Физико-химические процессы при обжиге

В период досушки при температуре 80—130 °С испаряется физико-механически связанная вода, масса изделия равномерно прогревается. В интервале температур 200—600 °С происходят выгорание органических примесей и выгорающих добавок, удаление физико-химически и при 500—600 °С химически связанной воды, входящей в состав глинистых и других минералов, что приводит к потере пластичности глины, уменьшению массы, разрушению кристаллической решетки минерала, снижению механической прочности и появлению усадки изделий. Процесс дегидратации каолинита протекает с образованием метакаолинита
Al₂O₃ · 2SiO₂ · 2H₂O → Al₂O₃ · 2SiO₂ + 2H₂O.

Вслед за усадкой глина уплотняется, так как легкоплавкие соединения заполняют поры между тугоплавкими  частицами, способствуя  уплотнению — спеканию.

В интервале температур 500—700 °С происходит диссоциация минералов, содержащих железо, сульфидов и сульфатов, а при 700—900 °С — карбонатов. Выгорание органических примесей и диссоциация минералов, выделяющих летучие газы (СO₂, SO₂ и др.), должны заканчиваться до начала спекания черепка во избежание его разрывов и вспучивания.

При температуре 700 °С и выше находящиеся в глине щелочи взаимодействуют с другими компонентами, образуя расплав, в котором (по А. И. Августинику) происходит сближение твердых частиц и растворение минералов с выделением из раствора новых термодинамически устойчивых кристаллических фаз.

Последующее нагревание материала выше 700 °С приводит к разложению метакаолинита на свободные оксиды Al₂O₃ и 2SiO₂, образованию силлиманита (Al₂O₃ · SiO₂) и SiO₂ и метакаолинита ( Al₂O₃ · 2SiO₂), а при 950—1150 °С и более — муллита (3Al₂O₃ · 2SiO₂). Муллит — наиболее устойчивое соединение, придающее изделиям прочность, ударную вязкость, термостойкость и др.

На процесс образования муллита большое влияние оказывает атмосфера печи. В присутствии водяного пара и в атмосфере азота этот процесс ускоряется, начиная с 600 °С, а в атмосфере углекислого газа замедляется.

Поэтому обжиг изделия лучше проводить до температуры 800° в окислительной среде, способствующей лучшему сжиганию органических примесей глины и выгорающих добавок, а выше 800 °С — в восстановительной среде, создаваемой сжиганием топлива, введенного в керамическую массу, или водяным орошением. Выгорающие добавки повышают пористость полуфабриката, понижают чувствительность к обжигу. Водяное орошение в зоне высоких температур повышает прочность изделий, снижает расход топлива и температуру обжига.