Приготовление массы из отдельных составляющих шихты имеет важнейшее значение в производстве. Режимы дальнейших технологических переделов — формования, сушки и обжига, а также качество готового продукта во многом определяются правильным выбором агрегатов и их технологических параметров для смешивания исходных составляющих керамической массы. Задачей смешивания масс является получение однородной смеси из твердых сырьевых компонентов различного зернового состава и твердых и жидких добавок.
Качество перемешивания и скорость приготовления масс в большинстве случаев зависят от зернового состава компонентов, количества перемешиваемых составляющих и их соотношения, степени увлажнения массы и способности отдельных частиц к агрегированию. Все это в конечном итоге определяют выбор смесительного агрегата и способ перемешивания печь на отработанном масле.
Можно выделить три основные группы керамических масс:
Смешивание составляющих каждой из этих масс происходит по различным законам. Для их получения используют различные группы смесителей.
Для получения грубозернистых сухих и полусухих масс в основном используют мешалки непрерывного действия типа винтовых, лопастных (одновальных или, чаще, двух вальных смесителей) или барабанных.
Достичь равномерного распределения в массе тонко измельченных компонентов из-за их способности к агрегации трудно. Такие массы по сухому способу получают, как правило, при их совместном помоле в шаровых или вибрационных мельницах. Важное значение для сухого перемешивания имеет соотношение количества компонентов смеси. Например, трудно добиться равномерного распределения сухих составляющих при смешивании большого количества одного компонента с малым количеством другого. В таких случаях прибегают к так называемому многоступенчатому перемешиванию: компонент, содержащийся в малом, количестве, перемешивают сначала с частью основного компонента, затем полученную смесь перемешивают с оставшейся частью основного компонента. Часто первое смешивание совмещают с помолом, например, как указывалось выше, при изготовлении многошамотных изделий.
Грубозернистые пластичные массы готовят в мешалках периодического действия: смесительных или центробежных бегунах, бегунковых мешалках (с более легкими и быстроходными, чем первые, смесительными устройствами), корытообразных мешалках с горизонтальным валом и Ζ-образными лопастями и др. Все эти смесители оказывают более интенсивное механическое воздействие на массу, чем смесители непрерывного действия. Поэтому при приготовлении массы, особенно в бегунах, получивших наиболее широкое распространение в огнеупорном производстве, может происходить некоторый домол отдельных компонентов. При этом в массе могут образоваться крупные «коржи», затрудняющие загрузку смеси в пресс-формы. В этих случаях в технологию подготовки сырьевых материалов вводят дополнительный передел — протирку смеси через растирочные сита с отверстиями диаметром 5—10 мм.
При приготовлении тонкозернистых масс для пластического формования применяют следующую подготовку компонентов. Сначала готовят суспензии, имеющие влажность 50% И выше, избыток влаги потом удаляют при помощи фильтр-прессов при давлении 12—15 атм (1,2— 15 МПа) и получают «коржи» влажностью 20—25%, которые и направляются на ленточные, прессы. Эта дополнительная операция хотя несколько и осложняет технологический процесс, позволяет получить гомогенную (однородную) смесь из тонкозернистых компонентов малой влажности.
Литые массы получают в пропеллерных или лопастных мешалках. Например, литые массы, содержащие глиняную связку, готовят путем смешивания двух суспензий: суспензию глины получают в горизонтальных пропеллерных мешалках, суспензию непластичных компонентов — мокрым помолом в шаровых мельницах. Последующая переработка шликера, полученного после смешения двух суспензий, зависит от способа формования изделий.
Во время перемешивания компонентов шихты происходит ряд физико-химических взаимодействий между твердыми компонентами и жидкой фазой, которые влияют на свойства масс при дальнейшей технологической обработке, а также на качество готовой продукции. Например, вовлечение воздуха при приготовлении масс для плотных огнеупоров — явление нежелательное.
При введении в массу, содержащую глину или каолин, растворов некоторых электролитов (Na+, K+, Ca++, Ba++, Mg++ и др.) можно регулировать ее влажность при сохранении постоянных пластических свойств, требуемых при формовании изделий. В свою очередь, снижение влажности массы не только упрощает процесс сушки полуфабриката, но и повышает плотность конечного продукта, т. е. улучшает свойства готовых изделий. При смешивании динасовых масс происходит химическое взаимодействие гидрата окиси кальция с кремнеземом, в результате образуются гидросиликаты кальция, определяющие физико-химические процессы, протекающие в изделии на стадии низкотемпературного обжига.
При приготовлении магнезитовой массы происходит гидратация окиси магния с образованием геля, улучшающего связность и формуемость массы. Вместе с тем, гидрат окиси магния значительно повышает пористость спрессованного сырца.