В зависимости от суммы окислов алюминия (вместе с окислами титана ТiO2, содержание которого незначительно—1—2%) глины бывают высокоосновные, имеющие в своем составе более 40% указанных окислов; основные — от 30 до 40%, полукислые— от 15 до 30% и кислые — до 15%- Повышенное содержание этих окислов свидетельствует о высоком качестве глинистого сырья. В производстве керамических изделий для облицовки фасадов обычно используют полукислые и основные глины.

Кремнезем — окись кремния SiO2 оказывает также большое влияние на свойства керамических изделий. Содержание кремнезема в глине колеблется в пределах от 50 до 80% В составе глин часть кремнезема находится в связанном виде, в глинообразующих минералах, которые положительно влияют на качество изделий, а часть в несвязанном, как примесь, которая приводит к нежелательным последствиям и, в частности, к образованию в изделиях трещин.

Кальций и магний содержатся в глинах в виде солей . карбонатов и сульфатов. В некоторых сортах глин содержание кальция и магния в пересчете на их окислы (СаО и MgO) достигает 25%, но, как правило, общее их содержание не превышает 5—10%. При производстве изделий для облицовки фасадов применяют глины, в составе которых содержится невысокий процент указанных соединений. Обычно соединения кальция и магния отрицательно влияют на свойства керамических изделий.

Железо, титан, марганец и ряд других металлов содержатся в глинах в виде окислов в количестве до 5—10%_.

Наибольшее влияние на свойства керамических изделий оказывают окислы железа и окислы марганца. Эти соединения улучшают спекаемость изделий.

Соединения, в состав которых входит железо, сообщают изделиям красную, коричневую и желтую окраску. Окислы титана могут придавать серую и светло-фиолетовую, а окислы марганца — оранжевую и черную окраску.

Если окислы этих металлов равномерно распределены в глине в виде тонкозернистых включений, то черепок окрашивается равномерно. При наличии крупных частиц образуются выплавки и «мушки».

Большое значение для окрашивания изделий имеет равномерное распределение окислов и их соотношение. В зависимости от соотношения этих примесей в глинах изделия приобретают различную окраску. Так, например, если соотношение Fe2O3 / CaO > 0,8, изделия приобретают темно-красную или коричневую окраску, а при Fe2O3 / CaO = 0,6 - 0,8 —светло-коричневую и темно-желтую и, если Fe2O3 / CaO <0,5 - 0,6 —ярко-желтую и желтую.

В зависимости от того, какой цвет приобретают глины после их обжига, они подразделяются на беложгущиеся и красножгущиеся.

Калий и натрий находятся в глинах в составе минералов, содержание которых в пересчете на К2О и Na2O колеблется в пределах 2—6%. Они придают керамическому черепку изделий большую прочность.

Сера содержится в глинах в различных соединениях. Ее количество в пересчете на сернистый ангидрид SO3 находится в пределах долей процента и не оказывает существенного влияния на качество керамических изделий.

Органические вещества в глине

Органические вещества обычно содержатся в глинах в количестве от 1 до 10%. При обжиге полуфабриката они сгорают, увеличивая пористость изделий. При прокаливании глины до 1000° С и более за счет испарения влаги, выгорания органических примесей и разложения углекислых и сернокислых соединений уменьшается вес глины, что в пересчете на проценты составляет потери при прокаливании (п. п. п.).

Пользуясь данными химического состава глин, можно подобрать необходимое сырье для производства того или иного вида керамических изделий.

Минералогический состав. Химические соединения, однородные по своему строению, составу и свойствам, образуют минералы. Глины состоят из основных глинообразующих минералов и минералов-примесей.

К основным глинообразующим минералам относится: каолинит, монтмориллонит, гидрослюда и некоторые Другие.

Глинообразующие минералы в основном представляют собой водные силикаты глинозема, содержащие окислы кремнезема и железа, а также сульфаты, карбонаты и растворимые в воде соли различных металлов, характеризующиеся размерами частиц менее 5 мк.

В состав глин может входить только один минерал, что характерно в основном для огнеупорных глин. Такие глины называются мономинеральными. Если в состав глин входит несколько минералов (такое строение имеют легкоплавкие глины), их называют полиминеральными.

Глины, сложенные каолинитом, имеют следующие характерные особенности. Они слабо набухают в воде и почти не реагируют на кислоту. Если в глине содержится только каолинит, глины называют каолином.

Глины, сложенные монтмориллонитом, сильно набухают в воде и весьма пластичны. Если в глинах содержатся только одни монтмориллонитовые минералы, в технике такие глины называют бентонитом.

Глины, сложенные гидрослюдами, имеют среднюю пластичность.

Из минералов-примесей наиболее часто в глинах встречается кварц, известняк и доломит.

Кварц находится в глинах в виде окатанных зерен или частиц неправильной формы. Являясь отощающим материалом, кварц влияет на сроки сушки керамических изделий. Повышенное содержание кварца ухудшает прочность изделий.

Известняк и доломит, содержащиеся в глинах в виде крупных зерен, являются вредными примесями. Они способствуют появлению трещин после обжига изделий, а иногда полному их разрушению. Если частицы этих минералов тонкодисперсны и равномерно распределены в массе, то при содержании даже до 25% они не вызывают трещин, однако уменьшают пластичность и огнеупорность глин.

Технологические свойства. Глины обладают целым рядом ценных технологических свойств — пластичностью, связанностью, способностью давать при сушке воздушную усадку, а при обжиге — огневую усадку, огнеупорностью и спекаемостью. Наиболее важным свойством глины является ее пластичность.

Основные сведения о глиняном карьере и его разработке

Глину для производства керамических изделий добывают открытым способом в карьерах. Карьер представляет собой систему открытых выработок. Очертания карьера в плане зависят от глубины и формы залегания глины и характера рельефа местности.

При разработке глины участки разбивают на ряд горизонтальных слоев, которые разделяют наклонными въездами. Каждый такой слой называется уступом. Высота уступа зависит от состава глин и применяемых методов разработки.

Пласт представляет собой массив осадочной горной породы, имеющей значительную длину и ширину и ограниченный двумя параллельными плоскостями напластования.

Мощность (толщина) пласта — это кратчайшее расстояние между кровлей (верхом) и почвой (низом) пласта.

В каждом уступе различают следующие элементы: откос, верхнюю и нижнюю площадку и бровку.

Откосом уступа называется наклонная или вертикальная рабочая поверхность уступа, ограничивающая его со стороны выработанного пространства. Площадками уступа называют: верхней — горизонтальную часть поверхности уступа, ограничивающую его по высоте, и нижней — нижнюю горизонтальную часть поверхности уступа (подошва). Бровкой уступа называют линию пересечения откоса уступа с его верхней или нижней площадкой.