Структура глинистых минералов

Ремесла | Мастера ремесла - о ремесле | Л.Ф.Акунова, В.А.Крапивин "Технология производства и декорирование художественных керамических изделий" | ЧАСТЬ I | КЕРАМИЧЕСКОЕ СЫРЬЕ | Глинистое сырье | Структура глинистых минералов

Структура глинистых минералов

Чрезвычайная трудность изучения глинистых частиц, связанная с их мельчайшими, менее 1 мкм размерами, долгое время не позволяла установить структуру и объяснить их свойства. Так, еще в начале нашего века существовала теория, что любой минерал можно сделать пластичным, подвергнув его достаточно тонкому помолу. Однако эксперименты по измельчению кварца, полевого шпата и других минералов не подтвердили эту теорию. Оказалось, что глинистыми свойствами обладают только некоторые минералы, получившие позднее название глинистых или глинообразующих. И только совершенное лабораторное оборудование и современные методы анализа - рентгеноструктурный, электронографический и термический - позволили достаточно точно определить структуру и состав глинистых минералов. Выяснилось, что эти минералы имеют слоистую структуру, напоминающую структуру слюды, что их спайность резко выражена. При смачивании глины вода входит в межслойное пространство минерала и его слои могут легко сдвигаться относительно друг друга. Этим объясняется одно из важнейших свойств глин - пластичность (рис. 20).

20. Схема взаимодействия глинистых и каменистых минералов с водой: 1 - пленка воды; 2 - глина; 3 - кварц

В настоящее время известны следующие глинистые минералы: каолинит, монтмориллонит, галлуазит и иллит (гидрослюда), определяющие минеральный состав всех видов глин. Кристаллическая решетка каолинита, как и других глинистых минералов, имеет слоистое (пакетное) строение. Отдельные пакеты каолинита образованы повторяющимися слоями из тетраэдрических групп с организующим катионом Si4+ и октаэдрических групп с организующим катионом А13+ (рис. 21). Такое расположение разноименно заряженных ионов - взаимодействие притяжения между ними и небольшое межплоскостное расстояние (7,2 А) - определяют плотное строение кристаллической решетки каолинита.

21. Схема кристаллической решетки каолинита

Поэтому каолинит не может присоединять и прочно удерживать большое количество воды. Каолинит содержит наибольшее среди других глинистых минералов количество глинозема, определяющего ряд важнейших его свойств, в том числе огнеупорность. Кроме того, в кристаллической решетке каолинита нет железа и титана, что очень важно для производства фарфора и фаянса Размеры частиц каолинита 1...3 мкм. Плотность каолинита 2,4…2,6 г/см³, твердость по шкале Мооса - 1. Химический состав каолинита (%): глинозем А12О3 -39,5; кремнезем SiO2 - 46,5; вода Н2О - 14,0.

22. Изменения, происходящие в каолине при обжиге:
а - кристаллы каолинита;
б - кристаллы муллита;
в - иглообразные кристаллы муллита;
г - стекло

Аналогами каолинита по химическому составу являются минералы накрит и диккит, которые можно отличить от каолинита лишь по оптическим свойствам. При нагревании каолинит разлагается; при температуре 600°С он теряет конституционную воду, а при 950°С начинает образовываться минерал муллит. Полное расплавление каолинита происходит при температуре 1810°С (рис. 22). Кристаллическую решетку монтмориллонита образуют два наружных тетра-эдрических слоя и один внутренний, октаэдрический (рис. 23).

Концы обоих наружных слоев состоят из анионов О2-, поэтому смежные слои пакетов, будучи заряжены одноименными отрицательными зарядами, определяют слабую связь между пакетами. Благодаря этому межпакетное пространство монтмориллонита достаточно большое (9,6...21,4 А) и может возрастать под действием вклинивающихся молекул воды. Таким образом, кристаллическая решетка монтмориллонита подвижна и объясняет способность этого минерала поглощать довольно большое количество воды, увеличиваясь при этом в объеме до 16 раз.

23. Схема кристаллической решетки монтмориллонита

Приведенные выше формулы монтмориллонита не определяют состав всех разновидностей этого минерала. Отличают железистые, магниевые, цинковые и другие монтмориллониты, и в его кристаллическую решетку могут входить соответственно Fe, Mg, Zn. Размер частиц монтмориллонита менее 1 мкм. Мантмориллонитовые глины сильно набухают при затворенин с водой, очень "капризны" при сушке, имеют высокую пластичность и обычно окрашены примесями железа и титана.

Кристаллическая решетка гидрослюдистых глин близка по структуре кристаллическим решеткам слюд, но имеет также некоторое сходство и с каолинитом. Распространены железистые гидрослюдистые глины, широко используемые в керамическом производстве. Гораздо реже встречаются маложелезистые беложгущиеся гидрослюдистые глины.

Гидрослюдистые минералы содержат в своем составе щелочные и щелочноземельные металлы, поэтому такие глины спекаются при пониженной температуре. Размеры частиц гидрослюды находятся в пределах до 1 мкм, что свидетельствует об их достаточной пластичности. Большое структурное сходство между пакетами глинистых минералов приводит к образованию смешанослойных минералов. Поэтому в природе встречаются глины самого разнообразного минерального состава: каолинито-гидрослюдистые, монтмориллонито-гидрослюдистые, каолинито-монтмориллонитовые и др. Свойства этих глин могут резко отличаться от свойств мономинеральных глин.

ЧАСТЬ I
Предисловие
Введение
Общие сведения о керамике
Раздел I. КЕРАМИЧЕСКОЕ СЫРЬЕ
Глава 1. Основные сведения о полезных ископаемых
1.1. Классификация горных пород 1.2. Формы залегания полезных ископаемых. Классификация керамического сырья
Глава. 2. Глинистое сырье
2.1. Происхождение глин 2.2. Структура глинистых минералов 2.3. Химический состав глин
Глава 3. Свойства глин
3.1. Пластичность, связующая способность и зерновой состав 3.2. Усадка 3.3. Спекание и огнеупорность 3.4. Основные месторождения глинистого сырья СССР
Глава 4. Отощающие материалы и плавни
4.1. Кварц и шамот 4.2. Плавни 4.3. Карбонатные породы, тальк пирофиллит
Глава 5. Обогащение сырья
5.1. Обогащение каолинов и глин 5.2. Обогащение полевошпатового и кварцевого сырья
Раздел II. КЕРАМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Глава 6. Керамические массы
6.1. Майолика, фаянс, тонкокаменные изделия 6.2. Фарфор 6.3. Расчеты керамических масс
Глава 7. Приготовление керамических масс

7.1. Дробление материалов
7.2. Тонкий помол материалов
7.3. Процеживание и магнитное обогащение
7.4. Приготовление жидких керамических масс
7.5. Обезвоживание керамических масс
7.6. Промин и вакуумированне

Глава 8. Формование изделий
8.1. Литье 8.2. Формовка 8.3. Прессование 8.4. Оправка и приставка деталей
Глава 9. Сушка
9.1. Режимы сушки 9.2. Конструкции сушилок
Глава 10. Обжиг
10.1. Физико-химические процессы при обжиге 10.2. Основные типы обжигательных печей 10.3. Электрические печи 10.4. Контроль и регулирование процессов сушки и обжига 10.5. Контроль производства
Глава 11. Огнеупорный припас и формы
11.1. Назначение и виды огнеупорного припаса 11.2. Назначение форм. Гипс и его свойства 11.3. Изготовление моделей, капов и форм
Раздел III. ГЛАЗУРИ И КРАСКИ
Глава 12. Глазури

12.1. Классификация глазурей
12.2. Фриттованные глазури
12.3. Бессвинцовые глазури
12.4. Приготовление глазурей
12.5. Декоративные глазури
12.6. Расчет составов глазурей
12.7. Дефекты глазурей

Глава 13. Керамические краски
13.1. Пигменты 13.2. Подглазурные и надглазурные краски 13.3. Окрашивание ангобов 13.4. Окрашивание глазурей 13.5. Препараты золота и серебра. Люстры
Раздел IV. ДЕКОРИРОВАНИЕ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
Глава 14. Основные способы декорирования керамических изделий
14.1. Способы нанесения декора на керамический материал 14.2. Инструменты и приспособления для живописи керамическими красками
Глава 15. Виды и различные приемы ручной росписи
15.1. Ручные способы декорирования 15.2. Возможные виды брака при выполнении отводок
Глава 16. Роспись надглазурными красками
16.1 Возможные дефекты надглазурной живописи в результате обжига 16.2. Роспись по сырой глазури и эмали
Глава 17. Роспись подглазурнымя красками
17.1. Живопись по сырому материалу 17.2. Роспись растворами солей 17.3. Роспись высокотемпературными красками 17.4. Глазурование 17.5. Дефекты глазури
Глава 18. Декорирование восстановительными глазурями
Глава 19. Ангобирование

19.1. Украшение изделии ангобами
19.2. Рисунок ангоба посредством рожка или пипетки
19.3. Нанесение ангоба в процессе формовки литьем
19.4. Нанесение ангоба с помощью аэрографа (пульверизацией)
19.5. Нанесение ангоба по готовому контуру и пастилаж
19.6. Фляндровка и мраморение
19.7. Другие декоративные способы нанесения ангоба (резерваж, роспись по гравированному контуру, сграффито)

Глава 20. Механические способы декорирования
Глава 21. Декорирование глазурями
21.1. Декоративные глазури 21.2. Глазури, применяемые при декорировании майолики и гончарных изделий
Глава 22. Золочение, серебрение, платинирование
Глава 23. Художественные работы по композиции
Глава 24. Скульптурные способы, применяемые при декорировании керамических изделий
ЧАСТЬ II

[AD]

|  | Copyright©1987-2004 VISION