Ogólna technologia ceramiki [PDF]

Zitiervorschau

AKADEMIA GORNICZO-HUTNICZA W KRAKOWIE WYDZIAà CERAMICZNY KATEDRA TECHNOLOGII MATERIAàÓW OGNIOTRWAàYCH SKRYPTY UCZELNIANE Nr 52

ANDRZEJ KIELSKI










OGÓLNA TECHNOLOGIA CERAMIKI

KRAKÓW 969

Wydano za zgodą Rektora Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie










Recenzent: Jerzy Konarzewski

Ilustracje wykonano kserograficznie wg oryginaáów dostarczonych przez Autora

A K A D E M I A

G Ó R N I C Z O-H U T N I C Z A

W

K R A K O W I E

Wykonano w Powielarni Akademii Górniczo-Hutniczej, Kraków, ul. Manifestu Lipcowego 16 Opracowanie edytorskie: M. Spryszak

Opracowanie techniczne: E. SzczĊĞniak

Ark. wyd. 13,

Wydanie I. Nakáad 600 + 20 egz. Papier powiel, kl. V, B3, 70 g Zamówienie nr 25-69

Korektor: G. Ferfecka ark. druk. 12,5

Oddano do produkcji 25. VIII. 1969 Cena zá 16.50 L-16-1784

Powielanie ukoĔczono 3. X.1969

Spis treĞci Przedmowa ...........................................................................................



WstĊp ..................................................................................................... . WiadomoĞci ogólne ........................................................................... .. Technologia ceramiczna ............................................................. .2. Podziaá przemysáu ceramicznego .............................................. .3. Podstawy áączenia gaáĊzi przemysáu ceramicznego .................... .4 Ceramika tradycyjna i nowe gaáĊzie przemysáu ceramicznego .............................................................................

3 5 5 7  3 7 7 24 25 33 42 50 54 6 66 7 78 85 9

3. Materiaáy wiąĪące............................................................................... 3.. Klasyfikacja materiaáów wiąĪących ........................................... 3.2. Wapno palone.............................................................................. 3.2.. Surowce i zasady produkcji ................................................ 3.2.2. WáasnoĞci i zastosowanie wapna palonego ......................... 3.2.3. Hydrauliczne materiaáy wiąĪące .........................................

97 97 99 99 0 03










2. Wyroby i produkty wielkiego przemysáu ceramicznego (ceramika wáaĞciwa) ....................................................................... 2.. Surowce .................................................................................... 2.2. Podstawowe czynnoĞci produkcyjne .......................................... 2.2.. Przygotowanie surowców.................................................... 2.2.2. Przygotowanie mas.............................................................. 2.2.3. Formowanie ........................................................................ 2.2.4. Suszenie............................................................................... 2.2.5. Wypalanie............................................................................ 2.2.6. Szkliwienie i zdobienie ...................................................... 2.3. Metody badaĔ i wáasnoĞci .......................................................... 2.4. Ceramiczne materiaáy budowlane .............................................. 2.5. Materiaáy ogniotrwaáe ................................................................. 2.6. Ceramika szlachetna .................................................................. 2.7. Ceramika specjalna ............................................................ ........

III










3.2.3.. Surowce .................................................................... 3.2.3.2. Podstawy teoretyczne i zasady produkcji cementu portlandzkiego i cementów hutniczych ..................... 3.2.3.3. Metody badaĔ i wáasnoĞci uĪytkowe cementów ... .... 3.2.3.4. Zastosowania cementu portlandzkiego (wytwarzanie betonu i wyrobów azbestowo-cementowych)................. 3.3. Gipsowe materiaáy wiąĪące ....................................................... 3.3.. Zasady produkcji gipsu palonego ........ ............................... 3.4. Magnezjowe materiaáy wiąĪące ................................................. 4. Szkáo .................................................................................................. 4.. Podstawowe cechy szkáa ............................................................ 4.2. Surowce ...................................................................................... 4.3. Podstawowe czynnoĞci produkcyjne .......................................... 4.3.. Przygotowanie zestawu ...................................................... 4.3.2. Wytapianie szkáa ................................................................ 4.3.3. Formowanie wyrobów szklanych ....................................... 4.4. Metody badaĔ, wáasnoĞci oraz przegląd zastosowaĔ szkáa ........ 5. Emalia ............................ ................................................................... 5.. Ogólna charakterystyka emalii ................................................... 5.2. Surowce ...................................................................................... 5.3. Podstawowe czynnoĞci przy produkcji wyrobów emaliowanych ........................................................................ .... 6. Materiaáy Ğcierne .. ............................................................................. 6.. Surowce ....................................................................................... 6.2. Zasady produkcji materiaáów Ğciernych ...................................... 6.3. Metody badaĔ i podstawowe wáasnoĞci wyrobów Ğciernych ..................................................................................... Literatura.................................................................................................

03 07 6 9 23 23 27 28 28 35 40 40 4 47 58 65 65 68 70 74 74 8 83 87

IV

Przedmowa










Przedmiot Ogólna Technologia Ceramiki wprowadzono do programu nauczania na Wydziale Ceramicznym Akademii Górniczo-Hutniczej w roku akademickim 1951/52. Początkowo przedmiot ten obejmowaá tylko wykáady w liczbie 2 godzin tygodniowo przez jeden semestr. W nastĊpnych latach zwiĊkszono liczbĊ godzin zajĊü do czterech godzin tygodniowo w ciągu jednego semestru, z tym, Īe początkowo byáy to tylko wykáady - póĨniej zajĊcia obejmowaáy równieĪ i üwiczenia w laboratorium. Przedmiot ten wprowadzono, aby zapoznaü sáuchaczy Wydziaáu Ceramicznego z najwaĪniejszymi zagadnieniami - teoretycznymi i praktycznymi - przemysáu ceramicznego, uáatwiü wybór specjalizacji oraz umoĪliwiü - o ile zajdzie tego potrzeba - zmianĊ specjalizacji po skoĔczeniu studiów. Ostatnio nauczanie przedmiotu Ogólna Technologia Ceramiki zostaáo jeszcze raz zmienione. Ograniczono ogólną liczbĊ godzin wykáadów, natomiast zajĊcia przewidują üwiczenia terenowe w piĊciu zakáadach przemysáowych, reprezentujących gáówne dziaáy przemysáu ceramicznego. Ograniczenie ogólnej liczby godzin wykáadów spowodowaáo koniecznoĞü przygotowania skryptu, który obejmuje caáoĞü wiadomoĞci niezbĊdnych dla kaĪdego inĪyniera - ceramika. Skrypt opracowaá dr inĪ. Andrzej Kielski, adiunkt Katedry Technologii Materiaáów Ogniotrwaáych, na podstawie materiaáów, które przygotowaáem w latach 1959 - 1964, kiedy zajĊcia z przedmiotu Ogólna Technologia Ceramiki prowadziáem osobiĞcie. Dr inĪ. Andrzej Kielski szczególnie duĪo wáasnej pracy wáoĪyá w opracowanie stron 13-16, 20-22 , 91-96 oraz w opracowanie dziaáów 3-6. UwaĪne przestudiowanie przygotowanego skryptu zapewni przyswojenie podstawowych wiadomoĞci niezbĊdnych dla kaĪdego pracownika przemysáu ceramicznego. KaĪdy wybierający zawód inĪyniera ceramika powinien sobie zdawaü sprawĊ z tego, Īe opanowanie technologii ceramicznej wymaga dobrego przyswojenia sobie zarówno wiadomoĞci z dziedziny chemii nieorganicznej, fizykochemii i chemii krzemianów, jak i okreĞlonego zakresu wiadomoĞci z dziedziny mechaniki. Przemysá ceramiczny produkuje bowiem przewaĪnie przedmioty o okreĞlonym ksztaácie geometrycznym. Prof. dr inĪ. Jerzy Konarzewski

1

2










WstĊp










Mniejszy skrypt przeznaczony jest w zasadzie dla studentów Wydziaáu Ceramicznego Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Jest on oparty o wykáady prof. dra inĪ. Jerzego Konarzewskiego, Kierownika Katedry Technologii Materiaáów Ogniotrwaáych AGH, prowadzone przez szereg lat na Wydziale Ceramicznym z przedmiotu kursowego Ogólna Technologia Ceramiki. Obecnie przedmiot ten jest wykáadany na III roku studiów. Celem wykáadów jest zapoznanie ogóáu studentów Wydziaáu Ceramicznego AGH z podstawowymi zagadnieniami teoretycznymi i praktycznymi przemysáu ceramicznego. Zakáada siĊ znajomoĞü u czytelników podstawowych wiadomoĞci z zakresu chemii nieorganicznej, chemii fizycznej, surowców ceramicznych i maszynoznawstwa. Przedmioty te obejmuje program pierwszych trzech lat studiów na Wydziale Ceramicznym. W programie wyĪszych lat studiów znajdują siĊ wykáady i üwiczenia z chemii krzemianów, nauki o tworzywach i reakcjach ceramicznych, maszynoznawstwa ceramicznego oraz techniki cieplnej i nauki o suszarniach i piecach ceramicznych, w związku z czym, dla unikniĊcia powtórzeĔ, ograniczono siĊ jedynie do niezbĊdnych uwag z powyĪszych zakresów. Wykáady z Ogólnej Technologii Ceramiki mają tez na celu uáatwienie wyboru i przygotowanie do studiów w ramach nastĊpujących specjalnoĞci prowadzonych na Wydziale Ceramicznym AGH: 1) technologia ceramicznych materiaáów budowlanych, 2) technologia materiaáów ogniotrwaáych, 3) technologia porcelany i fajansu, 4) technologia ceramiki specjalnej, 5) technologia materiaáów wiąĪących i betonów, 6) technologia szkáa i emalii. W programie znajduje siĊ równieĪ utworzenie specjalnoĞci z zakresu technologii materiaáów Ğciernych. W związku z tym, w niniejszym skrypcie ograniczono siĊ jedynie do omówienia niektórych podstawowych elementów poszczególnych technologii specjalistycznych, których szczegóáowe wykáady znajdują siĊ w programie dalszych studiów.

3










Autor pragnie wyraziü gorące podziĊkowania profesorowi drowi inĪ. Jerzemu Konarzewskiemu oraz swojemu Ojcu mgr inĪ. Pawáowi Kielskiemu za szczegóáowe przeglądniĊcie maszynopisu skryptu oraz cenne uwagi. JednoczeĞnie dziĊkuje szeregu pracownikom Katedr technologicznych na Wydziale Ceramicznym Akademii Górniczo-Hutniczej za udzielone informacje oraz udostĊpnienie materiaáów.

4

. WiadomoĞci ogólne 1.1. Technologia ceramiczna WyraĪenie technologia jest sáowem pochodzenia greckiego od dwu sáów: τεχνη - sztuka, umiejĊtnoĞü, λογοσ - sáowo, rozmowa, omawianie.










Dosáownie táumacząc, przez technologiĊ rozumiemy rozmowy o umiejĊtnoĞciach, czyli o sztuce wytwarzania róĪnych produktów uĪytkowych. Obecnie technologiĊ okreĞla siĊ w sposób nastĊpujący: jest to nauka o przetwarzaniu surowców wystĊpujących w przyrodzie lub form energii znajdujących siĊ w przyrodzie na produkty lub forsy energii bardziej uĪyteczne dla czáowieka, w sposób opáacalny gospodarczo w okreĞlonym ustroju spoáeczno-ekonomicznym. Do niedawna przez pojĊcie technologia rozumiano wyáącznie dziedzinĊ nauki. Ostatnio pojĊcie to jest uĪywane równieĪ do okreĞlania metod produkcji. Dziaáy technologii, w których przy procesie wytwarzanie nowych produktów przewaĪają przemiany chemiczne, nazywa siĊ technologią chemiczną, jak na przykáad otrzymywanie sody z soli kamiennej. Natomiast te dziaáy technologii, w których przy wytwarzaniu nowych produktów przewaĪają czynnoĞci mechaniczne, nazywa siĊ technologią mechaniczną, jak na przykáad technologiĊ budowy maszyn. W niektórych przypadkach prawidáowe zaklasyfikowanie technologii nie jest áatwe. Na przykáad przy produkcji cementu portlandzkiego mamy do czynienia zarówno z czynnoĞciami mechanicznymi, takimi jak rozdrabnianie, mielenie oraz transport surowców i póáproduktów, jak równieĪ przemianami chemicznymi zachodzącymi w czasie wypalania klinkieru. Podstawowe znaczenie posiada tu fakt, Īe decydujący wpáyw na wáasnoĞci cementu wywierają procesy chemiczne przebiegające w czasie wypalania klinkieru i dlatego technologiĊ produkcji cementu portlandzkiego zaliczamy do dziaáu technologii chemicznej. Technologia chemiczna korzysta z dorobku wielu innych nauk, takich jak matematyka, fizyka, chemia, chemia fizyczna, mineralogia, krytalografia, mechanika itd. OkreĞla siĊ ją jako tak zwaną naukĊ stosowaną.

5

Technologia chemiczna posiada równieĪ wáasne osiągniĊcia, którym jest na przykáad opracowanie zasady przeciwprądu. IlustracjĊ wykorzystania zasady przeciwprądu stanowi - czĊsto stosowany do wypalania wyrobów ceramicznych piec tunelowy, przedstawiony schematycznie na rysunku 1. W piecu



Rys. .. Schemat dziaáania pieca tunelowego








tym kierunek ruchu wypalanych wyrobów, znajdujących siĊ na wózkach jest przeciwny do kierunku ruchu gazów. Ciepáo zawarte w wyrobach znajdujących siĊ w strefie studzenia wykorzystane jest do podgrzewania powietrza potrzebnego do spalania paliwa, natomiast ciepáo zawarte w spalinach wykorzystane jest do podgrzewania wyrobów znajdujących siĊ w strefie podgrzewania. W wyniku wykorzystania zasady przeciwprądu uzyskuje siĊ duĪe oszczĊdnoĞci paliwa, poniewaĪ jego zuĪycie w piecach tunelowych wynosi 10 - 12%, natomiast w jednokomorowych piecach okresowych zuĪycie paliwa wynosi 30 - 40% masy wsadu. WyraĪenie ceramika pochodzi od sáowa greckiego κεραµοσ mającego swój Ĩródáosáów w sáowie sanskryckim, oznaczającym oddziaáywanie ognia. Sáowo κεραµοσ byáo pierwotnie uĪywane przez Greków dla okreĞlenia przedmiotów otrzymywanych przez dziaáanie ognia, a dopiero póĨniej znalazáo zastosowanie dla oznaczania wyrobów otrzymywanych z gliny. Obecnie przez ceramikĊ rozumiemy naukĊ zajmującą siĊ przemysáowym wytwarzaniem i uĪytkowaniem tworzyw w stanie staáym, skáadających siĊ gáów nie z substancji nieorganicznych i niemetalicznych. Ostateczne wáasnoĞci nadaje siĊ tworzywom ceramicznym najczĊĞciej drogą dziaáania wysokiej temperatury. Tworzywa ceramiczne odznaczają siĊ szeregiem specyficznych wáasnoĞci, takich jak: odpornoĞü na dziaáanie wysokiej temperatury i czynników chemicznych, twardoĞü, duĪa wytrzymaáoĞü na Ğciskanie, a jednoczeĞnie maáa wytrzymaáoĞü na rozciąganie i uderzenia, czyli kruchoĞü. Technologia ceramiczna jest jednym z dziaáów technologii chemicznej,

6

1.2. Podziaá przemysáu ceramicznego



poniewaĪ o wáasnoĞciach gotowych produktów decydują przemiany chemiczne zachodzące w procesie wytwarzania. NaleĪy ona do technologii chemicznej nieorganicznej, poniewaĪ gáównymi skáadnikami produktów przemysáu ceramicznego są pierwiastki nieorganiczne, takie jak krzem, glin, wapĔ, magnez, Īelazo, sód, potas i tlen. NaleĪy zwróciü uwagĊ na fakt, Īe ceramik musi byü nie tylko chemikiem, lecz jednoczeĞnie i mechanikiem. Znaczna czĊĞü wytworów przemysáu ceramicznego to wyroby o okreĞlonym ksztaácie geometrycznym, których formowanie nastrĊcza powaĪne problemy wchodzące w zakres technologii mechanicznej. Nawet w takich gaáĊziach przemysáu ceramicznego, jak na przykáad produkcja cementu portlandzkiego, gdzie nie produkuje siĊ wyrobów o okreĞlonym ksztaácie, istnieją powaĪne problemy transportowe, związane z przepáywem duĪych iloĞci surowców, póáproduktów i produktów, które równieĪ wchodzą w zakres technologii mechanicznej.





Komisja Ceramiczna MiĊdzynarodowej Unii Chemii Czystej i Stosowanej ustaliáa w roku 1923, Īe przemysá ceramiczny obejmuje piĊü dziaáów, a mianowicie:




1) wielki przemysá ceramiczny (przemysá ceramiczny wáaĞciwy), w skáad którego wchodzą: a) przemysá wyrobów ceglarskich, b) przemysá wyrobów garncarskich, c) przemysá materiaáów ogniotrwaáych, d) przemysá wyrobów porcelanowych, e) przemysá wyrobów kamionkowych, f) przemysá wyrobów fajansowych, g) przemysá wyrobów specjalnych (dla przemysáu elektronicznego i spieki ceramiczne); 2) przemysá materiaáów wiąĪących, 3) przemysá szklarski, 4) przemysá wyrobów emaliowanych, 5) przemysá materiaáów Ğciernych. Wyroby i produkty wielkiego przemysáu ceramicznego są znane od bardzo dawna i odegraáy duĪą rolĊ w tworzeniu naszej cywilizacji. Wiek najstarszych wyrobów wypalanych z gliny, znalezionych w dolinie Nilu, archeolodzy oceniają na 13000 lat przed naszą erą. A wiĊc wyroby ceramiczne są starsze od wyrobów z metali, jakkolwiek máodsze od narzĊdzi kamiennych. Wyroby szklane są znane od 5000-6000 lat, a wyroby emaliowane prawdopodobnie tak samo dáugo. Materiaáy wiąĪące, jak wapno, gips lub materiaáy podobne do cementu są stosowana od 7



2000-5000 lat. Stosunkowo krótka jest historia wytwarzania cementu portlandzkiego, który zostaá opatentowany 140 lat temu. RównieĪ od niedawna, bo od okoáo 100 lat, są produkowane materiaáy Ğcierne. WyjaĞnienia wymagają pojĊcia - wyrób i produkt. Przez wyrób rozumiemy przedmiot posiadający okreĞloną formĊ geometryczną. Produkt jest pojĊciem bardziej ogólnym. MoĪna nim okreĞlaü wytwory na przykáad przemysáu materiaáów wiąĪących. Wyroby wielkiego przemysáu ceramicznego najczĊĞciej klasyfikują siĊ na podstawie dwóch cech, a mianowicie porowatoĞci i przeĞwiecalnoĞci. PorowatoĞü albo jej brak moĪna najáatwiej wykazaü, obserwując zachowanie siĊ kropli barwnej cieczy na badanym wyrobie. 0 ile kropla szybko wsiąka, wyrób jest porowaty, a w przeciwnym wypadku nieporowaty lub maáo porowaty. Biorąc pod uwagĊ przeĞwiecalnoĞü (transparencjĊ), moĪna wyroby podzieliü na przeĞwiecające, nie przeĞwiecające i przeĞwiecające tylko na obrzeĪu, czyli sáabo przeĞwiecające. Na podstawie powyĪszych cech podziaá wyrobów wielkiego przemysáu ceramicznego przedstawia siĊ nastĊpująco:



A. Wyroby porowate II III Wyroby Wyroby ogniotrwaáe garncarskie



I Wyroby ceglarskie

IV Wyroby fajansowe

B. Wyroby nieporowate

a) nie przeĞwiecające

V Wyroby kamionkowe




b) przeĞwiecające

VI Wyroby porcelanowe

c) sáabo przeĞwiecające

VII Wyroby specjalne

Wyroby i produkty przemysáu ceramicznego mają dla ludzkoĞci ogromne znaczenie. Trudno sobie bez nich wyobraziü jakąkolwiek gaáąĨ przemysáu czy jakiekolwiek gospodarstwo domowe. Jedną z waĪniejszych cech przemysáu ceramicznego jest to, Īe stanowi on podstawĊ dla pomyĞlnej dziaáalnoĞci innych gaáĊzi przemysáu. Ceramiczne materiaáy budowlane i materiaáy wiąĪące mają zasadnicze znaczenie dla budownictwa. Materiaáy ogniotrwaáe stanowią gáówny element konstrukcyjny do budowy urządzeĔ cieplnych pracujących w wysokich temperaturach, bez których nie mógáby istnieü przemysá metalurgiczny, koksowniczy, kotáownie energetyczne oparte na procesie spalania i inne przemysáy. Wyroby szklane są niezbĊdne nie tylko dla budownictwa, lecz równieĪ dla przemysáu elektrotechnicznego, optycznego i innych. 8

Ceramika specjalna stanowi podstawĊ dziaáalnoĞci przemysáu elektronicznego i radiotechnicznego. Ceramiczne materiaáy Ğcierne posiadają zasadnicze znaczenie dla przemysáu budowy maszyn. Znaczenie przemysáu ceramicznego dla gospodarki narodowej najlepiej ilustrują dane statystyczne dotyczące wielkoĞci produkcji przemysáu ceramicznego w Polsce w roku 1966. Dane te opracowano na podstawie Rocznika Statystycznego, wydanego w roku 1967. WielkoĞü produkcji najwaĪniejszych wyrobów i produktów przemysáu ceramicznego w Polsce w roku 1966 * wyraĪona w tonach.



21,875,000 t








1) Wielki przemysá ceramiczny: wyroby ceglarskie (cegáa budowlana, pustaki, dachówki, sączki) materiaáy ogniotrwaáe (wyroby wypalane, mieliwa, masy do ubijania) wyroby garncarskie * * wyroby fajansowe (wyroby sanitarne i stoáowe) wyroby kamionkowe (klinkier drogowy, páytki, wyroby kwasoodporne, naczynia uĪytku domowego razem z wyrobami porcelitowymi) wyroby porcelanowe (naczynia stoáowe, wyroby dla przemysáu elektrotechnicznego) wyroby specjalne * * (wyroby dla przemysáu elektronicznego i spieki ceramiczne)

1,954,849 t 15,369 t

138,567 t 25,600 t

razem:

2) Przemysá materiaáów wiąĪących: cement portlandzki wapno (budowlane, przemysáowe razem z wapnem pokarbidowym) gips palony wyroby betonowe prefabrykowane (po odliczeniu odpowiedniej iloĞci cementu zuĪytego do ich produkcji)

brak danych 24,009,385 t 10,040,000 t 2,401,000 t 156,000 t

razem:

14,787,467 t 27,384,467 t

razem:

559,880 t 559,880 t

razem:

77,369 t 77,369 t

3) Przemysá szklarski: szkáo (okienne, opakowaniowe i gospodarcze) 4) Przemysá emalierski: wyroby emaliowane (z blachy stalowej i odlewy Īeliwne przemysáowe i do uĪytku domowego)

9

5) Przemysá materiaáów Ğciernych: Ğciernice (szacunkowo)

razem:

Przemysá ceramiczny razem:

1,500 t 1,500 t 52,032,601 t

Uwagi: * - Produkcja podana w Roczniku Statystycznym w sztukach, m3 itp. jednostkach zostaáa przeliczona na masĊ wyrobów; materiaá Rocznika Statystycznego uzupeániono danymi z innych Ĩródeá. ** - WielkoĞü produkcji tych dziaáów, wyraĪona w tonach, jest stosunkowo maáa i nie wpáywa w zasadniczy sposób na sumaryczną wielkoĞü produkcji przemysáu ceramicznego.

Dla porównania wielkoĞü produkcji innych gaáĊzi przemysáu w Polsce przedstawiaáa siĊ w roku 1966 nastĊpująco: 122,000,000 t 11,278,200 t 11,208,700 t 9,850,000 t 193,000 t 39,000 t



wĊgiel kamienny produkty przemysáu chemicznego produkty przemysáu spoĪywczego stal surowa cynk miedĨ elektrolityczna

przemysá spoĪywczy przemysá Ğrodków transportu przemysá chemiczny przemysá wáókienniczy przemysá paliw hutnictwo Īelaza przemysá maszynowy przemysá elektrotechniczny przemysá metalowy przemysá drzewny przemysá ceramiczny przemysá odzieĪowy hutnictwo metali nieĪelaznych przemysá skórzano-obuwniczy przemysá papierniczy przemysá gumowy 17) przemysá solny




1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13) 14) 15) 16)





Jak wynika z przytoczonych danych, przemysá ceramiczny zajmuje drugie miejsce za wĊglem kamiennym, biorąc pod uwagĊ wielkoĞü produkcji wyraĪoną w masie wyrobów i produktów. PowyĪsze fakty dostatecznie jasno wyjaĞniają jego znaczenie dla gospodarki narodowej NaleĪy jednak dodaü, Īe pod wzglĊdem wartoĞci wyrobów i produktów# wyraĪonej w milionach záotych, przemysá ceramiczny zajmuje dalsze, a mianowicie 11 miejsce. Ilustrują to nastĊpujące dane dotyczące roku 1966 (wartoĞü produkcji globalnej podano w cenach porównywalnych z 1.7.1960 r.): 150849 milionów záotych 69904 " " 66995 " " 64204 " " 62883 " " 58572 " " 57889 " " 40277 " " 39058 " " 28861 " " 27882 " " 24267 " " 15769 " " 15648 " " 11099 " " 9612 " " 447 " "

Dalsze miejsce przemysáu ceramicznego pod wzglĊdem wartoĞci produkcji wyraĪonej w záotych jest spowodowane niskimi cenami surowców oraz maáymi kosztami produkcji wyrobów i produktów masowego zuĪycia w porównaniu do pozostaáych przemysáów. Natomiast wpáyw wyrobów drogich na globalną wartoĞü produkcji przemysáu ceramicznego jest obecnie stosunkowo niewielki. 10

1.3. Podstawy áączenia gaáĊzi przemysáu ceramicznego Mimo Īe wyroby i produkty przemysáu ceramicznego są znane od bardzo dawna, to jednak przez dáugi okres czasu ich producenci i uĪytkownicy nie zdawali sobie sprawy z bardzo bliskiej áącznoĞci róĪnych gaáĊzi przemysáu ceramicznego. Dopiero w drugiej poáowie XIX wieku, kiedy rozwinĊáy siĊ metody oznaczania skáadu chemicznego, okazaáo siĊ, Īe jakoĞciowy skáad chemiczny wyrobów i produktów przemysáu ceramicznego jest identyczny. Wówczas poszczególne gaáĊzie przemysáu ceramicznego zaczĊto áączyü w jedną caáoĞü. Najlepiej wyjaĞniają to przykáadowe analizy ryczaátowe skáadu chemicznego tworzyw ceramicznych: Wyroby ceglarskie i garncarskie



78% 12% 5% 3% 1% 1%

szamotowe 50-75% 20-45% 1,5-2,5% 0,5-0,8% 0,3-0,5%




SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO



Wyroby ogniotrwaáe



SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O+Na2O

krzemionkowe 95-97% 0,5-2,0% 0,5-1,0% 2-3% Ğlady

Wyroby fajansowe (fajans skaleniowy - czerep) SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O

73% 24% 0,8% 0,3% 0,2% 1,0% 0,3%

Wyroby porcelanowe (porcelana twarda – czerep) SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO

67% 26% 0,3% 0,3% 11

MgO K2O Na2O

Ğlady 4,4% 1,0%

Wapno palone SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO

1-3% 1-2% 1% 90-95% 1-2%

Cement portlandzki



18-26% 4-12% 2-5% 58-68% 1-5% 0-2% 0,5-2,5%



SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O+ Na2O SO3

butelkowe 58% 12% 1,5% 19,5% – 3% 6%




SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O

okienne 72% 0,8% 0,01% 13,6% – – 13,0%



Szkáo

Emalia biaáa kryjąca SiO2 Al2O3 NaF AlF3 K2O Na2O B2O3

52,4% 7,6% 9,7% 6,7% 4,3% 10,0% 9,3%

ĝciernice (tarcze Ğcierne) z elektrokorundu SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO+ MgO+ K2O+ Na2O

0,5-2,0% 90-95% 3-4% 1-2% 12










Porównanie tych analiz wykazuje, Īe we wszystkich wyrobach i produktach przemysáu ceramicznego wystĊpują te same skáadniki, to znaczy SiO2, Al2O3, CaO, MgO, Fe2O3, K2O i Na2O, czyli te same pierwiastki Si, Al, Ca, Mg, Fe, K, Na i O, a tylko niekiedy B, F i Pb. W rezultacie moĪna posiedzieü, Īe skáad chemiczny jakoĞciowy jest dla róĪnych wyrobów i produktów przemysáu ceramicznego identyczny, co stanowi gáówną podstawĊ áączenia róĪnych gaáĊzi przemysáu ceramicznego w jedną caáoĞü. Skáad chemiczny iloĞciowy, jak równieĪ skáad mineralny (fazowy) gotowych wyrobów i produktów, jest oczywiĞcie ogromnie zróĪnicowany. Przy wyjaĞnianiu etymologii sáowa ceramika wykazano, Īe oznaczaáo ono pierwotnie dziaáanie ognia, czyli wypalanie. Metody otrzymywanie wyrobów czy produktów przemysáu ceramicznego mają przynajmniej jedną jeszcze wspólną cechĊ, a mianowicie dziaáanie wysokiej temperatury - niezbĊdnej dla nadania im ostatecznych wáasnoĞci. Stanowi ono dalszą podstawĊ dla áączenia dziaáów przemysáu ceramicznego w jedną caáoĞü. W Anglii i w niektórych innych krajach technologii szkáa nie zalicza siĊ do technologii ceramicznej, próbując ograniczyü pojĊcie ceramiki tylko do tworzyw skáadających siĊ z substancji krystalicznych. O tym, Īe nie jest to sáuszne, Ğwiadczy zawartoĞü znacznych iloĞci substancji szklistych, tak zwanych mas szklistych, w wyrobach tak typowo ceramicznych, jak wyroby porcelanowe czy ogniotrwaáe wyroby szamotowe. Ponadto znaczna iloĞü wyrobów ceramicznych jest szkliwiona i posiada szkliste powáoki bĊdące rodzajem szkáa. Bardzo bliską áącznoĞü pomiĊdzy szkáem a pozostaáymi dziaáami ceramiki wykazują teĪ ostatnie osiągniĊcia w dziedzinie ceramiki. Opracowane niedawno tworzywa krystaloszkliste, otrzymywane przez kontrolowaną dewitryfikacjĊ (odszklenie) szkáa, stanowią pomost pomiĊdzy szkáem a innymi dziaáami ceramiki, potwierdzając ich podstawową áącznoĞü. 1.4. Ceramika tradycyjna i nowe gaáĊzie przemysáu ceramicznego Wprawdzie wyroby i produkty przemysáu ceramicznego są znane od bardzo dawna, to jednak w ciągu ostatnich 20 lat obserwuje siĊ zadziwiający rozwój wiĊkszoĞci gaáĊzi przemysáu ceramicznego i powstawanie nowych gaáĊzi, caákowicie nieznanych przedtem. W związku z tym zarysowuje siĊ potrzeba podziaáu na ceramikĊ tradycyjną, obejmującą gáównie wyroby produkowane z glin, cement i szkáa krzemianowe, czyli tworzywa skáadające siĊ przede wszystkim z krzemianów, oraz na nowe gaáĊzie przemysáu ceramicznego. Powstawanie i gwaátowny rozwój nowych gaáĊzi przemysáu ceramicznego jest spowodowany w gáównej mierze rozwojem innych przemysáów, a przede wszystkim elektronicznego, maszynowego i techniki jądrowej. RównieĪ zakrojone na szeroką skalĊ programy badania przestrzeni kosmicznej, prowadzane 13

przez przodujące w rozwoju technicznym paĔstwa, przyczyniają siĊ do powstawania nowych gaáĊzi ceramiki. Nowe tworzywa ceramiczne skáadają siĊ najczĊĞciej wyáącznie z prostych związków, takich jak na przykáad tlenek glinu (Al2O3), wĊglik uranu (UC), azotek krzemu (Si3N4), tytanian baru (BaTiO3) itd. Cechą ich szczególną jest to, Īe produkowane są w zasadzie nie z surowców naturalnych, a z bardzo czystych chemicznie produktów przemysáu chemicznego. Uáatwia to znacznie prowadzenie intensywnych badaĔ naukowych, co z kolei wywiera znaczny wpáyw na tworzywa zaliczane do ceramiki tradycyjnej, przyĞpieszając rozwój ceramiki jako nauki. Przykáady nowych, szczególnie szybko rozwijających siĊ gaáĊzi przemysáu ceramicznego mogą stanowiü:





1) Wyroby ceramiczne z czystych tlenków NajczĊĞciej produkowane są wyroby z korundu (αAl2O3), z dwutlenku cyrkonu (ZrO2), z dwutlenku toru (ThO2), z tlenku magnezu (MgO), z tlenku berylu (BeO), ze spinelu (MgAl2O4) itd. Odznaczają siĊ one wysokimi temperaturami topnienia i bardzo dobrymi wáasnoĞciami mechanicznymi w wysokich temperaturach. Wykorzystywane są w charakterze specjalnych wyrobów wysokoogniotrwaáych, w przemyĞle elektrotechnicznym i w innych.






2) Cermety (cermetale) Są to wyroby z pogranicza ceramiki i metalurgii proszków. NajczĊĞciej spotykane cermety to róĪnego rodzaju wĊgliki na spoiwie metalicznym oraz mieszaniny stopów zawierających chrom z tlenkiem glinu. Cermety znajdują zastosowanie w przemyĞle budowy maszyn oraz w charakterze materiaáów ogniotrwaáych. 3) Materiaáy ceramiczne dla techniki jądrowej W reaktorach atomowych powszechnie stosowane jako elementy paliwowe są takie materiaáy ceramiczne, jak tlenek uranu (UO2) i wĊglik uranu (UC). W związku z tendencją do zwiĊkszania temperatury pracy reaktorów jądrowych, projektuje siĊ wykonywanie równieĪ innych ich czĊĞci z materiaáów ceramicznych. 4) Wyroby z azotków NajwiĊksze znaczenie mają: azotek glinu, azotek krzemu i azotek boru. Znajdują one zastosowanie jako materiaáy ogniotrwaáe. Ponadto azotek krzemu stanowi obiecujący materiaá na áopatki turbin. 5) Wyroby z wĊglików Najszerzej stosowane wĊgliki to wĊglik krzemu i wĊglik boru. Znajdują one zastosowanie jako materiaáy Ğcierne i materiaáy ogniotrwaáa. 14

6) Ceramika dielektryczna Wyroby ceramiczne oparta na tytanianie baru odznaczają siĊ wyjątkowo duĪą staáą dielektryczną, co pozwala na znaczną miniaturyzacji kondensatorów. 7) Ceramik a m ag n e t y c z n a Odznacza siĊ duĪą róĪnorodnoĞcią skáadu i zastosowaĔ. Stanowi ona podstawĊ ukáadów rejestrujących, w urządzeniach, elektronowych. 8) Monokrysztaáy NajwiĊksze znaczenie posiadają monokrysztaáy szafiru otrzymywane przez krystalizacjĊ ze stopu i duĪe krysztaáy kwarcu hodowane w warunkach hydrotermalnych.





9) Szkáa bezkrzemianowe Odznaczają siĊ duĪą przepuszczalnoĞcią promieniowania podczerwonego i innymi specjalnymi wáasnoĞciami optycznymi.






10) Ceramika krystaloszklista (pyroceram) Są to wyroby otrzymywane poprzez kontrolowaną krystalizacjĊ szkáa przy uĪyciu odpowiednich katalizatorów. Odznaczają siĊ one bardzo jednorodną, drobnokrystaliczną mikrostrukturą. Posiadają bardzo dobre wáasnoĞci mechaniczne, duĪą odpornoĞü na nagáe zmiany temperatury i interesujące wáasnoĞci elektryczna. MoĪliwe jest na tej drodze produkowanie nie táukących siĊ naczyĔ stoáowych. 11) Cienkie wáókna ceramiczne (wiskersy) Są to bardzo cienkie monokrystaliczne wáókna, mogące pracowaü jako izolacja cieplna w wysokich temperaturach oraz sáuĪyü do wzmacnianie innych tworzyw. Oprócz wymienionych powyĪej przykáadów wyrobów nowych gaáĊzi przemysáu ceramicznego, produkowane są równieĪ wyroby z borków i krzemków, jak na przykáad z krzemku molibdenu, znajdujące zastosowanie jako elementy grzejne (kanthal super) w piecach laboratoryjnych do temperatur okoáo 1700°C, ceramiczne powáoki ochronne dla silników rakietowych i rakiet, emalie do wyrobów z aluminium i szereg innych tworzyw. OdrĊbną wspóáczeĞnie szybko rozwijającą siĊ dziedziną zastosowania tworzyw ceramicznych jest wytwarzanie tak zwanych materiaáów záoĪonych. Materiaáy te wykorzystywane są na przykáad w lotnictwie jako materiaáy konstrukcyjne, od których wymagana jest duĪa wytrzymaáoĞü mechaniczna i duĪa sztywnoĞü, a jednoczeĞnie maáy ciĊĪar. Tworzywa ceramiczne, jak na przykáad szkáo, wĊglik krzemu i grafit, przewyĪszają pospolite metale pod wzglĊdem wytrzymaáoĞci i sztywnoĞci na jednostkĊ, masy, a ponadto mają stosunkowo wysokie temperatury 15





topnienia, mniejszy wspóáczynnik rozszerzalnoĞci cieplnej i wytwarzane są ze stosunkowo tanich surowców. JednakĪe - podobnie jak w przypadku wszystkich tworzyw ceramicznych - wadĊ ich stanowi maáa odpornoĞü na rozprzestrzenianie siĊ (propagacjĊ) pĊkniĊü, czyli kruchoĞü. W związku z tym umieszcza siĊ je najczĊĞciej w postaci wáókien w stosunkowo miĊkkim spoiwie (metale lub Īywice syntetyczne), które ogranicza skáonnoĞü do áatwego rozprzestrzeniania siĊ pĊkniĊü. Dlatego teĪ materiaá záoĪony jako caáoĞü posiada wáasnoĞci lepsze od kaĪdego ze skáadników z osobna. Najbardziej pospolitym obecnie przykáadem materiaáu záoĪonego jest wáókno szklane w spoiwie Īywicznym, pokazane na rysunku 1.2.



Rys. .2. Wáókno szklane w Īywicy syntetycznej pokazane za pomocą promieni rentgenowskich




W zasadzie - do nowych gaáĊzi ceramiki naleĪaáoby zaliczyü teĪ metody produkcji niektórych cementów specjalnych, jak na przykáad cementów portlandzkich szybkosprawnych, odznaczających siĊ szczególnym wyksztaáceniem krysztaáów alitu. Przytoczone powyĪej przykáady wyrobów nowych gaáĊzi przemysáu ceramicznego Ğwiadczą o bardzo duĪym zróĪnicowaniu tworzyw ceramicznych i szerokiej skali ich zastosowaĔ, wskazując jednoczeĞnie na ogromne perspektywy rozwojowe przemysáu ceramicznego.

16

2. Wyroby i produkty wielkiego przemysáu ceramicznego (ceramika wáaĞciwa) 2.1. Surowce

1) 2) 3) 4) 5) 6)










W wielkim przemyĞle ceramicznym stosowana jest bardzo duĪa liczba róĪnorodnych surowców. Ze wzglĊdu na "pochodzenie" moĪna je dzieliü na surowce mineralne (naturalne) pochodzące ze záóĪ wystĊpujących w przyrodzie, jak na przykáad glina i surowce chemiczne, bĊdące produktami przemysáu chemicznego, jak na przykáad soda. Powszechna jest obecnie tendencja do stosowania coraz bardziej czystych surowców, gáównie przez uszlachetnianie i wzbogacanie surowców wystĊpujących w przyrodzie, lub do stosowania bardziej czystych produktów przemysáu chemicznego. Stosowane surowce dzieli siĊ równieĪ na podstawowe, stanowiące gáówne skáadniki mas, i pomocnicze, które są wprowadzane do mas w niewielkich iloĞciach. Przykáadem surowca pomocniczego jest parafina, wprowadzana do mas na wyroby z ceramiki radiowej dla umoĪliwienia ich sformowania, czy áug posiarczynowy, wprowadzany w tym samym celu do mas na wyroby ogniotrwaáe magnezytowe. Pod wzglĊdem wáasnoĞci podziaá surowców wielkiego przemysáu ceramicznego przedstawia siĊ nastĊpująco: surowce ilaste, surowce krzemionkowe, surowce skaleniowe, surowce wĊglanowe, róĪne surowce pochodzenia mineralnego, róĪne surowce pochodzenia chemicznego.

Typowe masy na wyroby wielkiego przemysáu ceramicznego zawierają przewaĪnie trzy podstawowe skáadniki, a mianowicie: 1) skáadnik plastyczny, 2) skáadnik schudzający, 3) topnik.

17







W charakterze skáadnika plastycznego uĪywane są surowce ilaste, a przede wszystkim gliny, które odznaczają siĊ naturalną zdolnoĞcią do tworzenia masy plastycznej po zarobieniu z wodą. Skáadniki schudzające są wprowadzane do mas dla zmniejszenia ich plastycznoĞci, a w konsekwencji skurczliwoĞci w czasie suszenia i wypalania. Skáadnikami schudzającymi są najczĊĞciej surowce krzemionkowe, jak na przykáad piasek czy kwarc mielony. Topniki, którymi są najczĊĞciej surowce skaleniowe, są dodawane do mas dla zmniejszenia porowatoĞci otrzymywanych z nich wyrobów. Topniki w czasie wypalania topią siĊ i powodują zmniejszenie porowatoĞci lub caákowity jej zanik, w rezultacie czego otrzymuje siĊ wyroby nieporowate lub o maáej iloĞci porów. JednoczeĞnie w niskich temperaturach topniki odgrywają rolĊ materiaáów schudzających. Biorąc pod uwagĊ identyczny skáad chemiczny jakoĞciowy wyrobów przemysáu ceramicznego, niĪej wymienione surowce są Ĩródáem nastĊpujących tlenków: SiO2 – kwarc, kwarcyty, piaski, gliny, skalenie, Al2O3 – gliny, skalenie, Fe2O3 – domieszka; czĊsto niepoĪądana, CaO – wapienie, dolomity, skalenie, MgO – magnezyty, dolomity, K2O – skalenie, potaĪ Na2O – skalenie, soda, boraks. (U w a g a: podkreĞlono gáówne Ĩródáa podanych tlenków).




Podstawowe znaczenie dla wielkiego przemysáu ceramicznego mają surowce ilaste. WyróĪnia siĊ wĞród nich gliny pierwotne i gliny wtórne. ZáoĪa glin pierwotnych (na przykáad kaolinu surowego) znajdują siĊ w miejscach, gdzie nastĊpowaá proces kaolinizacji skaleni. Gliny pierwotne charakteryzują siĊ róĪnorodną wielkoĞcią cząstek, a zawartoĞü cząstek najdrobniejszych, poniĪej 0,06 mm, wynosi okoáo 40%. Skáad mineralny glin pierwotnych jest stosunkowo prosty, to znaczy, Īe liczba wystĊpujących w nich skáadników mineralnych jest niewielka. Kaolin surowy stosowany jest tylko w przemyĞle materiaáów ogniotrwaáych do produkcji wyrobów kwarcowoszamotowych. Natomiast po wzbogaceniu polegającym na usuniĊciu ziarn kwarcu, miki i skalenia otrzymuje siĊ tak zwany kaolin páawiony, bĊdący gáównym surowcem do produkcji wyrobów porcelanowych i fajansowych. . Gliny wtórne powstają przez przeniesienie materiaáu ze záoĪa pierwotnego w inne miejsce z jednoczesną segregacją cząstek pod wpáywem wody lub wiatru. Charakteryzują siĊ duĪą jednorodnoĞcią, a zawartoĞü cząstek najdrobniejszych, poniĪej 0,06 mm, wynosi okoáo 98%. Skáad mineralny glin wtórnych jest 18










stosunkowo záoĪony, to znaczy, Īe liczba wystĊpujących w nich skáadników mineralnych jest duĪa. Jak wiadomo, istnieje bardzo duĪa róĪnorodnoĞü glin, spowodowana róĪnymi warunkami powstawania záóĪ i trudno jest znaleĨü dwie gliny o identycznych wáasnoĞciach technologicznych. Ze wzglĊdu na zastosowanie moĪna wyróĪniü: 1) gliny wypalające siĊ na biaáo stosowane do produkcji wyrobów fajansowych i porcelanowych, 2) gliny ogniotrwaáe o wysokiej temperaturze topnienia (ogniotrwaáoĞci zwykáej) powyĪej 1580° C, które po wypaleniu są przewaĪnie Īóáte, 3) gliny wypalające siĊ na czerwono lub brunatno: a) gliny o maáej plastycznoĞci i duĪej zawartoĞci topników stosowane do produkcji takich wyrobów budowlanych, jak na przykáad rury kanalizacyjne, klinkier drogowy, b) gliny o duĪej plastycznoĞci i duĪej zawartoĞci topników stosowane do produkcji wyrobów kamionkowych, c) gliny o duĪej plastycznoĞci i duĪej zawartoĞci związków Īelaza sáuĪące do produkcji wyrobów ceglarskich. Oceniając przydatnoĞü glin na podstawie znajomoĞci skáadu chemicznego, powinny one posiadaü: na wyroby ogniotrwaáe - moĪliwie duĪo Al2O3, i maáo K2O+Na2O, na wyroby porcelanowe i fajansowe - moĪliwie maáo tlenków barwiących Fe2O3 i TiO2, na wyroby kamionkowe - moĪliwie duĪo K2O i Na2O pod warunkiem dostatecznie duĪej róĪnicy pomiĊdzy temperaturą spiekania i topnienia. Cechą szczególną glin jest ich zachowanie siĊ po zmieszaniu z róĪną iloĞcią wody. Gliny w wodzie są praktycznie nierozpuszczalne tylko ulegają zmiĊkniĊciu. Po zarobieniu z odpowiednią iloĞcią wody, gliny dają masĊ plastyczną. Najmniejszą iloĞü wody potrzebną do tego, aby otrzymaü masĊ plastyczną, nazywa siĊ wodą zarobową. Masa plastyczna, uzyskana po zarobieniu gliny z odpowiednią iloĞcią wody, charakteryzuje siĊ nastĊpującymi cechami; 1) ma zdolnoĞü do trwaáego odksztaácania siĊ pod wpáywem przyáoĪenia niewielkiej siáy, 2) nadany jej ksztaát nie zmienia siĊ pod dziaáaniem siáy ciąĪenia, 3) oddzielne kawaáki masy moĪna áatwo áączyü ze sobą, 4) po wysuszeniu sformowanych wyrobów, któremu towarzyszy skurczliwoĞü, posiadają one znaczną wytrzymaáoĞü mechaniczną. Gliny tak zwane „táuste” dają masĊ o duĪej plastycznoĞci i wymagają znacznej iloĞci wody do jej otrzymania. JednoczeĞnie zmiany objĊtoĞci w czasie suszenia są powaĪne i wyroby produkowane z bardzo plastycznych mas wymagają dáugiego okresu suszenia, aby nie doprowadziü do spĊkaĔ. 19

Natomiast gliny tak zwane "chude" dają masĊ o maáej plastycznoĞci i produkowane z niej wyroby nastrĊczają znacznie mniej káopotów w czasie suszenia. Szczególnie duĪą iloĞü surowców ilastych uĪywa siĊ do produkcji ceramicznych materiaáów budowlanych. Obszerne badania przeprowadzone przez Z. Tokarskiego i wspóápracowników pozwoliáy na podzielenie krajowych surowców na cztery podstawowe grupy w zaleĪnoĞci od wáasnoĞci chemicznych, fizycznych i pochodzenia geologicznego. Zakwalifikowanie danego surowca do którejĞ z poniĪszych grup pozwala na przewidywanie jego wáasnoĞci technologicznych i w konsekwencji na prawidáowe uĪytkowanie. Grupa I - Ceglarskie iáoáupki karboĔskie



Surowce tej grupy są przydatne do wytwarzania cegieá peánych, klinkieru i niektórych wyrobów drąĪonych pod warunkiem zastosowania wáaĞciwych metod technologicznych (dokáadne rozdrobnienie surowca).



Grupa II - Iáy mioceĔskie lądowe i iáy plioceĔskie



Nadają siĊ one do produkcji wszystkich wyrobów ceramiki budowlanej za wyjątkiem klinkieru drogowego i stanowią najbardziej wartoĞciowy typ surowca. Odznaczają siĊ duĪą plastycznoĞcią, a w związku z tym duĪą wraĪliwoĞcią w procesie suszenia i wymagają schudzania zaleĪnego od rodzaju produkowanych wyrobów.




Grupa III – Iáy mioceĔskie morskie oraz iáy zastoiskowe Surowce te charakteryzują siĊ najwiĊkszą zawartoĞcią topników, a jednoczeĞnie wąskim interwaáem temperatur topnienia i spiekania, co uniemoĪliwia produkcjĊ wyrobów klinkierowych. Nadają siĊ natomiast do produkcji cegáy budowlanej peánej, a z niektórych odmian surowca dachówek i kruszyw lekkich. Grupa IV - Lessy, gliny zwietrzelinowe i gliny zwaáowe Odznaczają siĊ one maáą plastycznoĞcią oraz duĪą zawartoĞcią okruchów skalnych (kwarc, wĊglany itp.). Zawierają stosunkowo maáo substancji ilastej i topników. Nadają siĊ do wytwarzania cegáy peánej, nieskomplikowanych wyrobów drąĪonych, a niektóre lessy do produkcji klinkieru drogowego. Niektóre wáasnoĞci wymienionych grup surowców podano w tablicy 2.1. Dla zmniejszenia plastycznoĞci a jednoczeĞnie zmniejszenia skurczliwoĞci w czasie suszenia i wypalania wprowadza siĊ do mas skáadniki schudzające. Do mas na wyroby porcelanowe i fajansowe jako skáadnik schudzajacy sáuĪy kwarc 20

Tablica 2.

II Iáy mioceĔskie lądowe i plioceĔskie Illit, kaoli-

III Iáy mioceĔskie morskie i zastoiskowe Illit,

IV Lessy, gliny zwietrzelinowe i zwaáowe Illit,

illit

nit , montmo-

montmorylo-

kwarc

rylonit

nit

0,21 - 0,42

0,09 - 0,24

0,09 - 0,25

0,03 - 0,11

suma topników (jedn.mol.)

0,02 - 0,21

0,02 - 0,19

0,16 - 0,47

0,07 - 0,22

zawartoĞü SiO2 w%

30-60

50 - 75

48 - 75

70-82

15-28

12-26

7-12

Grupa WáasnoĞci gáówne skáadniki mineralne



Al2O3/SiO2 (jedn.mol.}



I Iáoáupki karboĔskie ceglarskie Kaolinit,



Niektóre wáasnoĞci technologiczne ceglarskich surowców ilastych wedáug Z; Tokarskiego i wspóápracowników

9 - 25

8-15

ok. 11

20-25

do 10

do 2

Ğlady

do 15

do 6

do 0,7

do 0,4

do 1,4

do 0,1

< 40