РАЗДЕЛ 2.
СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ. ПОЛУЧЕНИЕ ШЛИКЕРОВ И ОБОЖЖЁННЫХ ИЗДЕЛИЙ. МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Характеристика сырьевых материалов
Санитарно-технические изделия изготавливаются из среднеспекающихся масс типа
тонкокаменных, дающих после обжига при 1230-12500С плотный, спёкшийся
высокопрочный черепок [27]. По своему составу тонкокаменные массы стоят между
твёрдым и низкотемпературным фарфором. Основным сырьём для производства этих
изделий служат беложгущиеся пластичные глины и каолины, полевошпатовые и другие
материалы.
Применяемые глины должны быть высокопластичными (содержать не менее 20-24%
Al2O3), не должны включать значительного количества железистых примесей [40].
Каолины по сравнению с глинами имеют пониженную пластичность, однако содержат
меньше окрашивающих оксидов и, следовательно, улучшают белизну черепка.
Вводимый в массу каолин, увеличивает также содержание в ней глинозёма и
способствует повышению термостойкости и механической прочности черепка.
Физико-химические свойства глинистых материалов определяются в основном
кристаллической структурой, химическим составом, а также природой и количеством
примесей и могут изменяться в широких пределах в зависимости от условий
залегания [148].
Встречаются первичные и вторичные каолины. Вторичные каолины, к которым
относятся положские, представляют собой слои белых и цветных каолиновых глин и
песчаников.
Согласно ТУ 14-8-137-81 положский каолин делится на высший, первый, второй и
третий сорт: ПЛК-В, ПЛК-О, ПЛК-1, ПЛК-2. Характеристика глин Положского
месторождения, используемых в работе, приведена в табл. 2.1.
Таблица 2.1.
Характеристика глин [148]
Сорт глины
Содержание, %
Запесоченность, остаток на сите 4000 отв., %, не более
Огнеупорность, 0С, не ниже
Al2O3+TiO2, не менее
Fe2O3, не более
Основные
ПЛГ-1
39
1,65
1750
ПЛГ-2
35
2,20
1730
ПЛГ-3
30
2,50
15
1670
Полукислые
ПЛГ-ПК
24
3,0
22
1670
Химический состав применяемых в данной работе сырьевых материалов приведен в
табл. 2.2.
Таблица 2.2.
Химический состав исследуемых сырьевых материалов [149]
Наименование материала
SiO2
Al2O3
TiO2
Fe2O3
CaO
MgO
K2O
Na2O
п.п.п.
8
10
Каолин положский ПЛК-О
47,7
41,45-
36,0
0,8-0,7
1,27-1,11
0,57-0,5
0,27-0,24
0,23-0,20
0,44-0,39
13,5
Каолин положский ПЛК-В
46,79
42,16-36,48
0,92-0,8
1,27-1,1
0,41-0,36
0,32-0,28
0,57-0,5
0,24-0,21
13,48
Каолин просяновский КФН-2
47,65
36,22
0,47
0,25
0,66
0,14
0,46
0,16
13,99
Продолжение табл. 2.2.
7
10
Глина положская ПЛГ-2
50,4
32,3
1,2
1,48
0,53
0,2
0,48
0,24
13,20
Глина положская ПЛГ-3
55,4
33,29-29,3
1,25-1,1
1,93-1,7
0,56-0,5
0,23-0,126
0,5-0,44
0,34-0,3
11,0
Глина дружковская Прима-Веско
60,14
24,99
0,32
0,7
0,48
0,33
2,06
0,37
10,62
Пегматит шевченковский
71,59
15,28
0,25
1,55
1,96
0,4
3,61
4,63
0,41
Песок кварцевый авдеевский
95,6
1,94
0,2
0,3
0,2
0,62
0,37
0,3
По характеру изменения рентгеновской дифракционной картины установлено [48,
151-153] наличие целого ряда переходов от совершенного каолинита к
несовершенному. Рентгенографические исследования каолинов Положского и
Просяновского месторождений показали [150], что кристаллической структуре
каолинита свойственна различная степень упорядоченности во взаимной
ориентировке базисных сеток в слое и смещении отдельных слоёв относительно друг
друга. Анализ дифрактометрической кривой (рис.2.1) показывает, что для
положского каолинита характерна несовершенная структура, так как по мере
нарушения строгой трёхмерной периодичности, характерной для минералов
совершенной структуры, вместо линий (020)-(002) появляется асимметричная полоса
с максимумом 4,46 А, а рефлексы в области 3,5-2,5 А становятся менее чёткими
[150].
Рис. 2.1. Дифрактограммы: 1 – просяновского, 2 – положского, 3 – глуховского
каолинов [150].
Степень структурного совершенства каолинитов характеризует рентгеновский
коэффициент Хинкли “С”, который, согласно [154], для положского каолинита равен
0,58 (табл. 2.3.).
Таблица 2.3.
Рентгеновский (С) и спектральный (А) коэффициенты кристалличности каолинов
различных месторождений [152]
Образец
Просяновский
1,08
2,7
Положский
0,58
4,0
В работах [48, 151, 153] установлено, что, когда дифракционная картина
указывает на высокую степень совершенства структуры каолинита,
электронномикроскопические снимки обнаруживают хорошо окристаллизованные
частицы, что характерно для просяновского каолинита.
Каолинит же Положского месторождения представлен кристаллитами неправильной
формы размером 0,3 – 0,8 мкм.
Совершенные и несовершенные каолиниты отличаются друг от друга и по поведению
при нагревании. Нами проведен дифференциально-термический анализ исследуемых
каолинитов различных месторождений (рис. 2.2.). На термограмме совершенного
просяновского каолинита практически прямолинейная кривая обезвоживания
указывает на крайне незначительную потерю воды в интервале температур 20-2500С.
В то же время для несовершенного положского каолинита чётко фиксируется
эндоэффект при 1200С, а потеря воды в температурном интервале 20-2000С равна
4,5%.
Сравнение термограмм каолинитов различной кристалличности показывает также, что
по мере возрастания степени несовершенства структуры эндотермический пик в
области 500-6000С, связанный с выделением структурных гидроксильных групп
минерала, и экзоэффект вблизи 10000С, связанный с кристаллизацией аморфных
продуктов распада каолинита, смещается в сторону более низких температур [1].
Рис. 2.2. Термограммы каолинит