В производстве керамического кирпича, помимо местных глин, суглинков и песков широко применяются тугоплавкие и огнеупорные глины различных месторождений. Для этого существуют три взаимосвязанные группы причин:

- необходимость получить кирпич с приемлемой механической прочностью;

- желание снизить чувствительность шихты к сушке и тем самым повысить производительность технологической линии (сократить цикл сушки и обжига);

- желание получить лицевой или клинкерный кирпич светлых, золотисто-желтых тонов.

Рассмотрим все три ряда факторов.

Технологические факторы применения тугоплавких глин

Согласно А. И. Августинику, для получения нормально спеченного керамического кирпича должны быть выполнены 2 условия (в мольных долях):

- соотношение молярных долей Al₂O₃ : SiO₂ составляет 0,04-0,21, а для клинкерного кирпича – 0,04-0,12;

- молярная доля плавней K₂O+Na₂O+CaO+MgO+Fe₂O₃ = 0,06-0,42, а для клинкерного кирпича – 0,06-0,18.

Невыполнение требований по соотношению Al₂O₃:SiO₂ часто приводит к получению кирпича с дефектами типа «холодный треск», или к появлению трещин в зоне подготовки, снижению механической прочности кирпича. Причем, в данном случае недостаточная прочность не компенсируется повышением температуры обжига.

Недостаток плавней приводит к получению продукта с низкой морозостойкостью и механической прочностью. Впрочем, большинство современных печей обжига кирпича могут успешно работать при температурах обжига около 1100^оС, что позволяет применять глины с невысоким содержанием плавней, находящиеся в зоне составов для клинкерного и даже для кислотоупорного кирпича.

В последнее время получил распространение кирпич, окрашенный в коричневый цвет железомарганцевыми пигментами. Данные пигменты, вводимые в шихту в концентрации 1-3%, являются интенсивными плавнями, поэтому для предотвращения деформации и оплавления кирпича в обжиге желательно, чтобы рецепты шихты лежали в диапазоне клинкерного кирпича.

Еще одним важным фактором является соблюдение диапазона гранулометрических составов шихты, допустимого с точки зрения формования, сушки (особенно на начальном этапе обжига) и спекания. Эти диапазоны традиционно отражаются в качестве зон на диаграмме Винклера. Особым случаем является производство поризованного керамического блока. Поскольку в рецепте шихты активно используют поризующие добавки, а пустотность превышает 50%, получение кирпича с достаточной механической прочностью возможно в довольно узком диапазоне гранулометрических составов.

Для корректировки химического и гранулометрического состава шихты применяются привозные тугоплавкие и огнеупорные глины. Ввод в шихту 10-30% глин месторождения «Большая Карповка» марок БК-4, БК-5, БК-10 позволяет повысить механическую прочность полнотелого кирпича с М125 до М250, а лицевого пустотелого – с М100 до М200.

Улучшение сушильных свойств сырья

В большинстве случаев кирпичные заводы используют полиминеральные подпочвенные глины и суглинки с высоким содержанием минералов монтморрилонитовой группы. Данное сырье имеет высокую воздушную усадку, требует высокой формовочной влажности и обладает повышенной чувствительностью к сушке. Часто возникает ситуация, когда именно максимально допустимая скорость сушки, а не печь обжига лимитирует производительность предприятия.

Таблица 1 Зависимость чувствительности к сушке и времени нахождения кирпича в сушилке

В тугоплавких глинах глинообразующим минералом является каолинит, поэтому введением в шихту 15-30% этих глин можно сократить цикл сушки на 20-40%, что в ряде случаев позволяет существенно повысить производительность технологической линии и уменьшить выход брака.

Производство кирпича светлых тонов

При производстве кирпича светлых тонов основной является шихта с содержанием трехвалентного железа 1,2-3,0%. При этом получается кирпич цветом от белого («слоновая кость») до желто-розового («персик»). Отдельно нужно обратить внимание на химический и минеральный состав используемых глин. Так, наличие в глинах гематита обуславливает менее востребованную на рынке розовую окраску кирпича даже при содержании Fe₂O₃ 1,8-2,0%. С другой стороны, умеренное содержание TiO₂, CaO, двухвалентных соединений железа (микрочастиц сидеритов) позволяет получить золотисто-желтый кирпич даже при содержании Fe₂O₃ 2,5-3,0%.

В качестве основы для шихты кирпича светлых тонов применяют тугоплавкие бело- и светложгущиеся глины различных месторождений. В качестве плавней используются местные красножгущиеся суглинки.