Способность глин к сушке

17.06.2018
При изготовлении керамического изделия совершенно необходимо, чтобы после сушки оно сохранило бы свою форму, не имело трещин и других дефектов. Важно, чтобы такие результаты достигались без излишне медленной сушки и без чрезмерного контроля в высушиваемом теле влажности, потока воздуха и др.

Условия, в которых может идти сушка, очень сильно колеблются для разных глин. Стоун детально проанализировал различия в особенностях сушки глин, состоящих из слабо окристаллизованного каолинита с небольшим количеством иллита, с одной стороны, и иллитовыми сланцами — с другой. Его работа позволяет сделать следующие выводы.

Кривая воздушной усадки (см. фиг. 3-7, A) для каолинитовой глины указывает на начальное содержание воды 15,5% и общую усадку при сушке 4,5%. Кривая зависимости содержания воды от усадки имеет более плавный перегиб в точке перехода от воды усадки к поровой воде; ее продолжение характеризует усадку после удаления воды усадки. Обе эти особенности характеризуют иллитовую и тонкокристаллическую каолинитовую природу данной глины. Такие глины, как правило, сильно коробятся. В описываемой глине во время первых двух часов сушки отмечалось коробление примерно в 0,1 дюйма. При сушке такой глины необходима большая осторожность. Отношение поровой воды к воде усадки чрезвычайно велико, а именно 3:1. Taкому высокому отношению соответствует большая скорость усадки, которая в данном случае равна приблизительно 1% усадки на 1% воды. Кривая воздушной усадки, приведенная на фиг. 3-7, Б, показывает поведение типичного иллита. Начальное содержание воды равно 26%, а линейная усадка 7,3%. На кривых, приведенных на фиг. 3-7, усадка несколько выше, чем для типичного каолинита. Скорость усадки здесь равна 0,6% на 1% воды по сравнению с гораздо большей скоростью для каолинитовой глины. Скорость потери воды иллитовыми сланцами достигает 0,5-0,6% в 1 час на начальных стадиях сушки. Эти величины можно сравнить с таким высоким значением, как 1,2% в 1 час, полученным для хрупких непластичных глин каолинитового типа. Иначе говоря, относительно низкая скорость усадки, выраженная в процентном отношении усадки к количеству воды, компенсируется сравнительно низкой скоростью, с которой иллитовые сланцы теряют воду. Эти два фактора уравновешивают друг друга, что предотвращает коробление. Однако, если глинистый сланец поместить в условия интенсивной сушки с очень быстрой потерей воды, коробление выражается очень резко. Медленная потеря воды ведет к длительной сушке, более длительной, чем сушка песчанистых глин.

Как правило, каолинитовые и иллитовые глины сушатся довольно легко и при сушке ведут себя сходным образом. Однако, как показал Стоун, особенности этих глин, отмечающиеся при сушке, в деталях могут различаться; это обстоятельство следует учитывать при разработке способа сушки.

По данным Генри и Зиферта, каолины, содержащие в качестве обменного катиона водород, быстрее теряют воду и испытывают большую усадку, чем натровые каолины. Салливан и Грехэм показали, что уменьшение усадки каолинов определяется такой последовательностью обменных катионов: водород — кальций — натрий; затруднения при сушке прогрессивно увеличиваются при обратной последовательности. По-видимому, все глины, содержащие ион натрия, поддаются сушке с большим трудом, чем глины, в которых присутствуют водород, калий и многовалентные катионы, хотя общее количество воды, теряющееся при сушке натровых глия, может быть меньше. Салливан и Грехам показали также, что присутствие натрия уменьшает скорость потери поровой воды.

Как правило, при меньших размерах частиц и меньшем количестве неглинистых минералов сушка вызывает больше трудностей. Это вполне закономерно, поскольку сушка приводит к удалению влаги из внутренних частей изделия, а при мелких частицах и порах это сложнее. Кроме того, при меньших размерах частиц увеличивается поверхность адсорбции, что в свою очередь определяет увеличение относительного количества прочно удерживаемой адсорбированной воды. Присутствие зернистых неглинистых минералов, например кварца, делает структуру более открытой, что обеспечивает большую легкость удаления воды, уменьшает поверхность адсорбции, способствует возникновению скелетной структуры, уменьшающей усадку, а следовательно, облегчает сушку.

В глинах, не содержащих натрия в качестве обменного катиона, легкость сушки увеличивается по мере уменьшения количества воды в пластичном тесте. Вредное влияние иона натрия, по-видимому, обусловлено его диспергирующим действием. Он способствует диспергации глинистых частиц, тем самым увеличивая площадь поверхности адсорбции и уменьшая размер пор. В натровой глине очень много воды адсорбировано на поверхностях глинистых минералов, в то время как поровой воды, которая легко удаляется, в ней сравнительно мало. Монтмориллонитовые глины благодаря их водноадсорбционным и диспергирующим свойствам сушатся труднее, чем глины, состоящие из других глинистых минералов. По-видимому, глины, состоящие из удлиненных вытянутых частиц, например аттапульгит, сушатся относительно легко, поскольку такая форма частиц обеспечивает открытую структуру.

При удовлетворительной сушке должно обеспечиваться однородное высыхание всех поверхностей изделия и одинаковая усадка во всех направлениях. Поэтому сушка затрудняется предпочтительной ориентировкой в изделии, которому придана определенная форма, неоднородностями структуры изделия и неоднородным распределением влаги. Керамисты пришли к заключению, что часто проблемы сушки неразрывно связаны с процессом формовки. Однако не всегда керамическое изделие изготовляется из сырья однородного состава. Так, ряд фарфоро-фаянсовых масс содержит некоторое количество монтмориллонита и пластичных глин; даже при содержании 5—10% монтмориллонита сырая масса не должна давать эффектов, затрудняющих сушку, если глинистый минерал распределен равномерно по всему телу. С другой стороны, концентрация монтмориллонита в определенных участках массы, которая может иметь место вследствие различных скоростей осаждения в складских резервуарах или по каким-либо другим причинам, может сильно затруднять сушку.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: