17.11.2018
Сантехнические ревизионные люки являются технологичными углублениями или же, иными словами, колодцами, где располагаются счётчики...


17.11.2018
Рекуператор является одним из видов теплообменного оборудования, основным предназначением которого называют возвращение тёплых...


17.11.2018
Большинство людей, решивших выполнить ремонтные работы в своей квартире или же коттедже, сталкиваются с необходимостью выбор...


16.11.2018
В последние годы всё более распространённой является инновационная методика полусухой стяжки пола, ведь она обладает большим...


16.11.2018
В настоящий момент в крупных населённых пунктах нашей страны самым распространённым видом жилплощади в новостройках считаются...


16.11.2018
Пни, которые остаются после удаления старых деревьев, изначально могут достаточно необычно выглядеть на вашем земельном наделе,...


Изменение размеров глин при обжиге

17.06.2018
В табл. 3-11 приведены значения линейной огневой усадки глин из разных глинистых минералов; данные для последних четырех минералов таблицы получены при изучении единичных образцов и указывают только порядок величины усадки.

Значения, приведенные в табл. 3-11, показывают, что общая усадка при обжиге каолинитов и иллитов незначительна и по существу одинакова. Колебания (в %) в величине усадки обусловлены различными размерами и формой частиц глинистых минералов, а для иллитов также вариациями состава. Согласно Кёнигу и Лионсу, для каолинитов усадка увеличивается вместе с увеличением количества очень мелких чешуек и уменьшением массы (крупных книгоподобных агрегатов). Сходные взаимоотношения можно ожидать и в иллитах. Увеличение количества плавней в иллите должно, по-видимому, обусловить относительное увеличение общей огневой усадки; значения для хлоритовых глин, вероятно, близки к значениям для иллитовых глин.

Величина, приведенная в табл. 3-11 для галлуазита, сравнительно невелика. Однако, по данным Хампеля и Катлера, галлуазит может давать довольно большую усадку, если его трубчатые частицы свободно упакованы; предпочтительная ориентировка трубочек может вызвать большие различия в огневой усадке разных участков, что ведет к растрескиванию и разрушению обожженного образца. Огневая усадка монтмориллонита колеблется в зависимости от состава, но, как правило, она гораздо больше, возможно даже вдвое больше, чем у каолинита, иллита или хлорита. Аттапульгит характеризуется, видимо, почти такой же усадкой при обжиге, как и монтмориллонит. Данных для аллофана недостаточно, однако можно предположить, что его огневая усадка еще выше.

Усадка в процессе обжига зависит от размера частиц и их распределения, повышаясь при увеличении количества мелкого, хорошо отсортированного материала. На фиг. 3-23 показано общее увеличение объемной огневой усадки при увеличении содержания фракции менее 2 мк (фракция А) иллитовых сланцев. Кроме того, усадка при обжиге зависит от состава. Она возрастает с увеличением количества плавней; при этом в процессе обжига образуется больше стекла и меньше высокотемпературных кристаллических фаз. Интересно отметить, что зависимость между содержанием гидроксилов в структуре глинистого минерала и усадкой при обжиге отсутствует. Таким же образом усадка не связана с содержанием гидроксильной воды.

Следует напомнить, что на величину огневой усадки могут оказывать влияние неглинистые компоненты глины. Так, если кварца много, то это может сильно уменьшить усадку. Однако скорость усадки и температурные пределы, в которых происходит усадка, контролируются главным образом глинистыми минералами.

Хислоп и Мак-Мэдо, Стигер, Нортон и Кифер получили данные по изменению размеров, происходящему при нагреве заготовок из глин, сложенных типичными глинистыми минералами (фиг. 3-24—3-29). Эти авторы показали, что каолинит и галлуазит могут сначала несколько расшириться вплоть до температуры около 500° С (фиг. 3-25). Вслед за этим наблюдается умеренная усадка, сопровождающаяся потерей гидроксильной воды. При температуре примерно 900° С она сменяется более быстрой и значительной усадкой, сопровождающейся образованием высокотемпературных кристаллических фаз.


Согласно Киферу, от 900° С примерно до 1000° C происходит очень быстрая усадка, за которой следует интервал слабой усадки до 1200° С, после чего усадка вновь становится очень быстрой (фиг. 3-25). Кифер связывал первый из этих периодов быстрой усадки с образованием муллита, а второй — с кристаллизацией кристобалита. Нортон привел данные (фиг. 3-27), указывающие на сравнительно большие скорости усадки для каолинита при этих же температурах. Интересные данные для огнеупорной глины (фиг. 3-25) приведены Кифером. Они указывают на увеличение усадки этой глины по мере уменьшения размера слагающих их частиц. На образцах галлуазита были получены почти такие же величины, как и для каолинита (фиг. 3-25).

Данные для иллита (фиг. 3-24) указывают на небольшое расширение в интервале температур примерно от 450 до 800° С и последующую быструю непрерывную усадку. Расширение сопровождается развитием безводных фаз, а усадка — разрушением этой структуры. Скорость этой высокотемпературной усадки, по-видимому, будет больше в образцах иллита, в которых высокотемпературные кристаллические фазы слабо развиты. Кифер привел данные (фиг. 3-28 и 3-29) для искусственно размолотых мусковита и флогопита, показывающие увеличение усадки при уменьшении размера частиц. Этот автор отметил также гораздо большее расширение в крупных частицах слюды и связь величины расширения с предпочтительной ориентировкой в образцах этих минералов. Изученные образцы иллита относились к диоктаэдрическим разновидностям; по-видимому, триоктаэдрические разновидности не будут давать расширения, так как в них нет безводных структур. В триоктаэдрических разновидностях, вероятно, будет наблюдаться постепенная усадка по мере разрушения структуры глинистого минерала.

Для глинистых хлоритов данные отсутствуют, но, по-видимому, для них характерны те же значения, что и для иллитов.

Алюминиевые монтмориллониты (фиг. 3-25) не изменяются в размерах примерно от 200 до 800° С, за исключением (в некоторых случаях) очень слабого расширения между 600 и 800° С. Выше 800° С происходит относительно быстрая усадка до температуры около 1000° С, после чего изменений размеров не отмечается. Только иногда наблюдается слабое расширение до температуры плавления — около 1200° С, при которой вновь происходит очень быстрая усадка. Изменение размеров выше 1000° C очень сильно колеблется от одного образца монтмориллонита к другому, что обусловлено колебаниями в составе, которые определяют характер образующихся высокотемпературных фаз и температуру плавления.


Два образца нонтронита (фиг. 3-26) не обнаружили расширения при нагревании. В одном случае отмечалось небольшое изменение размеров при температурах примерно от 200 до 800° С, а затем быстрая усадка от 800 до 1000° C и, наконец, очень быстрая усадка выше 1000° С. В другом образце нонтронита наблюдалась постепенная усадка примерно до 1200° С, а затем очень быстрая усадка. Образец сапонита (фиг. 3-26) также не давал расширения и обнаружил небольшую усадку до температур порядка 750° С. Затем в коротком интервале температур (750—800° С) имела место быстрая усадка, сменившаяся постепенной усадкой до 1100° C, после чего усадка резко ускорилась.

По данным Кифера, аттапульгит слабо расширяется в интервале 400—800° С. Затем следует интервал резкой усадки примерно до 1000°С. Выше 1000° C отмечается слабая усадка до 1300° С, после чего наступает плавление минерала, сопровождающееся очень быстрой усадкой. Кифер обнаружил очень небольшие изменения размеров для сепиолита (фиг. 3-26) вплоть до 750° С. От 750 примерно до 800° С наступал интервал быстрой усадки, который сменялся интервалом очень слабой усадки (до 950° С), а затем выше 950° С шла непрерывная быстрая усадка.

Можно утверждать, что потеря гидроксильной воды, как правило, сопровождается слабой усадкой, если при этом происходит небольшое разрушение кристаллической структуры. Если же структура существенно не изменяется, как в случае диоктаэдрических слюд и монтмориллонитов, потеря гидроксилов может сопровождаться слабым расширением. Такое расширение, сопутствующее образованию безводной фазы, может не вызывать общего расширения обожженного образца, так как увеличение размеров глинистых минералов может происходить за счет имеющегося порового пространства. Кроме того, следует напомнить, что текстурные изменения или образование газообразной фазы могут обусловить расширение образца при нагреве, которое не связано с объемным изменением решетки глинистого минерала. Основная усадка начинается при температурах, при которых происходит образование высокотемпературных кристаллических фаз, и, как правило, резко убыстряется с началом остекловывания. Появление стекла при остекловывании может сопровождаться вспучиванием, т. е. увеличением размеров испытуемого образца, если не все газообразующие компоненты были удалены из образца при более низких температурах.


Рик и Моув опубликовали интересные данные по изменению удельного веса некоторых глинистых минералов при их нагревании до 1000°С. Согласно этим авторам, а также Хармону и Пармели, удельный вес минералов каолинитовой группы резко падает при температуре около 450° С, когда происходит дегидратация минерала и развивается слабо упорядоченная структура. При нагревании до более высоких температур удельный вес каолинитов постепенно увеличивается, что, по-видимому, указывает на развитие некоторой упорядоченности. В интервале 950—1000° C отмечается резкое увеличение удельного веса до значения, превышающего первоначальное. Такое внезапное увеличение удельного веса может быть связано с появлением высокотемпературной кристаллической фазы, формирующейся в этом температурном интервале.

Галлуазит характеризуется подобными изменениями, за исключением того, что у него имеет место необъяснимое уменьшение удельного веса в интервале 950—1000° С. Образец слюды (иллит с некоторым количеством смешаннослойного монтмориллонита) из Шарошпатака, Венгрия, показал уменьшение удельного веса, сопутствующее потере гидроксильной воды выше 400° С. Это уменьшение продолжалось до 800° С, после чего изменений не отмечалось до температур порядка 1000° C, когда произошло слабое увеличение удельного веса, сопровождающее образование высокотемпературной кристаллической фазы. Образец монтмориллонита из Вайоминга дал уменьшение удельного веса, начиная примерно с 700° С, которое, вероятно, было связано с образованием безводной фазы. При 950° С удельный вес несколько увеличился, что может быть связано с развитием новой высокотемпературной кристаллической фазы. При 1000° C отмечалось необъяснимое уменьшение удельного веса.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: