Ogólna Technologia Ceramiki

1Technologia:
Jest to nauka o przetwarzaniu surowców znajdujących się w przyrodzie i form energii na produkty lub form energii na bardziej użyteczne, w sposób opłacalny gospodarczo. Technologia (grec.)- rozmowa o sztuce wytwarzania przedmiotów użytkowych. Techn. ceram. – nauka zajmująca się przemysłowym wytwarzaniem i użytkowaniem tworzyw w stanie stałym składających się głownie z substancji nieorganicznych i niemetalicznych, którym ostatecznie właściwości nadaje się drogą działania wysokiej temperatury. Jest jednym z działów techniki ceramicznej nieorganicznej gdyż głównymi produktami są związki nieorganiczne: SiO2, Al2O3, CaO, MgO, Fe2O3, Na2O, K2O.
2Podział ceramiki:
Przemysł ceram. właściwy (wielki przemysł): ceram. budowlana, ogniotrwała, szlachetna, techniczna, specjalna (filtry ceram.).
Przemysł materiałów wiążących: cementowy, wapienny, gipsowy, betonowy.
Przemysł szklarski: szkło budowlane, gospodarcze, oświetleniowe, techniczne, specjalne.
Przemysł wyrobów emaliowanych: odlewy żeliwne.
Przemysł materiałów ściernych: tarcze ścierne, ziarna, nasypowe mat. Ścierne, narzędzia skrawające.
3Podstawy łączenia różnych gałęzi ceramiki:
Wyroby i produkty przemysłu ceram. znane są od dawna, nie były jednak łączone w jedną całość. Dopiero w drugiej połowie XIX w. Gdy rozwinęły sie metody oznaczania składu chemicznego, okazało się że jakościowy skład chemiczny wyrobów ceglarskich, ogniotrwałych, fajansowych, porcelanowych, wapna gaszonego, cementu portlandzkiego, szkła i emalii jest identyczny co stanowi podstawę łączenia tych gałęzi przemysłu w jedną całość. Wyroby przemysłu ceram. mają jeszcze jedną ważną wspólną cechę tzn. niezbędne jest działanie wysokiej temp. W celu nadania ostatecznej własności. Oprócz tego własności fizyczne wyrobów ceram. są podobne.
4Znaczenie przemysłu w gospodarce narodowej:
Wyroby przemysłu ceram. stanowią podstawę dla wielu gałęzi przemysłu i są niezbędne w gospodarstwie domowym. Ceramiczne materiały budowlane i wiążące są podstawą dla budownictwa. Mat. ogniotrwałe stanowią główny element konstrukcyjny do budowy urządzeń cieplnych pracujących w wysokich temp. bez których nie istniałby przemysł metalurgiczny czy koksowniczy. Wyroby szklane są niezbędne nie tylko w budownictwie lecz także w przemyśle elektronicznym, optycznym, opakowaniowym, itd. Ceramika specjalna stanowi podstawę działalności przemysłu elektronicznego i radiotechnicznego. Liczby przedstawiają najlepiej produkcję przem. ceram. oraz jak duże jest jego znaczenie dla gospodarki narodowej. Dane odnoszą się do roku 1976. W sumie produkcja wynosiła ponad 91 000 000 ton w tym:
wyroby ceglarskie: (ogólnie) 42,849,000 ton
wyroby wiążące: (ogólnie) 47,884,000 ton
wyroby szklarskie: (ogólnie) 1,100,000 ton
wyroby emaliarskie: (ogólnie) 28,000 ton
5Ceramika tradycyjna:
Obejmuje wyroby produkowane z glin, konwencjonalny gatunek cementu, szkła krzemianowe. Nowe gałęzie przem. ceram. w charakterze surowców stosują proste związki np.: tlenek glinu, dwutlenek cyrkonu, tlenek magnezu. Ogólnie mówiąc skład chemiczny w wyrobach nowych gałęzi przemysłu ceram. jest prosty, a nie tak złożony jak w przypadku ceram. tradycyjnej. Rozwija się pod wpływem przemysłu maszynowego i elektroniki.
6Ceramika właściwa- podział.
Klasyfikacja surowców ceramicznych.
Ze względu na pochodzenie :
surowce mineralne, naturalne (występują naturalnie w przyrodzie, glinki);
surowce chem. (soda);
surowce wtórne, odpadowe (żużel, popiły);
Ze względu na technologię:
surowce podstawowe, stanowią główne składniki mas (kaolin, kwarc, skaleń);
surowce pomocnicze (dodatki ług posiarczynowy, soda, która upłynnia masę lejną);
Ze względu na właściwości:
surowce ilaste (gliny, kaoliny, iły, łupki ilaste);
sur. krzemiankowe (kwarc żylny, kwarcyty, piaskowce);
sur. skaleniowe (glino-krzemiany potasu, sodu i wapnia);
sur. glinowe (techniczny tlenek glinu, bezwodne krzemiany glinu);
sur. magnezowe (magnezyt MgCO3 , magnezja syntetyczna, dolomit);
sur. wapniowe (węglan wapnia, wapienie, krzemionki);
sur. mineralne (chromit, grafit);
sur. pochodz. chem. (węglik krzemu).
7Surowce wtórne:
Surowce wtórne odpadowe powodują skażenie przyrody. Przemysł ceramiczny stwarza okazję do zagospodarowania surowców ceram. np.: żużel wielkopiecowy stosowany jest do produkcji cementu hutniczego, szkła okiennego, płytek ściennych i flizów.
8Charakterystyczne właściwości glin:
Najważniejszym surow. w ceram. są gliny. Istnieje ich ogromna różnorodność, ze względu na różne warunki geologiczne, w których powstają. Właściwości glin:
gliny wypalają się na biało (mała zawartość tlenków barwiących tj.: Fe2O3 i TiO2 )- ceram. szlachetna;
gliny ogniotrwałe (temp. topnienia >1500oC ), po wypaleniu żółte zabarwienie;
gliny wypalają się na barwę czerwoną lub brunatną (Fe2O3);
gliny o małej plastyczności i małej zawartości topników np.: do wytwarzania klinkieru budowlanego;
gliny odznaczające się dużą plastycznością i dużą zawartością topników używane są do wyrabiania produktów kamionkowych;
gliny o dużej plastyczności i dużej zawartości związków żelaza do wyrobów ceglarskich.
Cechą szczególną glin jest ich zachowanie się po zmieszaniu z różną ilością wody. Gliny są nierozpuszczalne a jedynie ulegają zmięknięciu.
9Podstawowe cechy masy plastycznej:
Zdolność do odkształcania się pod wpływem przyłożonej niewielkiej siły;
Łatwość formowania;
Nadany kształt nie zmienia się pod wpływem silnego obciążenia;
Oddzielne kawałki masy można łączyć w jedną całość;
Po wysuszeniu, któremu towarzyszy skórczliwość, wyroby sformowane z masy plastycznej odznaczają się dużą wytrzymałością. Masa plastyczna zawiera 15-20% wody.
10Surowce plastyczne:
Surowce plastyczne to gliny i kaoliny. Nadają masie zdolność do trwałego odkształcania się pod wpływem przyłożonej siły. Kawałki mas można łatwo ze sobą łączyć, po wysuszeniu (znaczna kurczliwość) wyroby odznaczają się znaczną wytrzymałością mechaniczną.
11Surowce schudzające jako składniki masy:
W charakterze składnika chudzającego używane są surowce krzemionkowe np.:mielony kwarc, piasek, czy popioły lotne. Zadaniem surowców schudzających jest zmniejszenie skurczliwości w czasie suszenia i wypalania, powodują też zmniejszenie plastyczności. Topniki, którymi są najczęściej surowce skaleniowe dodawane są do mas dla zmniejszenia porowatości otrzymanych z nich wyrobów. Topniki w czasie wypalania topią się i powodują zmniejszenie się porowatości lub całkowity jej zanik, w rezultacie czego otrzymuje się wyroby nieporowate lub o znikomej ilości porów. Jednocześne w niższych temp. topniki topniki odgrywają rolę materiałów schudzających.
12Zastosowanie racjonalnego suszenia:
Proces mający na celu odprowadzenie wody zasobowej oraz utrwalenie kształtu nadanego w czasie formowania, ponieważ ich wytrzymałość mechaniczna w czasie suszenia wzrasta. Prędkość procesu suszenia zależy od prędkości dyfuzji wody z wnętrza wyrobów na powierzchnię i prędkości parowania z wolnej powierzchni. Prędkość dyfuzji zależna jest od własności masy, z której sformowano wyrób oraz od lepkości wody. Lepkość wody maleje wraz ze wzrostem temp. Prędkość parowania zależy również od temp. oraz wilgotności i szybkości przepływu medium suszącego. Warunkiem zachowania prawidłowego kształtu suszonych wyrobów jest wyrównanie szybkości dyfuzji i prędkości parowania. Jeżeli prędkość parowania jest większa od prędkości dyfuzji, to wyroby posiadają skłonność do pękania wskutek naprężeń rozciągających, spowodowanym większym kurczeniem zewnętrznych części wyrobu w porównaniu z wewnętrznymi. Jeżeli prędkość dyfuzji jest większa od prędkości parowania na powierzchni pojawiają się krople wody (pocenie się) co prowadzi do deformacji wskutek mięknięcia powierzchni wyrobów. Procesu suszenia nie prowadzi się do końca, gdyż zbyt długie suszenie prowadzi do niepożądanego wzrostu kruchliwości.
13Zdobienie plastyczne:
Umieszczanie w czasie formowania wzorów wklęsło-wypukłych reliefów przedstawiających figury geometryczne, postacie ludzi, zwierząt. Wzorów wypukłych przez formowanie wyrobów w odpowiednio wykonanych formach gipsowych, przez doklejanie części formowanych oddzielnie. Relief wklęsły rzeźbi się ręcznie na wysuszonym wyrobie. Zdob. plas. Daje efekt podobny do znaków wodnych na papierze, polega na uformowaniu wklęsłego wzoru i wypełnieniu go gęstym szkliwem, a następnie wypaleniu.

28Podstawowe czynności produkcyjne w przemyśle ceramiki właściwej:
Czynności przygotowawcze, procesy mechaniczne:
przygotowanie surowców: magazynowanie, rozdrabnianie, klasyfikacja ziaren (przesiewanie), magazynowanie mieliw;
przygotowanie masy: plastyczna, lejna, sypka
formowanie: nadanie odpowiedniego kształtu.
Czynności podstawowe, procesy chemiczne:
suszenie: utrwalenie kształtów;
obróbka cieplna, wypalanie.
Czynności pomocnicze:
Sortowanie, magazynowanie, pakowanie, wysyłka;
Powyższe czynności dotyczą wyrobów nieszkliwych a w przypadku wyrobów szkliwionych po pierwszym paleniu jest:
szkliwienie;
zdobienie;
powtórne wypalanie (wielokrotnie);
sortowanie, magazynowane, wysyłka wyrobów
29Magazynowanie:
Przygotowanie surowców obejmuje:
zmagazynowanie takiej ilości surowców, aby zapewnić ciąłgłość produkcij;
warunek wymieszania mas: rozdrobnienie wstępne (kruszarki), rozdrobnienie właściwe (młyny).
30Masy- rodzaje:
Przygotowanie ma obejmuje odważenie składników mas i właściwe przygotowanie mas.
Składniki plastyczne do składników schudzających:
masa plastyczna 15-20% wody, 50% składnika plastycznego;
masa sypka 3-9% wody;
masa lejna 30-40% wody
Przygotowanie masy: jednorodna mieszanina z dodatkiem wody w stanie nadającym się do formowania, nadanie kształtu wyrobom, usuwanie nadmiaru wody.
Masa to mieszanina składników z dodatkiem wody lub innej substancji w stanie nadającym się do formowania. Masa ma dobre własności jeżeli posiada dużą granicę sprężystości aby w niej nie nastąpiło odkształcenie pod wpływem przypadkowych wstrząsów. Plastyczność masy można zwiększyć przez odpowietrzenie i dołowanie, które polega na pokrywaniu wszystkich kształtów warstwą wody i zastosowaniu tzw. upłynniaczy. Masa lejna musi odznaczać się dużą płynnością i małą zawartością wody dla szybszego formowania się wyrobów. Masa sypka charakteryzująca się małą skurczliwością przy suszeniu odznacza się mniejszą skurczliwością od pozostałych, a więc formowane wyroby mają większą dokładność w wymiarach. Suszy się szybciej i łatwiej od innych mas.
31Formowanie:
Formowanie jest to nadanie wyrobom odpowiedniego kształtu, dzielimy je na:
formowanie z mas plastycznych;
odlewanie z mas lejnych;
formowanie z mas sypkich;
formowanie z mas plastycznych: toczenie, wyciskanie, dotłaczanie;
formowanie na gorąco: ogniotrwałe formy grafitowe (powolny proces)
Techniki odlewania z mas lejnych: wylewne i nalewne.
Formowanie z mas sypkich: prasowanie prasami hydraulicznymi oraz prasami mechanicznymi ciężkiego typu (odpowiednio przygotowaną masę sypką umieszcza się w formie gumowej znajdującej się w zbiorniku ciśnieniowym.
Formowanie na gorąco: wyrób umieszcza się w ogniotrwałej formie najczęściej grafitowej i prasuje w wysokich temp. Ze względu na powolny proces formowania metoda ta nie znalazła zastosowania na skalę przemysłową. Ważne znaczenie w przypadku formowania mas sypkich posiada odpowietrzenie masy ponieważ powietrze po ustaniu nacisku posiada tendecję do rozprężenia.
32Formowanie z masy plastycznej:
toczenie – w formach gipsowych za pomocą toczków mechanicznych, które posiadają swój pierwowzór w kole garncarskim, coraz częściej stosuje się toczki półautomatyczne i automatyczne. Tym sposobem formuje się wyroby garncarskie, porcelanowe, fajansowe i kamionkowe;
wyciskanie – wykorzystuje się przy wyrobie cegieł budowlanych gdzie tnie się pasma masy wychodzące z prasy ślimakowej. Szerokość passa odpowiada długości cegły;
dotłaczanie – stosuje się przy produkcji wyrobów ogniotrwałych szamotowych, gdyż pasma wychodzące z prasy ślimakowej mają wymiary nieco większe. Dopiero przez dotłoczenie w prasach zwanych dotłaczarkami następuje nadanie odpowiednich wymiarów wyrobom.
33Formowanie z mas sypkich:
Wyroby formuje się przez prasowanie używając pras hydraulicznych i ciężkiego typu pras mechanicznych. Formowanie izostatyczne- odpowiednio przygotowaną masę sypką umieszcza się w w formie gumowej znajdującej się w zbiorniku ciśnieniowym. Formowanie na gorąco: wyrób umieszcza się w ogniotrwałej forme najczęściej grafitowej i prasuje w wysokiej temp. z uwzględnieniem powolnego procesu formowania. Ważne znaczenie w przypadku formowania z mas sypkich posiada odpowietrzenie masy, ponieważ powietrze po ustaniu nacisku posiada tendencję do rozprężania się powodując postawanie spękań.
34Formowanie z mas lejnych:
Formowanie z masy lejnej polega na napełnieniu formy gipsowej masą lejną. Grubość zagęszczęnia masy zależy od czsu przebywania masy lejnej w formie.
d=at
gdzie: d - grubość czrepu;
t - czas;
a – stała (zależy od własności formy gipsowej i własności masy).
Wskaźnik nabierania czerepu: A2 = d2/t
Formowanie z mas lejnych znalazło zastosowanie przy produkcji wyrobów porcelanowych, fajansowych i krzemionkowych. Przygotowanie formy gipsowej odbywa się w kilku etapach:
najpierw przygotowuje się modl wyrobu, a następnie jako gipsowy negatyw, z kolei odlewa się jego formę „matkę” która służy do seryjnej produkcji form roboczych.
Techniki odlewania:
wylewne: do formy nalewa się masę lejną, odczekuje się pewien czas na powstanie – nadmiar masy się odlewa. Grubość zależy od czasu przebywania w formie;
nalewne: ważne jest tu napełnienie formy z nadmiarem pozostawienie otworów odpowietrzających dla uniknięcia pustek w formowanym wyrobie. Grubość ścianek wyrobu zależy od odstępu pomiędzy wewnętrzną, a zewnętrzną częścią formy gipsowej.
35Suszenie:
Proces mający na celu odprowadzenie wody zasobowej oraz utrwalenie kształtu narzuconego w czasie formowania. W czasie suszenia wytrzymałość mechaniczna wzrasta. Podczas suszenia wyrobów ceramicznych często następują zmainy objętości, spowodowane skurczliwością wysychania.
Wyróżniamy dwa wtapy suszenia:
dyfuzja wody z wnętrza wyrobów na powierzchnię (zwiększenie prędkości dyfuzji zapobiega przesuszaniu – dynamika procesu suszenia);
odparowanie wody z powierzchni (statyka).
Początkowo na powierzchni występuje woda, wyroby w tym okresie suszenia sąciemne. Następnie ilość wody maleje, parująca przenosi się w głab wyrobu. Cząstki masy zaczynają stykać się ze sobą; drogi dyfuzji wody przerywają się a pory zaczynają wypełniać się powietrzem. Prędkość suszenia, która początkowo była stała teraz maleje, a suszone wyroby zaczynają przybierać jaśniejszą barwę. Suszenie wyrobów odbywa się w:
suszarniach naturalnych – kosztem ciepła zawartego w powietrzu atmosferycznym lub kosztem ciepła pochodzącego z pieców do wypalania;
suszarniach sztucznych – suszarnie komorowe i tunelowe; można regulować temp., wilgotność i szybkość przepływu powietrza (szybsze).
36Wypalanie:
Ma na celu nadanie wyrobom ostatecznego kształtu, wytrzymałości i własności użytkowych. Zjawiska zachodzące w czasie wypalania typowych wyrobów ceram. dzielimy na trzy okresy:
proces odwadniania (dehydratacja) trwa od początku wypalania do temp. 600oC, następnie odprowadzenie resztek wody 200oC, rozkład substancji organicznych 120-300oC, rozkład minerałów ilastych: kaolinit: Al2O32SiO22H2O, metakaolinit: Al2O32SiO2+2H2O
utlenianie 600-900oC: rozkład subst. org. i wydzielenie się węgla. Następuje utlenienie węgla pochodzącego z rozkładu substancji ilastych w temp. powyżej 600oC (nieutleniony węgiel przeszkadza w procesach). Procesowi towarzyszy zmiana barwy wyrobów – stają się jaśniejsze;
zeszklenie wytryfikacja; powstanie fazy ciekłej, subst. Eutektycznej na wskutek obecności alkali. Faza ciekła jednak nie krystalizuje lecz przechodzi w stan szkła zwanego masami szklistymi. Główny składnik fazy ciekłej: topnik, mulit (składnik fazowy tworzyw ceramicznych o charakterze trwałym). Mulit jest podstawowym zjawiskiem przy tworzeniu się mas szklanych. Mulit powstaje ze stopionego rozkładu metakaolintu z wydzieleniem się SiO2.
37Metody zdobienia wyrobów ceramicznych:
Dodatkowe poza kształtem walory estetyczne:
zdobienie plastyczne (umieszczanie wzorów wklęsło-wypukłych, tzw. reliefy)
zdobienie barwne (barwienie szkliw, mas, nakładanie barwnych dekoracji.)

49Przemiany kaolinitu:
Kaolinit Al2O32SiO22H2O w temperaturze 400-600oC przechodzi w metakaolinit Al2O3SiO2+2H2O. W miarę wzrostu temp. przechodzi w fazę typu spinelu (faza przejściowa) 2Al2O33SiO2 (struktura podobna do zdefektowanego spinelu), następna faza typu mulit 2Al2O32SiO2, końcowy produkt – mulit 3Al2O32SiO2. W wyniku zmiany Al2O3 do SiO2 wydziela się we wszystkich fazach krzemionka i częściowo mulit. W fazie ciekłej wykrystalizowywuje się z mulitu pierwotnego mulit o charakterze iglastym.
50Kwrc:
W szerokim zakresie temp. ulega przemianom polimorficznym. W warunkach naturalnych kwarc beta (trwały w przyrodzie) podczas ogrzewania « 573oC kwarc alfa ® 867oC odmiana krzemionki – trydymit alfa ® 1470oC krystobalit alfa ® 1723oC – stop. W czsie studzenia stopu powstaje szkło kwarcowe. W czasie studzenia krystobalitu alfa przechodzi w krystobalit beta; od 200-275oC w trydymt, który w czasie studzenia w temp. 475oC przechodzi w odmianę trydymidu b1 następnie w trydynit b2, w temp. 210oC trydynit b2 przechodzi w b3; w temp. 163oC przechodzi w trydynit gamma, w temp. 117oC. Podczas studzenia kwarcu alfa przechodzi on w kwarc beta. Odmiany wysokotemperaturowe odznaczają się luźną strukturą. Przemianie polimorficznej kwarcu towarzyszy wzrost objętości przebiegający w określonych temp. i jest on skokowy.
51Podstawowy skład fazowy:
Skład po wypaleniu i ostudzeniu:
składniki krystaliczne: mulit, odmiany poliformiczne krzemionki (kwarc b, krystobalit b, trydymit g);
faza bezpostaciowa: masa szklista (stopienie się skalenni, rozpuszczenie innych związków);
faza gazowa: wypełnienie porów powietrzem, spęcznienie wyrobu (pory otwarte).
52Wypalanie:
Zmiana właściwości fizycznych (wzrasta wytrzymałość mech.), zmiany porowatości (największe w okresie utleniania), zmiana barwy (w miarę wzrostu temp. jaśniejsza). 3 etapy: ogrzewanie, temp. max., studzenie. Wypalanie określone jest przez krzywą wypalania.
53Szkliwa (glazury, polewy):
Warstwy substancji w stanie szklistym (szkło) do pokrywania materiałów ceram. Stosuje się do celów ochronnych materiału i czerepu przed zabrudzeniem i nasiąkaniem cieczami, zwiększa twardość, odporność na uderzenia, działanie czynników chem. nadaje gładkość (łatwość zmywania), do zdobienia powierzchni nie porowatych. Szkliwo: rodzaj szkła krzemionkowego, większa lepkość po stopieniu niż szkło.
54Klasyfikacja szkliw:
Szkliwa dzieli się ze względu na:
sposób przygotowania szkliw:
surowe (wyroby porcelanowe), wszystkie składniki są nierozpuszczalne w wodzie i tworzą odpowiednią zawiesinę;
topione (wyroby fajansowe), niektóre składniki rozpuszczalne w wodzie, składniki nierozpuszczalne (boraks) stapia się w wysokich temp., po schłodzeniu tworzy się fryta nierozpuszczalna, gotowe szkliwo (tak postępuje się ze związkami toksycznymi);
temp topnienia:
łatwo topliwe 700-1000oC;
średnio trudno topliwe 1000-1200oC;
trudno topliwe 1200-1450oC;
zawartość głównego składnika (skład chem.):
ołowiowy, alkaiczne, skaleninowe, ziemne (niektóre gliny kolor brunatny), solne (rozkład HCl w temp. spiekania czerepu);
przeznaczenie wrobu: porcelanowe (skaleniowe trudno topliwe), fajansowe, kamionkowe (solne, ziemne). Powierzchnia szkliw: błyszcząca, półmatowa, matowa, szorstka. Ze względu na własności optyczne szkliwa: przezroczyste białe lub barwne, nieprzezroczyste, kryjące.
55Skład szkliw Segera:
Wyraża się za pomocą wzoru H. Segera, gdzie udziały składników tlenowych są przedstawione w postaci ułamków molowych. Trzy grupy:
tlenk zasadowe jedno- lub dwuwartościowe: R2O, RO (K2O, MgO);
tlenki obojętne trójwartościowe: R2O3 (Al2O3);
tlenki kwaśne trój- i czterowartościowe: RO2, R2O3 (SiO2, B2O3);
Suma tlenków grupy I= 1.0; gr. II= x; gr. III= y. Mając podany skład szkliwa według wzoru Segera oraz ciężar cząsteczkowy można obliczyć jego skład surowcowy.
56Zasada doboru szkliwa do czerepu:
Szliwa dobiera się w zależności od temp. wypalania czerepu wyrobu:
temp. wyrobu zbyt wysoka do temp. topnienia szkliwa: szkliwa wsiąknie lub spłynie;
temp. wyrobu zbyt niska: szkliwo nie będzie gładkie;
Dobór w zależności od współczynnika rozszerzalności cieplnej czerepu. Współczynnik rozszerzalności cieplnej szkliwa (a) i czerepu (b) muszą być odpowiednio dobrane:
jeżeli b>a to podczas studzenia czerep kurczy się więcej niż szkliwo,powstają naprężenia ciskające, szkliwo ma tendencję do złuszczania się i odpryskiwania;
jeżeli bPrzeznaczenie i charakter wyrobu: przeźroczyste i kryjące (nieprzeźroczyste), półmatowe, matowe, barwne, bezbarwne, gładkie, z określoną fakturą.
57Sposoby szkliwienia:
Szkliwienie: pokrycie zawiesiną w wodzie. Wyroby po pierwszym wypaleniu (wyroby cienko ścienne) pokrywa się cienką warstwą zawiesiny szkliwa w wodzie. W czasie kolejnego wypalania szkliwo topi się i pokrywa wyroby warstwą szkła. Czynność powtarza się. Grubość szkła od 0.3 – 1 mm, zależy od porowatości czerepu, gęstości i lepkości zawiesiny, czasu trwania zanurzenia wyrobu. Wyroby pokrywa się przez:
zanurzanie: krótki czas
polewanie: płytki okładzinowe, kafle
natryskiwanie: rozpylenie zawiesiny pod ciśnieniem.
Po nałożeniu warstwy szkliwo wytobu suszy się. Wady szkliwa: pęknięcia, nacieki (nie jednakowa grubość), zaprószenia, nakłucia. Likwidowanie wad: zeszlifowanie naprószeń, nałożenie dekoracji.
58Zdobienie barwne:
Pokrywanie wyrobów barwnymi szkliwami, masami (barwniki naturalne), nakładaniu warstwy odmiennej warstwy nanoszenie barwnych rysunków lub wzorów. Szkliwo barwne: zabarwienie podstawowego szkliwa przeźroczystego. Barwienie: wprowadzanie do szkliwa tlenków wiążących niektórych zwiążkó lub cząsteczek koloidalnuch. Tlenki barwiące: tl. pierwiastków przejściowych (jonu barwne metalów przejściowych umieszcza się w strukturze związków odpornych na wysoką temp., barwniki syntetyczne), tl. kobaltowy – barwa niebieska, manganowy – brązowy, żelazowy – żółta lub brunatna. Natężęnie barwy zależy od ilości danego tlenku. Wpływ na barwę ma skład chem. szkliwa, atmosfera w czasie wypalania (barwniki odporne na dział. wysokich temp.). Barwy pośrednie: mieszaniny tlenków. Wybór subst. Barwnej musi być dostosowany do temp. wypalania (dla temp. 1100 – 1200*C, używa się farb ceramicznych, czyli tl. barwiących, które w połączeniu z krzemieniami, boranami i glinianami tworzą w czasie ogrzewania barwne związki). Przy wysokich temp. wypalania, szkliwo reaguje z farbami, odbarwiając je i tylko nieliczne farby wytrzymują temp. wypalania 2160*C.
59Zdobienie pod szkliwem:
Wyroby fajansowe, które po szkliwieniu wypala się w niewysokich temp. 1100 – 1200*C. Zdobienie pod szkliwem dla niewysokich temp. (dekoracja trwalsza), na szkliwie dla wysokich temp. 1400*C (wyroby porcelanowe). Nakładanie rysunków i wzorów: ręczne malowanie farbami ceramicznymi z dodatkiem lepiszcza organicznego, drukowanie tech. Drukarską, odbijanie za pomocą kalki, pieczątki, natryskiwanie przy użyciu odpowiednich wzorników.
Zdobienie pod szkliwem: szkliwo przed nałożeniem należy lekko wyprażyć dla usunięcia lepiszcza organ. (farba: barwnik i lepiszcz organ.) np. fajans.
Zdobienie naszkliwne: zmieszanie topnika(łatwo topliwe szkliwo) z subst. Organ. (farba: barwnik, topnik, subst. oleista). W czasie wypalania topnik topi się i przylepia barwnik na szkliwo np. porcelana.
Zdobienie szkliwne: zwiększenie wytrzymałości na ścieranie.
Na szkliwo można nakładać opalizujące powłoki tzw. lustra barwne lub bezbarwne (pokrycie powierzchni szkliwa warstwą tl. bizmutu).
60Ogniotrwałość zwykła:
Odporność na działanie temp. wyższych. Jej wskaźnikiem jest temp., przy której próbka badanego surowca (ostrosłup ścięty o wysokości 30 cm wykonany z badanego materiału) zgina się pod wpływem temp. i własnego ciężaru tak, że swoim wierzchołkiem dotknie podstawy, na której jest umieszczony. Zasda pomiaru: porównane ogniotrw. stożka badanego z ogniotrw. stożków wzorcowych (pirometrycznych) o znanych ogniotrwałościach. Ogniotrwałość zwykłą wyznacza się numerem stożka pirometrycznego; numer stożka pomnożona przez 10 oznacza temp. ogniotrwałości (przybliżoną temp. topnienia). Materizły ceramiczne miękną w szzerokim zakresie temperaturowym.

61Klasyfikacja metod badania:
Własności wyrobów przemusłu ceramicznego:
Metody badań własności chemiczno-mineralnych: skład chem., skład fazowy, mikrostruktura.
Metody badań własności fiz.: metody ilościowe (wyniki takie same, niezależne od aparatury), gęstości, wytrzymałości mech. na ściskanie, rozciąganie, zginanie, rozszerzalność cieplną , przewodnictwo cieplne, ciepło właściwe, przewodnictwo elektryczne.
Metody badań właściwości technolgicznych:
właściwości teksturalne: porowatość otwrta, zamknięta, całkowita, gęstość pozorna, nasiąkliwość, przepuszczalnośćdla cieczy i gazów;
właściwości ogniowe (zachowanie się pod wysoką temp.): ogniotrwałość zwykła pod obciążeniem, właściwości termo-chem., skurczliwość, rozszerzalność wtórna;
właściwośći odpornościowe: odporność na działanie czynników chem. (kwasoodporność, ługoodporność), czynniki mechaniczne, nagłe zmiany temp., na działanie mrozu.
Materiały ceram. odznaczają się dużą wytrzymałością na ściskanie R= P/F [MPa]. Graniczna wytrzymałość twrzywa na działanie naprężeń ściskających.
62Porowatość:
Nieciągła budowa (pustki zwane porami) występuje w większości tworzyw ceram.
Wyroby porowate: ceglarskie, kaflarskie, sztuczne kruszywa lekkie.
Wyroby nieporowate: klinkierowe, kamionkowe.
Porowatość otwarta:stosunek objętości porów otwrtych do całego wyrobu (wyraża się w %). Pory posiadają kontakt z powierzchnią wyrobu, które można nasycić wodą lub inną cieczą (wypompowanie powietrza):
Pv=Vporów / Vpróbki 100%
Porowatość:
Pv=(mn-m) / (mn-mnw) 100%
mn-masa próbki nasyconej cieczą (wodą)
m-masa próbki suchej;
mnw -masa próbki nasyconej wodą i zwarzonej.
Porowatość całkowita: stosunek sumy objętości porów otwrtych i zamkniętych do objętości wyrobu:
P=(1-dv / d) 100%
dv-gęstość pozorna (stosunek masy do objętości wraz z porami);
d -gęstość.
Nasiąkliwość: stosunek masy wody whcłoniętej przez pory otwrate do jego masy w stanie wysuszonym:
N=(mn-m) / m 100%
63Gęstość pozorna:
Masa jednostki obiętości wyrobu łącznie z porami:
Dv=m / (mn - mnv) [g/cm3]
m-masa suchej próbki wyrobu;
mn-masa próbki nasyconej wodą;
mnv-masa próbki nasyconej wodą i zwarzonej w wodzie.
Gęstość, a gęstość pozorna: pojęcie zagęszczenia się wyrobu w czasie wypalania. Stopień wypalania podaje się jako stosunek gęstości pozornej do gęstości rzeczywiste:
Uzyskuje on wartość 100% (gdy dv=d) wyrób jest całkowicie pozbawiony porów.
64Ceramika budowlana:
Szeroki asortyment wyrobów (budownictwo przemysłowe, rolnicze, mieszkaniowe). Wyroby ceglarskie (surowce: gliny i iły ceglarskie, jako materiały schudzające, piasek i mat. wtórne), klimkierowe (lepszy wskaźnik wytrzymałościowy, mrozoodporny), kamionkowe, kaflarskie, sztuczne kruszywa lekkie, wapienne, piaskowe.
Wymagania stawiane wyrobom ceglarskim:
odpowiednia wytrzymałość mech. (w szczególności na ściskanie), cegły budowlane dzielimy na klasy: 15; 10; 7,5; 5 [MPa] ;
nasiąkliwość: 6 - 20% dla klas 15; 10; 7,5;
6 - 22% dla klasy 5
Nasiąkliwość musi być dostatecznie duża, aby ściany miały dużą izolację (dużą porowatość). Nasiąkliwość nie może być zbyt duża (budynek nie jest odporny na działanie czynników atmosferycznych), niemożliwość utrzymania utrzymania dobrej wytrzym. mech.
Mrozoodporność - liczba ckli potrzebna do zniszczenia próbki (próbkę nasyconą wodą zamrażamy w temp.: -20oC, następnie rozmrażamy i ponownie zamrażamy, liczba cykli powinna wynosić 20). Cykl powtarzamy aż do zniszczenia próbki.
W surowcach nie powinny znajdować się skupienia marglu i soli rozpuszczlnych (duży wzrost objętości).
65Podział ceram. budow. ze względu na zastosowanie:
Wyroby ścienne: cegła bud. pełna, drążona, bloki wielocegłowe;
Wyroby melioracyjne: sączki, rurki;
Wyroby stropowe: dachówki;
Wyroby okładzinowe: płytki elewacyjne, ścienne, podłogowe;
Wyroby specjalne: kanalizacyjne.
Podział ze względu na porowatość:
Porowate: ceglarskie, garncarskie, kaflarskie, kruszywa sztuczne;
Nieporowate: klinkierowe, kamionkowe, leizna wapienne.
Odporność na działanie kwasów i ługów.
Odporność na działanie czynników mech. Na ściskanie, uderzanie.
Odporność na nagłe zmiany temp. (mat. ogniotrwałe, szkliwo) - mrozoodporność.
Badanie cech zewn.: białość wyrobów, przeświecanie, barwa.
66Surowce wyrobów ceglarskich nie powinny zawierać:
Wapienie i margle w postaci skupień siarczanów rozpuszczalnych w wodzie (MgSO4, Na2SO4), szkodliwość rozpuszczalnych siarcznów polega na iszczeniu tekstury wyrobów (łuszczenia się). Przeciwdziałanie to dodawanie węglanu lub chlorku baru dla przeprowadzenia rozpuszczalnych siarczków w nierozpuszczalne w wodzie BaSO4;
Substancji organicznych, skupienia CaCO3; w wypalonych wyrobach wolny tlenek wapnia reaguje z wilgocią, przechodzi w wodorotlenek, wzrost objętości kryształów o ok. 52%, powoduje odpryskiwanie, pękanie wyrobów;
rozpuszczalne sole mogą krystalizować powodując pękanie cegieł.
67Materiały ogniotrwałe:
Ceramiczne mat. bud., których ogniotrwałość zwykła jest większa lub równa 150 stożkowi pirometrycznemu (temp. topnienia 1500oC). Służą do budowy pieców przemysłowych. Konsumenci materiałów ogniotrwałych: hutnictwo żelaza i stali (50% minerałów), metali nieżelaznych (miedzi i cynku), przemysł ceglarski, szklarski. Materiały odporne na działanie czynników zewn. (gazowych i subst. ciekłych), nagłych zmian temp., gradientu temp.. Materiały nie są uniwersalne (indywidualny dobór), aspekt ekonom. (wysokie koszty).
68Moduł hydrauliczny:
Określa on stopień czystości wapniowych surowców węglanowych:
MH = stosunek % zawartości CaO do % zawartości domieszek (% SiO2 + % Al2O3 + % Fe2O3). Wartość MH (od 1,7- 2,4) nie powinna być mniejsza niż 1,7: zbyt mało CaO, nie można otrzymać wysokozasadowych glinianów, żelazianów, wytrzymałość mech. byłaby zbyt mała. Nie może być większy od 2,4: wapno występowałoby w formie wolnej, zbyt wolnego tlenku wapniowego powoduje spękanie betonu.
Moduł krzemianowy MK = %SiO2 / % (Al2O3 + Fe2O3) - (od 1,7 do 3,5).
Moduł glinowy MG = %Al2O3 / %Fe2O3 - (od 1,0 do 3,0).
Stosowanie modułów: wartości liczbowe są takie same dla mieszaniny surowców jak dla gotowego produktu (o ile w czsie spiekania nie ulegnie zmianie). Wady modułów: nie uwzględniają składu fazowego. Skład fazowy: CaO ( C ); SiO2 ( S ); Al2O3 ( A ); Fe2O3 ( F ). Pod mikroskopem cement portlandzki ma 2 składy fazowe: C2S (belit), C3S (alit), faza wypełniająca to celit.
69Spoiwa (zaprawa, beton, masa, zaczyn, materiały wiążące):
Spoiwa - mat. ceram. sproszkowane służące do wiązania tworzyw stałych w budownictwie (wapno budowlane, gips, betony). Spoiwa po zarobieniu wodą dają masę ciastowatą (zaczyn), gęstniejącą i twardniejącą w miarę upływu czasu. Zaczyny służy do sporządzania zapraw, posiadają zdolność do wiązania innych mat. mineralnych i sztucznych.
Masa betonowa - mieszanina spoiwa, wody, kruszywa drobnoziarnistego i gruboziarnistego (żwir).
Beton (kompozyt) - sztuczne tworzywo kamienne, powstałe wskutek związana i stwardnienia masy betonowej (wiązanie - utrata płynności zaczynu, zaprawy, masy beton. aż do zestalenia się).
Twardnienie - przyrost wytrzymałości mech. stwardniałego zaczynu, zaprawy aż do wytrzymałości końcowej (zaprawa - 28 dni twardnienia).
Twardnienie w powietrzu - po stwardnieniu mat. są mało odporne na działanie wody (zaprawy wapienne).
Twardnienie w wodzie - mat. hydrauliczne, odporne na działanie wody (cement portlandzki).






38Kryteria podziału mat. ogniotrwałych:
Wyroby ogniotrwałe o określonym kształcie geometrycznym: prostki (wszystkie kąty proste, ściany na przemianległe równoległe, prostka normalna – wymiary zbliżone do cegły bud.), kształtki (różne kąty, wylewy)
materiały nie formowane: nieokreślony kształt, zaprawy ogniotrwałe (bardzo cienka warstwa, nieodporna, zachodzą procesy korozyjne), masy i betony ogniotrwałe (służą do obnuża pieców bezspoinowych), materiałly włókniste (włókna koalinowe)
Skłąd chemiczno-mineralny (typy tworzyw dzielą się na grupy), 12 typów:
materiały krzemionkowe: oparte na czystych odmianach krzemionki (powyżej 50%), różne odmiany polimorficzne krzemionki;
mat. glinokrzemianowe: wytwarzane z glin ogniotrwałych, główne składniki tlenkowe: SiO2, Al2O3, główne składniki fazowe to muli i odmiany polimorficzne krzemionki (faza szklista);
mat. magnezytowe: główny składnik tlenkowy MgO (peryklaz), są to mteriały ciężkie, odporne na korozję;
mat. magnezytowo-wapniowe: składniki tlenkowy MgO, CaO (formy krystaliczne) np.: mat. dolomitowe;
mat. magnezytowo-wapniowe: składniki tlenkowy MgO, CaO (formy krystaliczne) np.: mat. dolomitowe;
mat. spinelowe: skład to trudno topliwe spinele (MgOCr2O3), główny składnik tlenkowy MgO, Cr2O3, Al2O3;
mat. magnezytowo-krzemianowe: MgO, SiO2, skład mineralny (krystaliczna forma MgO i trudno topliwa odmiana krzemianu);
mat. węglowe: główny składnik węgiel (składnik mineralny węgiel bezpostaciowy);
mat. grafitowe: główny składnik chem. węgiel w postaci grafitu;
mat. z węglika krzemu SiC;
mat. cyrkonowe: dwutlenek, lub krzemian cyrkonu;
mat. tlenkowe: wytwarzane z tlenku glinu lub magnezu;
mat. ze związków beztlen.: węgliki, azotki, borki;
1,2 – mat. glinano-krzemionkowe;
3,4,5,6 – mat.ogniotrwałe zasadowe;
7 – 12 – mat. ogniotrwałe specjalne.
Podział ze względu na ogniotrwałość zwykłą:
mat. ogniotrwałe (ogniotrwałość od 150 – 177 stożka pirometrycznego) krzemiankowe;
mat. wysokotrwałe: od 177 – 200 stożka pirom.
mat. o najwyższej ogniotrwałości: ogniotrwałość zwykła przekracza 200 stożka pirom.
Podział ze względu na porowatość:
mat. o małej porowatości, dużej dużej zwartości, porowatość nie przekracza 3%;
mat. o dużej porowatości, małej zwartości, porowatość przekracza 45%;
mat. o zwykłej porowatości 16 – 20%.
Metoda produkcji:
z mas plastycznych (skomplikowany kształt, jednorazowy użytek);
formowanie z mas sypkich;
form. z mas lejnych;
mat. form. na gorąco;
wyroby topione i odlewane (przemysł szklarski).
Sposoby obróbki cieplnej:
mat. niewypalane;
niska temp. obróbki od 150 – 170oc;
wyroby wypalane w max. temp. od 1300oc (wyroby szmotowe).

39Właściwości pół porcelany:
Tworzywo pośrednie między porcelaną a fajansem, posiada czerep nienasiąkliwy, ustępuje białością porcelanie, ma odcień szarożółty, słabo przeświecalna w cienkich warstwach, wytrzymałość mechaniczna i elektr. Mniejsza niż porcelany, zdobiona na szkliwie, tańsza od porcelany, temp. wypal. 1250 – 1260oC, do produkcj używa się glinu krajowego biało wypalającego.
40Fajans:
Właściwości: porowaty czerep (nasiąkliwość 8 – 15%), barwa od białej do kremowej i szarokremowej, nieprzeświecalna, zdobienie podszkliwne, mała wytrzymałość mech., grubsze od porcelany, nieszkliwione mogą służyć jako filtry, lżejsze od porcelanowych podszkliwionych, stosuje szkliwa niskotopliwe. Rodzaje:
skaleniowy ilasty;
wapienny;
szamotowy.
41Surowce do produkcji porcelany:
muszą być magazynowane, transport odbywa się luzem pod przykryciem lub w workach;
surowce dobrze zmielone i nawilżone, powinny zawierać jak najmniej substancji barwiących;
wymagane jest stosownie upłynniaczy, które obniżają zawartość wody w masie;
porcelana jest wypalana 3-krotnie: na biskwit – ostro – wypalanie dekawy.
Piece: elektr., gazowe. Stosuje się elektromagnesy i magnesy stałe. Wyroby muszą być jak najbielsze, najcieńsze i przeświecalne. Temp. wypalania 1350 – 1410oC.
42Oznaczenie wyrobów ceramicznych:
Oznacza się wyroby o bardzo specyficznych właściwościach, wytwarzane przy zastosowaniu niekonwencjonalnych metod technologicznych np.: filtry, płytki do nanoszenia układów elektronicznych, ferryty.
43Podział mat. wiążących:
Sposób twardnienia: powietrze, woda;
Główne składniki surowców:
wapniowe (CaCO3), cement portlandzki, wapno budowlane;
mat. siarczanowe: siarczan wapniowy uwodniony i bezwodny;
mat. magnezjowe (MgCo3).
Sposób obróbki cieplnej:
wypalane: bez udziału fazy ciekłej (wapno budowlane);
spiekane: udział fazy ciekłej;
topiony: wyłącznie z udziałem fazy ciekłej (cement portlandzki).
44Surowce do produkcji cementu portlandzkiego:
surowce mineralne: występujące w przyrodzie skały osadowe (wapiienie, wapienie margliste, gliny);
surowce wtórnele hutnicze, popioły lotne, szlamy poprodukcyjne.
wymagania: zawartość MgO nie przekracza 6%, CO - 3%, alkalia - 1%.
45Produkcja cementu portlandzkiego:
Produkuje się z mieszaniny surowców wprowadzających: CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3, podczas wysokotemperaturowego spiekania chcemy uzyskać jak najbardziej wysokozasadowe krzemiany, gliniany, żelaziany wapnia i jednocześnie chcemy uzyskać wapno niezwiązane. Zawartość CaO musi być tak dobrana, aby przereagował on całkowicie tworząc powyższe związki.
46Moduł nasycenia:
Skład fazowy określony jest przez MH, opracowany przez Kind, Jung stanowi podstawę obliczenia składu mieszaniny surowców cem. portl.: MN = (C - 1,65A - 0,35F) / 2,8S
Licznik - zawartość CaO związanego w krzemianach , % zawartość tlenków od 0,8 do 0,98, aby ilość wolnego wapna była jak najmniejsza, reagując z wodą tworzy wodorotlenek znacznie zwiększający swoją obiętość, powoduje to roszerzalność zaprawy cementowej i jej spękanie. Znaczenie składu fazowego: Największa zawartść alitu (im więcej tym większa wytrzymałość i twardość), wysokie ciepło wiązania alitu z wodą (wada alitu, używa się belitu), belit odporny na korozje chem.
47Klinkier:
Mieszanina związków chem. (nie jest ciałem chem. jednolitym), jest półproduktem do produkcji cem. portl.. Klinier trzeba szybko schłodzić. Główne składniki mineralne: krzemian trójwapniowy (C3S - alit), krzemian dwuwapniowy (C2S - belit), glinian 3-wapniowy (Ca2A), 4-wapniowy tlenek glinu i żelaza (C4AF - brownmileryt), w niewielkiej ilości MgO, wapno palone. Dodatek kamienia gipsowego - opóźnia czas wiązania (regulacja czasu po dodaniu wody), dodatek hydrauliczny (popiół lotny).
48Metody produkcji cem. portlandzkiego:
Metoda sucha: przemiał i homogenizacja surowców odbywa się na sucho, powstaje mąka surowcowa - metoda ekonomiczna.
Metoda mokra: przemiał surowców i ich homogenizacja na mokro, powstaje szlam surowcowy (36-42% wody, łatwość transportu), energia cieplna idze na odparowanie.
Cem. portl. - hydrauliczny materiał wiążący, otrzymuje się przez spiekanie marglistych skał wapiennych lub mieszaniny innych skał. Surowce są drobno mielone poniżej 0,2mm, mieszane do jednorodnej masy. Zmielony surowiec jest spiekany w piecach obrotowych.
Wyróżniamy pięć stref:
suszenie - 100oC;
podgrzewanie i rozkład minerałów ilastych - 100 do 600oC;
kalcynacja - 800-1250oC, rozkład węglanów, strefa ciemniejsza;
spiekanie - 1250-1450-1250oC, do 1250oC faza ciekła sprzyjająca spiekaniu;
chłodzenie - 1250-800oC


14Cement portl. - właściwości:
Właściwości cem. zależą od:
składu mieszaniny;
rodzaju zastosowanych surowców (założonej wielkości modułów);
stopnia zmielenia klinkieru (dokładniej zmielony szybciej reaguje z wodą).
Właściwości użytkowe:
czas wiązania (oznacza się za pomocą aparatu Vicat`a), rejestracja głębokości zanurzenia obciążonej igły w świerzo przygotowanym zaczynie, początek wiązania 40-120 min., koniec wiązania 8-12 godz., zależy od składu, zmielenia, temp.;
wytrzymałość mechan. po określonym, czasie po zarobieniu z wodą (przygotowanie zaprawy z cementu i piasku w stosunku 1:1, przygotowanie próbki , określenie wytrzymałości na zginaie, później na ściskanie po upływie 1,3,7,28 dni.
15Metody formowania wyrobów szklanych:
Formowanie jest procesem majacym na celu wyprodukowanie z masy szklanej wyrobów o odpowiednim kształcie. Do najważniejszych metod formowania należą:
wydmuchiwanie - nadawanie kształtu masie szklanej za pomocą powietrza pod ciśnieniem, wdmuchiwanie ręczne jest najstarszym sposobem formowania wyrobów, wyroby masowego użytku są obecnie wydmuchiwane za pomocą sprężonego powietrza przy użyciu automatów i półaut. tamujących, które ze względu na sposób zasilania możemy podzielić na: ssące i kroplowe; metodą tą formuje się szklanki i butelki;
prasowanie (wytłaczanie) - metoda ta polega na nadaniu masie żądanego kształtu za pomocą metalowwej formy i wytłocznika hydraulicznego, proces ten może odbywać się ręcznie lub automatycznie;
ciągnienie - odbywa się przy dużej zdolności do rozciągania bez zerwania, masę szklaną można rozciągać w postaci:
szerokiego pasa - otrzymując szkło;
prętów - otrzymując szkło profilowane;
cienkich nitek - otrzymując włókna szklane;
odlewanie i walcowanie: odlewanie jest najszęściej połączone z walcowaniem ręcznym, walcowanie polega na wlewaniu masy szklanej pomiędzy dwa walce stalowe obracające się przeciwbieżnie, które są chłodzone wodą. Mają one za zadanie zgnitać masę indawać jej odpowiednie kształt.
16Zasady produkcji szkła płaskiego w HSO Szczakowa:
Przy ciągnieciu szkła płaskiego ciągnionego najszersze zastosowanie ma obecnie metoda polegająca na pionowym (do góry) ciągnięciu masy szklanej za pomocą dyszy ogniotrwałej szamotowej pływającej po powierzchni. Masa szklana wycisnięta przez szczelinę w dyszy jest przelewana przez system synchronicznych chłodzonych wodą walców azbestowych, następnie cięta jest nożami. Wadą tej metody jest częste zrywanie się tafli szklanej i zniekształcanie powierzchni. Pozbawiona tych wad jest metoda Pittsburgha - pionowego, bezdyszowego ciągnięcia tafli. Szkło produkowane tą metodą ma od 2 do 10mm grubości, temp. max. 1600oC, a pojemność ok. 1500 ton. Szkło z pieca wylewane jest do studni podmaszynowych, gdzie po osiągnięciu pewnej temp. transportowane jest do góry ulegając po drodze koniecznym obróbkom. Na góże jest ono cięte na różne kawałki. Wspólną wadą obu metod jest niewystarczjąca gładkość pow. masy szkliwnej, która musi być poddana kosztownej obróbce w przypadku szyb samochodowych, czy luster.
17Charakter chemiczny mat. ogniotrwałych:
Przwaga składników zasadowych nad kwasowymi (char. zasadowy - dolomitowe, magnezytowe).
Przewaga składników kwasowych nad zasadowymi (char. kwaśny - krzemionkowe, szamotowe).
Charakter obojętny (węglowe).
18Wymagania stawiane mat. ogniotrwałym:
Mat. ogniotrw. powinny mieć ogniotrwałość zwykłą większą lub równą 150 stożkowi pirometrycznemu (1500oC). Mat. ogniotrw. powinny posiadać dużą odporność chemiczną na działanie subst. gazowych, ciekłych i stałych. Bardzo duża odporność na gwałtowne aminy temp.
19Rodzaje spoiw wytwarzanych w cementowni Nowa Huta:
Cement hutniczy: klinkier, żużel 50%, gips 2-12%, dodatek żelazonośny korygujący;
cement portlandzki: margle, wapienie (gliny zawierające CaCO3), kreda, iły, gips - reguluje szybkość wiązań.
20Metoda produkcji cementu portlandzkiego w CNH:
Cement portlandzki w CNH otrzymuje się ze spieczenia kamienia wapiennego. Surowce przeznaczone do produkcji są drobno mielone poniżej 0,2mm i dokładnie mieszane. Mieszani dokonuje się na sucho (dodatek żelazonośny, klinkier, kamień wapienny, gips z Doliny Nidy). W czasie mielenia dochodzi do ujednorodnienia masy. Zmielone surowce podawane są do pieców obrotowych opalanych pyłem węglowym. Temp. spiekania wynosi około 1400oC. Cement jest wypalany metodą przeciwprądową (mączka podawana jest w kierunku przeciwnym do wylotu gazu). Gotowy cement transportowany jest rurociagem do silosu. Cement pakowany jest w workach po 50kg lub luzem.
21Surowce do produkcji wyr. sanitarnych:
Masą przygotowuje się w oparciu o następujące surowce: gliny, skalenie, kaoliny, piasek kwarcowy. Do produkcji szkliwa używa się: surowce ilaste, skalenie, piasek kwarcowy, zmętniacze (skład oparty na produkcji wyrobów sanit. Jacka Plicha w Jasiency).
22Surowce do produkcji płytek okładzinowych:
W produkcji płytek ceram. wykorzystuje się surowce naturalne oraz syntetyczne do produkcji masy ceram., angoby, szkliwa dekoracji. Do nich należą twarde surowce ceram., ilaste sur. ceram., sur. syntetyczne (upłynniacze , utwardzacze, zaprawiacze). Do wytwarzania powłok uszlachetniających powierzchnię użytkową płytek oraz podnoszących ich walory użytkowe i estetyczne są: angoby, szkliwa, farby ceram. Mat. dekoracyjne wytwarzane są z komponentów dostarcznych przez firmy specjalizujące się w ich produkcji.
23Asortyment produkcujny w HSO Szczakowa:
Asortyment wyrobów szklarskich dzieli się na pięć podstawowych gróp:
szkło budowlane - płaskie ciągnone (barwne i bezbarwne); szkło płaskie walcowane (ozdobne, ornamentowe, lustrzane), kształtowe budowlane, włókno szklane i szkło piankowe;
szkło opakowaniowe - butelki, słoje, ampułki;
szkło gospodarcze - wyroby szklane codziennego użytku, wzory ozdobne i dekoracyjne, galanteria szklana;
szkło techniczne - szkło elektroniczne, lagolatoryjne,, optyczne, rurki, pręty;
szkło specjalne.
24Wymienić czynności przy przygotowywaniu zestawu szklarskiego:
Pierwszy etap polega na przygotowaniu i suszeniu surowców, następnie rozdrabnia się (surowce zbrylone), odważa, miesza, homogenizuje, brykietuje (spraowanie w bloczki) lub granuluje. Celem brykietowania jest zapobiegaanie odmieszaniu się zestawu.
Drugi etap - wypalanie szkła, topienie, klarowanie, studzenie masy szklanej.
25Podać etapy procesu wytapiania szkła:
Wypalanie szkła jest skomplikowanym procesem ze względu na szereg reakcji fizycznych i chemicznych. Proces ten możemy podzielić na trzy etapy:
topienie zestawu - w przypadku szkła sodowo wapniowego najpierw następuje odprowadzenie wilgoci następnie ulega reakcji: Na2CO3 + CaCO3 « Na2Ca(CO3)2, tworzy się podwójny węglan sodowo-wapniowy, który reaguje w fazie stałej z SiO2 znacznie łatwiej niż pojedyńcze węglany. Następnie zachodzi przemiana kwarcu b w a w temp. 600oC i zaczynają się wydzielać większ ilości CO2 w skutek rozkładu węglanów. Pozostałe tlenki reagują z SiO2 tworząc krzemiany. Faza ciekła powstaje już w temp. 795oC. W miarę wzrostu temp. ilość fazy ciekłej wzrasta i rozpuszczają się inne krzemiany i krzemionki. Zakończenie tego procesu następuje w temp 1200-1300oC. Masa ta jest niejednorodna, nieprzeźroczysta i zawiera dużo pęcheży gazu głównie: CO2.
klarowanie - ma na celu usunięcie pęcheżyków gazu (CO2). Dodatkowo aby usunąć gazy stosuje się surowce klarujące np.: sulwat (siarczan sodu), który rozkłada się gwałtownie i wydziela duże pęcheże gazu, które wypychają drobne pęcheżyki, a przemieszczając się meszają masę. Dzięki klarowaniu masa staje się przeźroczysta i klarowna.
studzenie - powoduje zwiększanie lepkości (od 1100 do 120oC). Proces ten jest trudny ponieważ zaburza on stan wysoko temperaturowy, musi zachodzić powoli.
26Wymienić rodzaje siarczanowych mat. wiążących:
materiały gipsowe;
materiały anhydrytowe.
Podstawowe znaczenie ma CaSO4 i H2O. Występują tu dwie odmiany siarczanowe uwodnione CaSO4 H2O i CaSO4 0,5H2O. Jeśli odwodnimy całkowicie siarczan półwodny to tworzy się anhydryt a lub b.
CaSO4 2H2O -(60-190oC)® CaSO4 0,5H2O + 1.5H2O;
CaSO4 0.5H2O -(190-220oC)® CaSO4 + 0,5H2O;
CaSO4 -(800-1000oC)® CaO + SO2 + 0.5O2. 27Surowce topnikowe jako składniki mas:
Topniki, którymi są najczęściej surowce skaleniowe są dodawane do mas w celu zmniejszania porowatości otrzymanych z nich surowców. Topniki w czasie wypalania topią się i powodują zmniejszenie porowatości lub całkowity jej zanik, w rezultacie czego otrzymuje się wyroby nieporowate, lub o określonej ilości porów. Jednocześnie w niższych temp. topniki odgrywają rolę materiałów schudzająch.

70Wymienić surowce stosowane do produkcji szkła
SiO2 (podstawowy surowiec dla przemysłu szklarskiego) wprowadza się do zestawu w postaci piasku szklarskiego. W zależności od rodzaju szkła wprowadza się go do zestawu w ilości od 70-85%. Piaski szklarskie powinny posiadać jak najmniejszą zawartość związków barwiących. Duże znaczenie ma także kształt ziaren piasku. Zbyt duże ziarna źle się topią, a zbyt małe mają tendencję do rozpylania się i tworzenia grudek w szkle. Najlepsza jest frakcja średnio ziarnista o wielkości ziaren od 0,1 do 0,315mm. Aby ułatwić reakcję z pozostałymi składnikami ziarna powinny być ostrokrawędziste. Do produkcji szkła beezbarwnego używa się piasku wzbogaconego przez mechaniczne usuwanie zanieczyszczeń (filtracją lub chemicznie). B2O3 wprowadza się do zestawu w postaci boraksu Na2B4O7 lub kwasu borowego: H2BO3, zwiększa on odporność chemiczną oraz wytrzymałość na zginanie, rozciąganie i uderzenia, ułatwia topnienie masy szklanej oraz obniża współczynnik rozszerzalności cieplnej. Wprowadzenie do zestawu Al2O3 w postaci skaleni sodowo wapieniowych, poprawia prawie wszystkie własności, a zwłaszcza mechaniczne i techniczne oraz hamuje proces krystalizacji. Utrudnia topnienie i odgazowanie masy szklanej. Na2O wprowadza się w postaci sody krystalicznej Na2CO3. Rozróżniamy sodę lekką lub ciężką, bardzo aktywny topnik. Pogarsza właściwości mechaniczne i odporność chemiczną. K2O wprowadzony w postaci potażu K2CO3 zmniejsza lepkość i polepsza właściwości dielektryczne. CaO wprowadzone w postaci CaCO3 lub dolomitu - stabilizator poprawiający warunki topnienia.

71Przygotowanie surowców w ceram. właściwej:
magazynowanie takiej ilości surowców, aby zapewnić ciągłość produkcji;
rozdrobnienie surowców, aby zapewnić dobre ich mieszanie.

72Metody zdobienia wyrobów porcelanowych:
Istnieją dwie podstawowe metody: plastyczna i barwienia. Metoda plastyczna polega na umieszczaniu na powierzchni wyrobu wzorów wklęsłych lub wypukłych, tzw.: reilefów. Szerzej jest zastosowane zdobienie barwne - barwienie szkliw, nakładanie barwnych mas, rysunków, wzorów:
podszkliwienie - fajans;
naszkliwienie - porcelana;
wszkliwienie.
73Zastosowaniw cementu portlandzkiego:
Cement portl. stanowi jeden z najważniejszych mat. budowlanych. Stosuje się go do przygotowywania zapraw, betonów, wyrobów prefabrykowanych i azbestowo-cementowych, które mają zastosowanie w budownictwie (krycie dachów, instalacje wodno-kanalizacyjne).
74Cement hutniczy:
Ze względu na metody produkcji oraz surowce z jakich jest wykonany cementy możemy podzielić na: cementy krzemionkowe, portlandzkie, cementy zawierające dodatki hydrauliczne. W tej ostatniej grupie mieści się cement hutniczy. Produkowany jest on z: żużlu wielkopiecowego, który zgranulowany przez szybkie ochłodzenie wykazuje po zmieleniu wyraźne właściwości hutnicze. Do otrzymanego w ten sposób żużlu dodaje się klinkier. Mieszaninę tę poddaje się przemiałowi. Zgranulowany żużel powinien charakteryzować się następującymi zawartościami tlenków: Al2O3 od 10 do 22%, CaO powyżej 40%. Skład cementu hutniczego waha się w szerokich granicach, a zawartość granulowanego żużlu wielkopiecowego wynosi około 25%. Cement hutniczy ma większą odporność chemiczną i mniejsze ciepło wiązania w porównaniu do cementu portlandzkiego.
75Pojęcie szkła:
Niektóre substancje stopione, które w czasie studzenia nie krystalizują i stopniowo zwiększają swoją lepkość określa się nazwą szkieł. Inna definicja szkła: szkło jest to dowolna substancja nieograniczona lub ograniczona, która przy ochładzaniu przeszła w sposób ciągły ze stanu zwykłej cieczy do stanu w której lepkość jest większa od 1013 puazów.
76Podstawowe własności szkła:
Szkło posiada własności pośrednie między cieczami, a ciałami krystalicznymi: brak określonej temp. topnienia (przejście ze stanu ciekłego w stan stały ma charakter ciągły), -przeźroczystość (brak wad mikrostruktury o wymiarach porównywalnych z długością fali światła widzialnego), -kruchość (duża wytrzymałość na ściskanie od 60 do 1200kg/mm2, mała wytrzymałość na zginanie i uderzanie), -mała wytrzymałość na rozciąganie od 3 do 7kg/mm2 (hartując wyroby można ją zwiększyć do około 30kg/mm2), -mały współczynnik rozszerzalności cieplnej, dla zwykłych szkieł wynosi 50-100E7, -niska przewodność cieplna od 0,7 do 1,3kcal/m2hC, -mała odporność na ciągłe zmiany temp., -złe przewodnictwo elektryczne, łatwość barwienia szkła na różne kolory, dobra izolacja akustyczna.
77Wyroby i nieformowane mat. ogniotrwałe:
Mat. ogniotrw. można podzielić na wyroby ogniotrwałe:
o określonym kształcie geometrycznym, do których zaliczamy: cegłę, płytki, prostki (wszystkie kąty proste i równoległe naprzeciwległe ścianki), kształtki (nie spełniające tych warunków);
nieformowane mat. ogniotrw., do których zaliczamy: zaprawy ogniotrw. służące do łączenia wyrobów, masy ogniotrw. służące do ubijania na formy odlewnicze, betony ogniotrw., włókniste mat. służące jako izolacje cieplne.
78Ceramika techniczna:
Ceram. techniczna oznacza wyroby ceramiczne o bardzo specyficznych własnościach, wytwarzanych przy zastosowaniu niekonwencjonalnych metod technologicznych np.: filtry, płytki do nanoszenia układów elektronicznych.
79Różnica miedzy porcelaną, pół porcelaną, a fajansem:
Porcelana - biała spieczona, nienasiąkliwa, cienka i twarda, przeświecalna, nieprzepuszczalna dla cieczy i gazów, zdobiona naszkliwnie, większa wytrzymałość mechaniczna od fajansów, struktura bardzo drobnoziarnista. Wyroby porcelanowe są wypalane na bskwit w niższej temp. niż na ostro, natomiast wyroby fajansowe na biskwit są wypalane w temp. wyższej niż na ostro.
Fajans - barwa od białej do kremowej, nasiąkliwość od 5 -15%, grubszy od porcelany, nieprzeświecalny, nieszkliwiony, może służyć jako filtr, lżejszy od wyrobów porcelanowych podszkliwionych, stosuje się szkliwa niskotopliwe.
80Pod. wymagania stawiane piaskom szklarski
Piaski powinny posiadać jak najmniejszą ilość związków barwiących a zwłaszcza żelaza. Nie powinny zawierać substancji ilastych , które mogą powodować powstawanie smug na szkle. Duże znaczenie ma uziemienie grube ziarna źle się topią i rozpuszczają w masie szklanej. Drobno ziarniste frakcje piasku mają tendencje do roz. i tworzenia grudek w szkle. Najlepsza jest frakcja średnio ziarnista o wielkości ziaren 0,1-0,315mm. Aby ułatwić reakcję z pozostałymi składnikami ziarna powinny być ostro krawędziste. Do prod. szkła bezbarwnego używa się piasku wzbogaconego przez machaniczne usuwanie zanieczyszczeń flotację lub chamicznie.
81Skład wyrobów ogniotrwałych szamotowych
- szamot, gliny ogniotrwałe, surowce schudzające Gliny ogniotrwałe z magazynu przechodzą do suszarki poziomej lub pionowej, następnie obrotowej, do zbiornika zmielonych glin ogniotrwałych. Szamot i surowce schudzające przechodzą do magazynu, kruszarki szczękowej, do młynów kulowych i poprzez przesiewacz do zbiorników zmielonych surowców schudzających. Kolejny etap produkcji - przygotowanie masy plastycznej (odbywa się w mieszadle dwuwałowym, masa przechodzi do prasy ślimakowej, na końcu formowanie wyrobów na prasach mechanicznych ręcznych) i sypkiej (odbywa się w mieszadle Eurecha lub w kółogmocie mieszającym, formowanie na ciężkich median, lub hydraulicznych prasach, uformowane wyroby przechodzą do suszarki komorowej lub tunelowej, później sortowanie wyrobów i magazynowanie).
Do czego stosuje się mater. ogniotrwałe
- do budowy pieców przemysł, pracujących w wysokich temp. , urządzeń służących do przeprowadzania specjalnych operacji technologicznych (np. wymurowanie kadzi w stalowniach i odlewniach), przygotowanie słupów i lejów przy syfonowym odlewaniu stali (główny odbiorca -hutnictwo). W przemyśle metali nieżelaznych z użyciem mat. ogniotrwałych na l toną stali jest duże. Czas pracy w urządzeniach waha się od kuku minut do kilku lat.

82Wapno palone
Do produkcji używa się skał wapiennych o bardzo dużej zawartości CaC03, powyżej 93% np. wapień krystaliczny, wapień zbity, muszlowy, kreda. Surowce te powinny być czyste, jak najmniej domieszek (dolomity, subst. ilaste, kwarc), które wpływają na jakość wapna (5-8% domieszek). Produkcja: ogrzanie w warunkach zapewniających całkowity rozkład węglanu wapnia (CaCO, <-> CaO + CO;). Temp. powyżej 898*C. W toku rozkładu następuje ubytek masy 44% i objętości od 10-12% (produkt silnie porowaty). Produkcja polega na rozdrobnieniu i wypaleniu. Duże bryły są wypalane w plecach szybowych. Piece ogrzewane gazem (mniejsze zanieczyszczenie produktów). Małe bryły wypalane są w plecach obrotowych. Właściwości wapna zależą od temp.:
zbyt wysoka - produkt z małą zdolnością łączenia się z wodą. Proces gaszenia wapna jest silnie egzotermiczny (l kg CaO 277 kcal ciepła). W zależności od ilości wody zużytej otrzymujemy różne produkty:
- wapno gaszone na sucho (hydratyzowane) w postaci proszku, 70% wody
- ciasto wapienne 50% wody
mleko wapienne (konsystencja śmietany) Jakość wapna określa się wydajnością procesu gaszenia: liczba kg ciasta wapiennego, które uzyskuje się z l kg CaC03, również szybkością procesu gaszenia (szybko gaszące - poniżej 15 minut - powstaje wapno tłuste, umiarkowanie szybko gaszące - 15-30 minut - wapno półtłuste, wapno gaszone - powyżej 30 minut).
83Ceramika szlachetna
Wyroby cienkościenne wypalające się na biało (zalicza się wyroby porcelanowe lub fajansowe). Wyroby są tym szlachetniejsze im bardziej są cienkościenne i bardziej bidę po wypaleniu. Odznaczają się skomplikowanych kształtem i zdobnictwem.

90Cementownia Nowiny
Cementownia składa się z dwóch części. Cementowni „Nowiny 1” i „Nowiny 2”. Cementownia „1” wytwarza cement metodą suchą, a cementownia „2” metodą mokrą. Metoda mokra polega na tym że przemiał surowców następuje w obecności wody, powstaje tzw. szlam, który jest przekazywany do pieca. Szlam zawiera ok. 35% wody. Odparowywanie wody wiąże się z większym zużyciem energii – ok. 1600kcal. Metoda sucha jest bardziej energooszczędna. Zakład posiada dwie linie produkcyjne, które w sumie produkują 1750ton klinkieru na dobę. W przedsiębiorstwie stosowane są surowce z własnego kamieniołomu. Są to wapienie dewońskie, margle, łupki dewońskie, resztę stanowią glinokrzemiany oraz pyły z Huty Częstochowa zawierające żelazo, które obniża temp. wypalania. Surowce przekazywane są do kruszarek młotkowych (frakcja ok. 50mm), po czym następuje ważenie i zestawienie surowcowe i ilościowe. Następnie surowiec zsypywany jest do młynów kulowych o dł. 12m z czytnikami akustycznymi. Homogenizacja następuje w specjalnych silosach. W górnej części silosu przy panującej temp. ok. 500C odbywa się pneumatyczne mieszanie mąki surowcowej, wymieszana mąka opuszczana jest do dolnej części silosu gdzie następuje wzrost temp. do 800 – 9000C. Proces który zachodzi jest procesem kalcynacji (rozkładu węglanu wapnia). Mąka surowcowa jest przekazywana pneumatycznie do pieca i wypalana w temp. 14500C. Jest to piec obrotowy, w którym w procesie wypalania powstają 3 podstawowe minerały klinkieru: krzemian dwuwapniowy, krzemian trzywapniowy i glinian wapniowy. Klinkier po wyjściu z pieca zostaje schłodzony w chłodnicach z wentylatorami, które transportują ciepłe z powrotem do pieca. Po zmieleniu klinkieru z gipsem otrzymujemy cement. Gips jest regulatorem czasu wiązania cementu. Jest go w cemencie od 3 – 5%. Podstawowe marki produkowanego cementu : 42SR, 32SR. Wytwarzany jest także cement specjalny, cement z dodatkami, cement hutniczy z niewielką ilością żużla.

84Właściwości porcelany
czerep spieczony, wysoka wytrzymałość median, (większa od fajansów), przeświecanie, biała barwa, przeświecalny, zdobienie na szkliwie, nasiąkliwość (poniżej 0,3%), cienkościenne, bardzo trwała i jednocześnie dość krucha, czerep nieprzepuszczalny dla cieczy i gazów, tekstura o charakterze o charakt. drobnoziarnistym. Rodzaje:
- twarda wypalana w temp. od 1350-1410-C
- miękka wypalana w temp. od 1250-1320*C
Wyroby porcelanowe są wypalane na biskwit w niższej temp. niż na
ostro, wyroby fajansowe na biskwit są wypalane w wyższej temp. niż naostro.
85Rodzaje siarczanowych mat. wiążących
Mat. wiążące produkowane z kamienia gipsowego CaSO4+2 H2O lub anchydrytu CaSO4 . W układzie CaSO4+ H2O istnieją 2 rodzaje uwodnienia siarczanu wapnia , a mianowicie : gips dwuwodny CaSO4+2 H2O i gips pół wodny CaSO4+ 0,5 H2O, oraz 3 rodzaje bezwodnego siarczanu wapniowego czyli anchydrytu: anch. I, II, III . Gips pół wodny oraz anchydryt III występują w 2 odmianach a i b. Najważniejsze produkty: gipsy palone (gips bud. Mur., sztukatorski, modelowy,)gipsy o wysokiej wytrzym. cement anchydr. (powietrzny mat. wiążący składający się głównie z bezwodnego siarczanu wapniowego oraz dodatków zwanych aktywatorami- wapno palone ,dolomit palony ,granulkowy żużel wielo kopiecowy ) gips estrychowy (otrzymuje się przez wypalenie gipsu lub anchydrytu w temp. 800- 10000 C i zmielenia tego produktu. Składa się on z bezwodnego siarczanu wapniowego i CaO który gra role aktywatora ), zaprawy gipsowo wapienne.
86Opoczno
Odważan