Классификация керамических изделий

Керамические изделия, несмотря на большое разнообразие свойств и методов изготовления, имеют много общих признаков. Такими признаками являются: использование в производстве изделий в качестве основного сырья – глинистых материалов, в качестве добавочных материалов – шамота, дегидратированной глины, песка, в качестве выгорающих добавок – молотого угля, шлаков, опилок; общность технологических процессов переработки сырья и подготовки масс, формования (прессования), сушки и обжига изделий; использование оборудования и тепловых агрегатов в производстве изделий.

В то же время производство каждого вида изделий имеет свои особенности из-за различия физико-механических свойств изделий и области их применения. Эти различия и определяют основные классификационные признаки изделий [4].

Общая классификация керамических материалов и изделий приведена в табл. 2.1.

По плотности изделия делят на: плотные с водопоглощением менее 5% и пористые – более 5%. Пористые материалы – кирпич глиняный, стеновые камни, черепица, облицовочные плитки и трубы керамические. Плотными являются керамические плитки для полов и дорожный кирпич. Санитарно-технические изделия: ванны, унитазы, умывальники – бывают пористыми (фаянс) и плотными (фарфор). Высокопористые: керамзит и аглопорит.

По прочности и морозостойкости керамические изделия делят на марки.

По назначению керамические изделия подразделяются на:

- стеновые: кирпич глиняный, кирпич и камни пустотелые и пористые, крупные блоки и панели из кирпича и пустотелых камней;

- кровельные: черепица ленточная, пазовая и коньковая;

- для наружной облицовки: кирпич лицевой, кирпич и камни облицовочные, фасадные плиты и плитки, терракота;

- для внутренней облицовки и оборудования зданий: плиты и плитки, санитарно-строительные изделия, радиаторы, печные изразцы;

- для дорог и полов: клинкер, плиты и плитки;

- санитарно-технические: ванны, умывальники, унитазы;

- теплоизоляционные: диатомитовый кирпич, ячеистая керамика (керамзит, аглопорит), газокерамика;

- специального назначения - трубы канализационные и дренажные;

- огнеупорные: шамот, динас, окисная керамика;

- кислотоупорные: плиты, резервуары и их детали, трубы.

По температуре плавления керамические материалы и изделия подразделяются на легкоплавкие (с температурой плавления ниже 1350°С), тугоплавкие (с температурой плавления 1350-1580°С), огнеупорные (1580-2000°С), высшей огнеупорности (более 2000ºС).

По качеству переработки сырья керамику делят на грубую и тонкую:

- грубая: кирпич, черепица, плитки фаянсовые и для полов, трубы канализационные и дренажные;

- тонкая: терракота, майолика, облицовочные плитки, санитарно-строительные изделия.

Такое деление условно, так как определяется оно главным образом особенностями технологической переработки сырья в процессе производства и назначением изделий [8].

 

 

Таблица 2.1 Общая классификация керамических материалов и изделий	Вид керамики	Грубая (грубозернистая терракота)	Грубая (грубозернистая терракота)	Тонкая (терракота, фаянс), «каменная»	Грубая (терракота)	Тонкая (фаянс, полуфарфор, фарфор)	Грубая (терракота)	Грубая
Вид черепка	Пористый, грубозернистого строения	Пористый, грубозернистого строения	Пористый или спекшийся, макрооднородного строения	Пористый, однородный, зернистого строения	Пористый или спекшийся	Пористый	Пористый и спекшийся
Температура обжига, ºС	950-1100	950-1100	1000-1200	950-1100	1150-1300	1000-1050	1250-1300
Способ производства изделий	Пластический, жесткий, полусухой	Пластический, жесткий, полусухой	Полусухой со шликерной подготовкой массы, пластический	Пластический, полусухой	Литьем в гипсовых формах	Пластический	Пластический
Основное исходное сырье	Глина легкоплавкая, кварцевый песок, промышленные отходы угледобычи и углеобогащения, кремнеземистые осадочные породы	Глина легкоплавкая и тугоплавкая красножгущаяся и светложгущаяяся, кварцевый песок, шамот	Глина тугоплавкая и огнеупорная светложгущаяяся, кварцевый песок, полевой шпат, каолин	Глина легкоплавкая, кварцевый песок, шамот	Глина беложгущаяся огнеупорная, каолин, кварцевый песок, шамот, полевой шпат	Глина легкоплавкая, кварцевый песок	Глины огнеупорные или тугоплавкие, шамот, каолин, кварцевый песок
Основные изделия	Керамический кирпич и камни, панели из них, кирпич для дымовых труб	Кирпич и камни лицевые	Плитки облицовочные	Черепица	Умывальники, раковины, сливные бачки и др.	Дренажные	Канализационные
Назначение	Конструкционная керамика	Облицовочная керамика	Кровельная керамика	Санитарно-техническая керамика	Трубы

 

Продолжение табл. 2.1	Вид керамики	«Каменная» (керамогранит)	«Каменная», кислотоупорный фарфор	Алюмосиликатная	Грубая высокопористая	Огнеупорная высокопористая	Грубая (терракота)
Вид черепка	Спекшийся	Спекшийся	Пористый и спекшийся	Высокопористый, ячеистый	Высокопористый, ячеистый, волокнистый	Пористый, грубо или тонкозернистый
Температура обжига, ºС	1250-1300	1200-1300	1350-2000	850-1000	1200-2000	950-1100
Способ производства изделий	Пластический, полусухой	Пластический	Пластический, полусухой, трамбование из порошковых масс	Пластический, литьевой	Вибропрессование, прессование, литье	Пластический, полусухой, трамбование, литье
Основное исходное сырье	Тугоплавкие глины, шамот, песок	Глина беложгущаяся огнеупорная, каолин, кварц, полевой шпат, шамот, тугоплавкая глина	Огнеупорная глина, каолин, шамот	Трепел, диатомит, пенообразователи, опилки, перлит	Муллито-кремнеземистая вата, бентонитовая, каолинитовая глины, пенообразователь, каолин	Глина легкоплавкая и тугоплавкая, кварцевый песок, шамот
Основные изделия	Клинкерный кирпич, плитка	Кирпич, плитка	Кирпич, камни, фасонные изделия	Кирпич, плиты, скорлупы	Плиты, войлок, рулонный материал, бумага, картон, фетр	Изразцы, декоративные детали, скульптура, вазы
Назначение	Дорожные материалы	Специальная керамика - кислотоупорная	- огнеупорная	- теплоизоляционная	- огнеупорная теплоизоляционная	Декоративно-художественная керамика

Строительная керамика включает производство как грубозернистых (кирпич, черепица, канализационные и дренажные трубы), так и тонкозернистых (глазурованные плитки, плитки для полов, санитарные изделия) изделий.

Для изготовления строительной керамики используют исключительно природное сырье - глины, кварцевый песок и др., а в последнее время также шлаки, золы и другие отходы промышленности.

К тонкой керамике относятся плотные спекшиеся или мелкопористые изделия с однородной структурой и, как правило, покрытые тонким стеклообразным сдоем - глазурью.

Особую группу составляют изделия из специальных масс. Они часто не покрыты глазурью и бывают различного цвета в зависимости от природы материалов, из которых они изготовлены. Но плотность и однородность структуры этих изделий свидетельствуют о принадлежности их к классу тонкокерамических изделии.

Технология производства тонкокерамических изделий характеризуется повышенными требованиями к качеству и однородности сырья, тонким помолом и обогащением сырья, более сложными процессами приготовления и переработки массы, формования, а также тщательной отделкой поверхности изделий в зависимости от технических требований.

Таблица 2.2

Классификация изделий тонкой керамики

I. Класс спекшихся, плотных, очень твердых с блестящим изломом изделии
Фарфор	Каменные изделия	Специальная керамика
Твердый фарфор: высоковольтные изо­ляторы, жаростойкий фарфор, химическая посуда и другие виды технического фарфора, хозяйственная посуда	Мягкий фарфор: хозяйственная посуда, художественный фарфор, санитарные изделия, низковольтные изоляторы	Технические каменные изделия: кислотоупорные и жароупорные изделия, цветные плитки для ковровой мозаики, изделия для химической промышленности	Декоративные и хозяйственные изделия: хозяйственная посуда, жароупорная по­суда, вазы и другие декоративные изделия	Изделия из масс, не содержащих глинистого вещества или с пониженным его содержанием в качестве связки: корундовые изделия, тальковые (стеатитовые) изделия, титановая керамика, кордиеритовая керамика и другие изделия на основе чистых окислов
II. Класс пористых менее твердых изделий
Полуфарфор	Фаянс	Шамотный фаянс
Хозяйственный полуфарфор: столовая и чайная посуда	Технический полуфарфор: санитарно-строительные, санитарно-гигиенические и медицинские изделия	Глинистый фаянс: хозяйственная посуда, кремовая майолика, облицовочные плитки	Известковый фаянс: хозяйственная посуда, майолика	Крупногабаритные санитарные и декоративные изделия: анны, умывальники, облицовочная керамика

Тонкая керамика получила широкое применение в разных областях промышленности и техники. Фарфор, полуфарфор, фаянс, майолика широко используются для изготовления санитарных изделий, изделий для внутренней и наружной облицовки зданий. Кислотоупорная и пористая тонкая керамика получила применение в разных отраслях химической про­мышленности.

Все изделия тонкой керамики принято подразделять на два класса:

1) спекшиеся, плотные, очень твердые с блестящим изломом, например фарфор;

2) пористые (частично спекшиеся), менее твердые, например фаянс.

Дальнейшее подразделение тонкой керамики на группы и подгруппы показано на приведенной в табл. 2.2 схеме классификации [1, 8].

Техническая керамика наиболее разнообразна по своему составу, свойствам и применению. Это изделия электротехнического назначения (разнообразные изоляторы), для электронной техники (конденсаторы, вакуум-плотная керамика для различных узлов приборов), конструкционного назначения (детали для эксплуатации в условияхвоздействия высоких механических нагрузок, температуры, агрессивных сред). К технической относят также пьезо- и ферромагнитную керамику, оптически прозрачную керамику, твердые керамические электролиты, проводящую и сверхпроводящую керамику, биокерамику и некоторые другие.

Для производства технической керамики используют разнообразное по составу тонкоизмельченное сырье преимущественно искусственного, в том числе синтетического, происхождения. К исходному сырью обычно предъявляют высокие требования по химическому составу (чистоте). Для получения необходимых свойств иногда приходится производить предварительный синтез, а также химическую, термическую и электрическую обработку, что существенно усложняет технологию.

Изделия технической керамики должны обладать точными размерами и комплексом разнообразных специфических свойств, что обеспечивается совершенством технологии и тщательностью контроля качества полуфабриката и готовой продукции [6, 7].

Огнеупоры по технологии, оборудованию, структуре практически являются также керамическими изделиями, предназначенными для использования при высоких температурах преимущественно в тепловых агрегатах. Поскольку условия их эксплуатации (температура, механические нагрузки, газовые среды) весьма различны, их состав отличается большим разнообразием, обусловленным главным образом видом и чистотой исходного сырья.

Для производства огнеупоров используют различные виды природного и искусственного сырья. Это огнеупорные глины и каолины, кварциты, магнезит, доломит, хромиты, а также искусственно полученное сырье - глинозем, другие оксидные материалы, карбид и нитрид кремния и т.п.

Кроме штучных формованных изделий (кирпич, блоки, фасонные детали) производят также неформованные материалы для жаропрочных бетонов, обмазок, торкрет-масс, которые упрочняются и приобретают окончательные свойства непосредственно в ходе эксплуатации при высокой температуре, широко используют также пористые теплоизоляционные и высокоплотные плавленолитые огнеупоры. Последние изготовляют не обжигом, а плавлением соответствующей шихты с последующей кристаллизацией при охлаждении. Однако по своему строению, свойствами применению они мало отличаются от огнеупоров, полученных спеканием приобжиге.

Что касается так на называемых безобжиговых огнеупоров, то они почти не отличаются от обжиговых. Различие заключается лишь в том, что у первых обжиг протекает непосредственно в службе при высоких температурах [6, 7].

Пористая керамика имеет низкую теплопроводность из-за высокой пористости (обычно более 30%), которая влияет на свойства, необходимые для применений данной группы керамики, такие как высокие тепло- и звукоизолирующая способности, проницаемость, удельная поверхность и др.

Высокая пористость материала достигается за счет вспенивания исходного сырья; выгорания органических примесей; испарения большого количества воды; вспучивания газообразными продуктами, выделяющимися при переработке исходного сырья; вспучивания массы газо- и парообразными продуктами, введенными извне.

Характер пористой структуры определяется химико-минералогическим составом сырья, составом сырьевой шихты, способом формования, условиями термической обработки и др. Размер пор колеблется от 3-5 мм (керамзит, аглопорит) до 0,4-0,2 мм и менее (пенодиатомитовый кирпич).

Требование морозостойкости предъявляется только к тем материалам, которые применяются в ограждающих конструкциях зданий и при строительстве сооружений специального назначения. При одинаковой пористости меньшей теплопроводностью обладает материал с более мелкими порами. Требование температуростойкости предъявляется только к материалам, применяемым для изоляции горячих поверхностей (паропроводов, оборудования печей и др.). Теплоизоляционные материалы применяются при температурах от 400°С (бетоны ячеистые) до 900°С (трепельные изделия).

Теплоизоляционные керамические материалы несгораемы, достаточно огнестойки, мало звукопроводны [4, 11].

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: