Чим більше в складі глин окислів-плавнів Nа2O, К2О, МgО, СаО, Fе2O3, тим нижче температура утворення рідкої фази. У процесі випалу під дією сил поверхневого натягу рідкої фази тверді частинки пекучого матеріалу зближуються і обсяг його зменшується, тобто відбувається вогнева усадка. Вогневої усадкою (лінійної або об'ємної) називається зменшення лінійних розмірів і об'єму висушених глиняних зразків в процесі випалу.
Перехід глиняних мас при випалюванні і наступному охолодженні в каменеподібний тіло обумовлений зчепленням частинок в результаті дифузних процесів, що призводять до виникнення нових кристалічних силікатів за рахунок топохимической реакцій, і утворенням склоподібного розплаву, що зв'язує окремі більш вогнетривкі зерна в міцний монолітний черепок.
Процес ущільнення глиняних мас при випалюванні прийнято називати спіканням. Температура випалу, при якій водопоглинання обпаленого виробу становить 5 ° / о, приймається за початок спікання глин. Температурний інтервал між огнеупорностью і початком спікання називається інтервалом спікання глин. Його величина залежить від складу глин: чисті каолінітові глини мають інтервал спікання більше 100 ° С, присутність в складі глин кальциту Сас03 зменшує їх інтервал спікання. При виробництві щільних керамічних виробів можна використовувати тільки глини з великим інтервалом спікання.
Вогнетривкість глин залежить від їх складу, і у чистого каолініту вона дорівнює 1780 ° С. За огнеупорности глини підрозділяються на вогнетривкі з вогнетривкістю більше 1580 ° С, тугоплавкі з вогнетривкістю 1350-1580 ° С і легкоплавкі з огнеупорностью менш 1350 ° С.
Для отримання керамічних будівельних матеріалів використовують переважно легкоплавкі (цегляні) глини, що містять значну кількість кварцового піску, сполук заліза та інших плавнів.
Колір глиняного черепка після випалу залежить від складу глин, і зокрема від присутності в них оксидів заліза. З'єднання заліза забарвлюють керамічний черепок в червоний колір при випалюванні в окислювальному середовищі і в темно-коричневий або чорний - при випалюванні в відновної середовищі. Інтенсивність забарвлення підвищується зі збільшенням вмісту в глині Fе2O3.
Хімічний склад легкоплавких глин
Кремнезем - окис кремнію SiO 2 перебувати в глинах у зв'язаному і вільному станах: пов'язаний кремнезем входить до складу глиностворюючих мінералів, вільний представлений у вигляді кварцового піску і тонких пилоподібних частинок (шлюфа) .Кварцевий пісок в значно кількості засмічує глину і знижує її пластичність. Зі збільшенням кількості піску зменшуються усадка виробів і їх механічна міцність. Крім того, вироби при великому вмісті кремнезему можуть в процесі випалу збільшуватися в об'ємі за рахунок перетворень кварцу в інші модифікації (різновиди).
Глинозем Al2O3 перебувати в глині в зв'язковому стані, беручи участь в складі глиностворюючих мінералів і слюдяністих домішок. Він є найбільш тугоплавким оксидом. З підвищенням вмісту глинозему, як правило, підвищується пластичність глини, зростає міцність сформованих, сухих і обпалених виробів, збільшується їх вогнетривкість.
Двоокис титану TiO2 міститься в найбільшій кількості до 1,5% і надає обпалені виробу забарвлення зеленуватих тонів; інтенсивність залежить від співвідношення з іншими оксидами.
Окис заліза Fе2O3 міститься в глинах головним чином в складі домішок і надає глинам після випалу переважно червонуватий колір; при утриманні від 3% і більше при відновному середовищі окис заліза помітно знижує температуру випалу виробів, перетворюючись в закісние форми.
Окис кальцію (вапно) CaO і окис магнію (магнезія) MgO входить зазвичай до складу карбонатних порід - вапняку, кальцити, доломіту і присутній в глині у вигляді вуглекислого кальцію CaCO3 і вуглекислого магнію MgCO3. Утворюється в процесі випалу виробів окис кальцію під впливом вологи повітря превращаеться в гідрат окису кальцію Ca (OH) 2 і, збільшуючись в обсязі, руйнує вироби. Вплив окису магнію менш значно. Окис кальцію впливає також на забарвлення одержуваних виробів і надає їм жовтий або рожевий колір. Наявність окису кальцію в тонкораспилённом стані робить сировину менш чутливим до сушіння, тобто зменшує утворення тріщин.
Оксиди лужних металів (Na2O і K2O) є плавнями, знижують температуру випалу і надають керамічному черепку велику міцність. Високий відсоток їх, особливо K2O, свідчить про значному вмісті слюди і гідрослюд в глинах. Вони входять до складу глиностворюючих мінералів, але в більшості випадків присутні в домішках у вигляді розчинних солей. При сушінні виробів останні мігрують (проникають) по капілярах на їх поверхню, а після випалу спікається з черепком, утворюючи на зовнішній поверхні виробу білясті нальоти, що псують колір черепка. Оксиди лужних металів послаблюють барвник дію Fе2O3 і TiO2.
Хімічний склад глин є їх основною характеристикою і в значній мірі визначає їх промислове значення.
Залежно від мінерального складу глиниста сировина підрозділяють на групи, зазначені ГОСТ 9169-75 *
Найменування груп Переважаючі мінерали (св. 50%)
Гідрослюдистої-каолінітові гідрослюда, каолініт
Монтморіллоніти-каолінітові Монтморилоніт, каолініт
Монтморіллоніти-гідрослюдисті Монтморилоніт, гідрослюда
(Смешанослойние) Містять три і більше глинистих мінералу
Перетворення при випалюванні вогнетривких і тугоплавких глин
Мінерали вогнетривких і тугоплавких глин
На підставі наявних в даний час даних про будову глинистих мінералів і складі їх можна класифікувати наступним чином.
Каолінітові мінерали. До цієї групи мінералів відносять каолинит, накрит і Діккі із загальною структурною формулою Аl4 (OH4) 8 · [Si2O5], чому відповідає теоретичний склад (%). 46,6 SiO2. 39,48 Al2O3. 13,92 Н2О. Сюди відносять також галлуазіт і аллофан, хоча хімічний склад їх відрізняється від наведеної формули.
Гідрослюди (иллитом). Група гидрослюд або иллитом включає мусковітові мінерали зі структурною формулою (К, Н3О) Аl2 (ОН) 2 · [Аl Si3 О10] · nН2О, гідробіотітовие (К, Н3О) (Мg Fe) (ВІН) 3 · [Аl Si3 О10] · nН2О.
Група монтмориллонита. Сюди входить ряд подібних за структурою набухають мінералів: монтморилоніт Al2 (OH) 2 [Si4O10] · nH2O, бейделліт (R2H3O) Al2 (OH) 2 · [AlSi3O10] · nH2O, а також різновиди монтморіллоніта- нонтроніт. сапоніт, медомоніт, Гектор, клеоліт.Среді мінералів групи монтморилоніту відомо близько двадцяти різних назв.