Basic HTML Version
56
Keramický zpravodaj 28 (4) (2012)
HISTORIE
(History)
Střípky Z KERAMICKÉHO OBORU (21)
(Crocks
from ceramic field (21))
Jaroslav KUnc
Termická analýza jílů a plastičnost
Průběh dějů při ohřevu jílových zemin - pokračování
V minulých střípkách byl náš první pohled zaměřen na níz-
koteplotní úsek do 400 °C. Tento úsek má významný vztah
k plastičnosti, byť v něm nedochází k významným struk-
turně-mineralogickým změnám jílových minerálů. Uvedli
jsme, že úbytek hmotnosti je nepřehlédnutelným znakem
přítomnosti třívrstvých minerálů, což příznivě ovlivňuje
plastičnost. Abychom to však příliš nezjednodušovali,
dodejme, že na ztrátě se podílí nejen různé smíšené
struktury jílových minerálů s vrstvičkami monmorillonitic-
kými, chloritickými, případně i halloysitickými, tak také
nevýrazné amorfní koloidní gely SiO
2
+ Al
2
O
3
, případně
ojediněle i allofany, jež mají obsah sorbované vody i přes
20%, a které se vyskytují u nás místně na styku s jinými
nerosty [1]. Případně přítomné nejílové sloučeniny ((hydro-
xidy Al a Fe, uhlíkaté látky, sirné sloučeniny) průběh křivek
také ovlivňují, což jsme v minulých střípkách poznamenali.
Bližší údaje k tomu najde čtenář v odborné literatuře [2].
Posuďme průběh termických křivek bentonitu Wyoming
(viz střípky 20) a bentonitu Sabenil 550 (viz obr. 1) v jejich
vzájemné souvislosti. Vidíme, že již v nízkoteplotním úseku
se oba druhy zřetelně liší. Zatím co bentonit Wyoming se
vyznačuje výrazným jednoduchým průběhem křivky TG,
bentonit Sabenil se od ní naprosto zřetelně odlišuje. Ztráta
hmotnosti je nižší a kolísavý průběh spolehlivě dokládá
různorodější vazbu fyzikálně-mechanicky vázané vody
a tedy i proměnlivější skladbu jílové hmoty. Také křivky
DTA se liší. Je zřejmé, že náš severočeský natrifikovaný
bentonit má méně pravidelný klad vrstevních jílových mi-
nerálů, provázanost a soudržnost vrstev je jiná. Celková
stavba je vlastně důsledkem substitucí kationů, a to jed-
nak v základních krystalických sítích (Fe
3+
, Mg
2+
za Al
3+
v oktaedrech, Al
3+
za Si
4+
v tetraedrech), a jednak jejich
absorpcí v mezivrstevních prostorách (výměnné kationy
Mg, Ca, Na, K, Li, Sr, Ba). To vše spolu s obsahem vody
sorpční a mezivrstevní určuje kompaktnost struktury obou
bentonitů a z toho vyplývající jejich specifické chování
za surova i při ohřevu. Z čistě keramického hlediska vi-
díme, že uvolňování fyzikálně mechanicky vázané vody
je u nich při zvyšující se teplotě různě rychlé. Může to
ovlivnit chování keramické hmoty při výpalu? Zcela určitě.
Rychlost úbytku fyzikálně mechanické vody lze využít jako
jedno kriterium k optimalizaci skladby pracovní hmoty. Při
tom nemusíme znát detailní rozdíly v uspořádání vrstev-
ních sítí jílových minerálů. Jejich soudržnost je vyjádřena
strmostí průběhu TG v nízkoteplotní oblasti.
Nejinak je tomu u jílů cihlářských. Demonstrovat to bude-
me termickými křivkami jílu z cihelny Hranice a červenice
z cihelny Boskovice, analyzovanými v r. 1995. Tyto suro-
viny byly zkoušeny na základě požadavku výrobce kera-
mických květináčů za účelem objasnění nepravidelného
výskytu prasklinek u vypálených výrobků. Suroviny byly
podrobeny řadě zkoušek (Bigotova křivka, rychlost vy-
sušování, zrnitost dle Winklerova trojúhelníku aj.), z nichž
nás dnes bude zajímat hlavně termická analýza. Zjištěné
termogravimetrické křivky jsou uvedeny na obr. 2. Je na-
prosto zřejmé, že průběh křivek obou sledovaných surovin
je rozdílný a to jak v nízkoteplotní oblasti, tak v teplotní ob-
lasti nad 550 °C. Při tom celková ztráta žíháním je stejná.
Z toho tedy usuzujeme, že chování za surova i při výpalu
se bude u obou surovin lišit. Můžeme konstatovat, že
hranická surovina má vyšší obsah kaolinitu (značná ztráta
hmotnosti a hluboká endoprodleva při 550-650 °C), kdež-
to boskovická červenice má naproti tomu více třívrstvých
jílových minerálů, jak to prokazuje větší ztráta hmotnosti
do 250 °C. Čím více je těchto třívrstvých minerálů, tím
menší je proto podíl kaolinitu. Červenice má také zřetelný
obsah uhličitanu vápenatého, jak vyplývá z typického
zlomu na křivce TG a z příslušné endoprodlevy při 780 °C.
Obr. 1
Bentonit Sabenil 550 (1996) – termografie DTA, TG