Глины и суглинки, применяемые в качестве сырья для производства кирпича, представляют собой землистые породы. При проминке с водой они образуют пластичное тесто, способное принимать придаваемую ему форму, сохранять эту форму при высушивании, а после обжига приобретать твердость и прочность.
На земной поверхности глины и суглинки возникли в результате разрушения горных полевошпатовых пород. К этим породам относятся гранит, порфир, гнейс, сиенит и др. Разрушение этих пород происходило и происходит постепенно, под переменным воздействием ветра, воды, тепла и мороза.
Глины, оставшиеся на месте образования, называются первичными или остаточными. В большинстве же случаев глины, были смыты водой или перенесены ледниками и ветром, а затем осели в виде отложений у подножьев гор, в низменностях, в долинах рек, на дне морей и озер. Такие перенесенные глины называют вторичными или отложенными. Именно эти глины в большинстве случаев и используют для производства кирпича.
Глины и суглинки, перенесенные ветром, называют лёссом, а перенесенные ледниками — моренными глинами и суглинками. Последние обычно содержат много окатанной гальки и валунов. Глины, осаждавшиеся на дне озер, часто называются ленточными вследствие характерного для них отложения в виде расположенных один над другим тонких слоев — лент. Все эти разновидности отложенных глин во время своего перемещения, как правило, смешивались с песками, песчаной и известняковой пылью, пропитывались растворами различных минеральных солей. Этим объясняется чрезвычайно большое разнообразие состава и свойств различных глин.
Природная окраска глин и суглинков так же разнообразна, как и их свойства. Встречаются глины белые, черные, различных оттенков желтого, красного, коричневого, голубого и других цветов. Цвет глины после обжига зависит от содержания окислов железа. Глины, содержащие значительные примеси окислов железа, после обжига имеют красный цвет. При небольшом (3—4%) содержании окислов железа обожженная глина получается кремового или бледно-розового цвета, а при еще меньшем их содержании — белого цвета.
В кирпичном производстве чаще всего используют наиболее распространенные поверхностные отложения суглинков желтовато-землистого цвета, дающих после обжига красный (кирпичный) цвет.
Глины и суглинки, используемые для изготовления кирпича, в зависимости от их качества применяют в чистом виде или в смеси с добавками. В качестве добавок берут песок, глины и суглинки других слоев или месторождений, а также опилки, торф или иные примеси, выгорающие при обжиге кирпича. Смесь глины с различными добавками называют шихтой.
Качество готового кирпича во многом зависит от качества сырья. Так, при использовании глины, засоренной камнями, получается брак при формовке, сушке и обжиге. Кроме того, камни могут повлечь поломку оборудования. Слишком жирная глина плохо перемешивается и дает много трещин при сушке сырца. Из чрезмерно тощей глины получается непрочный, легко разрушающийся кирпич.
Основные требования к сырью, свойства глин и способы их определения необходимо знать для правильного выбора участка сырья.
Используемая для изготовления кирпича глина не должна быть засорена включениями гальки и камешков, особенно известняковых (называемых дутиком). Известняковые включения при обжиге кирпича превращаются в комочки негашеной извести. При выдерживании на воздухе эти включения поглощают влагу из воздуха (гасятся) и, увеличиваясь в объеме (приблизительно в 3 раза), разрушают кирпич.
В исключительных случаях, когда уже построенный завод вынужден использовать сырье с включениями дутика (ввиду отсутствия другого сырья), должны приниматься меры к его обезвреживанию. Эти меры заключаются в следующем. Во-первых, при добыче глины необходимо по возможности отбирать и отбрасывать все обнаруженные включения, а участии глины, наиболее засоренные дутитам, не разрабатывать. Во-вторых, для обезвреживания мелких зерен дутика (до 3—4 мм) глину следует увлажнять соленой водой, добавляя к воде поваренную соль из расчета 30—35 кг на 1 тыс. кирпичей. И, наконец, рекомендуется обожженный кирпич сразу же после его выгрузки из печи погружать на несколько минут в воду. При этом комочки обожженной извести внутри кирпича сразу превращаются в известковое молоко, равномерно распределяющееся в порах кирпича, благодаря чему кирпич не разрушается.
Однако все перечисленные меры усложняют и удорожают производство, поэтому при выборе сырьевой базы для нового кирпичного предприятия следует избегать сырья, засоренного известняковыми включениями.
Одним из важнейших свойств глины, определяющих ее пригодность для кирпичного производства, является пластичность. Под (пластичностью понимают способность глины при ее замачивании и проминке давать связное, легко формующееся (пластичное) тесто, сохраняющее приданную ему форму. Это свойство у разных глин выражено в различной степени. Различают глины малопластичные (тощие), средней пластичности (кирпичные) и высокопластичные (жирные — гончарные). Лучшими для производства кирпича являются глины и суглинки средней пластичности. Если таких глин нет, можно использовать и жирные глины, но с обязательным отощением, т. е. добавкой песка или других непластичных материалов.
Пластичность глины зависит от ее зернового (гранулометрического) состава, т. е. наличия в ней песка, Пыли и мельчайших частиц (менее 0,005 мм), последние собственно и являются глинистым веществом. Большое количество пыли в глине нежелательно, так как пыль понижает связность глины, затрудняет сушку, способствует растрескиванию кирпича при обжиге и 'охлаждении, а также уменьшает прочность кирпича.
С увеличением 'Содержания песка пластичность глины понижается. Глины с повышенным содержанием песка — суглинки — обычно используют в кирпичном производстве без отощения, а иногда они сами служат отощителями для более жирных глин.
При высушивании глиняных изделий происходит так называемая воздушная усадка, т. е. изделия уменьшаются в размерах. Воздушная усадка у различных глин может быть от 5 до 12°/о, а иногда и более. С увеличением воздушной усадки при других равных условиях ухудшаются сушильные свойства глины, поэтому в глины с большой усадкой вводят песок или другие отощающие добавки в таком количестве, чтобы усадка не превышала б—8%.
Сушильные свойства глины имеют важное значение. Эти свойства должны обеспечивать высушивание кирпича-сырца в нормальных производственных условиях без особых мер предосторожности, в короткие сроки, без трещин и искривлений.
Высушенный сырец должен быть достаточно прочным. Он должен выдержать, не ломаясь, перевозку к обжигательной печи и садку в нее высотой до 30 и более рядов кирпича в зависимости от размеров печи.
Кирпич из разных глин большей частью обжигают при температуре от 900 до 1000°. Если температура обжига более высокая, чем это допустимо для данной глины, то кирпичи пережигаются, т. е. размягчаются, теряют правильность формы или даже сплавляются между собой ,в сплошные глыбы. Желательно, чтобы глина имела достаточный, как говорят, интервал спекания, т. е. достаточную (не менее 50—80°) разницу между температурой нормального обжига и температурой размягчения и сплавления кирпича. При наличии такого интервала спекания случайное увеличение температуры при обжиге не будет опасным и не повлечет брака. Кроме того, обжиговые свойства глины должны позволять проводить обжиг и охлаждение кирпича в небольшие сроки и получать кирпич без трещин.
Наконец, что самое важное, глина должна быть такой, чтобы изготовленный из нее в производственных условиях кирпич обладал достаточной прочностью, достаточной морозоустойчивостью, и, по возможности, не только отвечал всем другим требованиям существующего стандарта на кирпич, «о и превышал эти требования.
Если глины по своему качеству не отвечают некоторым из перечисленных выше требований, а крупных залежей лучшей глины поблизости от данного колхоза не имеется, следует подобрать искусственную сырьевую смесь, пригодную для получения из нее кирпича. Для этого к глине добавляют, как уже указывалось, те или иные примеси (песок, суглинок, опилки, торф, другие сорта привозной глины и т. п.), подбирая такой состав шихты, который обеспечил бы наилучшее качество кирпича при наименьших производственных затратах.
Одновременно с подбором оптимальной (наилучшей) шихты необходимо разработать технологический процесс с учетом особенностей сырья. Надо предусмотреть также надлежащую подготовку и обработку глины, соответствующие условия формовки, сушки и обжига кирпича для обеспечения нормального хода производства и продуктивной работы кирпичного завода.