Basic HTML Version
50
Keramický zpravodaj 29 (1) (2013)
Jinak je tomu u jílovců, tedy diageneticky zpevněných jílů,
byť ty by byly čistě kaolinitického charakteru. U nich slino-
vání s následnou expanzí probíhá bez vzniku zřetelného
množství skelné fáze. I v tomto případě je to důsledek
vývoje plynů, avšak na narůstání se zásadně podílí anizo-
tropní struktura, která je velmi citlivá na vznik, zvětšování
a rozvírání prasklin při zvyšující se teplotě. Čím větší an-
izotropii rozměrových změn jílovce vykazují, tím mají větší
náchylnost k nárůstu [1]. Narůstání podrobně studoval
J. O. Everhart [2] a nazval je sekundární expanzí. Tento po-
jem, v českém znění jako sekundární nárůst, se i u nás stal
pojmem běžně používaným k vyjádření objemových změn
páleného lupku při jeho přepalu.
Objemovou labilitu při ohřevu se podařilo zachytit u přírodní-
ho kusového jílovce Hřebeč. Na zvlášť upraveném termogra-
fickém přístroji (VÚSH Brno) byl sledován úbytek hmotnosti
krychličky o hraně 1 cm, vyřezané z jílovce. Termografický zá-
znam je na obr. 1. Byla použita jednak citlivost běžná (TG 1)
a jednak citlivost 10 násobná (TG 2). Zkouška musela být
ukončena při 1400 °C kvůli zpříčení tělíska v trubici, neboť do-
šlo k jeho expanzi (i když přístroj mohl pracovat do 1600 °C).
Do 1100 °C má křivka TG průběh typický pro kaolinitickou
surovinu. Nad touto teplotou se však hmotnost po předchá-
zejícím ustálení opět snižovala, což zvláště zřetelně zachytila
křivka TG 2. Jaký plyn ze vzorku unikal? Na základě údajů
z literatury [3] můžeme soudit, že to byl kyslík z Fe
2
O
3
. Podle
tam uvedené grafické závislosti únik kyslíku při žíhání Fe
2
O
3
začíná právě od 1100 °C a tento únik se s teplotou exponen-
ciálně zvyšuje. Hnědý oxid železitý při tom přechází postupně
na černé oxidy nižší valence (Fe
3
O
4
, FeO). Protože jílovec Hře-
beč obsahuje vždy oxidy železa, můžeme soudit, že uvedený
druhý úsek snižování hmotnosti (nad 1100 °C) je dán v pod-
statě únikem kyslíku, což pak následně zapříčinilo uvolnění
a expanzi struktury jílovce.
Veliký a možná zásadní vliv na projev sekundárního nárůstu
má organická substance v jílovcích, protože vytvářením
redukčního prostředí uvnitř vypalovaného jílovce se in-
tenzifikuje slinování. Při vyhořívání organické substance
unikají oxidy uhlíku, a také ty vyvolávají sekundární nárůst.
Problematika vyhořívání organických látek při výpalu jílovců
byla blíže zkoumána a výsledky byly publikovány [4, 5]. Bylo
zjištěno, že vyhořívání probíhá u jílovců podle parabolických
zákonitostí v závislosti na teplotě, což nakonec ovlivňuje
i zhutňování a objemovou stabilitu výpalků.
I dilatometrickými zkouškami bylo prokázáno [6], že různými
teplotními režimy lze dosáhnout u jílovce Bv maximálního
zhutnění ve velmi širokém rozmezí teplot 1200-1400 °C.
Platí, že čím rychlejší je ohřev, tím teplota maximálního
zhutnění je nižší a naopak. Při patřičně pomalém ohřevu se
posléze dostaneme ke správné výši teploty slinutí odpovídající
chemickému složení jílovce. Vysvětlení musíme hledat v po-
stupném vyhořívání organických látek, tedy v měnícím se re-
dukčním prostředí uvnitř vypalovaných kousků. Nízká teplota
maximálního zhutnění se projeví při následné vyšší teplotě na-
růstáním, což je typické pro jílovce s anizotropní strukturou.
Na obr. 2 je názorně ukázáno, jak různé režimy ohřevu jílovce
Bv ovlivnily rozměry tělísek po dilatometrické zkoušce. Velmi
silný projev sekundárního nárůstu jílovce Bv se podařilo pro-
kázat nasazením výdrže v oblasti rychlého smršťování. Průběh
křivek na obr. 3 to jednoznačně dokládá. Sekundární nárůst,
projevivší se při vyšší teplotě, byl prokázán i na větším kuso-
vém vzorku jílovce Bv, rozlomeném na dvě části vypálené na
různé teploty (obr. 4). Dodejme k tomu ještě, že při narůstání
kusových vzorků bylo rtuťovou porozimetrií zjištěno, že se na
něm podílí hlavně póry velikosti 0,03-0,04 a 0,16-0,20 µm
[1]. Prudkou expanzi šamotu při 1200 °C dokumentuje křiv-
kou expanse/kontrakce Chesters [7] a dodává, že je pravdě-
podobně způsobena vývojem plynů.
Problematice sekundárního nárůstu se nevyhnou ani naši
následovníci z příštích generací. Na žárovém mikroskopu, na
krychličkách o hraně 3-4 mm, bylo prokázáno rozvírání vrs-
tevnatosti jílovce Semanín v oblasti teplot nad 1100 °C (obr.
5). Ložisko je prozkoumané, zatím však neexploatované.
Literatura
[1] Lach V., Kunc J.: Anizotropní struktura žárovzdorných
jílovců. Stavivo (6) (1985) 232-238
[2] Everhart J. O.: Secondary expansion in refraktory clays.
Ohio State Univ. studies VII (1 May) (1938)
[3] Nekrasov B.V.: „Kurs obščej chimii“, Goschimizdat,
Moskva (1952) 779
[4] Růžek J. a kol.: Vyhořívání organických látek z opatovic-
kých lupků, Stavivo (11) (1967) 385-389
[5] Kunc J. a kol.: Výpal žárovzdorných jílovců v rotační peci
z hlediska vyhořívání organických látek a sekundárního
nárůstu, Stavivo (7) (1975) 209-212
[6] Kunc J., Lach V.: Dilatometrie žárovzdorných jílovců
s anizotropní strukturou. Stavivo (4) (1990) 140-143
[7] Chesters J.H.: Refractories, 297. The iron and steel insti-
tut, London (1973)
Obr. 4
Vzhled kusového jílovce Bv při dvou teplotách
výpalu: levá část - výpal na 1100 °C/2hod, pravá
část - výpal na 1250 °C/2hod
Obr. 5
Otvírání vrstevnaté přírodní struktury jílovce Sema-
nín zachycené na žárovém mikroskopu