surowce.docx

1.    Surowce skaleniowe w ceramice szlachetnej i technicznej; podział, charakterystyka i wymagania.

SKALENIE

Skalenie – glinokrzemiany potasu, sodu, wapnia:

·         Skaleń potasowy

Ø      Ortoklaz K[AlSi3O8]

Ø      Mikroklin

Ø      Sanidyn              skalenie alkaiczne

Ø      Adular

·        

Skaleń sodowy

Ø      albit Na[AlSi3O8]

·         Skaleń wapniowy              plagioklazy

Ø      Anortyt Ca[Al2Si2O8]

v      Skalenie alkaiczne – tworzą r-r stały w temp.>700°C. Obniżenie temp. powoduje jego rozpad i powstanie struktury pertytowej (przewaga skalenia potasowego) lub antypertytowej (przewaga sodowego)

v      Plagioklazy – tworzą r-r stały między albitem i anortytem, mają niską temp. topnienia i budowę pasową (zonalną)

Skaleniowce – glinokrzemiany przestrzenne:

Ø      Nefelin KNa3[AlSiO4]4

Ø      Leucyt K[AlSi2O6]

Źródłem surowców skaleniowych są:

- skały magmowe, metamorficzne, osadowe

- najcenniejsze gatunki surowców skaleniowych otrzymuje się z przeróbki pegmatytów granitowych

- pozyskiwane także z: leukogranitów, granitów, ryolitów.

Stosowane w ceramice jako topniki do produkcji:

- porcelany stołowej i elektrotechnicznej

- porcelitu

- płytek gres porcellanato, płytek ceramicznych

- w przemyśle szklarskim

Wymagania dla surowców stosowanych do produkcji porcelany stołowej i elektrotechnicznej:

·         Nie powinno być anortytu bo ma wysoką temp. topnienia

·         Skalenie sodowe topią się kongruentnie, natomiast potasowe inkongruentnie z wydzieleniem leucytu i stopu wzbogaconego w krzemionkę

W czasie wypalania powstaje, kosztem skaleni stop krzemionkowy, który oddziałuje na fazę stałą i częściowo ją rozprasza , powadzi to do zagęszczenia i obniżenia porowatości tworzywa. Z fazy ciekłej krystalizuje mulit wtórny – który zapewnia dobrą wytrzymałość mechaniczną i korzystne właściwości elektryczne i odporność chemiczną i termiczną.

·         Powinna być przewaga K2O nad Na2O

·         Stop skaleniowy powinien mieć dużą lepkość mało zależną od temp. – osiągnięte dzięki inkongruentnemu rozkładowi skalenia potasowego

Dla płytek gres porcellanato – pożądany skaleń sodowy

Dla przemysłu szklarskiego:

·         Skalenie potrzebne jako nośniki Al2O3 i Na2O

·         Wymagania: niska temp. topnienia, stałość składu Al2O3

2.    Surowce kwarcowe w ceramice szlachetnej i technicznej; podział, charakterystyka i wymagania.

SUROWCE KRZEMIONKOWE DO PRODUKCJI CERAMIKI SZLACHETNEJ:

Surowce:

-kwarc żyłowy lub pegmatytowy (bardzo czysty chemicznie)

Kryterium jakościowe:

1.       SiO2 >99,5%              surowiec najwyższej jakości jest otrzymywany przez selektywną

2.       Fe2O3 <0,01%              eksploatację, separację ręczną po rozdrobnieniu, kalcynację,

TiO2 <0,01%              flotację

3.       Zawartość surowca krzemionkowego

- 20-30% masy ceramicznej – dla porcelany twardej

- 25-45% masy ceramicznej – dla porcelany miękkiej

4.       Surowce do produkcji porcelany muszą być zmielone i dokładnie zhomogenizowane.

Główny składnik:

- minerały grupy SiO2:

Ø      Odmiana krystaliczna, najbardziej rozpowszechniona: b-kwarc

Ø      Skrytokrystaliczna odmiana: chalcedon

Ø      Bezpostaciowa modyfikacja SiO2: opal:

- struktura żelu

- zawiera w swej strukturze zmienne ilości H2O

Skały:

- Skały osadowe:

Ø      Luźne piaski (piaski kwarcowe)

Ø      Zwięzłe (piaskowce kwarcytowe, chalcedonity, itp.)

- w mniejszym stopniu skały pomagmowe:

Ø      Np. hydrotermalne (kwarc żyłowy)

- niektóre skały metamorficzne:

Ø      Kwarcyty

Ø      Łupek kwarcytowy

Zastosowanie surowców krzemionkowych:

- przede wszystkim przemysł szklarski

- do produkcji ceramiki szlachetnej

- niewielkie: do wytwarzania krzemionkowych materiałów ogniotrwałych

- a także: przemysł emalierski

- najniższej jakości piaski kwarcowe: do produkcji betonów komórkowych, wyrobów wapienno-piaskowych, chemia budowlana

PIASKI KWARCOWE:

-luźne skały średniookruchowe,  ziarna <0,1 ; 2,0 mm>

- skład: minerały odporne na wietrzenie – wśród nich dominuje KWARC

- powstały przez wietrzenie skał magmowych, metamorficznych lub osadowych z dużą ilością kwarcu

PROCES WIETRZENIA PROWADZĄCY DO POWSTANIA PISKÓW KWARCOWYCH;

Działanie czynników chemicznych tj.: H2O, CO2, kwasy humusowe, które powodują rozkład innych – poza kwarcem – minerałów skałotwórczych np. skaleni, mik, piroksenów, amfiboli.

PIASKOWCE KWARCYTOWE: (osadowe)

- mają allogeniczne* ziarna – głównie kwarc

- reszta składników autogenicznych* – będących spoiwem wiążącym luźny osad w litą skałę

Ø      Kwarc

Ø      Chalcedon

Ø      Opal

Ø      W małych ilościach wodorotlenki żelaza

Ø      Minerały ilaste

*ALLOGENICZNE – utworzony w innym środowisku, wyodrębniony z niego, przetransportowany na nowe miejsce i tam osadzony

*AUTIGENICZNY – skrystalizowany (osadzony) w miejscu powstawania skały

KWARCYTY:

- silnie zdiagenizowane* piaskowce kwarcytowe

- petrograficzna nazwa kwarcyty – metamorficzne skały krzemionkowe

- w technologiach  - wszystkie zwięzłe skały krzemionkowe z kwarcem:

Ø      Osadowe (piaskowce kwarcytowe)

Ø      Metamorficzne (kwarcyty właściwe)

*DIAGENEZA – ogół procesów przebiegających w luźnym osadzie prowadzących do lityfikacji osadu

KWARC ŻYŁOWY:

- pochodzenia hydrotermalnego występujące w:

Ø      Utworach metamorficznych

Ø      Masywach magmowych (np. granitoidowe)

ŁUPKI KWARCYTOWE:

- metamorfoza piaskowców lub mułków krzemionkowych i ilastych

- głównie kwarc (zazębiające się ziarna)

- serycyt – drobnoziarnista odmiana muskowitu

CHALCEDONITY SPONGIOLITOWE:

- skały osadowe pochodzenia organicznego, powstałe przez krystalizację opalowych szczątków gąbek

ZIEMIA OKRZEMKOWA (luźna) i DIATOMIT (zwięzła):

- główny składnik: opalowe szkielety mikroorganizmów, tzw. okrzemki.

- duża porowatość, dzięki czemu ich zastosowanie to:

Ø      Produkcja ceramicznych materiałów termoizolacyjnych

Ø      Produkcja materiałów filtracyjnych , sorbentów i nośników katalizatorów

- w Polsce brak tych surowców – importowane, ale do celów poza ceramicznych

- niższej jakości ziemia okrzemkowa to – OPOKA LEKKA –nie ma większego znaczenia w ceramice.

Surowce do produkcji materiałów ogniotrwałych: podział charakterystyka i wymagania

SUROWCE DO PRODUKCJI KRZEMIONKOWYCH MATERIAŁÓW OGNIOTRWAŁYCH

- zaliczają się do nich zróżnicowane surowce krzemionkowe:

·         Przede wszystkim kwarcyty

·         Chalcedonity, kwarc żyłowy, piaski kwarcowe, łupek kwarcytowy

Kryteria jakościowe:

1.       Szybkość przemiany surowca krzemionkowego podczas ogrzewania

a. Niskotemperaturowe odmiany SiO2 przechodzą w wysokotemperaturowe odmiany SiO2

-b-kwarc              -α-kwarc

- g-trydymit                            à              - α-trydymit             

- b-crystobalit              -α-crystobalit

v      Najbardziej pożądany trydymit, bo odmiana g najmniej różni się gęstością od odmiany α, dzięki czemu objętość podczas ogrzewania i studzenia najmniej się zmienia

v      Krystobalit powoduje największe spękania i rysy

b. W zależności od szybkości przemian polimorficznych wyróżniamy:

Ø      Bardzo wolno przemieniające się: gęstość po wypaleniu >2,50 g/cm3

Ø      Wolno przemieniające się: gęstość po wypaleniu 2,50 – 2,45 g/cm3

Ø      Średnio przemieniające się: gęstość po wypaleniu 2,45 – 2,40 g/cm3

Ø      Szybko przemieniające się: gęstość po wypaleniu <2,40 g/cm3

Wcześniej preferowane były wolno i średnio przemieniające się, teraz wszystkie, ponieważ po dodaniu MINERALIZATORÓW w czasie wypalania może powstać więcej trydymitu.

c.       Ze względu na strukturę wyróżnia się kwarcyty:

·         ...