Výroba keramiky a výroba cihel

Jednoduchá, a přitom i složitá je výroba pálených cihel – Cihlářské zeminy jsou hlavní surovinou pro výrobu cihel a tvoří přibližně 85 % vznikajícího materiálu. Tyto zeminy vznikají rozkladem původních hornin, říká Jakub Fridrich z VUT Brno, Fakulty chemické v diplomové práci na téma: Cihelný recyklát jako surovina pro výrobu pálících pomůcek pro cihlářský průmysl. Z této diplomky budeme v neslujících pěti dílech vycházet.

Keramika: anorganický nekovový materiál, více či méně porézní, křehký, tvrdý, ve vodě nerozpustný, chemicky odolný, tepelně odolný, špatně vede teplo a vůbec nevede elektřinu.
Tradiční keramika: na bázi jílů (oxidová keramika).
Technická keramika: speciální materiály – velmi tvrdé, odolné velmi vysokým teplotám – např. brusiva, magnetické materiály, řezné materiály… karbidy, nitridy.
Tradiční jílová keramika

• červený střep (surovinou je jíl/hlína s obsahem Fe):
• cihlářské zboží
• kamenina
• bílý střep (hlavní surovinou je kaolín) porcelán, sanitární keramika, pórovina – obkladačky

Výroba keramiky ve zkratce:
1. jíl a další suroviny se smíchají s vodou na „těsto“.
2. tvarování výrobku.
3. sušení – odchod „záměsové“ vody.
4. výpal – suroviny slinou na výslednou hmotu.

Plastické suroviny – jíly a hlíny
– obsahují tři druhy částic – jílovina (částice jílových minerálů),
– prachovina a pískovina – zrna křemene a živců,
hlína: 20-50 % jílovinových částic,
jíl: 50-100 % jílovinových částic

Každé ložisko jílu/hlíny je unikátní – liší se složením a granulometrií. Každé ložisko se tedy hodí na jiný druh výrobků. Plastická surovina musí obsahovat alespoň 25 % jíloviny (jinak není plastická…).

Výroba cihlářského zboží

• cihly všeho druhu, stropní prvky, střešní tašky, drenážní trubky…
• porézní střep – vysoká nasákavost, riziko poškození mrazem,
• + nízká tepelná vodivost.
• naštěstí – porozitu (mrazuvzdornost, prosákavost) lze regulovat pomocí granulometrie suroviny (tašky).
• surovina: cihlářská hlína – buď obsahuje přirozeně i ostřivo, nebo se musí přidávat (písek, popílek…).
• těží se přímo v lokalitě cihelny, po natěžení se nechá ležet na haldě – promíchávání, homogenizace, rovnoměrné rozložení vlhkosti, bobtnání jílů.

Zeminy jsou nejčastěji přímo dopravovány do nedaleké cihelny – ty jsou z ekonomických a logistických důvodů stavěny právě v těsné blízkosti nalezišť bohatých na vhodné zeminy – nebo dochází u zemin k předúpravě.

Hlavní podíl cihlářské hlíny tvoří slída, prachová zrna křemene a úlomky různých hornin. Typickou červenou barvu vypáleným cihlám dává Fe₂O₃, který zde funguje jako pigment; koncentrace Fe₂O₃ má vliv na „sytost“ výsledné červené barvy. V některých případech cihlářských zemin jsou přítomny i krystaly kalcitu a sádrovce. Zastoupení jílových materiálů, jako jsou kaolinit, illit, montmorillonit, chlorit a další, je poměrně nízké – v porovnání s jinými keramickými materiály – a velmi proměnlivé. Výsledné složení zeminy má zásadní vliv na její celkovou plastičnost.

Složení napříč geologickými oblastmi se samozřejmě mění, a proto je nutné posuzovat vhodnost a použitelnost zeminy pro výrobu cihlářských produktů. Existuje například klasifikační diagram cihlářských jílů a klín podle Winklera – (viz. tabulka 1).

Winklerův diagram

Klasifikace oblastí vyznačených ve Winklerově diagramu

Další možnou analýzou vhodnosti užití zeminy je rozdělení z chemického pohledu, tedy podle složení oxidů v zemině obsažených. Na obr. 1 je možné vidět diagram, kde je na ose x vynesen podíl oxidů alkalických kovů (R₂O), oxidů kovů alkalických zemin (RO) a oxidu železitého (Fe₂O₃), na ose y je podíl oxidu hlinitého (Al₂O₃) a křemičitého (SiO₂). Uvnitř diagramu jsou vyznačeny oblasti složení vhodného pro: hutné a slinuté výrobky (1), terakotu a hrnčířinu (2), pálenou krytinu (3) a zdicí prvky (4).

Obr. 1: Vhodnost suroviny po chemické stránce

U vstupních surovin cihlářského průmyslu je třeba chemických analýz pro stanovení obsahu nežádoucích látek jako jsou: velké krystaly sádrovce či vápence, organické látky, hrubý křemen, pyrit anebo ve vodě rozpustné soli, jako např. sírany alkalických kovů (např. Na2SO₄) a kovů alkalických zemin (např. MgSO₄); tyto soli tvoří na výrobcích tzv. výkvěty a při jejich hydrataci dochází k expanzi a následnému porušení materiálu. Dalšími významnými parametry cihlářské zeminy jsou také vedle granulometrické analýzy: množství rozdělovací vody, citlivost na sušení nebo chování materiálu při teplotě výpalu (900–1 100 °C).

Vlastnosti cihlářských materiálů specifikuje na území České republiky norma ČSN 72 1564. Tato norma definuje požadovanou kvalitu surovin a zároveň i jednotné způsoby testování.

Keramické výrobky:

-jik-
Foto: iStock