制瓦用的粘土,属于易熔粘土。粘土中的杂质以大小不等的矿物颖粒大量存在着,影响到粘土的质量,限制了粘土的应用。一矿物杂质或与粘土同一时期生成,或次生于粘土。粘土中常见的杂质有:
1)石英在粘士中呈松散砂拉状,或形成不同厚度的夹层和透镜体。石英在粘土中的存在,能降低粘土的可塑性,减小千燥收缩。随着含量的增加而降低值也愈大。
2)粘土中的氧化铝常以铝硅酸盐矿物形式存在.氧化铝含量多,粘土的焙烧温度高,耐火度也高。
3)氧化钾、氧化钠在粘上中常以长石微粒的状态均匀分布。长石是一种熔剂,能降低拈土的耐火度,使粘土制品在较低温度中就能烧结。
4)粘土中的铁有的来源于褐铁矿,含水赤铁矿和含水针铁矿等。氧化铁在粘土中是一种助熔剂,若含全多烧成温度就低。它不仅是一种助熔剂,也是粘土的着色剂,当在氧化气氛下焙烧时,使制品呈红色,温度较低时颜色浅淡,温度偏高时颜色深浓。如在还原气氛下焙烧,则使制品呈灰黑或黑色。
粘土中有时还含有黄铁犷,这是一种极为有害的杂质,因为黄铁矿在赔烧时会产生大量的二氧化琉气体,造成制品体积膨胀,致使产品因此变形,甚至报废。
5)氧化钙和氧化镁来源于粘土中的碳酸钙和碳酸镁,这类碳酸盐常以结核或小碎块存在于粘土中(俗称硬石),.有时也有呈粉宋分徽状存在的。.分散状的碳酸盐,能降低粘土的耐火度,增大烧成收缩,减弱铁的着色能力。若是以给核或小碎块抉存在时,焙烧后分解生成生石灰,吸潮后则变成消石灰而体积膨胀,起产品炸裂.)有机物质是粘土中常常遇到的杂质,它主要是由植物窝烂生成。有机物质使粘土染色,烧成翩品气孔本很高。
另外,对粘土进行加热并使温度逐渐升高,将产生一系列的物理化学变化。由于粘土不是一种单纯的物质,化学成分和矿物杂质含量不一样,其理化反应也有差异。
粘土加热后,掺合水逐渐蒸发,当温度升至110摄氏度并延续必要的时间,粘土中的掺合水全部排除。在实际生产中,往往由于恒温时间不够,排除掺合水的最终温度高于上述温度。随着温度的继续升高,高岭石及其它矿物逐渐分解,剩下的碳质被氧化烧尽。这一过程多开始于350摄氏度,结束干850摄氏度,“此时粘土得到最大的孔隙串。经过这一阶段加热后的粘土制品,已经是不再溶于水的多孔但仍然是脆性的制品.这一阶段的升温称为氧化期。
如果对已经具有最大孔隙率的粘土制品继续加热升温,则粘土中的易熔颖粒开始熔化,玻璃液相形成。已形成的玻璃液相物流人颗拉间的缝隙中将其粘结。随着温度的逐渐升高,液相生成物逐渐增多,制品的气孔率也随之下降,坯体变得密实,体积发生收缩,强度也相应增大,这一过程称为烧结。这时的温度称为烧结温度。生产瓦用的易熔粘土,烧结温度一般开始于900摄氏以上。
温度再升高时,制品逐渐软化变形,甚至局部熔融。如用测温三角锥试验时,其锥顶弯垂到底板上。此时的温度叫做粘土的耐火度。制品到达这一温度时实际已经过烧。
粘土烧结温度到耐火度之间的温度差数,叫做粘土的烧结范围。各种粘土因矿物和化学成分不一、颗粒细度的不同等,烧结范围差别很大。烧结范围大的粘土,易于焙烧获得优良制品。反之,则焙烧时难干掌握。一般要求粘土的烧结范围不应小于50摄氏度。
用于制瓦的粘土分布很广,它是地壳表层的各种粘土和砂更粘土。普通粘土和含粘土级颗拉不低于15%,塑性指数大于7的砂质粘土,是常用的制砖原料,均属易熔粘出类。
本着麟地取材,节约土地,不占良田,少占农田,在可‘能条件下,还要造田,支援农业的原则,各地采用不同粘土;作为制砖原料。我国沿海、河、湖附近的粘土砖厂,就是用河泥,湖泥和握黔制砖,华北和西北地乓盛产黄土,则采用黄土制砖‘也还有用地表的干松土、海绵状钻土、山土、地表风化土等制砖的。
一般用来制砖的粘土,由于产地、产状不同,杂质种类和数量不一,这些杂质又多以大小不等的颗粒状块体状俘生或混杂在粘土中,杂质的存在有的影响着物理性能,有的影响到焙烧或焙烧后制品的性能,有时两者均有影响。总之杂质的存在,不同程度地限制着粘土的应用。对含有杂质的粘土,如果不经过专门的加工处理,是不宜用来制砖的。
由于瓦在技术上要求比砖具有更高的坚固性和密实性,抗渗能力要求也高,兼之瓦体薄,外形比砖复杂,因此对制瓦粘土的要求也比制砖粘土要求高。拈土组成的颗粒要细,含粘土级颗粒要多,杂质要少,塑性指数应大于14,这样才能保证瓦坯的成型.
制瓦拈土要求它的烧结范困比制砖粘土大,因为砖是多孔制品,其焙烧温度远低于完全烧结的温度,粘土瓦要求比砖密实,烧结要良好,如采用烧结范围较窄的原料,就很难达到均匀焙烧的目的,一旦稍有过烧,则极易产生翘曲变形。
空心制品分承重和非承重两种。承重空心制品孔洞率较小,壁肋较厚,非承重空制品孔洞率大,壁肋也薄。
目前,国内承重空心制品结构,有采用少孔大孔的,也有采用多孔小孔的.少孔大洞空心砖一般孔洞率均小千30%,壁肋较厚,生产这类空心砖对原料要求较低,只要原料处理和成型工艺得当,生产普通砖的粘土,一般也能生产这种空心砖。多孔小孔空心砖,孔洞率略高,壁肋也较薄,因此对原料要求也略高,泥料处理较好的砂质粘土和粘土常厂来生产这种空心砖。非承贡的薄M空心制品,块体一般较大,孔洞率较高。一般在30--50%,有时或更高,壁肋很薄,如用生产普通砖的粘土,是很难满足其要求的,最好采用较好的粘土或肥粘土,塑性指数不应小于制瓦钻土的标准,烧结范围也应宽一些,才能保证其成型和焙烧工艺要求.
四,粘土可塑性的调整
为了获得质量良好的瓦,所采用的粘土原料能否保证成型、干燥、焙烧等工艺要求、除进行必要的测试外,如果发现没有达到工艺要求时,则需对其进行必要的调整和处理,以改善共技术性能.
(一)提高可塑性的方法
I)风化:将开采出来的粘土,堆放在露天,经过较长时期(一般需3--,8个月)的阳光、雨水、冰雪冻融溶解等作用,粘土内部发生分解、崩裂、松散。这样可使原料中的水分分布均匀,提高原料土的可塑性,溶解一部分可溶盐,减少杂质,从而使粘上技术性能得到改善.
2)困泥:在成型前,把粘土分层加水,困存一个时期(时间根据粘土的熟化程度而定),使粘士自然熟化。其作用是使粘土润湿松散,水分分布均匀。经熟化后的粘土,塑性有了提高,成型性能有了改善,最终提高了产品质量。制瓦粘土和高孔洞率薄壁空心制品用的粘土,通常都采取困泥的方法。
3)掺配肥粘土;在含砂量较大的瘦性粘土中,为了提高可塑性,可以掺配一定数量的肥粘土。若制造要求较高的制品,又没有高可塑性的肥拈土可供掺配时,附近有廉价的粘合剂也可掺用。采用这种方法应该十分注意掺合料充分混合均匀,粘合剂不能有副作用。
4)蒸汽加热:采用蒸汽加热处理泥料,热挤出成型砖坯,是一种改善泥料的有效工艺。蒸汽加热泥料,使水分均匀分布,并较快地渗透到粘土颗粒的空隙间,从而大大提高了泥料的可塑性。一般都在双轴搅拌机内加入蒸汽。热挤出成型可以改善泥料的成型性,能降低成型水分,提高湿坯的
温度和强度,有利于加快制品千燥过程的进行,现已被进行人工干燥的瓦厂所广泛采用。
(二)降低可塑性的方法
在肥粘土中,掺人适当的疫性料(如砂土),以降低粘土过高的塑性,改善粘土的干燥、焙烧性能。在粘土中,掺加适最的粉碎了的工业废料如粉煤灰、煤渣、煤砰石和木屑等可燃物料,也能达到既改善粘土技术性能,又掺燃料,大量节约外投煤的目的。这是当前绘合利用,变废为利的有效措施,已被瓦厂广泛采用。
瘦性料有砂子、熟料粉(粉碎的碎砖粉),其粒径应小于z毫米,掺配量应该通过实验测定,一般是使制品干澡收缩不超过6%为宜。
掺人可燃物料,使砖内燃焙烧,其掺合量应按热盈计算,经试验而定。掺料颗粒粒径一般不得大于3毫米。
所有掺入物料应与原料土充分混合,要求分布均匀,因此需要准确的配料装置与混合搅拌设备。
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