится в глинах в виде окатанных зерен или частиц неправильной формы. Кварц отощает глину, а повышенное содер­ жание его уменьшает прочность изделий.

Известняк и доломит, находящиеся в глинах в виде крупных включений,— это вредные примеси и после обжига изделий вызы­ вают разрушение.

Если эти минералы-примеси содержатся в глине в тонкодиспер­ сном состоянии и равномерно распределены, они не вызывают раз­ рушения изделий и лишь уменьшают пластичность и огнеупорность глины.

§ 8. ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ (ЗЕРНОВОЙ) СОСТАВ ГЛИН

Гранулометрическим составом глины называется процентное содержание зерен (частиц) различной величины в глинистой по­ роде.

Ниже показан зерновой состав легкоплавких глин по фракциям (группам частиц одного размера).

Наиболее ценные для производства керамических материалов — тонкие глинистые фракции с зернами размером менее 5 мкм

(<0,005 мм).

Кроме тончайших частиц, в глинах содержатся пылевидные фракции с зернами размером от 5 до 50 мкм (0,005 до 0,05 мм) и песчаные — от 50 мкм до 1 мм и более. Фракции размером более 2 мм считаются включениями.

Сырье по зерновому составу разделяется на: в ы с о к о д и с п е р ­ сное, если оно содержит фракции размером менее 0,01 мм более 85% и фракций менее 0,001 больше 60%', д и с п е р с н о е , если оно содержит фракций менее 0,01 мм от 40 до 85%' и фракций менее 0,001 от 20 до 60%, г р у б о д и с п е р с н о е, если соответственно тех же фракций менее 40%' и менее 20%. Чем более дисперсное глиня­ ное сырье, тем оно пластичнее.

В зависимости от размера преобладающих включений различа­ ют сырье с мелкими включениями — менее 2 мм, средними — от 2 до 5 мм и крупными — более 5 мм.

По виду преобладающих включений различают глинистое сы­ рье с кварцевыми, карбонатными, железистыми, гипсовыми и дру­ гими включениями.

23

§ 9. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВО ЙСТВА ГЛИН

Наиболее характерными свойствами глин являются пластич­ ность, связующая способность, способность давать усадку — воз­ душную при сушке, огневую при обжиге, спекаемость, огнеупор­ ность.

П л а с т и ч н о с т ь заключается в способности глины образовы­ вать при затворении водой тесто, которое под воздействием внеш­ них нагрузок может принимать форму, сохраняющуюся после уст­

фарфоровую чашку 4 с разрезанной на две части массой. Стер­ жень прибора вместе с чашкой поднимают на высоту 75 мм и кре­ пят винтом 5 к станине. Затем винт опускают и стержень свободно падает на опорную плиту. В результате удара масса, которая нахо­ дится в чашке, встряхивается и зазор между двумя половинками сокращается.

Эту операцию повторяют три раза. Если разрезанные половинки соединяются после первого или второго падения стержня, в массу добавляют 1 г сухой глины и испытание повторяют. Если после третьего удара стержня масса не соединяется, к ней добавляют 1 см3 воды. Таким образом подбирают влажность массы, необхо-. димую для соединения двух частей массы после третьего удара стержня. От полученной массы отбирают 25 г и высушивают до воздушно-сухого состояния. Высушенный образец взвешивают.

24