Подробности Создано 09.08.2011 21:57 Обновлено 24.05.2012 03:10 Автор: Admin

Глины образовались в результате естественного выветривания магматических полевошпатных горных пород - в основном гранитов, вулканического стекла, туфов, порфиритов, а также за счет разрушения метаморфических пород (гнейсов) и др.

Полевые шпаты в результате выветривания превращаются в глинистое вещество, которое образуется в основном в виде минералов каолинита по следующей схеме (для ортоклаза):

Причинами такого разложения полевошпатных пород являются физическое (колебания температур, замерзание воды, кристаллизация солей), химическое (под действием кислорода воздуха, углекислоты, воды, органических кислот) и биологическое (жизнедеятельность микроорганизмов) выветривания, В результате физического и химического выветривания на разнообразных горных породах и месторождениях возникает кора выветривания.

Минералы коры выветривания образуются двумя путями - синтетическим, например преобразованием полевого шпата в отдельные окислы - Аl 2 О 3 и SiO 2
и коагуляцией этих окислов в минерал состава каолинита, и путем гидролиза первичных минералов. Минералы каолинит, иллит (гидрослюда) и монтмориллонит являются основными породообразующими минералами глинистого сырья.

Под словом «глина» понимается мелкообломочная осадочная горная порода, состоящая из частиц минералов размером менее 0,005 мм, по химическому составу представляющих водные алюмосиликаты и сопутствующих примесей иных минералов. Так как граниты вместе с переходными разностями составляют примерно всех изверженных пород, т. е. их имеется в природе значительно больше, чем других, то в осадочных породах глин имеется наибольшее количество (как продукта распада наиболее распространенных минералов магматических пород - полевых шпатов, например ортоклаза, альбита, анортита).

Подсчитано, что земная кора состоит из 95% магматических пород и 5% осадочных, из которых 4% составляют только глины. Глины могут быть первичными, которые остались на месте своего образования, и вторичными, которые отлагались в новых местах в результате аллювиальных, делювиальных, флювио-глациальных, эоловых и других процессов. Первичная глина перемещаясь одним из этих способов, например, водой могла освобождаться от первоначально сопутствовавших ей примесей и поэтому в новом месте откладываться в более чистом виде, при этом улучшаясь качественно. Так образовывались каолины, отличающиеся высоким содержанием минерала каолинита, высокой огнеупорностью, незначительным содержанием красящих окислов, вследствие чего до обжига и после него они приобретают преимущественно белый цвет.

Глины с несколько повышенным содержанием плавней и красящих окислов выделяются в особый вид - огнеупорные глины, а глины, содержащие значительное количество примесей (красящих окислов, плавней и др.), становятся легкоплавкими - обыкновенные глины. Если делить глинистое сырье по области применения в промышленности, то чистые белые каолины и некоторые огнеупорные глины (беложгущееся сырье) входят в группы фарфоровых и фаянсовых, огнеупорные - в группы трубочных, клинкерных, терракотовых, а легкоплавкие - в группы гончарных, кирпично-черепичных, керамзитовых глин.

Для глин четвертичного и верхне-третичного возраста, особенно часто удовлетворяющих требованиям, предъявляемым к глинистому сырью для производства кирпича, черепицы, керамзита и других керамических материалов и изделий, характерно наличие значительной примеси песчаных частиц и полиминералыюсть глинистой части. Среди глинистых минералов в этих породах обычно преобладает гидрослюда. Каолинит и монтмориллонит имеют второстепенное значение, а другие минералы (хлорит, галлуазит и т. п.) присутствуют в виде примесей.

Малое количество каолинита существенно не влияет на повышение температуры обжига, а монтмориллонит заметно ее снижает, что является ценным качеством при изготовлении строительного кирпича. Для изготовления некоторых видов кирпича и керамических плиток в России, США и некоторых других странах используются лёссовые породы - широко распространенные четвертичные отложения, содержащие в своем составе, кроме песка и глины, много мелкого пылеватого материала (50-70%).

Глинистые породы могут находиться в рыхлом и камневидном состояниях. Но в каком бы состоянии эти породы не находились, в них имеется группа тонкодисперсных минералов, которые сообщают глине пластичность, способность формоваться (для камневидных после тонкого измельчения) и сохранять приданную форму после высыхания. Эту группу минералов, представляющую собой водные алюмосиликаты, называют глинистыми или глинистой субстанцией.

Кроме каолинитовых глин, в природе широкое распространение имеют гидрослюдистые . Они образуются в результате выветривания силикатных пород в условиях влажного климата и представляют собой продукты первой стадии химического выветривания. Главные породообразующие минералы в этих глинах - гидрослюда, в том числе глауконит, второстепенные - каолинит, монтмориллонит. Первичные гидрослюдистые глины встречаются в коре выветривания кристаллических пород, вторичные - представлены континентальными осадками - озерными, речными, ледниковыми, морскими (шельфовыми) и лагунными отложениями.

Особой разновидностью глинистых пород является бентонит . Он образовался путем выветривания эффузивных пород туфов, вулканических пеплов и др. (такое название получил по наименованию американского форта Бентон, в районе которого был впервые обнаружен).

Бентонит состоит в основном из минералов монтмориллонитовой группы, имеет также примеси. Применяется для приготовления фарфоровых масс, промывочных растворов при бурении, как адсорбент для осветления жидкости,
при обогащении железных руд и т. д.

Полиминеральные глины образуются в том случае, когда осадочная дифференциация вещества недостаточно совершенна. Большинство этих глин имеет вторичное происхождение. Они широко развиты в делювиальных осадках, в аллювиальных отложениях, редко в морских осадках и иногда в коре выветривания. В них содержатся гидрослюда, каолинит, монтмориллонит, кварц, слюды. Они применяются для изготовления изделий грубой керамики. Некоторые их разновидности пригодны для получения керамзита.

• < Назад
• Вперёд >

Глина - продукт выветривания горных пород, в основном полевого шпата и слюды. Землетрясения, сильные ветры, наводнения сдвигают с места пласты пород, измельчают их до пудры. Уложенные в трещинах земной коры, они за миллионы лет затвердевают.

Кембрийские глины являются первичными, они за миллионы лет не вымывались, хотя и подвергались выветриванию. Другие глины называются вторичными, это продукт отложения. Вторичные глины встречаются среди осадочных толщ всех типов - континентальных, включая озерные, прибрежно-лагунные и морские.

Озерные глины часто имеют мономинеральный каолинитовый состав. Чистые монтмориллонитовые глины (бентониты) образуются обычно в результате изменения вулканических пеплов и пемз. В промышленности выделяют 4 наиболее важные группы глин: грубокерамические, огнеупорные и тугоплавкие, каолины, адсорбционные и

высокодисперсные монтмориллонитовые.

Основными химическими компонентами глины являются вторичные минералы простого состава: двуокись кремния (кварц, SiO„ 30-70%), гидрокись алюминия (АЬОз, 10- 40%) и Н20 (5-10%). Присутствуют в глинах ТЮ2, гидрокись железа (Fe20„ FeO), MnO, MgO, CaO, K20, Na20.

Кроме того, в процессе выветривания образуются также вторичные минералы более сложного строения (алюмо — и феррисиликаты). Они более высокодисперсные, чем первичные минералы. Все вторичные минералы сложного состава имеют пластинчатое строение и содержат химически связанную воду. Поскольку эти минералы являются важнейшей составной частью различных глин, они получили название глинистых, или глинных, минералов (А. И. Болдырев, 1974). При всем разнообразии глинистых материалов у них есть общая особенность: они образовались при химическом разрушении других минералов и потому размеры их кристалликов очень малы - всего 1…5 мкм в поперечнике.

В составе глины главную роль играют каолинит, монтмориллонит, гидрослюды, шпаты, известняки, мраморы. По преобладанию глинистого минерала выделяют минеральные типы глин: каолинитовые, монтмориллонитовые, гидрослюдистые и др.

К минералам каолинитовой группы относятся каолинит AL2Si2Os(OH4) и галлуазит АЬ28і2Ол(ОН4) х 2Н?0, а также некоторые другие минералы. Каолинитовые глины содержат примерно 20-25% илистых частиц (меньше 0,001 мм), из них 5-10% частиц коллоидных размеров (меньше 0,25 микрона). Минералы этой группы довольно часто встречаются во многих типах глин. Такие глины имеют сравнительно небольшую на-бухаемость и липкость.

Бентониты - осадочные породы, состоящие из минералов группы монтмориллонита. Эти минералы имеют слоистую кристаллическую структуру как у графита или талька, т. е. состоят из тончайших чешуек, способных при механическом воздействии на них скользить друг по другу. Поэтому эти минералы на ощупь кажутся жирными. Между чешуйками имеются полости, в которые легко проникают молекулы воды. Благодаря этому бентонитовые глины сильно набухают в воде и образуют пластичное тесто.

Из минералов монтмориллонитовой группы в глинах наиболее распространены монтмориллонит AL2Si40|9(OH2) х пН20, бейделлит ALoSbOyfOH?) х пН20, нонтронит Fe2Si4 0|о(ОНз) х пН20. Монтморри-лонитовые глины обладают, в отличие от каолинито-вых, высокой набухаемостью, липкостью и связностью.

Для них весьма характерным признаком является высокая степень дисперсности (до 80% частиц меньше 0,001 мм, из которых 40-45% меньше 0,25 микрона).

Среди глинистых минералов большое место принадлежит минералам группы гидрослюд. В эту группу ВХОДЯТ гидромусковит (иллит) KAb[(Si, Al)4O|0](OH)2 х пН,0, гидробиотит K(Mg, Fe)3[(Al, Si)40io](OH)2 х пН20 и вермикулит (Mg, Fe++, Fe+++)2[(Al, Si)4O|0](OH)2 х nH20.

Кроме глинистых материалов все глины содержат то или иное количество примесей, которые сильно влияют на свойства глин.

Кварц - один из самых распространенных на Земле минералов, состоящий из одной лишь двуокиси кремния - кремнезема (Si02).

Полевой шпат - минерал, в котором наряду с кремнеземом обязательно присутствует глинозем - окись алюминия (А120з), а также окись одного из металлов типа натрия, калия, кальция.

Слюда очень легко расщепляется на тончайшие прозрачные пластинки. Слюда содержат кремнезем, глинозем и (часто) соединения железа, натрия, магния.

Чаще всего эти минералы-примеси и составляют присутствующий в глине песок. Реже в глине встречаются зерна известняка, гипса, других пород и минералов.

Разные минералы по-разному влияют на свойства глины. Так, кварц снижает ее пластичность, но повышает прочность.

Кристаллическая решетка глины

Глинистые минералы различаются по структуре. Такие важные свойства глины, как растворимость, летучесть, вязкость и другие свойства, характеризующие устойчивость соединения, обусловлены энергией кристаллической решетки. Глина относится к кристаллическим твердым телам, т. е. она имеет четкую внутреннюю структуру, обусловленную правильным расположением частиц в строго определенном периодически повторяющемся порядке. Частицы в кристаллах (атомы, молекулы или ионы) располагаются закономерно, образуя так называемую пространственную решетку кристалла.

Кристаллическая решетка различных глинистых минералов построена из одних й тех же элементарных структурных единиц, состоящих из атомов кремния и кислорода, а также из атомов алюминия, кислорода и водорода. В состав глинистых минералов могут также входить Fe, Mg, К, Ми и другие. Глинистые минералы имеют слоистое строение и относятся к слоистым силикатам. Слои глинистых минералов состоят из сочетания кремнекислородных и кислород-гидроксиалю-миниевых соединений.

Элементарной ячейкой кремне кислородного соединения является тетраэдр, четыре вершины которого заняты анионами 02", а в центре этого тетраэдра находится более мелкий катион Si.

Тетраэдр (SiC>4)4 является основной структурной единицей не только глинистых минералов, но и всех существующих в природе соединений кремния с кислородом (А. И. Болдырев, 1974).

Избыток отрицательных зарядов этой элементарной ячейки может быть нейтрализован присоединением каких-либо катионов или соединением нескольких тетраэдров через вершины, когда кислородный ион оказывается одновременно связанным с двумя ионами кремния. Для глины наиболее типичным являются такие соединения, в которых кремнекислородные тетраэдры соединены в слои (или листы) циклической структуры. В таком слое на каждые два иона кремния приходится пять ионов кислорода, что соответствует формуле (Si20s)2

Кремнекислородные тетраэдрические слои могут соединяться со слоем кислород — алюмогидроксильных атомов, которые образуют октаэдры. В них ион алюминия окружен атомами кислорода и гидроксид-ионами. Алюмогидроксильные октаэдры соединяются так же, как и кремнекислородные тетраэдры, - в октаэдрические сетки или слои. Они могут быть построены по аналогии с минералом гиббситом А1(ОН)з или бруситом Mg(OH)2.

Кремнекислородные и кислород-гидроксид-алюми-ниевые сетки образуют так называемые тетраэдро-окта-эдрические слои и пакеты. При соединении тетраэдри-ческого и октаэдрического слоев ионы 0?’ тетраэдриче-ского слоя, расположенные на вершинах тетраэдров, становятся общими для обоих слоев, т. е. ионы 0?" будут служить своеобразными «мостиками» между ионами Si4~ одного слоя и ионами АЬз+ другого слоя. Такая структура наиболее устойчива, так как количество положительных зарядов Si4+ и АЦ+ в этой структуре равно количеству отрицательных зарядов 0?" и ОН".

Минералы группы каолинита имеют двухслойную фисталлическую решетку, пакеты которой образованы из двух связанных через общие атомы кислорода слоев: слоя кремнекислородных тетраэдров и алюмо-гидроксильного слоя, имеющего диоктаэдрическое строение. Такие двухслойные пакеты чередуются в кристалле с промежутками, придавая ему пластинчатое строение. Каолинит не способен впитывать воду в межпакетные пространства и поэтому не обладает способностью к набуханию.

Минералы монтмориллонитовой группы по своим кристаллохимическим свойствам разделяются на две группы:

Диоктаэдрические (монтмориллонит, нонтронит, бейделлит);

Триоктаэдрические (сапонит, гекторит).

Монтмориллонит относится к трехслойным минералам. Его пакеты состоят из октаэдрического слоя (ди-октаэдрического строения), который заключен между двумя тетраэдрическими слоями.

Состав этих слоев вследствие изоморфных замещений не постоянен. Кремний тетраэдров также может быть частично замещен на алюминий и железо, а в октаэдрах, кроме ионов алюминия, могут находиться ионы магния. В отличие от каолинита, межпакетные расстояния монтмориллонита могут изменяться. Эти расстояния изменяются в зависимости от количества воды, находящейся между пакетами. В силу этого монтмориллонит обладает большой способностью к набуханию.

Минералы группы гидрослюд включают гидромусковит (иллит), гидробиотит, вермикулит и другие гид-ратизированные разновидности слюд. Способность поглощения у гидрослюд в несколько раз выше, чем у каолинита, но в 2-3 раза меньше, чем у монтмориллонита.

Структура иллита подобна структуре монтмориллонита, с той лишь разницей, что в его кристаллической решетке имеются многочисленные изоморфные замещения. Так, ион А1з+ в октаэдрических слоях замещен на ион Fe3+ и ион Mg?+, причем два иона алюминия замещаются тремя ионами магния с замещением октаэдрических пустот. В иллите нередко два иона алюминия в октаэдрах замещаются на два иона магния, при этом избыточные отрицательные заряды компенсируются ионами калия, которые размещаются в межпакетных промежутках.

Алюмосиликаты - цеолиты - имеют «молекулярные сита», используемые в качестве катализаторов в нефтехимической промышленности для получения высокооктановых бензинов. Цеолиты являются наилучшими адсорбентами для радиоактивных отходов атомных электростанций. Они прекрасно себя зарекомендовали при выведении радионуклидов из организма «ликвидаторов», а также сельскохозяйственных животных, обитающих на зараженной территории. Цеолиты жизненно необходимы животным. Наевшись вдоволь природных цеолитовА животные здоровели: лучше прибавляли в массе, а среди телят уменьшался падеж. Объясняется это тем, что цеолиты способны поглощать вредные вещества и поставлять в организм недостающие ему компоненты.

Важнейшие физико-химические и водно-физические свойства глины - емкость поглощения, гидро-фильность, связность, липкость, реакция среды - находятся в прямой зависимости от минералогического состава.

Свободная и связанная вода в глине

Молекулы воды сами по себе нейтральны. Однако стоит только поместить дипольные молекулы воды во внешнее электрическое поле, как тотчас начнет проявляться дипольный характер этих молекул.

Гидратация гидрофильных коллоидов также обусловливается электростатическими силами, т. е. за счет электрических зарядов, возникающих вследствие ионизации. На поверхности коллоидных частиц гли ны образуются оболочки, состоящие из диполей воды, ориентированных в зависимости от вида заряда своим положительным или отрицательным концом.

Таким образом, в гидрофильных коллоидах, т. е. в растворах глины, какая-то часть воды оказывается прочно связанной с коллоидными частицами, другая же часть играет роль среды, в которой находятся коллоидные мицеллы.

Свойства связанной воды резко отличаются от свойств свободной воды. По степени упорядоченности структуры связанная вода приближается к свойствам твердого тела и имеет большую плотность по сравнению с водой свободной. Гидратационные оболочки высокомолекулярных соединение не обладают растворяющими свойствами, поэтому высокомолекулярное вещество растворяется только в свободной воде. Связанная вода при охлаждении раствора глины не замерзает, тогда как свободная вода подвержена замерзанию.

Обмен веществ в глине

Часто глины находятся под слоем песка, почвы. При вымывании из почвы минеральных веществ и органических остатков они попадают на глиняную подложку. Наиболее интенсивное проникновение их происходит в верхнем слое глины толщиной 10- 15 см. В Оренбургской области разведано и используется месторождение миоценовой подугольной глины (Н. П. Торопова и соавторы, 2000).

Глина является превосходным «обменным пунктом» ионов минеральных вод. В то же время на состав глины большое влияние оказывают природные минеральные воды. Так, если сульфатно-кальциевые (или магниевые) подземные воды мигрируют среди глинистых пород морского происхождения, обычно содержащих обменный натрий, то протекают реакции:

глина = 2Na+ + Са++ + SO4 <-»2Na+ + SO4 + глина = Са++

глина = 2Na+ + Mg++ + SO4 <-> 2Na+ + SO4 + глина = Mg++

Символом «глина=Са++» обозначена глина, содержащая обменный кальций (или другой обменный катион). Так происходит обмен катионов, количество аниона (SO4 ~) при этом не меняется.

Постепенно весь обменный натрий переходит из глин в раствор. Воды из сульфатных кальциевых (магниевых) превращаются в сульфатные натриевые, а поглощающий комплекс из типичного морского - натриевого становится типично континентальным - кальциево­магниевым (А. И. Перельман, 1982).

В глинистой фракции почв и пород содержатся две категории ионов: одни легко переходят в раствор и способны участвовать в реакциях - это обменные катионы и анионы; другие прочно закреплены в узлах кристаллических решеток и могут переходить в раствор лишь в результате разрушения минералов в ходе длительных процессов выветривания.

Примеси, входящие в глину, определяют ее цвет, консистенцию, особую пластичность или каменную твердость. Различают до 40 видов глин, использующихся в фаянсовой и фарфоровой промышленности, фармакологии, строительстве, парфюмерии (основная часть пудры), химии, в пищевой промышленности. Глина бывает белая, голубая, серая, красная, коричневая, зеленая, черная. Иногда встречаются глины шоколадного или грязно-черного цвета.

Цвета глины определяются большим количеством присутствующих в них солей:

Красный цвет - калий, железо;

Зеленоватый - медь, двухвалентное железо;

Голубой - кобальт, кадмий;

Темно-коричневый и черный - углерод, железо;

Желтый - натрий, трехвалентное железо, сера и ее соли.

Наиболее активной считается голубая, зеленая и черная глина. Хорошо изучен каолинит - основа для фарфоровых изделий, он белый. Огнеупорные глины в основном каолиновые, они пластичны, но в них мало железа.

Глина состоит из одного или нескольких глинистых минералов - иллита, каолинита , монтмориллонита , хлорита, галлуазита , или других слоистых алюмосиликатов, но может содержать также песчаные и карбонатные частицы в качестве примесей. Глинозём (Al 2 O 3) и кремнезём (SiO 2) составляют основу состава глинообразующих минералов.
Диаметр частиц глин менее 0,005 мм.; породы, состоящие из более крупных частиц, принято классифицировать как алеврит. Цвет глин разнообразен и обусловлен гл. образом окрашивающими их примесями минералов-хромофоров или органических соединений. Большинство чистых глин - серого или белого цвета, но обычны и глины красного, жёлтого, коричневого, синего, зелёного, лилового и чёрного цветов.

Происхождение

Глина - вторичный продукт, образующийся в результате разрушения скальных пород в процессе выветривания . Основным источником глинистых пластов служат полевые шпаты , при разрушении которых под воздействием атмосферных агентов образуются силикаты группы глинистых минералов. Некоторые глины образуются в процессе местного накопления этих минералов, но большинство из них представляют собой наносы водных потоков, скапливающиеся на дне озёр и морей.

В целом по происхождению и составу все глины подразделяются на:

• Глины осадочные , образовавщиеся в результате переноса в другое место и отложения там глинистых и других продуктов коры выветривания. По происхождению осадочные глины делятся на морские глины , отложившиеся на дне моря, и континентальные глины , образовавшиеся на материке.
  • Среди морских глин различают:
    • Прибрежно-морские - образуются в береговых зонах (зонах взмучивания) морей, незамкнутых заливах , дельтах рек. Характеризуются часто неотсортированностью материала. Быстро переходят в песчанистые и грубозернистые разновидности. Замещаются песчаными и карбонатными отложениями по простиранию Такие глины обычно переслаиваются с песчаниками , алевролитами , пластами угля и карбонатными породамм.
    • Лагунные - образуются в морских лагунах , полузамкнутых с повышенной концентрацией солей или опресненных. В первом случае глины неоднородны по гранулометрическому составу, недостаточно отсортированы и ветречаются совместно с гипсом или солями. Глины опреснённых лагун обычно тонкодисперсные, тонкослоистые, содержат включения кальцита , сидерита , сульфидов железа и др. Среди этих глин встречаются огнеупорные разновидности.
    • Шельфовые - образуются на глубине до 200 м. при отсутствии течений. Характеризуются однродным гранулометрическим составом, большой мощностью (до 100 м. и более). Распространены на большой площади.
  • Среди континентальных глин выделяют:
    • Делювиальные - характеризуются смешанным гранулометрическим составом, резкой его изменчивостью и неправильной слоистостью (иногда отсутствует).
    • Озёрные, б. ч. с однородным гранулометрическим составом и тонкодисперсные. В таких глинах присутствуют все глинистые минералы , но каолинит и гидрослюды , а также минералы водных окислов Fе и Аl преобладают в глинах пресных озёр , а минералы монтмориллонитовой группы и карбонаты - в глинах соляных озёр. К озёрным глинам принадлежит лучшие разновидности огнеупорных глин.
    • Пролювиальные , образованные временными потоками. Характеризуются очень плохой сортировкой.
    • Речные - развиты в речных террасах , особенно в пойме . Обычно плохо отсортированы. Быстро переходят в пески и галечники, чаще всего неслоистые.
• Глины остаточные - глины, возникающие в результате выветривания различных горных пород на суше, и в море в результате изменения лав , их пеплов и туфов . Вниз по разрезу остаточные глины постепенно переходят в материнские породы. Гранулометрический состав остаточных глин изменчив - от тонкодисперсных разновидностей в верхней части залежи до неравномернозернистых - в нижней. Остаточные глины, образовавшиеся из кислых массивных пород, не пластичны или мало пластичны; более пластичны глины, возникшие при разрушении осадочных глинистых пород. К континентальным остаточным глинам относятся каолины и др. элювиальные глины. В России широко распространены, кроме современных, древние остаточные глины - на Урале, в Зап. и Вост. Сибири, (их много также на Украине), - имеющие большое практическое значение. В упомянутых районах на основных породах возникают глины преимущественно монтмориллонитовые, нонтронитовые и др., на средних и кислых - каолины и гидрослюдистые глины. Морские остаточные глины образуют группу глин отбеливающих, сложенных минералами монтмориллонитовой группы.

Практическое использование

Глины широко применяются в промышленности (в производстве керамической плитки, огнеупоров, тонкой керамики, фарфоро-фаянсовых и сантехнческих изделий), строительстве (производство кирпича, керамзита и др. стойматериалов), для бытовых нужд, в косметике и как материал для художественных работ (лепка). Производимый из керамзитовых глин путём отжига со вспучиванием керамзитовый гравий и песок широко используются при производстве строительных материалов (керамзитобетон, керамзитобетонные блоки, стеновые панели и др.) и как тепло- и звукоизоляционный материал. Это лёгкий пористый строительный материал, получаемый путём обжига легкоплавкой глины. Имеет форму овальных гранул. Производится также в виде песка - керамзитовый песок. В зависимости от режима обработки глины получается керамзит различной насыпной плотности (объемного веса) - от 200 до 400 кг/м 3 и выше. Керамзит обладает высокими тепло- и шумо-изоляционными свойствами и используется преимущественно как пористый заполнитель для лёгких бетонов, не имеющий серьёзной альтернативы. Стены из керамзитобетона долговечны, имеют высокие санитарно-гигиенические характеристики, а сооружения из керамзитобетона, построенные более 50 лет назад, эксплуатируются и по сей день. Жилье, возводимое из сборного керамзитобетона, дёшево, качественно и доступно. Самым крупным производителем керамзита является Россия.

Литература

• Горькова И.М., Коробанова И.Г., Окнина Н.А. и др. Природа прочности и деформационные особенности глинистых пород в зависимости от условий формирования и увлажнения. - Тр. Лабор. гидрогеол. пробл., 1961, вып. 29

Для того чтобы понять, в чем разница, затронем некоторые геологические вопросы. Ведь, собственно говоря, понятие «глина» объединяет широкий класс пород осадочного происхождения. Глина состоит из мельчайших частиц горных пород, образовавшихся в результате ветровой и водной эрозии. Ее химический состав определяется составом этих пород, который на разных территориях различен. Поэтому глины, добытые в одной местности, могут заметно отличаться от глин другого региона. Строго говоря, у всех видов природных глин есть лишь одно общее свойство — пластичность и размер частиц, ее составляющих (частицы должны иметь диаметр менее 1/270 миллиметра). Поскольку глины образуются из материалов земной коры, общий их химический состав в целом близок к ее «составу». В основном это силикаты алюминия, катионы калия, натрия, магния, кальция и ряда других элементов.

Но глины могут разительно различаться между собой по своему микроэлементному составу. На это влияет не только место образования данной глины, но и время ее образования и те превращения, которые она претерпела в ходе эволюции нашей планеты.

Чтобы разобраться с этим, посмотрим, как образуются глины неглубокого залегания, с которыми мы сталкиваемся чаще всего, — во время загородной прогулки или на садовом участке. Как правило, это очень молодые — первичные глины , образованные из мельчайших частиц пыли, которые, осаждаясь на поверхности почвы, проникают сквозь крупнозернистые слои почвы (гравий, песок). При этом в процессе фильтрации мельчайшие частицы постепенно слипаются друг с другом, поначалу образуя тончайший слой, который, в отличие от песка, не пропускает воду и поэтому начинает тормозить перемещение других таких же частиц. Так постепенно образовывается глиняный пласт. Этот процесс идет довольно медленно. В среднем за три года таким путем создается слой глинистых осадков толщиной около 1 мм. Глиняные пласты и линзы не пропускают воду и тем самым образуют водоносный горизонт, давая нам возможность получать родниковую и колодезную воду,

Если вы, следуя легковесным советам «знатоков», попробуете использовать такую первичную глину в лечебных целях, попросту накопав ее лопаткой, то риск будет немалый. Современная пыль в соединении с загрязненными осадками, достигая глинистых горизонтов, может буквально отравить их. И глина, добытая таким образом, способна серьезно усугубить состояние вашего здоровья. Ведь прежде чем пользоваться каким-либо водным источником, обязательно проводится химико-бактериологический анализ состава воды. Но то, что нам кажется вполне естественным для воды, в не меньшей степени относится и к глинам. Тем более при использовании глины в качестве лекарственного или косметического средства. Поэтому главная заповедь лечения глиной — Не применяйте глину, химико-бактериологический состав которой вам не известен. Это опасно!

Но даже если состав глины не вызывает опасения, это вовсе не говорит о том, что она может оказаться целебной. Целебная глина должна обладать рядом свойств, которыми первичные глины неглубокого залегания обладают редко. Лечебные глины чаще встречаются среди вторичных глин , образующихся при повторных случаях ветровой и водной эрозии первичных глин. В результате этой эрозии ее частицы приобретают еще более мелкие размеры — до 1/500 мм и менее. Вторичные глины, разумеется, более древнего происхождения. Они могут залегать на больших глубинах, подвергаясь воздействию высоких температур, давления и другим превратностям геологических процессов, которые влияют на физико-химические свойства и структуру глин, придавая им новые качества.

Иначе говоря, чем древнее происхождение глины, тем более разнообразен ее состав, мельче ее частицы и выше их пористость . Наибольшее влияние на целительные свойства глин оказывает то, в каком геологическом периоде, и на какой территории они сформировались. Ведь глина, будучи осадочной породой, хранит в себе следы той исторической эпохи в жизни нашей планеты, во время которой она сформировалась.

В соответствии с этим ископаемые глины обычно носят название геологических периодов, к которым они приурочены. Так, кембрийские голубые глины (геологическое название – «синие») относятся к числу наиболее древних (они сформировались 530-600 млн. лет назад). Именно кембрийские глины обладают наибольшими целительными свойствами. Но в большинстве случаев эти глины из-за своей древности погребены на километровых глубинах и лишь в нескольких точках нашей планеты залегают близко к земной поверхности.

Глина относится к вторичным горным породам, которые образовались вследствие выветривания скальных массивов в ходе эволюционного процесса. Глина чаще других материалов используется как строительный материал. Состав глины весьма сложен и непостоянен. В чистом своем виде глина практически не содержит примеси. Диаметр ее частиц не превышает 0,01 мм, как правило, глина пластична. В состав всех разновидностей глин входит химически связанная вода, она удерживается в виде тончайших плёнок между частицами глинистого материала.

В состав глины входят кремниевые и алюминиевые компоненты. Наиболее распространённые примеси – гидроксид железа оксиды щелочные земельных металлов кварц и сульфид железа. Породы с высоким содержанием глинозема используют для получения огнеупорных материалов, содержание глинозема в таких горных породах колеблется от 25 до 30%.

При намокании всех разновидностей глин вода заполняет промежутки между частицами, вследствие чего они легко сдвигаются относительно друг друга. Это свойство обуславливает пластичность глинистых материалов.

Глинистый материал в природе широко распространен. Глины разделяют на подгруппы зависимо от минерального состава и диаметра частиц, наличия тех или иных примесей. Существуют такие виды глины:

1. красная,
2. белая,
3. песчаная,
4. глина для фарфора,
5. каолиновая.

Гранулометриия тех или иных видов материалов зависит от минеральных компонентов и химического состава. Практически всем разновидностям этого уникального ископаемого свойственны пластичность, адсорбция, набухание. При намокании характерны усадка, вспучивание, эти свойства являются определяющими при применении материала в промышленности.

По промышленным техническим требованиям горная порода подразделяется на разновидности:

1. легкоплавкую,
2. тугоплавкую,
3. адсорбционную,
4. каолиновую.

Размокшая глина становится пластичной, она способна принимать практически любую форму.

Пластичные массы называются «жирными», так как на ощупь воспринимаются как жирный материал. Разновидности глин с низкой степенью пластичности называют «тощими» или постными. Изделия, выполненные из таких материалов, быстро рассыпаются, для производства кирпича «тощая» глина не подходит.

• Высохшая глина хорошо держит форму, которую ей придали, при этом она незначительно уменьшается в объеме, уплотняется, затвердевает и стает прочной как камень. Благодаря этим свойствам с давних пор глина считается самым широко применяемым материалом для изготовления посуды и прочих предметов быта.
• Кроме всего прочего данная порода обладает такой способностью как клейкость.
• Впитав в себя определенное количество влаги, материал более не пропускает воду, это свойство обуславливает водоупорность материала.
• Ещё одно свойство глины – кроющая способность. Благодаря этому свойству глину издавна используют для покрытия стен зданий, печей.
• Сорбционная способность материала позволяет применять глину в качестве очистителя жиров и продуктов переработки нефти.

Все вышеперечисленные свойства обеспечивают длительный срок службы предметам, изготовленным из глины.

Виды глины и их происхождение

По происхождению глинистые материалы разделяют на подгруппы.

Осадочные глины. Образуются в результате нанесения водными потоками разрушенных пластов горных пород. Эти материалы делятся на морские и материковые. По названию первого ясно, что глина образуется на морском дне, во втором случае образование происходит на материках, в донных отложениях рек и озер.

В природных условиях данная разновидность имеет коричневый оттенок, его придает материалу железосодержащие соединения – оксиды феррума, которые содержатся в глине в количестве от 5 до 9%. Это, как правило, осадочные глины. Они образуются в результате нанесения водой разрушенных пластов горных пород.

В процессе обжига красная глина стаёт красной или белой зависимо от условия процесса и типа обжигающего оборудования. Данная разновидность может выдержать нагревание до 1100 градусов.

Этот сорт глины пластичный, хорошо разминается. Высокая эластичность материала обуславливает его применение в качестве материала для скульптурной лепки.

Залежи природного ископаемого находятся повсеместно. Зачастую они скапливаются в лагунах морских или пресных. В случае с морскими заливами, глина являет собой неоднородную массу, имеет многочисленные примеси.

• При намокании глина приобретает светло-серый оттенок, в результате процесса обжига она превращается в материал красивого белого цвета. Этому сорту глины присуща эластичность.
• Из-за отсутствия соединений железа белая глина слегка просвечивается. Она широко используется для производства бытовых предметов, посуды, кувшинов, декоративных статуэток. Кроме того материал используется при производстве кафельной плитки и сантехники.
• Предметы из этой глины покрывают глазурью, выдерживая в печах при 900- 950 градусах.

Пористая масса для производства керамики

Сырье являет собой глинистый материал с незначительным содержанием кальция и высокой пористостью.

• Эта глина состоит из каолинита, иллита и других алюмосиликатов, также в ней имеются вкрапления песка и карбонатов. Кремнеземы и глинозем являют собой основу глиногенных минералов.
• Пористая масса относится к осадочным типам глины. Она образуется в результате нанесения водой разрушенных пластов горных пород.
• Естественный цвет такой глины колеблется от белого до коричневого. Встречаются и зеленоватые глины. Материал подвергается обжигу при невысоких температурах.

Майолика

Это легкоплавкая разновидность глинистого материала, в которой содержится большое количество глинозема белого цвета. Сырье подвергается обжигу при невысокой температуре. Глазируют майолику специальными смесями с содержанием соединений олова.

Слово «майолика» произошло от наименования острова Майорки, где данный материал был использован впервые. Майолика широко использовалась в Италии. Традиционно предметы из майолики называют фаянсовыми, потому что впервые они начали производиться в специальных отделениях по изготовлению фаянса.

Каминная глиняная масса

В состав этой породы входит кварц, значительное количество полевого шпата и шамот. По происхождению это шельфовые породы. Они образуются на глубине около двухсот метров. Обязательное условие – отсутствие какого-либо рода течений.

Материал черного цвета. После обжига масса напоминает изделия из слоновой кости по цвету. Благодаря использованию глазури изделия из сырья становятся необычайно прочными, обладают высокой водостойкостью.

Данное сырье представляет собой запекшуюся массу. Обжигают его при температуре 1100 – 1300 градусов. Процесс обжига проводится под тщательным присмотром с соблюдением технологических правил, в противном случае глиняные изделия могут рассыпаться.

Каменную керамическую массу используют для моделирования, для изготовления различных керамических предметов. Изделия из этого материала очень красивы. Каменная керамика обладает уникальными техническими свойствами.

В состав сырья входит полевой шпат, значительное количество кварца и каолин. Примесей железа эта разновидность глины не содержит.

При смачивании водой масса приобретает серый оттенок, а после процесса обжига становится идеально белой. Обжигают материал в печах при температуре 1300 – 1400 градусов. Данное сырье очень эластично.

Не рекомендуется использовать эту разновидность для работ на гончарных кругах. Материал является очень плотным, практически без пор, поглощение воды очень низкое. Обожжённый материал становится прозрачным. Предметы из фарфорового глинистого материала покрывают различными глазурями.

Материалы для грубой керамики

Крупнопористая глина применяется для производства габаритных предметов, зачастую используется в строительстве. Изделия материала отличаются высокой термостойкостью, они прекрасно выдерживают колебания температур.

Пластические свойства сырья зависят от наличия в соединении кварца и алюминия. Характерные особенности материала обусловлены наличием значительного содержания шамота и глинозема.

Материал относится к тугоплавким разновидностям. Температура плавления – 1400 1600 градусов. Грубокерамический материал прекрасно спекается, он практически не дает усадки. Эти свойства определяют его применение для производства габаритных объектов, а также крупных панно и мозаик.

Монтмориллонитовая глина

Сырье применяют в качестве отбеливателя при очистке палаточных сиропов, в пивоварении, при производстве сока и рафинированных масел. Данный материал улучшает качество готовых продуктов, кроме того данная разновидность глины используется как средство для борьбы с грызунами и насекомыми.

Адсорбционная глина

Характерная особенность – высокие связующие свойства, высокая степень катализа. Самая распространенная среди адсорбционных глин – бентонит.

Цветные глинистые материалы

Разноцветная глина – это материал, который содержит оксиды металлических элементов или пигменты, и представляет собой однородную смесь.

1. При проникновении в толщу материала пигментов некоторая часть их остаётся во взвешенном состоянии, при этом однородность тона сырья нарушается.
2. Природные пигменты придают глине тот или иной оттенок, их разделяют на две категории: оксиды металлических элементов и собственно красящие вещества.
3. Оксиды – это природные компоненты натурального происхождения, образующиеся в толще кары земли. Данные вещества подвергают очистке и тонкому измельчению. Для придания глине той или иной окраски чаще всего используют оксид меди. Это вещество в процессе обжига в результате процесса окисления приобретает зеленоватый оттенок.
4. Для придания материалу синего оттенка применяют кислородсодержащие соединения кобальта. Соединения хрома обеспечивают цвет оливок, а соединения магния и никеля – коричневый и серый соответственно.
5. Красящие компоненты добавляют в сырье в количестве от 1 до 5%. При более высоком содержании пигментов могут возникнуть нежелательные последствия в процессе обжига.

Сфера применения

Глина активно применяется в строительстве для изготовления кирпичей, керамических изделий. Она обладает неоспоримыми достоинствами, а также сравнительно низкой стоимостью. К преимуществам данного сырья следует отнести термоустойчивость, адсорбционные свойства, экологичность, воздухопроницаемость.