666
пЗб

и. в. пищ

ТЕХНОЛОГИЯ КЕРАМИКИ

Учебно-методическое пособие
по дисциплине «Технология керамики» для студентов
специализации 1-48 01 01 09 «Технология тонкой,
функциональной и строительной керамики»

Минск БГТУ 2006
УДК 666.70

ББК 35.41

П55

Рассмотрено и рекомендовано к изданию редакционно-
издательским советом университета

Рецензенты:

кандидат технических наук, доцент С. В. Плыгиевский;
кандидат технических наук, доцент М. В. Самойлов

Пищ, И. В.

П 55 Технология керамики : учеб.-метод. пособие по дисцип-
лине «Технология керамики» для студентов специализации
1-48 01 01 09 «Технология тонкой, функциональной и строи-
тельной керамики» / И. В. Пищ. - Минск : БГТУ, 2006. - 82 с.

18ВИ 985-434-691-9

В пособии рассмотрены основные технологические схемы производ-
ства керамических изделий различного назначения, приведены расчеты
масс и основных показателей керамических материалов и глазурей.

Рассчитано на студентов, обучающихся по специализации 1-48 01 01 09
«Технология то.ткой, функциональном и строительной керамики», а также
будет полезно специалистам, работающим в области технологии кера-
мики и огнеупоров.

УДК 666.70

ББК 35.41

18ВМ 985-434-691-9

© УО «Белорусский государственный
технологический университет», 2006
ВВЕДЕНИЕ

Для стабилизации параметров технологических процессов и
получения керамических изделий высокого качества необходимо
уметь проводить расчеты составов масс, показателей свойств кера-
мических материалов, корректировку составов иасс, глазурей и др.

В последние годы применяются расчетные методы, в которых ис-
пользуются правила аддитивности при определении свойств. К их числу
относятся: расчеты минералогического сотгава сырьевых магерл; лов
и масс, шихтового состава массы и расчеты по их корректировке/

В керамическом производстве используются различные техно-
логические схемы: со шликерной, пластической и порошковой под-
готовкой масс. На их основе производства керамических материа-
лов классифицируются следующим образом:

-	производство керамических строительных материалов;

-	производство пористых заполнителей;

-	производство химически стойких керамических материалов;

-	производство керамических плиток;

-	производство фарфора, фаянса, майолики;

-	производство огнеупоров;

-	производство изделий технической керамики.

Из керамических шликеров изделия отливаются в гипсовых и
полимерных формах с использованием наливного, сливного и ком-
бинированного способов. В некоторых случаях используют термо-
пластические шликера и горячее литье под давлением с применени-
ем органических пластификаторов.

Пластическое формование проводят методом экструзии в ос-
новном при изготовлении керамического кирпича (камней), изделий
с последующей допрессовкой (со сложной конфигурацией), раскат-
кой в тела вращения (фарфор, фаянс).

Полусухое прессование используется при изготовлении из по-
рошков керамических плиток, огнеупоров, изделий б лтового на-
значения и др.

При изготовлении изделий необходимо учитывать усадку (из-
менение объема, которое происходит в процессе сушки и обжига) в
результате удаления временной связки. В качестве связки исполь-
зуется вода, минеральные и органические вещества и их смеси.
Они обладают смачивающей способностью лиофильных частиц и
обеспечивают определенную пластичность дисперсной системы. В
случае малой летучести органической связки вместо процесса суш-
ки производится термическое разложение (пиролиз). Готовые изде-
лия получаются после обжига, в результате которого они приобре-
тают комплекс физико-химических и эксплуатационных свойств.
Для окончательного оформления изделий использую «Я и дополни-
тельные процессы, включающие механическую обработку, глазуро-
вание, декорирование, металлизацию поверхности и др.

При выборе технологической схемы производства необходимо
учитывать следующие факторы: химический и минералогический со-
став сырья, наличие примесей, их влияние на технологические парамет-
ры процесса производства готовых изделий. Необходимо проводить
выбор технологической схемы и подбор оборудования с учетом таких
свойств и параметров, как влажность, зерновой состав, пластичность,
усадка, температура сушки и обжига. Сведения по указанным свойст-
вам могут быть приняты как на основе литературных источников, так и
по результатам заводских лабораторных испытаний. Следует обратить
внимание на возможность использования бытовых и промышленных
отходов с учетом их химического состава и свойств, а гакжс на транс-
портные расходы по доставке сырьевых материалов и отходов. Поэтому
желательно использовать, особенно в производстве стеновых керамиче-
ских материалов, близлежащие месторождения глин.

Организация производства керамических материалов может
быть осуществлена по следующей схеме:

| Технологическая разработка и организация производства изделий |
__________________________V_______________________________
Оценка положительных факторов для выпуска изделий
с заданными свойствами

Г

|	Выбор исходных материалов	|

Ф  •

__________________________Контроль химических и физико-химических свойств_|
_________________________________________________________ф

(Учет условий эксплуатации и расчет потребительских свойств изделий |
_________________________ 4^ 	
|	Требуемый материал_|

Создание новых видов изделий следует производить на основе под-
хода к выбору исходных материаАов! с учетом потребительских свойств,
требуемых объемов исходных компонентов и выпускаемых изделий.
1.	ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ

1.1.	Выбор технологической схемы подготовки глинистых
материалов производства изделий грубой керамики

При производстве керамического кирпича (камней) могут быть
приняты следующие блок-схемы переработки глины в зависимости
от ее состава и свойств.

I	II	ш -
Рыхлая, запесоченная,	Комковатая, вязкая,	Плотная, твердая,
малопластичная глина 4,	пластичная глина  4,	трудноразмокаемая глина
Ящичный питатель	Глинорыхлитель	Г линорыхлитель
4	г	4
Вальцы грубого помола	Ящичный питатель	Ящичный питатель
г	4	4
Смеситель	Вальцы грубого помола	Вальцы грубого помоле
	4	4
Вальцы тонкого помола	Смеситель	Смеситель
г	4	4
Шихтозапасник	Бегуны мокрого помола	Бегуны мокрого помола
X	г	4
Вакуумный	Шихтозапасник	Вальцы
ленточный пресс		тонкого помола
	4	4
Сушилка	Смеситель	Шихтозапасник
4,	с фильтрующей решеткой	4
Тунельная печь	Вальцы тонкого помола	Смеситель с фильтрующей решеткой
г.	или глинорастиратель	или глинорастиратель
	4-	4
Склад	Вакуумный ленточный	Вакуумный ленточный
готовой продукции	пресс '	пресс
	4	4
	Сушилка	Сушилка
	4	4
	Тунельная печь	Тунельная печь
	4	4

Склад готовой
продукции

Склад готовой
продукции
Прежде чем определиться с выбором технологической схемы,
необходимо, пользуясь справочной литературой и другими источ-
никами, изучить характеристику и свойства глин.

1.2.	Технологическая схема производства
огнеупорных материалов (шамотных изделий)

Используют шамот и глину-связку. Процесс можно представить
в виде следующей схемы. Глина —> предварительное дробление —»
помол —> отсев. Шамот —> дробление глины —* обжиг —* сортиров-
ка —> помол —> отсев. Дозирование компонентов (глины-связки и
шамота) —> обработка массы —> полусухое прессование —» сушка —>
обжиг сортировка.

В зависимости от назначения огнеупорных изделий применя-
ются разной степени кондиции огнеупорные глины, каолины, до-
ломиты, магнезиты, хромиты, а также временные связки. При вы-
боре технологической схемы необходимо руководствоваться тре-
бованиями к огнеупорным изделиям и соответственно производить
выбор исходных материалов .и вносить коррективы в блок-схему
производства.

1.3.	Выбор технологической схемы производства
изделий тонкой керамики

Изделия тонкой керамики характеризуются однородной мелко-
зернистой структурой и минимальной пористостью. В этой связи
сырье должно быть близким по химическому составу, содержать
минимальное количество вредных примесей, быть подвергнутым
тонкому помолу и обогащению. Основными сырьевыми компонен-
тами являются: каолин, огнеупорная беложгущаяся глина, кварц,
полевой шпат. Могут вводиться и другие добавки.

По технологической схеме устанавливают экономическую целе-
сообразность проведения технологического процесса. В производстве
тонкой керамики наиболее значительные затраты относятся к сырье-
вым материалам, энергоемкому оборудованию, тепловым агрегатам.

Принципиальная блок-схема получения изделий тонкой кера-
мики может иметь вид:
Глина

Каолин

Кварцевый Кварцит Полевой шпат
песок	/

Бой

Дробление
I
Диспергирование

Обжиг

900-1000°С
,Ф

Грубое дробление
Ф

Мелкое дробление

Тонкий помол

Литье (Ж= 30-33%)

Беспрессовый
шликер

Прессовый
шликер
I
Обезвоживание

I
Роспуск

Ситовое обогащение

Ф

Смешивание

Ф

Ситовое обогащение

Ф

Хранение шликера

-—~	Ф	---.----

Пластическое Полусухое прессование
формование .	(Ж =8-10%)

(Ж= 16-20%)	I

Обезвоживание и сушка

Вакуумирование шликера I
Ф

Литье в формы

Ф _________-—~

Сушка

1

Утильный обжиг
. - ф ь/г
Глазурование

Ф

Политой обжиг
ф
Декорирование (надглазурное)

Ф

Закрепительный обжиг

Вакуумирован ие
Ф
Заготовка пластов
Ф
Формование
-----— Ф
Декорирование
(подглазурное)

Прессование
Ф
Сушка
Ф
Глазурование
I
Обжиг

Сортировка
г
Склад
2.	ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕНОВЫХ
КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

К керамическим стеновым материалам относятся керамический
кирпич пустотелый, полнотелый, керамические камни, блохи
(СТБ 1160-99).

В соответствии с СТЕ 1160-99 керамический кирпич подразде-
ляется по маркам прочности при сжатии 75-300 кгс/см2, или 7,5-
30 МПа, морозостойкости 15-50 и более циклов попеременного за-
мораживания и оттаивания, водопоглощению более 6-8%.

Промышленностью выпускаются полнотелый кирпич, керами-
ческие камни с пустотностью 24-45% и кирпич пустотелый с пус-
тотностью 13—33%.

Керамические стеновые материалы предназначены для кладки
наружных и внутренних стен зданий, колонн, панелей и других
строительных элементов.

В производстве стеновых керамических материалов использу-
ются легкоплавкие глины, песок, шамот, ваграночные шлаки, пи-
ритные огарки, уголь, древесные опилки, лигнин, сапропеля и дру-
• не материалы.

По минералогическому составу глины делятся на каолинито-
• нчрослюдистые с примесью монтмориллонита, каолинито-
1т1||| мориллонитовые, карбонизированные с высоким содержани-
< м 1 пободного кварца. Общее содержание кварца 55-85 мае. %,
А1 < >, 1-Т1О2 - более 7 мае. %, сумма оксидов КО <20 мае. %,
К -О 1 мае. %. В зависимости от химического и минералогиче-
скою состава глин, их пластичности используются разные техно-
ло! ические схемы производства.

Наиболее часто используется схема с пластическим способом
формования.

2.1.	Блок-схема производства с использованием
пластического формования

При использовании данной технологической схемы наиболее
пригодными являются глины с числом пластичности 7-15. Добавки
отощающих материалов 20-30 мае. %. При пластичности более
15 изделия обладают склонностью к образованию трещин при суш-
ке и требуют введения большего количества отощающих добавок
(20-60 мае. %). В состав массы можно вводить до 80% угля от об-
щего расхода топлива на обжиг кирпича.

Блок-схема производства с пластическим формова! ием выгля-
дит следующим образом:

Глина
г

Измельчение

г

Дозирование
т 

Выделение твердых
включений

(Угощающие, выгорающие добавки

4

Дробление

4

Средние дробление

Т

Г рубый помол

г

4

Смешивание
4

Измельчение
4

Вылеживание массы
4

Смешивание
г

Измельчение
г

Формование
г

Сушка
4

Обжиг
4

Сортировка

Основные стадии и технологические операции при изготовле-
нии керамического кирпича пластическим способом приведены
в табл.1.
Таблица 1

Основные стадии	Основные операции	Применяемое оборудование
Добыча сырья	Вскрышные работы	Бульдозер, скрепер, экскаватор, гидромонитор
	Добыча глины	Одно-, многоковшовые экскавато- ры, скреперы
	Транспортировка глины	Автосамосвалы, железнодорожный транспорт
	Складирование глины	Закрытые и открытые глинохра- нилища
Подготовка глины	Выделение каменистых включений	Вальцы (дезинтеграторные вин- товые)
	Грубое дробление	Валковые дробилки
	Предварительное увлаж- нение, введение отощаю- щих и флюсующих компо- нентов	Смесители (одно- и двухвальные)
	Тонкое измельчение	Бегуны мокрого помола, вальцы (дырчатые, гладкие)
	Вылеживание массы	Шихтозапасник, силос
	Окончательное увлажне- ние и обработка массы	Глиномялки, вальцы тонкого из- мельчения
Формование изделий	—	Прессы (ленточные, шнековые, ва- куумные)
Сушка из- делий	—	Сушилки (туннельные и камерные)
Обжиг из- делий	—	Туннельные печи

2.2.	Шликерная технология подготовки глиномассы

Применяется в тех случаях, когда используются глины
и суглинки низкого качества, с нестабильным составом и влаж-
ностью.

Преимущества данной технологии: увеличивается производи-
тельность труда, достигается более полная механизация и автома-
тизация производства, сокращается количество единиц применяе-
мого оборудования, уменьшается потребность в производственных
площадях.
Технологическая схема производства:

Добыча глины
Д-

Вода —» Роспуск глины «— Электролиты
Д'

Ситовое обогащение —♦Помол

Ситовое обогащение
Д'

Хранение шликера
Д'

Термическое обезвоживание

Рассев пресс-порошка

Хранение пресс-порошка

Полусухое прессование
Д'

Сушка

Обжиг

4
Сортировка

Чтобы увеличить иустотность изделий, предлагается технологи-
ческая схема со шликерной подготовкой глин и пластическим фор-
мованием:

Роспуск глины в глиноболтушках
Д'

------—— Хранение шликера в шламбассейнах

Д'

Получение пресс-порошка в БРС
Д'

Сухое перемешивание с отстающими добавками

Д'

Приготовление пластической массы с добавкой шликера

Обработка и вылеживание глиномассы
Формование изделий
Сушка
Обжиг

По этой технологии можно формовать изделия с пустотностью
более 40%.
2.3.	Технология производства кирпича методом
полусухого прессования

При использовании твердых сухих глинистых пород для произ-
водства керамического кирпича рекомендуется использовать сле-
дующую блок-схему:

Глина
г
Грубое дробление
4-
Сушка
4

Помол
I
Просев
г
Увлажнение

Полусухое формование
г

Сушка
г

Обжиг

Для выбора необходимой схемы производства следует знать
основные свойства исходных материалов и определить целесооб-
разность применения конкретной схемы.

Вопросы по теме

1.	Какие основные сырьевые материалы используются в
производстве керамического кирпича? Перечислите их характе-
ристики.

2.	При каких условиях можно получить однородную массу
для изготовления керамического кирпича?

3.	Как влияез степень применяемого вакуума на качество ке-
рамической массы?

4.	В чем преимущества и недостатки вакуумированной кера-
мической массы?
5.	Какие дефекты могут возникнуть при пластическом формо-
вании керамических изделий? Назовите способы их устранения.

6.	Какие требования предъявляются к сырью для производст-
ва кирпича методом полусухого прессования?

7.	От каких факторов зависит прочность сырца и обожженно-
го кирпича, изготовленного методом полусухого прессования?

8.	Какие условия необходимо соблюдать при получении
шликеров для производства керамического кирпича?

9.	Каковы преимущества и недостатг I шликерной технологии
получения кирпича?

10.	Какие процессы происходят при сушке и обжиге кирпича?
3.	ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА
ИСКУССТВЕННЫХ ПОРИСТЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ

3.1.	Производство аглопоритовых щебня,
гравия и песка

Е табл. 2 приведены требования к аглопоритовым щебню, гра-
вию и песку.

Таблица 2

Требования к аглопоритовым щебню, гравию и песку

Марка щебня, гравия по плотности, кг/м3	Марка песка по плотности, кг/м3	Допустимая насыпная плотность, кг/м3	Прочность при сдавливании в цилиндре, МПа		
			Марка щебня	Марка гравия	
400	—	До 400	П25 0,3-0,39	П25	—
500	—	400-500	П35 0,4-0,49	П35	—
600	600	500-600	П50 0,5-0,59	П50	1-1,29
700	700	600-700	П 75 0,6-0,69	П75	1,3-1,49
800	800	700-800	П 100 0,7-0,79	П 100	1,5-1,79
900	900	800-900	П 125 0,8-0,89	П 125	1,8-1,99
—	1000	900-1000	П 150 0,9-0,99	П 150	2-2,49
-	1100	1000-1100	П200 1,0-1,19	П200	2,5-2,99

Сырье: глинистые и песчано-глинистые породы, отходы добы-
чи, обогащения и сжигания твердого топлива. Применяются не-
вспучивающие и слабовспучивающие легкоплавкие глины и суг-
линки со спекаемостью до 5%. В качестве поризующей добавки
вводится уголь, лигнин, сапропели и др.

Химический состав сырьевых материалов приведен в табл, 3.

Таблица 3

Химический состав глинистых пород и область применения аглопорита

Исходное сы- рье	Запол- нитель	Область применения	Содержание основных оксидов, мае. %			
			81О2	А1,О,	Ее,О,	СаО + МйО
Глинистая порода	Щебень	Конструкционные тепло из о ляцион н- ные легкие бетоны	55-85	8-20	8-10	<20
Отходы угле- обогащения	Щебень		45-65	15-35	15-20	<12
Золы ТЭС	Гравий	Легкие бетоны	50-65	15-35	18-20	<12
Технологическая блок-схема производства аглопорита из гли-
нистых пород выглядит следующим образом:

Глина

I

Ящичный питатель

4

Дезинтеграторные вальцы

Смеситель
г

Гранулятор
г

Агломерационная машина

Уголь

4

Приемный бункер

4

Ящичный питатель

4

Элеватор

4-

Дробилкг молоткиная

Диапазон влажности массы 16-25%, перемешивание 6-8 мин.

В состав массы вводится возврат, представляющий собой плох"
обожженные зерна спекаемого материала. Подготовка возврата
производится по схеме:

Возврат
г-

Ленточный транспортер
г

Сито консольно-раскидное

4

Дробилка валковая
г

Расходный бункер

4

Дозатор ленточный

При смешивании составляющих. частей увлажненной до 14—
22% шихты необходимо добиться максимальной однородности.

Для повышения газопроницаемости спекаемого слоя шихты
(гранул) производят грануляцию. Основными факторами, влияю-
щими на процесс грануляции, являются удельная' поверхность со-
ставляющих смесей, капиллярная влагоемкость и коллоидно-
химические свойства глин.
Гранулы шихты укладываются ровным слоем на колосники аг-
ломерационной машины и направляются под зажигательный горн.
Он может быть с прямоточным, противоточным расположением
форсунок. Температура в зоне зажигания 1050-1150°С.

Агломерационная машина состоит из шихтоукладчика, зажига-
тельного горна, вакуум-камеры, разгрузочной станции, раскалы-
вающих устройств. Она имеет привод, который перемещает на лен-
те палеты с уложенными гранулами.

В верхней части агломерационной машины происходит пориза-
пия за счет выгорания запрессованного топлива, а в нижней части
перемещаются незагруженные (холостые) палеты, поступающие под
шихтоукладчик гранул шихты.

Под верхней частью конвейера под палетами установлены ва-
куум-камеры, обеспечивающие просос воздуха и выгорание
запрессованного топлива.

После термической обработки производится дробление и рассев
по фракциям 5-10; 10-20; 20-40 мм щебня и гравия и 1,2—5 мм песка.

Производительность агломерационной машины определяется
по формуле

п ^обадтсДМ,,

где СБ - вертикальная скорость спекания, мм/мин; Ва - активная
ширина агломашины, м; ус - насыпная плотность сырцовых гранул,
т/м3, обычно равна 1,0-1,1; Га - активная длина агломашины за вы-
четом длины зон сушки Лс, м; Кп - коэффициент выхода аглопори-
та, обычно К„ = 0,75-0,9; Кв - коэффициент, учитывающий часть
возврата. Если возврат не используется, то Кв = 1.

Длина зоны сушки Ьс = 0,05-0,1Ь, где Ь — общая длина
машины, м.

Длина зоны охлаждения Ьо принимается равной 0,9Г при нали-
чии холодильника, при его отсутствии Ьо = 0,4Г,

Пример. Определить производительности агломашины СМ-117
по следующим исходным данным: X = 40 м;

Св = 11 мм/мин; Ц = Ь-Ьс-Ьо =40-0,1  40 -0,4 -40 = 20 м;

Вя = 1,5 м; ус = 1,05 т/м3; Кп= 0,8; Кв = 1;

П = 0,06 11 - 1,5 • 1,05 • 20 • 0,8  1 = 16,7 т/ч.

Скорость движения палет агломашины определяется по формуле

У - Св ~

Л100’
где к - высота слоя сырцовых гранул нг1 палете, м; к = 0,2-0,3 м.

„	11-20 лп

V =---------= 0,9 м/мин.

0,25-100

Время термообработки определяется по формуле

т = к / С„;

250 мм _ . .
т =---------= 0,36 ч.

11 мм/мин

Пример. Определить производительность агломерационной ма-
шины, если вертикальная скорость спекания - 14,5 мм/мин, активная
длина машины -18 м, ширина - 1,4 м, общая длина агломашины —
40 м, плотность гранул - 770 кг/м3, коэффициент выхода К„ = 1, ко-
эффициент без возврата Кв = 770/ 1000 = 0,77, насыпная плотность
сырцовых гранул — 1000 кг/м3. (Решить самостоятельно.)

3.2. Производство керамзита

Искусственный пористый наполнитель получают путем вспу-
чивания глинистых пород.

Вспучивание — это тепловая обработка, направленная на увеличе-
ние сырцовых гранул в объеме за счет образования внутренних пре-
имущественно замкнутых пор. К таким материалам относятся керам-
зитовый гравий, песок и штучный керамзит. Керамзитовый гравий
используется в качестве заполнителя легких бетонов с объемной мас-
сой 1200-1400 кг/м3. Марка керамзитового гравия 150-800, песка 500-
1000 кг/м3. Прочность при сжатии — от 0,4 до 6,0 МПа; для марки
150 составляет соответственно 0,4 МПа, 500 - 2,5 МПа; 800 - 6,0 МПа.

Водопоглощение составляет 15-25%: для марки 800 — 15%,
марки 200 - 25%.

По величине зерен выделяют фракции 5-10; 10-20; 20-40 мм.
Фракция зерен <5 мм относится к керамзитовому песку.

Морозостойкость керамзита должна быть не менее 15 циклов
попеременного замораживания и оттаивания.

Керамзит производят пластическим, полусухим и шликерным
способом. Выбор оборудования зависит от начальных физико-
механических свойств глинистого сырья. Начальные свойства опре-
деляются коэффициентом консистенции К:
К = (И'~ И^р)/^п,

где IV - влажность сырья, поступающего на переработку, %;	-

влажность сырья на пределе раскатывания, %;	— число пластич-

ности глин и суглинков, %.

В зависимости от коэффициента консистенции выбирается
схема подготовки глинистого сырья по пластическому способу
(табл. 4).

Таблица 4

Типовая схема подготовки глинистого пластичного сырья

	Коэффициент консистенции	Число пластичности	Технологическая схема переработки сырья
	Менее -0,25	Более 25	Глинорыхлитель —» ящичный подаватель —> вальцы грубого помола —» глиномешалка с пе- реувлажнением бегуны мокрого помола —» ленточный шнековый пресс —► вальцы тонкого помола —» башня гомогенизации —♦ленточный формующий пресс
	-0,25...+0,25	Менее 25	Глинорыхлитель —»ящичный подаватель —♦валь- цы грубого помола (дезинтеграторные) —♦ глино- мешалка с пароувлажнением —»ленточный шне- ковый пресс (дырчатые формующие вальцы)
	При выборе способа пластического формования керамзита с		
учетом вводимых твердых и жидких добавок технологическая схе-			
•	ма может быть представлена с применением следующих агрегатов:  Глина 	> Ящичный подаватель с рыхлителем  г  Твердые лобавки 	»	Дезинтеграторные вальцы  4  Жидкие добавки 	»	Глиномешалка  4  Дырчатые формующие вальцы  4  Сушильный барабан  4  Вращающаяся печь (одно- или двухбарабанная)  Слоевые и барабанные холодильники  4  Гравиееортировка (вибросито, ситобураты)		
Параметры технологического Процесса принимаются следующие:
Производительность на стадии переработки, формования и суш-
ки, м3/ч, - 25.

Влажность гранул после сушки, %, - 18-21.

Температура в сушильном барабане, °С:

на входе - 260;

на выходе -140.

Разряжение дымовых газов, Па:

в пылеотделительной камере — 200±6,6;

на входе в сушильный барабан - 1333±6,6;

на выходе из сушильного барабана - 80±20;

в головке печи — 15.

Производительность печи, м3/ч:

по полуфабрикату - 4-8;

по керамзитовому гравию - 12.

Температура, °С:

в пылеосадительной камере - 500±20;

в зоне вспучивания - 1100;

в бункере холодильника - 900;

на выходе из холодильника — 50.

Для керамзитового гравия характерны следующие показатели:

прочность при сжатии, МПа, - 1,92-2,13;

морозостойкость (замораживание и оттаивание), циклов, —15-20;

водопоглощение, %, -18,5-19,8.

На практических занятиях следует выбрать и обосновать техно-
логическую схему производства для сырья, предложенного препода-
вателем, определить коэффициент консистенции, коэффициент в ту-
чивания и выхода готовой продукции в производстве керамзита.

При рассмотрении вопросов по производству аглопорита нужно
выбрать сырьевые компоненты, в том числе отходы производства, и
обосновать схему производства, а также рассчитать производитель-
ность агломерационной машины, выход аглопорита.

Вопросы по теме

1.	Основные требования к аглопоритовым щебню, гравию и песку.

2.	Характеристика сырьевых материалов для производства аг-
лопорита.

3.	Подготовка сырьевых материалов, формование сырцовых
гранул и выбор схемы спекания шихты.
4.	Основные физико-химические процессы образования порис-
той структуры аглопоритового гравия и щебня.

5.	Термическая обработка шихты, охлаждение, дробление и
рассев аглопорита.

6.	Контроль технологических процессов производства аглопо-
ритовых щебня и гравия.

7.	Физико-химические основы и технологические параметры
получения керамзита.

8.	Факторы, обусловливающие пиропластическое состояние и
вспучивание глины и выход керамзита.

9.	Особенности производства керамзита по различным техноло-
гическим схемам.
4.	ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА
КЕРАМИЧЕСКИХ ПЛИТОК

Керамической промышленностью выпускаются плитки для
внутренней облицовки стен, плитки для полов, фризовые плитки,
фасонные детали.

К каждому виду плиток в соответствии с ГОС‘1, СТБ предъяв-
ляются определенные требования, которые приведены ниже.

В зависимости от этих требований выбирается соответствую-
щий состав сырьевых материалов и разрабатывается технологиче-
ский регламент производства. Классификация керамических плиток
и требования к ним, а также сырьевые материалы и технология
производства изложены в лекционном курсе.

При проведении практических занятий студенты должны
проанализировать сырьевые материалы, выбрать состав масс
и обосновать технологическую схему производства. Для про-
изводства керамических плиток в основном используе~'я
шликерный способ подготовки масс. Этот способ позволяет
механизировать сам процесс приготовления массы, улучшить
качество плиток. Используется совместный и раздельный мок-
рый помол сырьевых материалов в барабанной шаровой
мельнице.

4.1.	Технология производства
керамических плиток для полов

Физико-механические свойства плиток для полов:

-	водопоглощение не более 4,5% (ГОСТ 27180-86);

-	предел прэчлэсти при изгибе не менее 25 МПа (ГОСТ 27180-86);

-	износостойкость не более 0,18 г/см2;

-	морозостойкость не менее 35 циклов попеременного замора-
живания и оттаивания.

В качестве сырьевых материалов используются: глины
огнеупорные, каолин, песок, бой плиток, материалы' полево-
шпатовые.	. - '

Блок-схема производства плиток для полов с применением ти-
пового оборудования:
Склад сырья

Глина
Ксрамик-
Веско

Глина Каолин Песок
Новорайская

Приемный бункер

Весовое дозирующее устройство

Бой Материалы
плиток полево-
шпатовые
4
Силос запаса

Вода, электролиты

-> Шаровая мельница
Д

Пневмокамерный насос

Вибросито

Расходный бассейн

Мембранный насос

Башенная распылительная сушилка

Бассейн роспуска отходов <--Вибросито

Расходный бункер

Д-

Пресс полусухого прессования

Сушилка

Ангоб

Глазурь

-> Глазуровочный конвейер <-
г
Роликовая печь

Флюс

Мастика

Сортировочный конвейер
4,
Упаковка
Ф

С хлад г отовой продукции

4.2. Плитки «грее»

Производство их осуществляется на технологической линии
КАТ-1860.

Контроль производства включает входной контроль (сырьевые
материалы), пооперационный контроль и контроль готовой продук-
ции, при котором контролируют: внешний вид, номинальные раз-
меры плиток, отклонения по косоугольност» и кривизне.

Водопоглощение — не более 0,5%. Предел прочности при изги-
бе - 28 МПа; износостойкость - 0,18 г/см2.

В качестве сырьевых материалов применяют огнеупорные гли 
ны (ДН-2, ЧПК-1, Керамик-Веско), кварцевый песок, полевошпа-
товые материалы, триполифосфат натрия.

Цветной шликер получают путем добавления красителя в базо-
вый шликер.

' В состав кристаллины входят фритты, каолин, поваренная соль,
КМЦ; в состав мастики - флюс, краситель.

Блок-схема производства плиток «грее» представлена ниже.

Глина Каолин Песок Материалы полевошпатовые

Склад сырья
г

Приемные бункеры

Электролит

Ленточный питатель-	Ленточный

с рыхлительными ножами питатель
4-

Весовое дотирующее
устройство

4*

Шаровая мельница <-------------

Вода

Вибрхиго
X

I [невмокамерный насос

- Сливной бассейн
Ф

Насос мембранный

Бассейн с пропеллерной мешалкой
Ф

Вибросито

Бассейн с пропеллерной мешалкой Краситель
4

БРС

Насос мембранный
4-

Камерная емкость
Ф

Шаровая мельница

4.

Вибросито

4.
*	X

Бассейн отходов <----Вибросито

X

Силоса базового
порошка

Расходный бассейн
г I

Мембранный насос
г
БРС

Бассейн отходов Вибросито

Дозатор

Силоса цветного порошка
г

Дозатор

Смешивание порошков

Бунке^запаса

Пресс
г

Вертикальная сушилка

Роликовая печь
г

Линия сортировки
и упаковки

Склад готовой продукции

4.3. Производство плитки для внутренней облицовки стен
на линии ФМС-2500/105

Контролируются параметры: внешний вид, цвет рисунка, откло-
нения по размерам, кривизга лицевой поверхности, косоугольность.

Высота рифлений на монтажной поверхности — не менее 0,3 мм;
водопоглощение — не более 16%; предел прочности при изгибе — 15-
17 МПа; термическая сгоикос1ь глазури - 150°С; твердость глазури
по шкале Мооса  не менее 5.

В качестве сырьевых материалов используются: глины огне-
упорные, песок кварцевый, полевой шпат, каолин обогащенный, до-
ломит, а также электролиты, красители, полигликоль, фритты, ангоб.
Глины

I

Измельчение

I

Роспуск
I

Электролит

--------> Смешивание

Вода

Пегматит

г

Песок

Доломит

г

Дозирование Ситовое обогащение Дозирование

г

Смешивание

г

Ситовое обогащение

* Смешивание
г

Помол

г

Хранение
I

Дозирование

I

Хранение шликера

Ситовое обогащение
4

Хранение
шликера
г
Термическое
обезвоживание
4

Сиговое обогащение
I

Хранение
порошка
г

Прессование

4,

Сушка
г

Утильный обжиг
1
*

Глазурование
и декорирование
г

Политой обжиг
г

Сортировка
и упаковка
Вопросы по теме

1.	Обосновать выбор сырьевых материалов для производства
плиток различного назначения.

2.	Назначение ангоба, его состав в технологии плиток.

3.	Сравнить особенностг технологического процесса производ-
ства плиток на линиях КАТ-1860 и РМ8-2500.

4.	Назначение и параметры производства различных агрегатов
при производстве плиток.

5.	Привести характеристики термического обезвоживания шли-
керов в тепловых агрегатах «Атомизатор», БРС/

6.	Особенности декорирования плиток на линии РМ8 с приме-
нением Ко1осо1ог.

7.	Дефекты керамических плиток и способы их устранения при
производстве.
5.	ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА
ИЗДЕЛИЙ ИЗ ФАРФОРА И ФАЯНСА

Технологический процесс может осуществляться тремя спосо-
бами: пластическим, литьевым, прессованием.

5.1.	Технологическая схема производства изделий
пластическим способом

Она включает следующие стадии: подготовку сырьевых мате-
риалов, приготовление пластической массы, формование, сушку.
обжиг, декорирование и сортировку.

В состав изделий тонкой керамики входят каменистые и пла-
стические материалы. Шихтовые составы масс тонкой керамики
приведены в табл. 5.

Шихтовые составы

Таблица 5

Масса	Материалы, %					
	глинистые  ।	кварцевые	полево- шпатовые	доломит или мел	глинозем технический	костяная мука
Фарфор:  твердый  мягкий ^костяной)  низкотемпературный	43-65  20-45  41-46	27-40 9-12 18-30	19-25  18-42  45-52	-	4-6	2-60
Полуфарфор	41-56	24-50	9-12	-	-	-
Фаянс:  твердый известковый  глинистый	50-63  35-55  80-85	32—45  30-46  15-20	3-9  1-2	5-20	-	-
Тонкокамеиные изделия	36-43	26-48	6-24	1-2	-	-
Майолика	32-44	28-42	-	15-30	-	-
Блок-схема подготовки каменистых материалов:

Исходное сырье

Кусковое

I

Дробление

1

Грубое (100 мм)

1

Среднее (20-100 мм)

1

Мелкое (3-20 мм)

Мелкозернистое
г
Помол
г
Грубый (0,1-0,5 мм)
1
Трнкий (0,1-0,001 мм)

5.2.	Технология приготовления пластической
фарфоровой массы

Приготовление пластической фарфоровой массы идет по сле-
дующей схеме:

Каолин	Глина	Кварцевый Пегматит	Бой
1	г	песок  1	1
Дозирование	Измельчение	Дозирование	Среднее
1  Роспуск 1 Ситовая чистка г Промежуточное	Дозирование 4.  Помол с г Ситовая чистка	II	~—				дробление 1  Дозирование  	1

хранение

х. Промежуточное хранение

X г

Смешивание компонентов масс

г

Ситовое
обогащение

1

Частичное обезвоживание

4.
I
Вакуумирование

Заготовка пластов

Подача в формовочное отделение

Формование плоских изделий

Сушка

Обжиг утильный

Глазурование
'Г

Обжиг политой
I
Сортировка

Декорирование

Закрепление декора

Сортировка
4-

Склад

При формовании полых изделий используется следующая
блок-схема:

Формовочное отделение

4

Формование полых изделий

4

Сушка первая

4

Оправка

4

Приставка ручек и зачистка
г г

Сушка вторая

4

Обжиг утильный

4

Гл 1зурование

4

Обжиг политой
г

Декорироганис и закрепление декора

<— Литье ручек и их оправка
5.3.	Прессовый метод приготовления
шликера для литья

Все технологические операции приготовления пластической
массы остаются те же:

Роспуск пластов
I

Ситовое обогащение
г
Хранение шликера

Блок-схема литЬя изделий с использованием прессового
и беспрессового шликера имеет следующий вид:

Сливной способ
г
Подача форм к месту литья
ф

Прессовый шликер ------> Заливка форм <---Бсспрессовый шликер

X
Набор изделия

X

Смыв избытка шликера

X

Подвялка изделий в форме

4<

Выбивка изделий из формы

Приставка деталей

Сушка

Оправка
4

Сухая зачистка
I

Обжиг утильный
ф

Далее все те же операции, что и для пластического формования

При наливном способе производится подготовка форм для ли-
тья, установка воронок и заливка шликера.

После набора формы изделия осуществляются те же операции,
что и при сливном способе.
5.4.	Блок-схема производства фарфоровых изделий
методом полусухого прессования

Блок-схема производства фарфоровых изделий методом
полусухого прессования имеет следующий вид:

Склад сырья

Глинистое сырье

Грубое измельчение

Диспергирование

Отстающие добавки, плаьни
г

Г рубое дробление

1 ^Электролиты

Тонкий помол
г

Глина

Ситовое и магнитное обогащение

Ситовое и магнитное обогащение

» Смешивание

4-

Ситовое обогащение
I -
Термическое обезвоживание

Хранение пресс-порошка
4-
Корректировка влажности

Прессование
1

Зачистка и оправка

4.

Глазурование
X

Обжиг политой

1

Декорирор мне

1

’акрепле ше декора

Студентам при анализе способа подготовки тонкокерамических
масс необходимо выбрать их оптимальный состав с учетом свойств
используемого сырья, вида изделий и назначения. Для усвоения
процессов подготовки масс в технологии тонкой керамики необхо-
димо изучить следующие вопросы:
1)	роль отощающих, глинистых материалов и плавней в тонких
керамических массах;

2)	влияние помола сырьевых материалов на свойства керами-
ческой массы и готовых изделий;

3)	особенности мокрого помола материала и способы интенси-
фикации помола каменистых материалов;

4)	роспуск глинистых материалов;

5)	назначение сортировки и способы обогащения суспензий й
порошков;

6)	влияние природы исходных сырьевых Компонентов на свой-
ства керамических масс и изделий;

7)	характеристика способов обезвоживания керамических шли-
керов;

8)	вакуумирование массы, его назначение и влияние на техно-
логический процесс;

9)	вылеживание массы и его назначение; контроль качества массы;

10)	технологические требования к шликерам для литья изделий;

11)	основные показатели шликеров и способы их регулирования;

12)	прессовый и беспрессовый способы получения шликеров,
преимущества и недостатки;

13)	способы подготовки пресс-порошков и их характеристики.

Для усвоения процессов формования изделий необходимо об-
ратить внимание на следующие процессы:

1.	Формование из пластических масс:

а)	в формах с помощью шаблона (ролики);

б)	на шнековых прессах;

в)	лепкой в гипсовых формах.

2.	Прессование из сыпучих порошков:

а)	на механических и гидравлических прессах;

б)	на изостатических и квазистатических установках.

3.	Литье из жидкотекучих масс:

а)	в гипсовых формах;

б)	на установках под давлением.

Вопросы для изучения технологических процессов.

При формовании:

1)	характеристика особенно^ 1^-й пластического формования изделий;

2)	основные технологические параметры пластического формо-
вания: влажность массы, частота вращения шпинделя и формующе-
го ролика, температура;
3)	дефекты изделий при формовании и способы их устранения;

4)	характеристика способов литья;

5)	дефекты изделий при литье и способы их устранения;

6)	режимы полусухого прессования изделий и их особенности;

7)	возможные дефекты изделий, получаемых прессованием, и
способы их устранения.

Отформованные изделия подвергаются сушке. Для изучения
процесса сушки следует рассмотреть следующие вопросы:

1)	назначение и характеристика периодов режима сушки:

2)	воздушная усадка и факторы, влияющие на величину усадки;

3)	продолжительность сушки и факторы, влияющие ~На этот
процесс;

4)	пути интенсификации сушки.

Важнейшей технологической операцией является обжиг изде-
лий. Его назначение - сформировать черепок с заданными физико-
химическими свойствами, закрепить глазурь и декор на повер. но-
сти изделий.

При изучении этой темы следует дать ответ на теду.ощие
вопросы:

1)	процессы, протекающие при обжиге;

2)	периоды объемных изменений керамических масс;

3)	режимы обжига изделий, их особенности;

4)	отличительные особенности первого и второго обжига;

5)	керамические краски дл/ надглазурного и подглазурного де-
корирования изделий;

6)	керамические краски-растворы, люстры, препараты золота и
их характеристики;

7)	вспомогательные материалы для декорирования и их назначение.

5.5. Майоликовые керамические изделия

Майоликовые изделия характеризуются пористым окрашен-
ным и белым, в изломе имеющем землистый вид, черепками.

Для производства майоликовых изделий широко используют-
ся легкоплавкие глины, пески. Содержание карбонатов кальция не
более 15%, что способствует лучшему закреплению глазури. Тех-
нология производства майоликовых изделий во многом похожа на
технологию производства фарфоровых и фаянсовых изделий:
Отощающие

Глинистые
1
Измельчение
4
Диспергирование

Глина

Тонкий помол <— Электролиты
I Вода

Ситовое обогащение

Ситовое обогащение

Смешивание шликеров

Ситовое обогащение
г
Литье
I

Подвялка и оправка

------ Сушка

4

Обжиг утильный

4

Глазурование и декорирование
4

Обжиг политой

Обезвоживание

4
Вакуумирование

4

Пластическое формование

4

Оправка

4

--------Сушка

-ф--------------

Обжиг утильный

!	4

Глазурование и декорирование

Обжиг политой

Для выбора сырьевых компонентов и усвоения процессов в
технологии тонкой керамики необходимо дать ответы на следую-
щие вопросы:

1)	роль глинистых, отстающих материалов и плавней в тонко-
керамических массах;

2)	особенности мокрого помола и его влияние на свойства ке-
рамической массы и готовых изделий:

3)	роспуск глинистых материалов и способы обезвоживания;

4)	вакуумирование массы, его назначение и влияние на техно-
логический процесс;

5)	основные показатели свойств шликера и способы его регу-
лирования;

6)	способы подготовки пресс-порошков и их характеристика;

7)	способы формования изделий из тонких керамических масс
(этапы и оборудование):
а)	пластическое формование;

б)	прессование из сыпучих порошков; -

в)	литье из жидкотекучих масс;

8)	дефекты при формовании изделий и способы их устранения;

9)	назначение и характеристики про! ессов сушки изделий;

10)	режимы обжига изделий и их особенности;

11)	процессы, протекающие при обжиге;

12)	керамические люстры, препараты золота, их характеристи-
ки и способы нанесения.
6.	ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ КЕРАМИКА

Для изучения технической керамики целесообразно привести ее
классификацию, исходя из химического, кристаллического, фазово-
го составов (табл. 6).

Материалы технической керамики должны обладать механичес-
кой прочностью и высокими тепло- и электрофизическими свойства-
ми, химической и радиационной стойкостью. Большинство видов
технической керамики представляют собой тела поликристаллическо-
го строения с плотноспекшейся структурой. Для такой керамики ха-
рактерно спекание в твердой фазе. Поэтому основной технологиче-
ской операцией является получение тонкодисперсяых порошков.

Таблица 6

Основные классы технической керамики и области ее применения

Класс	Вид	Основные области применения
Из высокоогне- упорных оксидов (оксидная кера- мика)	Из оксидов А120з (ко- рундовая), ХгО2, ВеО, ТЬО, ИО2, на основе ок- сидов кремния	Огнеупорные изделия, вакуум- ная техника, конструкционные детали, химически стойкие и электроизоляционные изделия. Атомная энергетика, авиацион- ная промышленность, метал- лургия и др.
На основе сили- катов, алюмоси- ликатов	Муллитовая, муллитоко- рундовая, клиноэнстатито- вая, форстеритовая, цель- зиановая, циркониевая, волостанитовая	Электроника, радиотехника, ва- куумная техника, электротехника
На основе ТЮг, 2гО2 и соедине- ний с подобными свойствами	На основе ТЮ2 (рутило- вая), на основе циркона- тов и соединений с пьезо- электрическими свойст- вами	Конденсаторы, пьезоэлементы, радиоэлектроника
На основе шпи- нелей	Магнезиальная шпинель	Огнеупорные изделия, электро- вакуумные изделия, радиотех- ника
На основе хи- мических редко- земельных эле- ментов	Феррошпинели, хромит лантана	Высокотемпературные нагрева- тели, электропроводящие эле- менты


Окончание табл. 6

Класс	Вид	Основные области применения
На основе туго- плавких бескисло- родных соедине- ний	Хромит иттрия, карби- ды, нитриды, бориды, си- лициды	Огнеупорные изделия, элек- тронагреватели, конструкци- онные детали
Композиционные материалы	—	Огнеупорные изделия, элек- тронагреватели

Основными сырьевыми материалами являются глинозем, окси-
ды магния, циркония, а также предварительно синтезируемые фер-
рошпинели, муллит, клиноэнстатит и др.

Помимо помола применяют химические методы подготовки масс:
совместного осаждения, термического разложения механических сме-
сей солей, криохимический, гетерофазного взаимодействия.

Учитывая, что применяемые материалы не обладают пластично-
стью, необходимо вводить технологические связки; декстрин, муку,
поливиниловый спирт, метилцеллюлозу, парафин, каучук и др.

Ниже приведены некоторые технологические схемы производ-
ства технической керамики.

6.1.	Технология изготовления
стеатитовой керамики

Изделия изготавливают формованием, протягиванием на ваку-
умных прессах с последующей обточкой, прессованием из поров 
кообразных масс, горячим литьем под давлением в металлическье
формы. В качестве сырьевых материалов используют тальк сырой и
обожженный, глину, бетонит, углекислый барий, оксид магния, мел.

Массу изготавливают совместным помолом всех компонентов в
шаровых мельницах мокрого помола. Часть вводимого талька об-
жигают при температуре 1300°С. Массы перерабатываются на ва-
куум-прессах. Высушенные брикеты измельчают, получают пресс-
порошок с влажностью 8-10% и прессуют.

Если масса стеатита не содержит глинистого компонента, то
изделия изготавливаются горячим литьем под давлением. Техноло-
гическая схема состоит из двух стадий: первая - приготовление и
обжиг спека, получение клиноэнстатита; вторая стадия - помол
спеков, пластификация порошка с помощью парафиновой связки и
обжиг при 1190-1200°С.

Фазовый состав стзатитовой керамики содержит 60-65% кри-
сталлов клиноэнстатита.

Стеатитовая керамика является лучшим электроизоляционным
материалом: обладает малыми диэлектрическими потерями, высо-
кой пробивной напряженностью и используется как диэлектрик в
высоковольтной технике.

6.2.	Технология производства
кордиеритовой керамики

Кордиерит 2М§О • 2А12О3 • 58Ю2 кристаллизуется в поле мул-
лита. Кордиерит можно синтезировать из оксидов или природных
материалов - талька, огнеупорных глин, технического глинозема
или электроплавленного корунда.

Кристаллические фазы кордиерита представляют: 80% - кор-
диерит, 20% - клиноэнстатит, муллит и стеатит. Температура обжи-
га 1300-1410°С с коротким интервалом спекания. Поэтому реко-
мендуется вводить К2О через полевой шпат. Изделия можно изго-
тавливать пластическим формованием, литьем из водных шликеров
и прессованием. Получают как плотную, так и пористую кордиери-
товую керамику.

Особенность кордиеритовой керамики - низкий коэффициент
термического расширения, что позволяет ее использовать для изго-
товления высоковольтных выключателей, в печах периодического
действия и др.

6.3.	Керамика муллитовая
и муллитокорундовая

Основой кристаллической фазы является мулли-1" ЗА12О3 • 25Ю2
и корунд а А12О3.

истый муллит может быть получен из оксидов. Можно приме-
нять и природное сырье: глины, каолин. Через глинозем и элекгроко-
рунд вводят дополнительное количество А12О3. При содержании А12О3
свыше 72% образуется муллит, корунд и кремнеземистое стекло благо-
даря наличию 4-7% плавней К20, КС/, что позволяет снизить темпера-
туру спекания до 1400-1450°С. При этом происходит нарушение фазо-
вого состава, так как 8Ю2 образует расплав. В зависимости от химиче-
ского и фазового состава высокоглиноземистая керамика делится на
три группы: 1) муллитокремнеземистая (45-70% А12О3); 2) мулли-
токорундовая (70-95% А12О3); 3) корундовая (95-100% А12О3).

Технология изготовления муллитокорундовой и муллито-
кремнеземистой керамики связана с использованием природного
высокоглиноземистого сырья: андалузита, кианита, природной гли-
ны, каолина с добавкой глинозема и электроплавленного корунда.

Минералами, содержащими силиманит, андалузит, кианит, в
состав массы вводится 62,9% А120з, 37,1% 8Ю2. Получается кера-
мика, содержащая 60% А12О3. Для получения керамики муллиток-
ремнеземистого состава можно использовать минералы силли-
манитовой группы без оксида алюминия.

Для получения керамики муллитового и муллитокорундового
состава синтез может быть осуществлен путем предварительного
получения муллита в виде брикета и спека непосредственно ^10-
кратным обжигом. В этом случае при температуре 1200°С происхо-
дит разложение каолинита и других глинистых материалов. Так по-
лучается основной, или первичный, муллит. При введении допол-
нительного А12О3 образуется вторичный муллит (1300°С). Чистый
синтез муллита без вводимых добавок производится при 1600°С.

При повышении температуры спекания растут кристаллы мул-
лита до 6-10 мкм и выше.

Изделия изготавливаются путем дробления спека синтетиче-
ского муллита в барабанных мельницах с последующим форме. >а-
нием пластическим методом, прессованием и горячим литьем ..од
давлением.

При пластическом формовании измельченный муллит смешива-
ют с огнеупорной глиной; так как все процессы муллитообразования
завершены, требуется температура для спекания 1350-1450°С.

Свойства высокотемпературной керамики зависят от содержа-
ния А12О3 в сырье, отношения А12О3: 8Ю2, наличия примесей, раз-
мера и формы кристаллических составляющих. Полученная ке-
рамика отличается высокой механической прочностью (400-
2000 МПа при сжатии), плотностью (3370-3560 кг/м3).

Область применения: для изготовления изоляторов, запальных
свечей в автомобилях, различных деталей радиоаппаратуры.
Вопросы по теме

1.	Основные свойства и классификация технической керамики.

2.	Сырьевые материалы и методы их подготовки.

3.	Способы формования изделий, спекания, обжига.

4.	Корундовая керамика, способы получения, область применения.

5.	Стеатитовая керамика, особенности получения, свойства и
область применения.

6.	Кордиеритовая керамика. Сырьевые материалы. Технология
производства. Область применения.

7.	Керамика на основе силикатов и алюмосиликатов. Характе-
ристика муллитовой и муллитокорундовой керамики. Условия син-
теза и характеристика изделий.

8.	Керамика на основе оксидов титана, циркония. Технология
получения. Область применения.
7.	КОНТРОЛЬ ПРОЙЗВОДСТВА

В практике производства керамических изделий используется
входной контроль сырья и материалов технологического процесса и
выходной контроль готовой продукции.

7.1.	Входной контроль керамических плиток

При входном контроле сырьевых материалов каждой партии
производится проверка наличия документов о качестве, визуаль-
ный осмотр, позволяющий определить наличие посторонних
примесей.

В глинах в лаборатории определяется массовая доля влаги
с применением лабораторных весов, сушильного шкафа в диапазоне
О-35О°С.

Химический состав приводится на суммарное содержав з
А12О3, ТЮ2, на прокаленное вещество.

Для бентонитовых глин определяется показатель адсорбции,
м2/ч. Для формовочных глин определяется суммарная доля К2О,
КО, Ре2О3+РеО, 8Ю2.

Непластичные материалы. В нефелиновом концентрате опре-
деляют химическим анализом содержание А12О3, КО + К2О, массо-
вую долю влаги.

Кварцевый песок подвергается исследованию на содержание
8Ю2, влаги.

При контроле доломитового удобрения устанавливают количе-
ство влаги, массовую долю СаСО3, М^СО3

Для электролитов необходимо определить плотность, мае совую
долю №а2О в жидком натриевом стекле и кальцинированной соде,
углещелочном реагенте.

По пигментам определяют массовую долю влаги, остаток на
сите № 0056, реакцию водной вытяжки.

Контроль технологического процесса при производстве
плиток. Приготовление шликера: расчет рецепта г учетом массовой
доли влаги и остатка на сите. Для глинистой суспензии необходимо
определить массовую долю влаги и объем воды, плотность, пара-
метры готового шликера.
Для непластичных материалов необходимо установить продол-
жительность помола, плотность, массовую долю влаги, остатки
на сите № 0063,0056.

Для готового шликера определяют массовую долю влаги, оста-
ток на сите № 0063, 0056, проводят химический анализ с определе-
нием химического состава, массовой доли оксидов, влаги получае-
мого пресс-порошка.

Параметры глазури: массовая доля остатка на ситах № 0063,
0056, плотность, массовая доля влаги.

Приготовление пресс-порошка в БРС: давление шликера, .МПа,
при работе с одной форсункой — 2,4±0,2; с двумя - 2,1±0,3; давле-
ние газа - 0,01-0,05 МПа; температура в БРС - 100-280°С; массовая
доля влаги - 6,5-7% ±1,0%.

Гранулометрический состав пресс-порошка определяется путем
рассева, %, на ситах № 1; .05; 025.

Прессование плиток производится в пресс-формах на прессах
фирмы 8АСМ1 с подогретыми штампами (50-70°С). Сушка плиток
производится при температуре (155±5)°С. Продолжительность суш-
ки 40-48 мин до остаточной влажности 1%. Производится сня-
тие показаний температуры, продолжительности сушки, влажнос-
ти плиток.

Обжиг контролируется по температуре обжига при помощи
автоматического самопишущего потенциометра с диапазоном
измерений от 0 до 1300°С. Продолжительность тепловой обра-
ботки 35-45 мин, температура дымовых газов должна быть не
более 200°С.

Контроль готовой продукции: внешний вид, цвета рисунков,
длина граней, толщина кривизны, косоугольность, предел прочно-
сти, термостойкость глазурных покрытий, показатель твердости,
маркировка, упаковка.

7.2.	Контроль готовой продукции
санитарно-кера.лнческмл изделий

Санитарно-керамические изделия должны обладать долговеч-
ностью, гигиеничностью, химической стойкостью и соответство-
вать следующим ГОСТам.
1.	Внешний вид - ГОСТ 15167.1

2.	Цвет - соответствие эталону.

3.	Основные размеры - ГОСТ 30493.

4.	Деформация - ГОСТ 30493.

7.3.	Контроль готовой продукции керамических
стеновых изделий

Кирпич полнотелый одинарный СТБ 1160-99.

Предел прочности при сжатии, МПа, кирпича марочностиг

М 100-10-12,4;

М 125-12,5-14,9;

М 150-15-17,4;

М 175-17,5-19,9;

М 200-20-24,9;

М 250 - 25-29,9.

Линейные размеры, мм:

длина 250±5,0;

ширина - 120±4,0;

толщина - 65±3,0.

Масса, кг, — не более 4,3.

Водопоглощение, %, - не менее 8,0.

Морозостойкость, циклов, - не менее 15.

Те же показатели и для лицевого кирпича. Только водо-
поглощение должно быть 6-8%, морозостойкость не менее 35 (Г 35).

Кирпич керамический рядовой пустотелый утолщен* чш.

Предел прочности при сжатии, МПа:

М 100-10-12,4;

М 125-12,5-14,9;

М 150-15-17,4;

М 175-17,5-19.9.

Линейные размеры, мм:

длина — 250±4,0;

ширина - 120±3,0;

толщина — 88±2,0.

Масса, кг, - не более 4,3.

Водопоглощение, %, - не менее 6,0.

Морозостойкость, циклов, - Г 15, Г 25, Г 35, Г 50.
Камни керамические рядовые.

Предел прочности при сжатии, МПа:

М 100-10-12,4;

М 125—12,5—14,9;

М 150-15-17,4.

Линейные размеры, мм:

длина - 250±5,0;

ширина - 12О±4,0;

толщина - 138±4,0.

Масса, кг, — не более 4,3.

Водопоглощение, %, - не менее 6,0.

Морозостойкость, циклов, - Р 15, Р 25, Р 35, Р 50.
8.	РАСЧЕТ СОСТАВОВ И ПОКАЗАТЕЛЕЙ
СВОЙСТВ КЕРАМИЧЕСКИХ МАСС

В технологии производства керамических изделий необходимо
уметь правильно рассчитать состав массы и определить некоторые
ее свойства, влияющие на качество выпускаемой продукции. Наря-
ду с пересчетами содержания влажного материала на сухой прихо-
дится определять количество влаги, необходимой для приготовле-
ния шликера, химический состав материала на прокаленное вещест-
во, приводить химический состав к 100% и т. д.

8.1.	Пересчет состава влажного материала
на сухое вещество, сухого на влажное и определение
количества воды при приготовлении суспензии

Для расчета используется абсолютная %, и относительная
%, влажность, которые определяются по следующим формулам:

Я; = Ц>~%..]00;

91

9о

где до - масса влажного материала, г; д} - масса сухого материала, г.
Соотношения между абсолютной и относительной влаж. эстью
выражаются зависимостями:

17 100 И7 -100

0/	— а	•	— ОТН

°™ юо+я; ’ а юо'

Сырьевые материалы в большинстве случаев содержат влагу.
Для технологического расчета требуется пересчитать состав влаж-
ного материала на сухое вещество. Для этого рекомендуется ис-
пользовать формулу

100 100
т ~ ти>----------,

"(ЮО-^^щ,.
где т, тк — ссоответственно содержание сухого и влажного материала;
Ет,—суммарное содержание компонентов согласно химическому анализу.

Если необходимо пересчитать сухое вещество на влажное, то
используется следующая формула:

100-100

т = т---------=—.

(ЮО + 17^)^^

При изменении влажности в процессе технологических опера-
ций расчет массы материала можно производить по формуле

^.^-(ЮО-ЕГо)

100 —И'

где т\ и то - масса материала с новой и исходной влажностью; 17] и
170 - влажность материала после переработки и исходная.

Пример. В цеху имеется керамическая масса. 200 кг с влажно-
стью 15%. Необходимо ее увлажнить до 24%. Определить массу
влажного материала, кг.

__ мо(1ОО -Жо).

1	100-17, ’

200(100-15)

т. ------------- = 223,68 кг.

100-24

Пример. Суспензию фарфоровой массы (2000 кг) с влажностью
48% подвергли обезвоживанию в фильтр-прессе. Влажность полу-
ченных коржей 26%. Определить массу коржей.

2000(100-48)

т. ------------- = 1405,4 кг.

100-26

Пример. Дан состав керамической массы в пересчете на сухое
вещество, мае. %: каолин - 50; глина 15; полевой шпат - 18; кварц -
17. Влажность исходных компонентов, %: каолин - 15; глина - 10;
полевой шпат - 2; кварц - 3.

Определить содержание материалов и воды для получения
100 кг шликера с влажностью 40%.

Содержание каолина в массе:

т.(100-17) 50(100-15)	о „

т = -----------=---------= 70,8 кг; влаги: 70,8 - 50 = 20,8;

100 —100-40

15(100-10) г
глины:---------= 22,5 кг;

100-40

влаги: 22,5 - 15 = 7,5;
18(100-2)	1

полевого шпата: —-------- = 29,4 кг; влаги: 29,4 — 18 = 11,4;

100-40

17(100-3)	___	1П<-

кварцевого песка: —-------= 27,5 кг; влаги: 27,5 —17 — 10,5.

100-40

Общее количество влажных (40%) компонентов составляет

70,5 + 22,5 + 29,4 + 27,5 = 150,2 кг.

Общее количество влаги: 50,2 кг.

Количество воды, которую необходимо долить к смеси исход-
ных материалов, составит:

150,2 - 50,2

100 - X ^=33,4 кг.

Пример. Влажность каолина на складе 10%, плотность его
2,55 г/см3. Определить количество воды и массу загружаемого као-
лина для приготовления 10 м3 суспензии с влажностью 60%.

Определяем количество воды и каолина в 100 кг суспензии. Она
составляет 60 кг воды и 40 кг каолина, что соответствует объему

40	60

2,35 1
В мешалке вместимостью

= 75,.7 л.

10 м3 должно содержаться

40 - 10 000 / 76,7 = 5215 сухого каолина, 10% воды, т. е. 521,5 кг, -
всего 5736,5 кг. Воды потребуется	= 7926 кг.

С учетом воды, поступившей вместе с каолином, необходимо
залить в мешалку

7926 - 521,5 = 7404,5 кг воды.

Пример. Необходимо приготовить керамическую массу с влаж-
ностью РУи = 22%. Имеется порошок с И', = 8% и суспензия с 1ГС = 50%.

Для расчета используем формулы

ЯС -

-К

1Г -Уг .

•100;	----и-100,

где И'с - влажность суспензии, %; РУМ — влажность массы, %; ТУ„ -
влажность порошка, %.

В данном случае количество порошка определится:

50-22

Х =	100 = 66,6%;

п 50-8
количество суспензии:

77 — 8

Х =------- 100 = 33,4%.

с 50-8

Таким образом, необходимо взять 66,6% порошка и 33,4% сус-
пензии.

8.2.	Определение минералогического, химического
и фазового составов керамических масс

Материальный состав может быть рассчитан, если известен хи-
мический состав сырья, молекулярная формула черепка.

Для твердого фарфора молекулярная формула может быть
представлена:

(0,18 - 0,20) КО  А12О3 • (3,5—4,0)8Ю2,

для мягкого фарфора -

(0,3-0,4) КО  А12О3 • (5,5-6,0)8Ю2,

где КО - содержание основных оксидов. В мягком фарфоре
содержание оксидов КО возрастает почти в два раза. Если сумма
КО (К2О + КО) приведена к единице, то молекулярная формула
 твердого фарфора имеет вид:

КО • 0,5А12О3  (17,5—20,0)8Ю2.

Показателем поведения керамических изделий при обжиге и в
процессе эксплуатации является коэффициент кислотности (КК).
Он определяется по формуле

КК =________^о2_______

К2О + КО + ЗК2О3 ’

где КО2 - содержание 8Ю2, ТЮ2, 8пО2, молей; КО - содержание
СаО, М§О, молей; К2О3 - содержание А12О3, Ге2О, молей; К2О - со-
держание №2О, К2О, Ы2О, молей.

Для твердого фарфора КК - 1,1-1,3; мягкого - 1,68-1,75; фаян-
са- 1,4-1,5; майолики - 1,4-1,45.

С увеличением КК возрастает хрупкость, способность к дефор-
мации при оби иге. Для устойчивости масс при обжиге необходимо,
чтобы отношение КО / К2О + КО находилось в пределах 2-5. Чем
выше отношение, тем устойчивее масса к обжигу.
Пример. Дан молекулярный состав фарфора, молей: 8Ю2 - 16,38;
А12О3:- 3,34; Ее2О3 - 0,05; ТЮ2 - 0,06; СаО.- 0,11; М^О - 0,18; К2О -
0,48; №12О - 0,22. Определить коэффициент кислотности.

КК =

16,38 + 0,06

16,98

0,11 + 0,18 + 0,48 + 0,22 + 3,34 +0,05 11,16

= 1,52.

8.3.	Расчет шихтового состава массы при замене
сырьевых материалов

Также изменение состава шихты происходит при использова-
нии кварцевых отходов отмучивания каолинов, введении в массу
пегматита вместо полевого шпата, а также местных видов сырья
вместо глин, кварцевого песка и др.

Пример. Шихтовый состав эталонной фарфоровой массы, %:
глина Часов-ярская - 17,95; каолин Глуховецкий - 26,28; пегматит
Токаровский - 44,15; кварцевый песок Люберецкий - 6,62; фарфо-
ровый бой - 5.

Химический состав материалов приведен в табл. 7. Требуется
пересчитать шихтовый рецепт массы, полностью заменив компо-
ненты эталонной массы другими сырьевыми материалами. Рацио-
нальный состав массы должен остаться тем же.

Таблица 7

Химический состав сырьевых материалов

Материал	Содержание, мае. %							Сумма
	8Ю2	АЬОэ + Т1О2	Ге2О3	СаО	МЕО	К2О + + Ма2О	П. п. п	
Пегматит Токаровский Енский	75,44  64,62	15,60  19,62	0,30  0,21	0,36  0,32	0,19  0,06	7,91  14,78	0,37  0,16	00,17  99,77
Каолин  Глуховецкий Дубровский	46,09  49,01	39,80  36,36	0,20  0,48	0,36  0,21	0,12  0,18	0,3  135	13,23  12,77	100,16  100,36
Глина  Часов-ярская Трашковская	51,58  50,86	33,36  34,99	0,68  0,52	0,88  0,38	0,49  0,24	2,52  1,41	10,64  11,78	100,15  100,18
Песок Люберец- кий	98,65	0,38	0,09	0,29	0,28	—	0,13	99,92
Кварцевый песок Глуховецкий	98,2	1,62	0,10	0,16	—	—	0,16	100,24
Учитывая, что содержание боя в фарфоровой массе не меняет
ее химического состава, а также основных свойств обожженных из-
делий, шихтовой состав пересчитывают, исключая бой, по следую-
щей формуле:

аДОО

где Х( — содержание сырьевого материала в массе без боя, %; а, — со-
держание сырьевого материала в массе с боем, %: Ъ — содержание
боя в массе, %.

Получим шихтовый состав массы без боя, мас.%: глина Часов-
ярская —18,9; каолин Глуховецкий — 27,7; пегматит Токаровский - 46,44;
песок Люберецкий - 6,96. Исходя из шихтового состава массы без боя и
химического состава сырьевых материалов подсчитывают содержание в
массе оксидов, вводимыми с сырьевыми материалами. Например, с пег-
75 44.46 44

матитом вводится в массу БЮ?: —— = мас- ч>

Количество других оксидов в пегматите составит, мас. %: А12О3 —
7,24; Ре2О3 - 0,14; СаО - 0,17; МрО - 0,09; К2О - 3,45; п. п. п. - 0,17.

Так же рассчитывают содержание оксидов, вводимых с други-
ми материалами (табл. 8).

Таблица 8

Химический состав прокаленной массы

Показатели	Содержание, мас. ч.						
	8 Юг	А1гОз	Ге2О3	СаО	МвО	К2О	П. п. п
В пересчете на 100 мае. ч.	63,28	23,31	0,36	0,51	0,26	4,01	8,27
В пересчете на прокален- ную массу	68,99	25,41	0,39	0,56	0,28	4,37	—

Пользуясь полученными данными о химическом составе про-
каленной массы (без боя) и данными о химическом составе сырье-
вых материалов, рассчитывают новый рецепт массы. Расчет начи-
нают с того сырьевого материала, который содержи г один из глав-
ных оксидов, образующих минеральный состав черепка. В данном
случае начинают с расчета необходимого количества канского пег-
матита, с которым требуется ввести 4,37 мас. % К2О (табл. 8). Пег-
с	4,37-100

матита необходимо ввести--------=29,56 мас. ч.

14,78


Определяют количество оксидов, вводимых в массу с
пегматитом:

99,77 мас. ч. пегматита содержат 64,62 мас. ч. 8Ю2

29,56 мас. ч.	X мас. ч.

Х= 19,12 мас. ч.

Результаты расчета других оксидов сведены в табл. 9.

Таблица 9

Химический состав новых материалов в пересчете на прокаленную массу

Показатели	Содержание, мас. ч.						
	йО2	А1Л	Ре2О3	СаО	М§О	К2О	Н. п. п
В пересчете на 100 мас. ч.	64,13	23,98	0,33	0,27	0,12	4,76	6,41
В пересчете на прокален- ную массу	68,52	25,62	0,35	0,29	. 0,13	5,09	—

Глинистые материалы рассчитывают по содержанию в них
А12О3.. Соотношение глины и каолина обычно задают, исходя из
практических данных.

--- /^щ фарфора о'гношение^каолина к глине (по А12О3) равно при-
мерно 2 : 1. В эталонной массе содержится 25,41 мас. ч. А12О3
(табл. 8), с канским пегматитом введено 5,81 мас. ч. (табл. 7), сле-
довательно, с новыми глинистыми материалами необходимо ввести
25,41 - 5,81 = 19,6 мас. ч. А12О3 — с каолином 13,1 мас. ч. и с глиной
6,5 мае. ч.

Определяют необходимое количество каолина в массе:

100,36-13,1

36,36

= 36,16 мас. ч.

Содержание глины в массе определяют из следующего отно-
шения:

100,18 6,5

34,99

= 18,61 мас. ч.

Количество оксидов, вводимых с каолином и глиной, рассчи-
танное так же, как и содержание оксидов в пегматите, приведено
в табл. 9.

Количество 8Ю2, которое надо ввести с кварцевыми отходами,
определяется по разности содержания 8Ю2 в эталонной массе и вво-
димого с пегматитом, каолином и глиной:
68,99 - (19,12 + 17,66 + 9,45) - 22,76 мае. ч.

По найденному количеству 8Ю2, как и при расчете пегматита,
подсчитывается содержание в массе кварцевых отходов и вводимых
с ними оксидов (табл. 9).

Сопоставляя данные химического анализа прокаленной эта-
лонной массы и полученной по расчету, находят, что в расчетной
массе содержится больше щелочей и глинозема, причем избыточ-
ное количество щелочей равно их содержанию в глинистых ма-
териалах. Это обусловлено тем, что в начале расчета для его
упрощения не приняли во внимание щелочи, вводимые с глини-
стыми материалами. Для того чтобы сохранить в массе заданное
содержание щелочей, можно уменьшить содержание в ней пегма-
тита. Количество его определяют по разности щелочей в расчетной
и эталонной массе. Эта разность составляет 5,09 - 4,37 =
= 0,72 мае. ч. щелочей.

99,77 мае. ч. пегматита содержат 14,78 мае. ч. щелочей

X мае. ч.	0,72 мае. ч.

Х= 4,86 мае. ч.

Умножая процентное содержание оксидов в пегматите на его
содержание в массе, подсчитывают количество выведенных из мас-
сы оксидов, пользуясь указанными выше пропорциями. Результаты
расчета следующие, мае. ч.: 8Ю2 - 3,15; А1гО3 - 0,96; Ре2О3 — 0,01;
СаО - 0,02; щелочи - 0,72 (табл. 8).

Выведенные из состава массы 4,86 мае. ч. пегматита уменьша-
ют в ней содержание А12О3 против эталонной массы на 0,75 мае. ч.;
25,41 - (25,62 - 0,96) = 0,75. По количеству недостающего глино-
зема определяют дополнительное количество каолина и вводи-
мых оксидов:

100,36 мае. ч. каолина содержат 36,36 мае. ч. А12О3

X мае. ч.	0,75 мае. ч.

^=2,1 мае. ч. каолина.

Вместе с каолином вводят, мае. ч.:	8Ю2 - 1,03; А12О3 - 0,75;

Ре2О3 - 0,01; СаО — 0,006; щелочей — 0,03 (табл. 10).

Вычитая из химического состава ориентировочно рассчитанной
массы процентное содержание оксидов с выведенным из массы
пегматитом и прибавляя процентное содержание оксидов в допол-
нительно введенном каолине, получают уточненный химический
состав расчетной массы (габл. 10).
I

Таблица 10

Уточненный химический состав массы

Показатели	Содержание, мае. ч.					
	8Ю2	А12О3	ГегОз	СаО	МеО	К2О
Состав:  расчетной массы	68,52	25,62	0,35	0,290	0,13	5,09
избыточного пегматита	3,15	0,96	0,01	0,200	—	0,72
расчетной массы без избы- точного пегматита	65,37	243,66	0,34	0,270	0,13	4,37
дополнительно введенного  каолина	1,03	0,75	0,01	0,006		0,03
Состав массы с дополнительным введением каолина	66,4	25,41	0,35	0,28	0,13	4,4

При сопоставлении химических составов эталонной и расчет-
ной масс (табл. 9 и 10) видно, что они отличаются в основном по
содержанию 8Ю2 Недостачу 8Ю2 компенсируют дополнительным
вводом кварцевых отходов (68,99 - 66,4 = 2,5$ . В результате
получают массу, которая по содержанию оксидов (8Ю2, А12О3)
и щелочи идентична эталонной массе. Небольшими расхож-
дениями в содержании примесей (СаО, М^О, Ге2О3), постоянно
сопутствующих основным сырьевым материалам, пренебрегают,
так как они, как правило, не выходят за пределы колебаний в
природном сырье. В результате получаем новый состав массы
(табл. 11).

Таблица 11

Состав новой массы

Материал	Содержание	
	мае. ч.	%
Гдина Трашковская	18,61	17,37
Каолин Дубровский	38,26	35,70
Пегматит Енский	24,70	23,05
Кварцевые отходы Глуховецкие	25,64	23,88
Всего	107.21	100,00

Таким образом, с учетом химического состава новых мате
риалов несколько изменяется их содержание в массе.
8.4. Расчет составов керамических масс

Расчет шихтового состава массы по рациональному соста-
ву. Расчет можно рассмотреть на следующем примере. Дан рацио-
нальный состав массы, мае. ч.: глинистые материалы — 50; полевой
шпат - 25; кварцевый песок - 25. Исходя из технологических
свойств (пластичности массы), в состав массы вводим 20 мае. ч.
глины и 30 мае. ч. каолина.

Считаем, что каолин представлен каолинитом, а глина содер-
жит 70% каолинита, 28% кварца, 2% полевого'шпата.

Находим количество глины, необходимое для введения глини-
стого вещества:

100 мае. ч. глины содержат 70 мае. ч. глинистых веществ

% мае. ч.

20 мае. ч.

100-20

------—- = 28,5 мае. ч.

70

Количестве кварца, вводимого с глиной:
100 мае. ч. глины содержат 28 мае. ч. кварца

28,5 мае. ч.

X мае. ч.

„ 28,5-28 _п

X =--------= 7,9 мае. ч.

100

Количество полевого шпата находим аналогично:

28,5-2 пет
-----= 0,57 мае. ч.

100

Шихтовой состав массы, мае. ч.:

каолин - 30;

глина - 28,5;

кварц - 12,1 (20 - 7,9);

полевой шпат - 29,4 (30 - 0,57).

Расчет минералогического состава керамической массы по
химическому составу. Минералогический состав фарфоровых масс
позволяет предопределить его фазовый состав и, следовательно,
свойства.

Химический состав фарфоровой массы содержит следующие

оксчды, мае. %:
8Ю2- 62,28;
А12О3 - 24,74;
Ре2О3 - 0,85;

СаО - 0,58;

М§0-0,43;

К2О -3,20;
ТЮ2-0,36;	№2О-0,32;

п. п. п. — 7,24. •

Принимаем, что основными минеральными компонентами в
массе являются каолинит, альбит, ортоклаз, кварц. Молекулярные
массы минералов приведены в приложении (табл. Ш).

По содержанию К2О, равному 3,2%, определяем содержание
микроклина:

К2О • А12О3 • 68Ю2 -К2О

556	- 94,2

X	-3,2	Х= 18,9 мае. ч.

Определяем содержание А12О3 и 8Ю2 в микроклине:

К2О • А12О3  681О2 — А12О3

556	-	102

18,9	-	X	Х= 3,5 мае. ч.;

556	- 6 • 60,09

18,9	-	X	Х= 12,25 мае. ч.

По содержанию Иа2О, равному 0,32 мае. ч., находим количест-
во альбита:

№а2О • А12О3 • 681О2 - Иа2О

524	- 62

X	-0,32	Х= 0,27 мае. ч.

Вместе с альбитом вводится А12О3 и 8Ю2:

524- 102

2,7 — X	Х= 0,52 мае. ч. (А12О3);

аналогично:

524-6-60,09

2,7 - X X— 1,85 мае. ч. (81О0).

Поскольку содержание СаО, М$О и Ре2О3 незначительное,
•то они не учитываются при расчете. Количество А12О3, вводи-
мое полевым шпатом вычисляется из общего содержания
(24,74 мае. ч.):

24,74 - (3,5 + 0,52) = 20,72 мае. ч.

По остаточному количеству А12О3 определяем глинистое веще-
ство А12О3  28Ю2 • 2Н2О и количество вводимого с ним 8Ю2.

А12О3 • 28Ю2  2Н2О - А12О3

258	- 102

X	- 20,72 X— 52,4 мае. ч. каолинита.
Количество 8Ю2 в каолините составляет:
А12О3- 28Ю2- 2Н2О - 28Ю2

258

52,4

120

X Х= 24,37 мас. ч.

Количество свободного кварца находим вычитая из общего
количества (62,28 мас. ч.) вносимое полевыми шпатами и каоли-
нитом:

62,28	- (24,82 + 12,25 + 1,85) = 23,81 мас. ч.

Минералогический состав массы, мас. ч.:

микроклин	-18,9

альбит	- 2,7

каолинит	— 52,4

кварц	-23,81

примеси	- 2,19

Всего'.	100

При необходимости можно пересчитать содержание массы
на 100%.

8.5.	Расчет замены количества оксидов
при изменении состава фарфора

Пример. Рассчитать количество введенного в состав фарфора
щелочноземельного оксида СаО вместо К2О и Ка2О, если в массе
содержится 2,65 мас. % К2О; 0,52 мас. % Иа2О.

Находим количество грамм-молей каждого из оксидов:

К2О; 2,65 / 94 = 0,0282 грамм-молей;

Иа2О: 0,52 /62 = 0,0084 грамм-молей.

Сумма составит 0,0282 + 0,0084 = 0,0366 моль К2О.
При замене необходимо ввести СаО:

0,0366 • 56 = 2,05 моль.

При введении СаСО3 (молекулярная масса 100) необходимо
ввести его 100 - 2,05 / 56 = 3,66 молей.

Таким образом, чтобы заменить 0,0366 молей К.2О, следует вве-
сти 2,05 молей СаО или 3,66 молей СаСО3.
8.6.	Определение фазового и химического состава
керамических масс

Чтобы сравнить физико-химические свойства различных кера-
мических масс, необходимо произвести расчет фазового состава.

Данный расчет позволяет в приближенной форме определить
фазовый состав, так как не учитываются технологические факторы,
оказывающие влияние на образование структуры материала: иголь-
чатой, зернистой, волокнистой.

При расчете фазового состава количество стекловидной фазы ус-
танавливают по количеству К2О и Иа2О и в пересчете на содержание
микроклина К2О • А12О3 • 68Ю2 и альбита Иа2О  А12О3 • 68Ю2. Воз-
можное количество муллита определяют по общему содержанию
А12О3 за вычетом количества А12О3, содержащегося в полевошпа-
товой стеклофазе. Количество муллита определяется _в пересчете
на ЗА12О3 • 28Ю2 по общему содержанию 8Ю2 (за вычетом количе-
ства 8Ю2, израсходованного на образование полевошпатово-
го стекла).

При этом условно допускают, что в полевошпатовом расплаве
растворяется до 25% муллита и 15% остаточного кварца, находят
количество кристаллических фаз муллита и свободного кварца. По
разности между 100%-ным и суммарным количеством кристалличе-
ских фаз вычисляют содержание стеклофазы. По разности между
общим содержанием каждого оксида в исходном составе массы
(табл. 12) и его количеством в кристаллических фазах определяют
состав стеклофазы и пересчитывают его на 100%.

Табли а 12

Химический состав массы

Сырье	Коли- чество, мас. %	Содержание оксидов,'мае. %						
		8Ю2	А12О3	Ге2О3	СаО	МвО	КгО	№2О
Глина Часов-ярская	23	12,85	8,81	0,33	0,20	0,11	0,52	0,18
Каолин	26	13,71	11,55	. 0,24	0,30	0,04	1,10	0,06
Пегматит	30	21,94	4,64	0,13	0,28	0,07	1,87	1,07
Кварцевый песок	21	20,65	0,22	0,04	0,05	0,01	0,02	0,01
Ваго	100	69,15	25,22	0,74	0,83	0,23	2,51	1,32

Принимаем, что А12О3, введенный в состав массы глиной и
каолином, полностью расходуется на образование муллита
(8,81 + 11,55 = 20,36 мае. %). По количеству А12О3 определяют
количество муллита и 8Ю2, затраченных на это образование:

28Ю2 + ЗА12О3 = 3 А12О3 • 28Ю2.

Молекулярная масса муллита:

120 + 306 = 426.

Составляем пропорцию:

306 - 426

20,36	- X X-28,34 мае. ч. муллита.

На такое количество муллита затрачено 8Ю2:

426 - 120

28,34	— X Х= 7,98 мае. ч.~ 8,0 мае. ч.

Учитывая, что оксиды К2О расходуются на образование стек-
лофазы, находим количество полевого шпата, предполагая, что весь
он переходит в расплав.

Общее количество К2О (см. табл. 12) составляет 2,51 мае. %,
тогда содержание микроклина будет составлять:

К2О • А12О3 • 68Ю2 — К2О

556,7	- 94,2

X	- 2,51	Х = 14,87 мае. ч.

В полевошпатовом стекле может раетворяться до 25% остаточ-
ного кварца. Исходя из этого количества свободного кварца, в фа-
зовом составе будет находиться

43,81 • 0,75 = 32,85 мае. %.

Количество муллита в фазовом составе определится при рас-
творении его 25% в полевошпатовом стекле:

28,34-.0,75 = 21,25 мае. %.

На основании проведенного расчета установлен следующий
г 1азовый состав фарфора, мае. %:

кварц - 32,85;

муллит—21,25;

стеклофаза (по разности) - 45,9 (100 - 54,1).

В достаточной мере приближенными можно получить данные о
химическом составе стекловидной фазы. Устанавливаем, что коли-
чество А12О3, израсходованного на образование муллита, составит,
мае. %:
25,22 - 20,36 -Ч75 = 9,95.

Количество 8Ю2, израсходованного на образование муллита и
находящегося в фарфоре остаточного кварца, составит, мае. %:

8,0 • 0,75 + 32,85 = 38,85.

Количество 8Ю2 в стеклофазе, мае. %:

69,15-38,85=30,30.

Принимаем, что Ре2О3, СаО, МдО, К2О, №2О, входящие в со-
став фарфора, расходуются на образование стекловидной фазы.

Химический состав стеклофазы, мае. %, в пересчете на 100%:

8Ю2	-	30,30	-	66,05

А12О3	-	9,95	-	21,68

Ре2О3	-	0,74	-	1,69

СаО	-	0,83	-	1,82

М^О	-	0,23	-	0,50

К2О	-	2,51	-	5,47

№2О	-	1,32	-	2,87

Сумма 45,860 100%

Однако в приведенном выше расчете не учтен температурный
фактор и растворимость оксидов 8Ю2 и А12О3 в полевошпатных рас-
плавах, что приводит к недостаточно точному их определению.

Растворяющая способность полевых шпатов с повышением
температуры возрастает. Расплав альбита обладает большей раство-
ряющей способностью, чем микроклина.

В табл. 13 приведены значения растворимости 8Ю2 и ?ЦО3 в
полевых шпатах.

Таблица 13

Растворимость оксидов 8Ю2 и АЦОз

Полевой шпат	Растворимость оЮ2, %			Растворимость А12О3, %		
	Температура, °С			Температура, °С		
	1200	1300	1400	1 ОЛЛ	1300	1400
Калиевый полевой шпат	32	58	76	-•	10	15
Натриевый полевой шпат	55	90	100	5-	17	23

Примечание. Растворимость 8Ю2 и А12Оз указана по отношению к исход-
ному полевому шпату.
При расчете из общего количества А12О3 вычитают его коли-
чество, израсходованное на образование полевошпатового стекла,
растворенного в расплаве, находят количество муллита в пересче-
те на ЗА12О3 • 28Ю2. Количество свободного 8Ю2 находят путем
вычета его из израсходованного на образование полево-
шпатового стекла, муллита и количества 8Ю2, растворенного в
калиевом и натриевом полевошпатовом расплаве. Количество
стеклофазы находят исходя из общего количества стеклофазы и
растворенных оксидов 8Ю2 и А12О3, а также примесей (ТЮ2,
Ре2О3, СаО, М^О). Окончательно химический состав стеклофазы
определяют по разности между общим содержанием каждого ок-
сида и содержанием его в кристаллических фазах с последующим
пересчетом на 100%.

Ниже приведен пример расчета фазового состава фарфора с
учетом указанных изменений по растворимости 8101 и А12О3 в рас-
плаве в зависимости от температуры.

Химический состав фарфора, мас. %:

81О2	-	72,0;	СаО	-	0,79;

А12О3	-	21,83;	МёО	-	0,38;

Ре2О3	-	0,55;	К2О	-	2,81;

ТЮ2	-	0,42;	Ыа2О	-	1,20.

Методика расчета аналогична приведенной выше. Количество
микроклина определяем по содержанию К2О:

К2О  А12О3 68Ю2 - К2О

556	- 94,2

X	- 2,81	X = 16,65 мас. ч.;

с микроклином вводится А12О3 - 3,05 мас. ч.;

8Ю2 - 10,79 мас. ч.;

с альбитом Иа2О  А12О3 • 68Ю2 вводится

Иа2О	А12О3		681О2	— - Т^а2О

524	-	62

X	-	1,2	Х=	10,18 мас. ч.

Содержание	оксидов в альбите составляет:

А12О3 - 1,98 мас. ч; 8Ю2 - 7,0 мас. ч.

С учетом содержания СаО определяем количество анортита
СаО А12О3  28Ю2:

СаО  А12О3	28Ю2	-	СаО

278	-	56

X	-	0,7	^=3,93 мас. ч.
С анортитом вводится А12О3 — >,44 мас. %, 81< > I м.к "<>
При температуре обжига 1350°С в расплав переходи । 2,08 ма< .%
А12О3 и 10,65 мас. % 8Ю2. В натриевом полевом шише соошегст-
венно 1,93 мас. % А12О3 и 9,18 мас. % 8Ю2.

По разности между общим содержанием А12О3 (21,83 мас. %) и
А12О3, израсходованным на образование микроклина, альбита, анор-
тита, а также растворенным в расплаве, находим оставшееся
количество А12О3;	,

21,83 - (3,05 + 1,98 + 1,44 + 2,08 + 1,93) = 11,35 мас. %.

На основании такого количества А12О3 определяем содержание
муллита и количество 8Ю2.

На образование муллита ЗА12О3 • 281О2 будет израсходовано 8Ю2:

3 • 102 - 2 • 60

11,35 -X Х= 2,85 мас. ч.

Всего образуется муллита (молекулярная масса 426):

426 - 3  102

X - 11,35 Х= 18,8 мас. ч.

Количество оставшегося свободного, кварца:

72,0 - (10,79 + 7,0 + 1,69 + 4,46 + 10,65 + 9,98) = 27,59 мас. ч.

Последние числа 10,65 и 9,98 определены исходя из раствори-
мости 8Ю2 в калиевом и натриевом полевом шпате в зависимости
от температуры (табл. 13).

Аналогично показана зависимость растворимости А12О3 в поле-
вом шпате от температуры. Это позволит с учетом растворимости
А12О3 и 8Ю2 определить общее количество стеклофазы. Как в щно
из табл. 13, с повышением температуры расплав альбита облд дет
меньшей растворимостью, чем микроклина. При температуре
1350°С в микроклине растворяется 2,08% А12О3 и 10,65% 8Ю2, а в
альбите соответственно 1,93% А12О3 и 9,98% 8Ю2 от общего коли-
чества исходного полевого шпата.

При содержании 27,45% 8Ю2 его количество, приведенное к
100%, составит 35,72%. Количество муллита 17,58%.

Количество стеклофазы определяется по общему содержанию
полевых шпатов, растворенных в них А12О3,8Ю2 и примесей.

На основе химического анализа исходных компонентов количе-
ство примесей, перешедших в расплав, составляет, мас. %: Ре2О3 —
0,55; Т1О2 - 0,42; М^О - 0,38; всего с учетом полного перехода
полевых шпатов в стеклофазу количество ее составит, мае. %:
16,65 (микроклин) + 10,18 (альбит) + 3,93 (анортит) +
+ 2,08 А1?Од +10,65 810? + 1,93 А1?О? + 9,98 8Ю? + 1,35 примесей.

растворено в микроклине растворено в анортите

Всего стеклофазы 56,75 мае. %.

Фазовый состав фарфора, мае. %:

муллит - 15,81

кварц - 27,44

стекло - 56,75

Всего. 100

Расчет фазового состава является приближенным. Он не учиты-
вает влияния различных технологических факторов кристалличе-
ских фаз муллита, кварца в форме кристобалита и т. д., которые оп-
ределяют структуру материала и оказывают влияние на другие ме-
ханические свойства.
9. МЕТОДИКА РАСЧЕТА С(Х ’ 1 АШ Ш
КОРДИЕРИТОВОЙ МАГ ( 1.1

Характерной особенностью кордиерита является низкий темпе-
ратурный коэффициент термического линейного расширения, рав-
ный (0,5-1,0) • Ю^С"1, поэтому изделия из кордиеритовой массы
обладают высокой термостойкостью. Структурная формула кордие-
рита М22А13[А1815О18].

Кордиеритовая керамика изготавливается из магнийсодержащих
материалов: талька, магнезита, серпентина, оксида магния. Для "Введе-
ния в состав массы А12О3 используют глину, каолин, бентонит, элек-
трокорунд, технический глинозем. Содержание оксидов, образующих
кордиерит, колеблется в пределах, мае. %: МдО — 3-20; А12О3 - 24—45;
81О2 - 45-65. Составы кордиеритовых материалов содержат помимо
кордиерита муллит, корунд и др. Основным материалом является
сордчерит (50-90%), содержатся незначительное количество стекло-
фазы и указанные выше минералы. В настоящее время разработаны
составы кордиеритовых и кордиеритомуллитовых пористых и плот-
ных материалов с водопоглощением 0,5%. Последние получаются при
введении флюсующих добавок: полевого шпата, фтор- и борсодер-
жащих соединений и др. Минералогический состав кордиеритовой
керамики зависит от химического состава исходного сырья, техноло-
гических процессов, происходящих при термообработке кордиерито-
вых материалов и, в конечном счете, определяет фазовый состав.

Теоретическое содержание в кордиерите 2М§0 - 2А12О3  58Ю2
составляет: оксида магния - 13,7%; окевда алюминия - 34,9%; д ок-
сида кремния - 51,4%.

Пример. Для производства кордиерита используются следую-
щие материалы: А1(ОН)3; М^СОз; 8Ю2. Химический’состав приве-
ден в табл. 14.

Необходимо рассчитать шихтовой сослав. Содержание опреде-
лите с учетом теоретического состава:

МдО:	99-100

13,7-%	%= 13,82 мае. ч.

8Ю2:	100-100

51,4-%	%= 51,4 мае. ч.

А12О3: 99,4-100

34,9-%	%= 35,0 мае. ч

Итого'. 100,22 мае. ч.
Таблица 14

Химический состав сырьевых материалов

Компонент	Содержание оксидов, мае. %					
	8Ю2	А12О3	МёО	СаО	П. п. п.	Всего
КарОонат магния	-	—	43,24	0,44	55,76	99,44
Диоксид кремния	99,35	—	—	—	1,27	100,62
1 идрат оксида алюминия	—	66,0.	—	—	34,0	100,0
11 пересчете на прокаленное вещество:  Карбонат магния			99,0	1,0			100,0
Диоксид кремния	100,0	—	—	—		100,0
Гидрат оксида алюминия	—	99,4	—	—	—	99,4

В пересчете на 100% значения будут следующие: МдО =- 13,79;
8Ю2 - 51,29; А12О3 - 34,92 мае. ч.

Тогда количество исходных компонентов составит:

МеСО3: 100-43,24

X -13,7 Х= 31,7 мае. ч.

А1(ОН)3: 100-66

X -34,39	52,9 мае. ч.

8Ю2:	100-99

X -51,29 Х= 52,0 мае. ч.

При пересчете на 100% шихтовой состав будет следующий,
мае. ч.: МеСО3 - 13,3; А1(ОН)3 - 38,7; 8Ю2 - 38,0.

Пример. Рассчитать фазовый состав кордиеритовой керамики,
состав которой по данным химического анализа следующий,
мае. ч.: 8Ю2 -41,0; А12О3 -48,0; Ре2О3 - 1,8; СаО-0,9; М§0-7,38;
К2О + Ма2О = 0,92.

С учетом теоретического содержания М^О в кордиерите
13,79 мае. % получают максимальное количество кордиерита:
100-13,79

7,38-2^	Х= 54 мае. %.

Расчет содержания А12О3 в кордиерите:

2МдО (80) - 2А12О3 (203,8)

МВО (7,38) - XА12О3 Х= 18,7 мае. %.

Остаток А12О3, не связанный в кордиерите:

48- 18,7 = 29,3 мае. %.

Количество 8Ю2 в кордиерите:

2М§О (80) - 58Ю2 (300)

М§О (7,38) - X Х= 27,6 мае. %.
Остаток 8Ю2, не связанный в кордиерите:

41-27,6= 13,4 мае. %.

Теоретическое содержание 8Ю2 в муллите (ЗА12О3  8Ю2) -
28 мае. %:

100 - 28

X - 13,4	^=43 мае. %.

Определяем фактическое количество А12О3, которое может
быть связано в муллите:

305,7 (ЗА12О3) - 120(28Ю2)

X	- 13,4 (8Ю2) Х= 29,3 мае. %.

При наличии свободного 8Ю2 будет связано 29,3 мае. % А12О3.
Фактически свободного А12О3 нет.

Определяем количество стеклофаэы:

100 -(54 + 43) = 3 мае. %.

Таким образом, фазовый состав кордиеритового материала,
мае. %: кордиерит - 54,0, муллит - 43,0, стеклофаза- 3,0.
10.	РАСЧЕТ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ШИХТ
ГЛАЗУРЕЙ И ИХ СВОЙСТВ

Состав глазурей может быть выражен содержанием в процен-
тах компонентов шихты, оксидов или молекулярной формулой.

По заданному химическому составу расчет шихтового состава
глазурей проводится аналогично расчету состава керамических масс.

Сравнител .пая оценка состава глазурей может быть представ-
лена молекулярной формулой, в которую входят три группы окси-
дов: 1) щелочные и щелочноземельные соответствующих формул
К2О, КО (К2О, СаО и т. п.); 2) полуторные К2О3 (А12О3, Ее2О3 и
т. п.); 3) кислотные КО2, К2О3 (8Ю, ТЮ2, В2О3 и т. п.).

Состав глазурей может быть выражен молекулярной формулой
по Зегеру: »г81О2 - «А12О3 - КО.

Метод расчета предполагает полную гомогенность системы,
что фактически не достигается в глазури. Однако сравнительную
характеристику можно получить при использовании формулы Зеге-
ра. Эту формулу можно использовать также и для расчета керами-
ческих масс.

Значения коэффициентов в молекулярной формуле могут быть:
для твердого фарфора: (К2О + КО)  (0,5-1,4)А12О3;

для мягкого фарфора: (К2О + КО) • (0,3-0,6)А1203 • (3-4)8Ю2;

для фаянса: (К2О + КО)  (0,1-0,5)А1203 + В2О3 • (0,5-3)81О2.

10.1.	Составление молекулярной формулы

Для составления молекулярной формулы необходимо процент-
ное содержание каждого оксида разделить на его молекулярную
массу. Полученную сумму молярных долей оксидов первой группы
КО и К2О приводят к единице и находят приведенные коэффициен-
ты цля каждого оксида. Для этого необходимо молярную долю раз-
делить на сумму долей оксидов К2О и КО. Затем находят перевод-
ной коэффициент, который умножают на молярную долю других
оксидов.

Пример. Химический состав боросвинцовой глазури, мае. %:
8Ю2 - 50,22; А12О3 - 9,08; ТЮ2 - 0,55; Ее2О3 - 0,39; СаО - 2,81;
МдО - 1,98; №2О - 1,0; К2О - 6,96; ВгО3 - 8,31; РЮ - 18,7.
Молярная доля оксидов:	1

81О2 - 50,22:60,08 = 0,836; А12О3 -.9,08 : 102 = 0,089; ТЮ2 -
0,55:79,9 = 0,007; Ре2О3 - 0,39:159,7 = 0,002; СаО - 2,81:56,08 = 0,05;
М§О - 1,98 : 40,3 = 0,049; №,О - 1,0 : 62 = 0,016; К2О - 6,96: 94,2 =
= 0,074; В2О3 - 8,31 : 69,6 = 0,119; РЬО - 18,7:223,2 = 0,084.

Сумма К2О + В.О равна 0,273, где учитывались содержание
СаО, МдО, №2О, К2О, РЬО. Переводной коэффициент будет равен -
1 :0,273 = 3,66.

Молекулярная формула будет иметь вид:
3,66 х 0,016 = 0,059№?О
аналогично 0,273К2О
»	0,183СаО

»	0,179МвО

»	0,308РЬО

’	3,062810, • 0,436В2О3

0,07Ре,0, I	2	23

10.2.	Расчет температуры плавления глазури

При подборе глазурей для покрытия керамических материалов,
которые обжигаются при строго определенной температуре, важной
проблемой является подбор составов глазурей. В основном это реа-
лизуется проведением экспериментов. Приближенно оценить тем-
пературу обжига заранее выбранной глазури можно по методу Лен-
герсдорфа, который применил формулу Зегера, фактор плавкости Т7
и коэффициенты плавкости К,, X, У - содержание оксидов, молей
(табл. 15). Р= 100У/ (Х+ У), где^= ЭД  X,- У= УК/  У(.

Таблица 15

Коэффициенты К для расчета фактора плавкости

X				У	
1	А,	1	к,	1	К
2гО2	0,32	СоО	0,70	м§о	0,54
А120з	0,32	МпО	0,70	СаО	0,58
210,	0,38	№0	0,70	2п0	0,60
ТЮ2	0,38	К2О	0,88	ВаО	0,60
		зью, 	1,0	Ре2О3	0,60
		В2О3	1,0	ГеО -	0,7
		РЬО	2,0	ЗпОг	0,7
				СиО	0,7
0,92А12О3

0,02Ге203

48Ю2 0,02ТЮ2

Пример. Химический состав глазури соответствует формуле
Зегера:

0,08К20

0,15Иа2О

0,39СаО

0,38МеО

Рассчитать фактор плавкости и температуру плавлени: глазури.

У^ЪК^У,	Х='УК,-Х(

К2О 0,08  0,88 = 0,0704	А12О3 0,92- • 0,32 = 0,2944

№2О 0,15-0,88=0,1320	8Ю2 4,14 -0,38=1,5770

СаО 0,39  0,58 = 0,2262	ТЮ2 0,02 • 0,38 =0,0076

М§О 0,38-0,54 = 0,2050	Итого-.	1,8790

Ге20^0,02 • 0,60 = 0,0120

Итого-.	0,6458

Р= 100У/ (Х+ У) = -б4^~ = 25,53.

2,5248

Температура плавления сырой глазури:

7=1585 - 8,437;

7= 1585 - 215 = 1373°С.

Используя правило аддитивности, можно рассчитать темпера-
турный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) и поверхност-
ное натяжение глазури. Другие свойства: вязкость, плавкость (тем-
пература разлива), заглушенность, кристаллизационная способ-
ность, химическая устойчивость, смачивающая способность и др. не
подчиняются правилу аддитивности.

Константы плавкости приведены в приложении (табл. ПЗ).

103. Расчет поверхностного натяжения глазурей

Глазури, как и все расплавленные силикаты, характеризуют-
ся высокими значениями погерхностного натяжения, что способ-
ствует образованию гладкой поверхности глазурного покрытия.
Поверхностное натяжение глазури находится в пределах
(200-500)  10 3 Н/м.
С учетом влияния отдельных ^оксидов на поверхностное натяже-
ние А. А. Аппеном предложены коэффициенты, которые позволяют
определить по правилу аддитивности поверхностное натяжение:

о = о,-у6

где о - поверхностное натяжение глазури; о, — коэффициент, харак-
теризующий поверхностное натяжение 1-го оксида; у, — молярная
доля оксида.

Поверхностное натяжение глазури определяется:

Игл Фг О/,	_

о, - коэффициент, учитывающий влияние г-го оксида на поверхно-
стное натяжение; С( - количество данного оксида, %.

В табл. 16 приведены расчетные факторы для определения по-
верхностного натяжения глазури при 900°С.

Таблица 16

Расчетные факторы поверхностного натяжения

Оксиды	Фактор, 10 3 Н/м	Оксиды	Фактор, 1” Н/м
ВаО	3,7	МпО	4,5
В2О3	0,8	ИагО	1,5
СаР2	3,7	ИЮ	4,5
СаО	4,8	РЬО	1,2
СиО	4,5	8Ю2	3,4
ЕегОз	4,5	У2О5	-6,1
К20	0,1	2пО	4,7
Ь120	4,6	ХгО2	4,1
м^о	6,6	Сг2О3	-5,9

Учитывая неоднородную структуру глазурей и ее влияние на
поверхностное натяжение при вычислении для различных темпера-
тур, опыт гым путем установлено, что через каждые 100°С повыше-
ния температуры из общего результата следует вычитать 4 единицы.

Однако необходимо учитывать влияние различных оксидов на
свойства глазурей.

Введение щелочных оксидов в глазури способствует лучшему
растворению в них других компонентов за сче^ оооазованйя легко-
плавких эвтектик, увеличивающих белизну и прозрачность глазу-
рей. Однако в больших количествах №2О может вызвать цек глазу-
рованных изделий. Введение 1л20 снижает ТКЛР, увеличивает
микротвердость и механическую прочность; добавки КО снижают
вязкость и поверхностные натяжения глазурей. Введение 2пО в гла-
зури повышает устойчивость к возникновению цека, ВаО увеличи-
вает коэффициент преломления, блеск глазурованной поверхности.

Борный ангидрид В2О3 - сообщает блеск, повышает твердость,
снижает склонность к цеку, повышает термостойкость, понижает
ТКЛР, является сильным плавнем.

Глинозем А12О3 повышает тугоплавкость, вязкость расплава,
улучшает химическую стойкость, препятствует кристаллизации.

Оксид железа Ге2О3 - плавень, влияющий на кристаллизацию.

Анализ зависимостей физико-химических свойств глазурей,
различных факторов позволяет установить некоторые особенности
при синтезе глазурей. Диоксид кремнезема является основным стек-
лообразующим оксидом, повышает температуру плавления и
выщелачиваемость глазурей.

10.4. Расчет температурного коэффициента
линейного расширения глазури

Для расчета используется метод аддитивности, основанный на
зависимости температурного коэффициента расширения а глазурей
от их оксидного состава, мол. %:

а = ^р,-а,,

где р1 - содержание оксидов глазури, мол. %; а, - средние коэффи-
циенты линейного расширения (по А. А. Аппену) (табл. П 5
приложения).

Расчет аТЮ2 проводят с учетом содержания 8Ю2 в стекле или
глазури. При содержании 8Ю2 > 80% аТ1О2 имеет минимальное
значение (-15), а максимальное (+30) - при содержании кремнезема
в глазурях <50%. В других случаях расчет реализуется по формуле
аТ1О2= 107 (-30...—1,5) при т81О2 - 50%. При неразрыхленной
структуре аРЬО • 107 принимается равным 130. Для остальных сте-
кол с разрыхленной структурой

аРЬО Ю7 = 130 + 5 (ММс2О - 3).

Для В2О3 значение аВгОз • 107 = 12,5 (4 - у) - 50, где *Р - отно-
шение суммарного числа молей оксидов 1л2О, Кта2О, К2О, СаО, ВаО
к числу молей В2О3. Если \|/ > 4, то аВгОз • 107 условно принимается
равным 50.

Пример. Рассчитать ТКЛР глазури следующего состава, мол. %:
8Ю2 - 65,9; А12О3 - 6,03 ; Ее2О3 - 0,77; СаО - 8,7; М^О - 9,32; Иа2О -
9,32; Па2О - 1,18; К2О - 1,62; В2О3 - 1,59; ВаО - 1,08; 8гО - 4,28.

, 38-65,9-30-6,03 + 55 0,77 + 130-8,7 + 60-9,32 + 395 1,18
а • 10  --------------------------------------------------=

100
= 60,86.

При выборе состава глазурей следует ориентироваться на
включение оксидов, оказывающих наиболее положительное влия-
ние и обеспечивающих необходимые технологические свойства.
Для достижения требуемого значения ТКЛР и его снижения лучше
вводить по возможности больше оксидов НОг и меньше К2О, КО.
Из оксидов I и II групп предпочтительно применение оксидов с
меньшим катионным радиусом и большей прочностью единичной
связи Ме-О, которые оказывают меньшее влияние на прирост
ТКЛР и понижение химической стойкости.

При введении в состав глазури элементов III группы необходи-
мо учитывать возможное изменение координации ионов элементов
этой группы по кислороду в зависимости от содержания К2О, КО,
$Ю2. Надо учитывать, что ионы III группы, которые находятся в
более высоком координационном состоянии по кислороду, вносят
меньший вклад в тепловое расширение глазури.

При выборе составов глазурей с повышенной химической стой-
костью, меньшей кристаллизацией в состав глазурей следует сво-
дить большее число компонентов с учетом фазовых составов и в-
тектических точек на диаграммах состояния. Следует выделить ок-
сиды циркония, церия, цинка, значительно улучшающие варочные и
вязкостные свойства глазурей.
11. ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

Задача I. Шихтовой состав глазури представлен, мас. %: каолин
Просяновский - 6,9; полевой шпат Чупинский - 35,5; кварцевый пе-
сок Гомельского ГОКа — 29,7; доломит «Руба» - 14,1; измельченный
фарфор - 13,8. Рассчитать химический состав, молекулярный состав,
ТКЛР и предложить технологическую схему производства.

Задача 2. Рассчитать шихтовой состав глазури, если известен
химический состав, мол. %: 8Ю2 - 53,6; ТЮ2 - 5,6; А12О3 - 11,1;
СаО -15,7; ВаО - 4,24; К2О - 3,8; Ка2О - 4,2; Ы2О - 1,7. Шихтовые
компоненты по выбору студента.

Задача 3. Химический состав глазури содержит следу ющие ок-
сиды, мол. %: 81О2 - 65,9; ТЮ2 - 0,05; А12О3 - 6,03; Ге2О3 - 0,77;
СаО - 8,7; М^О - 9,32; Иа2О - 1,18; К2О - 1,62; В2О3 - 1,59; ВаО -
1,18; 8гО — 4,28.

Определить ТКЛР глазури, поверхностное натяжение, коэффи-
циент кислотности, установить возможную область применения.

Задача 4. Определить массу пресс-порошка с влажностью 8%
после термической обработки шликера плиточной массы 3000 кг с
влажностью 40% и количество испаряемой влаги.

Задача 5. На складе имеются для производства фарфора мате-
риалы с влажностью, %: глина — 20; каолин - 7; кварцевый песок -
6; пегматит - 8. Исходный состав массы на сухое вещество, мас. %:
глина - 25, каолин - 20, кварцевый песок — 30; пегматит — 25. Опре-
делить необходимое количество материалов и воды для получения
100 кг шликера с влажностью 32%.

Задача 6. Рассчитать необходимое количество исходных сырье-
вых материалов с влажностью, %: глина - 28; кварцевый песок - 7;
гранитные отсевы - 6 для приготовления 1000 кг массы с влажно-
стью 20%, если исходный состав представлен, мас. %: 75 - глина,
15 - кварцевый песок, 10 - гранитные отсевы.

Задача 7. Рассчитать шихтовой состав фарфоровой массы, %,
содержащей следующие компоненты, мас. %: глинистое вещество
(каолин) - 40,0% (97% - каолинита, 2% кварца, 1% полевого шпа-
та); кварц - 30%; полевой шпат - 30% (вводится через пегматит, со-
стоящий из 70% полевого шпата и 30% кварца).

Задача 8. Пересчитать шихтовой состав массы при изменении со-
става пегматита. Исходный состав массы, %: каолин - 26; глина — 23;
пегматит Приладожский - 30; кварцевый песок - 21. Заменить на
пегматит Вышнегорский. Химический состав исходных материалов
приведен в табл. 17.

Таблица 17

Химический состав сырьевых материалов

Сырье	Содержание оксидов, мас. %							
	8Ю2	А12О3	Ге2О3	СаО	МеО	К2О	Иа2О	II. п. п.
Глина	51,31	35,17	1,35	0,78	0,45	2,03	0,74	8,17
Каолин	45,79	38,59	0,82	1,0	0,13	0,32	0,14	13,21
Пегматит Приладожский	72,79	15,13	0,42	0,95	0,23	6,23	3,57.	0,68
Кварцевый песок	0,808	1,03	0,17	0,26	0,06	0,10	0,06	0,24
Пегматит Вышнегорский	71,38	16,6	0,22	1,89	0,45	4,09	4,9	0,47

Задача 9. Сколько воды нужно добавить в пропеллерную
мешалку, заполненную 20 м3 фарфоровой суспензии с влажностью
29%, чтобы довести влажность до 31%? Плотность твердой фа-
зы 2,67 г/см3.

Задача 10. Влажность глины 17%. После роспуска нужно цлу-
чить суспензию с влажностью 75%. Плотность глины 2,55 г/см3.
Сколько воды нужно добавить к 1 т глины, чтобы получить суспен-
зию указанной влажности?

Задача II. Определить коэффициент кислотности фапфоровой
глазури следующего химического состава, мас. %: 8Ю2 - 70,7;
А12О3 - 14,9; Ре2О3 - 0,59; ТЮ2 - 0,05; СаО - 6,32; М^О - 2,25;
К2О- 1,89; 1Ча2О-3,3.

Молекулярные массы: 8Ю2 - 60,0; А12О3 - 102; Ре2О3 - 159,7;
ТЮ2- 79,9; СаО - 56; МдО - 40; К2О - 94; 1Ча2О - 62.

Задача 12. Рассчитать шихтовой состав глазури по ее молеку-

лярному составу:

0,4К2О

0,6СаО

0,8А12О3-78Ю2

Сырьевые материалы: полевой шпат, каолин, мел, кварц. Моле-
кулярные массы приведены в табл. П2.

Задача 13. Рассчитать химический и шихтовой состав глазури,
исходя из формулы Зегера:

0,5№2О

0,1К2О 
0,48гО

38Ю2
0,2А12О3

-В2О3
Молярные массы: №2О - 62; К2О - 94,2; 8гО - 103,6; А12О3 —
102; 8Ю2-60; В2О3-69,6.

Состав фритты: полевой шпат, кварц, каолин, бура, карбонат
стронция.

Задача 14. Рассчитать шихтовый состав керамической масс-
сы, имеющей следующий химический состав, мае. %: 8Ю2 — 65,7;
А12Оз - 21,9; Ре2О3 - 0,65; ТЮ2 - 0,35; СаО - 0,96; М^О - 0,28;
К2О - 2,32; №2О - 1,69; п. п. п. - 6,0. В качестве сырьевых материа-
лов использовать каолин Просяновский, глину Часов-ярскую, поле-
вой шпат Кондопожский, кварцевый песок Лоевский.

Задача 15. Дан шихтовый состав керамической массы плиток
для облицовки стен, %: глина «Щебрин» - 75; шамот - 3; глина
«Лукомль» - 15; стеклобой — 7. Требуется пересчитать соста! массы
с учетом замены глины «Лукомль» на глину «Городок».
СПРАВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ К РАСЧЕТАМ

Таблица П1

Молекулярная масса некоторых оксидов

Оксид	Химическая формула	Молекулярная масса в углеродных единицах
Оксид лития	1л2О	29,88
« натрия	Ю,О	62,00'
« калия	К2О	94,20
« магния	М§О	40,30
« кальция	СаО	56,08
« стронция	8гО	103,62
« бария	ВаО	153,34
« цинка	2п0	81,337
Борный ангидрид	В20з	69,62
Оксид алюминия	А120з	102,00
Диоксид кпемния	81О2 •	60,09
«	циркония	2гО2	123,22
«	титана	ТЮ2	79,90
Оксид хрома	Сг20з	152,00
Оксид марганца	МпО2	86,94
Оксиды железа	Ре2О3  Ре3О4 РеО	159,70  231,55 71,85

Таб ца П2

Молекулярная масса некоторых минералов

Минерал	Химическая формула	Молекулярная масса в углеродных единицах
На1риевый нолевой шпат — альбит	1-(а2О • А120з  681О2 -	524
Кал 1свый полевой шпат - мик- роклин (ортоклаз)	К-гО  АЬОз • 681О2	556
Кальциевый полевой шпат - анортит	СаО  А12Оз • 28Ю2	278
Муллит	ЗА120з • 28Ю2	426
Каолинит	А120з • 28Ю2  2Н2О	258
Метасиликат лития	Ы2О • 8Ю2	90
Окончание табл. П2

Минерал	Химическая формула	Молекулярная масса в углеродных единицах
Ортосиликат лития	2Ы2О  8Ю2	120
Сподумен	ГлгО - А^Оз * 48102	372
Циркон	ХгО2  81О2	183
Метасилика/ цинка	2пО  810?	141
Ортоси"икат цинка	2п0 • 2810г	201
Волластонит	СаО • 8Ю2	116
Нефелин	Иа20 • А120з • 28Ю2	284
Мусковит	К20  ЗА12О3 • 6810 • 2  Н20	796
Кордиерит	2М8О • 2А120з  58Ю2	312.7
Цельзиан	ВаО - А120з  28Ю2	359,5
Тальк	ЗМеО • 48Ю2  Н20	313,3
Кремнезем	8Ю2	60,0

Таблица ПЗ

Константы (К) плавкости по А. А. Липену

Легкоплавкие компоненты				Тугоплавкие компоненты	
Компоненты	Константа К	Компоненты	Константа К	Компоненты	Константа К
ИаР	1,3	СоО	0,8	А12Оз>3%	1,2
В2О3	1,25	№0	0,8	81О2	1,0
На2О	1,0	Мп20з	0,8	Р2О5	1,9
К2О	1,0	СиО	0,8	8пО2	1,67
СаР2	1,0	№28ЪОз	0,65	Т1О2	1,0
2п0	1,0	М§О	0,6	ХгО2	1,2
ВаО	1,0	8Ь2О5	0,6		
РЬО	0,8	Сг20з	0,6		
А1Р3	0,8	8Ь2Оз	0,5		
На281Г6	0,8	СаО	0,5		
РеО	0,8	А120з<3%	0,3		
Ре2О3	0,8				
с

Таблица 114

Температура плавления оксидов

Число плавкости	Температура плавления, °С	Число плавкосги	Температура плавления, °С
2,0	750	1,0	778
1,9	751	0,9	800
1,8	753	0,8	829
1,7	754	0,7	861
1,6	755	0,6	905
1,5	756	0,5	1025
1,4	758	0,4	1100
1,3	759	0,3	120(Г
1,2	765	0,2	1300
1,1	771	0,1	1450

Таблица П5

Парциальные расчетные факторы температурных коэффициентов
линейного расширения в интервале 20-400°С

Оксиды	а, Ю’^С"1	Оксиды	а, 10'7оС'‘
81О;	От 5 до 38	Сг2Оз	30
ио	270	СоО	50
Ка2О	395	№О	50
К2О	465	А120з	-30
ВеО	45	В2О3	-50
М§0	60	СиО	30
СаО	130	8ЬО	75
ВаО	200	ТЮ2	От +30 до -15
8гО	160	2тО2	-60
2пО	50	8пОг	—45
С<1О	115	Р2О5	140
РЬО	От 130 до 190	СаР2	180
МпО, МпО2	105	На281Р6	340
РеО, РеО] ,5	55	№3А1Р6	480
ЛИТЕРАТУРА

1.	Масленникова Г. Н., Харитонов Ф. Я. Основы расчета соста-
ва масс и глазурей в электрокерамике. - М.: Энергия, 1978.

2.	Дудеров Ю. Г., Дудеров И. Г. Расчеты по технологии кера-
мики. - М.: Стро11издат, 1973.

3.	Августиник А. И. Керамика. - Л.: Стройиздат, 1975.

4.	Канаев В. К. Новая технология строительной керамики. - М.:
Спойиздат, 1990.

5.	Крупа А. А., Городов В. С. Химическая технология керами-
ческих материалов. - Киев: Виш. школа, 1990.

6.	Бобкова Н. М., Дятлова Е. М., Куницкая Т. С. Общая техно-
логия силикатов. - Минск: Вышэйшая школа, 1987.

7.	Стрелов К. К., Мамыкин П. С. Технология огнеупоров. - М.:
Металлургия, 1978.

8.	Горлов Ю. П. Огнеупорные и теплоизоляционные материа-
лы. - М.: Стройиздат, 1976.

9.	Левицкий И. А.. Пищ И. В. Основы производства керамиче-
ских плиток. - Минск: БИТУ, 2002.

10.	Мороз И. И., Комская И. С., Олейникова А. Л. Справочник
по фарфоро-фаянсовой промышленности: В 2 т. Т. 2. - М.: Легкая
индустрия, 1988.

11.	Книгина Г. И., Вершинина А. Г. Лабораторный практикум
по технологии строительной керамики и искусственных заполните-
лей. - М.: Высшая школа, 1980.

12.	Практикум по технологии керамики и огнеупоров / Под ред.
Д. Н. Полубояринова, Р. Я. Попильского. - М.: Стройиздат, 1973.

13.	Лукин Е. С., Андрианов М. Т. Технический анализ и кон-
троль производства керамики. - М.: Стройиздат, 1986.

14.	Ппнч I. У., ГЦжоука У. В., Губар С. М. Разлйк керамхчных
мае 11х уласщвасцяу. - М1нск: БДТУ, 1994.

15.	Дятлова Е. М., Гайлевич С. А. Технология керамики: Мето-
дические указания и контро.|П>ные задачи. - Минск: БГТУ, 2005.

16.	Дятлова Е. М., 1 айлевич С. А. Химическая технология ке-
рамики и огнеупоров: Программа й методические указания. -
Минск: БГТУ, 2004.

17.	Ахьян А. М. Технология фарфоровых изделий бытового на-
значения. -М.: Легкая индустрия, 1975.
18.	Строительная керамика: Справочник / Под ред. Е. Л. Рох-
варгера. - М.: Стройиздат, 1976.

19.	Мороз И. И. Технология фарфорово-фаянсовых изделий.
М.: Стройиздат, 1984.

20.	Химическая технология керамики / Под ред. И. Я. Гузмана. -
М.: ООО РИФ «Стройматериалы», 2003.

21.	Круглицкий Н. И. Физико-химические основы регулирова-
ния свойств дисперсии глинистых минералов. — Киев: Навукова
думка, 1968.

22.	Булавин И. А., Августиник А. И., Жуков А. С. Технология фар-
форового и фаянсового производства. - М.: Легкая индустрия, 1975.

23.	Мороз И. И. Фарфор, фаянс, майолика. - Киев: Тех-
шка, 1975.
ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.......................................... 3

1.	ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ..............;...... 5

1.1.	Выбор технологической схемы подготовки глинистых
материалов производства изделий грубой керамики..	5

1.2.	Технологическая схема производства огнеупорных
материалов (шамотных изделий).................. 6

1.3.	Выбор технологической схемы производства изделиг
тонкой керамики................................ 6

2,	ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СТЕНОВЫХ
КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ........................... 8

2.1.	Блок-схема производства с использованием
пластического формования....................... 8

2.2.	Шликерная технология подготовки глиномассы. 10

2.3.	Технология производства кирпича методом
полусухого прессования........................ 12

3.	ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ИСКУССТВЕННЫХ
ПОРИСТЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ...........................  14

3.1.	Производство аглопоритовых щебня, гравия и песка 14

3.2.	Производство керамзита................... 17

4.	ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ
ПЛИТОК........................................... 21

4.1.	Технология производства керамических плиток
для полов..................................... 21

4.2.	Плитки «грее»............................ 22

4.3.	Производство плитки для внутренней облицовки
стен на линии ФМС-2500/105.................... 24

5.	ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ
ИЗ ФАРФОРА И ФАЯНСА.............................. 27

5.1.	Технологическая схема производства изделий
пластическим способом......................... 27

5.2.	Технология приготовления пластической
фарфоровой массы.............................. 28

5.3.	Прессовый метод приготовления шликера для литья 30

5.4.	Блок-схема производства фарфоровых изделий
методом полусухого прессования................ 31

5.5.	Майоликовые керамические изделия......... 33
6.	ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ КЕРАМИКА....................... 36

6.1.	Технология изготовления стеатитовой керамики. 37

6.2.	Технология производства кордиеритовой керамики .. 38

6.3.	Керамика муллитовая и муллитокорундовая...... 38

7.	КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА......................... 41

7.1.	Входной контроль керамических плиток..... 41

7.2.	Контроль готовой продукции
санитарно-керамических изделий................ 42

7.3.	Контроль готовой продукции керамических
стеновых изделий.............................. 43

8.	РАСЧЕТ СОСТАВОВ И ПОКАЗАТЕЛЕЙ СВОЙСТВ -
КЕРАМИЧЕСКИХ МАСС...............................  45

8.1.	Пересчет состава влажного материала на сухое
вещество, сухого на влажное и определение количества
воды при приготовлении суспензии.............. 45

8.2.	Определение минералогического, химического

и фазового составов керамических мас< ........ 48

8.3.	Расчет шихтового состава массы при замене
сырьевых материалов........................... 49

8.4.	Расчет составов керамических масс........ 54

8.5.	Расчет замены количества оксидов при изменении
состава фарфора............................... 56

8.6.	Определение фазового и химического состава
керамических масс............................ 57

9.	МЕТОДИКА РА СЧЕТА СОСТАВОВ КОРДИЕРИТОВОЙ
МАССЫ ........................................... 63

10.	РАСЧЕТ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ШИХТ
ГЛАЗУРЕЙ И ИХ СВОЙСТВ............................ 56

10.1.	Составление молекулярной формулы....... 66

10.2.	Расчет температуры плавления глазури... 67

10.3.	Расчет поверхностного натяжения глазурей... 68

10.4.	Расчет температурного коэффициента линейного
расширения глазури........................... 70

11.	ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ.............. 72

ПРИЛОЖЕНИЕ....................................... 75

ЛИТЕРАТУРА.....................................   78