Шамотные изделия изготовляют из огнеупорных глин с добавкой к ним отощающего материала — шамота, который, в свою очередь, получают из огнеупорных глин путем их обжига. Таким образом, сырьем для производства шамотных изделий служат огнеупорные глины. Основной составляющей огнеупорных глин являются мелкие частицы глинистого вещества, часто представляющего собой минерал каолинит, состав которого выражается формулой — А1203.
2Si02.
2Н20.
Реже глины слагаются или содержат в значительных количествах другой глинистый минерал — монотермит, имеющий состав 0,2К2О А1203 3Si02 1,5Н20. В каолините содержится 39,5% А1203; 46,6% Si02 и 13,9% Н20. При нагревании выше 600° в результате удаления химически связанной воды содержание глинозема повышается до 45,5%. Однако глины с указанным содержанием глинозема в природе встречаются редко.
Обычно в их состав входят в небольших количествах другие минералы, а также органические примеси растительного происхождения, загрязняющие глины К числу посторонних минералов и загрязняющих примесей, ухудшающих качество и рабочие свойства глин, относятся: кварц, слюда, полевой шпат, углекислые кальций и магний, окислы железа, серный колчедан (пирит), рутил и др. Огнеупорность наиболее чистых каолинитовых глин равна 1740-1750″, огнеупорность монотермитовых глин — несколько ниже.
Наиболее вредной примесью в глинах являются соединения железа. Допустимое предельное содержание окислов железа для глин каждого месторождения устанавливается соответствующими техническими условиями.
Обычно оно составляет 1,5-3%. Для глин наиболее загрязненных соединениями железа верхний допустимый предел содержания их в пересчете на окись железа не превышает 5-5,5%. Глины с более высоким содержанием окислов железа в производстве шамотных изделий не применяются.
Эти глины, во-первых, обычно не обладают достаточной огнеупорностью, во-вторых, скопления окислов железа при обжиге образуют черные железистые выплавки. Глины, загрязненные в значительной степени окислами железа, часто сравнительно легко распознаются по внешнему виду, так как бывают окрашены в оранжевый, красный или светло-коричневый цвета.
Если железо находится в глинах в виде пирита, то цветной окраски может и не быть.
Но в этом случае пирит часто может быть обнаружен в виде скопления блестящих золотистых кристаллов, образующих после обжига железистые выплавки, если пирит содержится в глинах даже в относительно небольших количествах.
Кварцевый песок является наиболее распространенной примесью в глинах. Относительно крупный кварцевый песок является инеотным материалом.
Он служит отощителем — уменьшает пластичность и связывающую способность глин, их усадку при сушке и обжиге.
Он повышает температуру спекания глин.
Весьма тонкозернистый кварцевый песок, наоборот, понижает температуру спекания и огнеупорность глин.
Соединения кальция — кальцит и гипс — могут быть в глинах как в виде крупных желваков и кристалликов, так и б тонкоизмельченном состоянии.
Крупные включения кальцита дают после обжига огнеупорных изделий «дутики». Тонкодисперсные же кальцит и гипс снижают огнеупорность и температуру деформации под нагрузкой, увеличивают усадку изделий в обжиге.
Минералы, содержащие щелочи (полевые шпаты, слюды), понижают температуру спекания и огнеупорность глин.
Пониженную температуру спекания сравнительно с каолинитовыми глинами имеют глины монотермитные, содержащие также значительное количество щелочей.
Рутил, представляющий собой двуокись титана, встречается в глинах в тонко дисперсном состоянии в количествах 1,5-2%. Он окрашивает глину после обжига в различные цвета от желтого до фиолетового. Рутил понижает огнеупорность глин.
В глинах часто содержатся органические соединения растительного происхождения. Содержание их доходит иногда до 10%. Они придают глине серый, иногда почти черный цвет.
В процессе обжига органические соединения выгорают, что сообщает черепку повышенную пористость, повышает температуру спекания глин. Серая или черная окраска, которую имела глина, после обжига исчезает.