Закуска из глины. Такое блюдо есть в рационе малых народностей Дальнего Востока. В пищу идет только белая глина . Ее запивают козьим молоком. После употребления экзотического блюда еще никто не попал в больницу. Оказывается, в небольших количествах глина не только не вредна, но и полезна. Ей, к примеру, питались некоторые россияне в 20-ых годах прошлого века. Тогда в стране свирепствовал голод. В исторических сводках зафиксировано, что глину в качестве еды продавали на рынках Самары. В породе содержатся продукты распада органики. Они несут массу питательных и полезных для организма веществ.

Физические и химические свойства глины

2,50-2,85 граммов на кубический сантиметр – такова плотность глины. У породы, в которой много органики плотность меньше. Максимальные показатели у масс, где продуктов жизнедеятельности минимум. Плотными, вне зависимости от категории являются также древние глины. Они располагаются на глубине и уплотняются под тяжестью земной коры и собственного веса.

На фото массив глины

Плотность – один из немногих стабильных параметров глины. К таковым относят еще пластичность, податливость материала. В остальном, виды породы разнятся. Все зависит от места и условий образования материала. К примеру, пористость породы может быть 20%, а может быть и все 60%. При этом, подавляющее большинство пор открыты. Это значит, что отверстия без труда пропускают жидкость. Однако, у глины есть свойство, набрав определенное количество жидкости, более не пропускать воду. Поэтому, породу часто используют в водоупорных сооружениях.

Способность вбирать влагу обуславливает свойство глины набухать. При сушке порода, напротив, уседает. В итоге, объем материала может изменяться примерно на 30%. При этом, приданная глине форма сохраняется.

На фото чёрная глина

Способность к деформации у разных видов глин выражается, как в тысячных долях, так и в целых. Широкий диапазон объясняется разницей пород по увлажненности, составу, плотности, структуре. Некоторые виды глины липкие. В связи с этим породу часто используют, как клейкий, связующий материал.

Основу глины зачастую слагает минерал каолинит. Он состоит из оксидов кремния, алюминия и воды, и относится к группе полевых шпатов. Слоистые алюмосиликаты всегда в тех или иных пропорциях входят в состав породы. Иногда, глина состоит из них полностью. Также в массе встречаются частицы песка и карбонатов.

Как и где образуется глина

Образоваться глина может везде, где есть вода и . Из последних состоит порода. Глина – разрушенные при действии ветров и прочих внешних факторов полевые шпаты. Их крошка, смешиваясь с окружающими массами, может осесть в месте месторождения шпатов. Однако, чаще всего минеральную пыль уносят потоки воды, будь то дожди, реки, моря. Потоки приносят составные глины в места с наименьшим течением. Здесь минеральная крошка оседает на дно, соединяясь с частицами ракушек, водорослей и прочих местных «достопримечательностей».

На фото голубая глина, образована на берегу водоёма

Поскольку полевые шпаты и прочие алюмосиликаты разноцветные, то и глины из них выходят красочные. В зависимости от преобладающего вида минерала, пластичная порода может быть красной, коричневой, оранжевой, желтой, белой. Встречаются так же черная глина и голубая глина . Темный цвет порода приобретает за счет содержания в ней углеродов и железа. Небесный оттенок глине придает монтмориллонит. Это минерал из подкласса слоистых силикатов, он имеет голубой или серо-голубой цвет.

Виды глины

Глины делят по их происхождению. Два основных класса – материковая и морская . Из названий понятно, что материковая глина оседает рядом с разрушающимися каменными массивами, не подвергаясь переносу водой. К морской породе относится та, которую потоки отнесли от мест первоначального расположения.

Среди морских глин выделяют 4 подклассов. Их связывают с местом оседания и окончательного формирования породы.

На фото прибрежная глина

Прибрежные глины формируются у кромки воды. Обычно, гранулы такой породы плохо отсортированы, перемежаются песчаниками, карбонатами или угольными пластами. Частицы прибрежных глин зачастую грубые и крупные.

Лагунные глины считаются огнеупорными. Это касается породы, сформировавшейся в опресненных лагунах. В полузамкнутых системах с повышенным содержанием соли в воде огнеупорные массы не образуются. Здесь глина отличается крупнозернистой структурой, видными невооруженным глазом частицами соли и гипса. Шельфовые глины однородные, образуются в отсутствии течений на глубине примерно в 2-е сотни метров.

Среди материковых глин также имеются подклассы, и их тоже 4.

Делювиальные глины неоднородны. Они скапливаются у подножий разрушающихся возвышенностей. У делювиальной породы часто отсутствует слоистость, либо она не выраженная.

Озерные глины тонкодисперсные, однородные. К таковым относятся лучшие представители огнеупорных глин. Образуются они, как в пресных, так и в соляных озерах.

Пролювиальные глины относятся временными потоками на ложбины. Такая порода крупнозернистая, плохо отсортированная.

Речные глины характерны для пойм. Порода не разделена на слои, зачастую переходит в гальку или песок.

О видах глины по ее назначению поговорим на примерах применения породы.

Применение глины

Почти весь фарфор сделан из, или с применение каолиновой глины. Она мелкодисперсная, белая, поэтому пригождается еще и в бумажной промышленности.

На фото огнеупорная глина или ещё её называют шамотная глина. Из неё производят огнеупорный кирпич

Огнеупорная глина тоже бывает белой, но чаще, серой или желтоватой. Порода выдерживает нагрев почти в 1 600 градусов Цельсия. Это так же пригождается при изготовлении фаянса и огнеупорной продукции. Строители часто называют породу категории «шамотная глина ». Однако, это та порода, которая после температурной обработки в брикетах была измельчена. Порошок добавляют в бетон, штукатурку.

Наиболее пластична формовочная глина. Из нее делают матрицы для заливки на металлургических предприятиях.
Для изготовления кирпича берут кирпичную глину. В ней много кварца и такая порода легко переплавляется.

На фото полимерная глина

Существует также полимерная глина . Ее происхождение не природное. Состав массы далек от минерального. Зато, по свойствам близок к истинной породе. Полимерная глина пластична, легко обжигается. Она бывает разных текстур и цветов и является популярным поделочным материалом. Если нужна такая глина , купить ее можно в магазинах, торгующих всем для творчества.

Лечебные свойства глины

Благодаря своему составу порода обладает бактерицидным действием. Маски из глины популярны среди обладателей проблемной кожи. Антимикробная среда пригождается и при лечении энтеритов с колитами. Это инфекции желудочно-кишечной сферы. Так что не зря существуют примеры употребления глины в пищу.

На фото маска для лица из голубой глины

В аптеках и косметических магазинах продается глина для лица . Это не всегда лишь обеззараживающие и заживляющие составы. Минеральная и органическая среды породы питают клетки, возвращают молодость, подтягивают кожу.

Интересно, что глиняные ванны принимают не только люди, но и животные. Они измазываются, катаются в тягучей массе, если ранены или больны. Животных ведет инстинкт. Они чуют лекарства в окружающей их среде.

Глина – один из самых известных и распространенных материалов, которые используются в строительстве. Она образуется в результате разрушения глинистых пород естественным путем или с помощью механических и биохимических влияний в ходе эволюции.

Из чего состоит глина

Эта горная порода довольно сложна и непостоянна, как по составу, так и по своим характеристикам. Чистая глина, которая не содержит примесей, состоит из маленьких частиц минералов размером не более 0,01 мм. Обычно они имеют пластинчатую форму.

Подобные «глинистые» материалы представляют собой сложные соединения из алюминия, кремния и воды. Они не только включают воду в свою структуру (такая вода называется химически связанной), но и удерживают ее в виде прослоек между частичками (такую воду называют физически связанной).

Если материал смочить, вода попадает в пространство между слоями материала, и в результате они легко сдвигаются по отношению друг к другу. Именно благодаря такой особенности глина обладает высокой пластичностью.

В глине есть примеси таких веществ, как карбонат кальция, кварц, сульфид железа, гидроксид железа, оксид магния, оксид кальция и т. д. В зависимости от химического состава, выделяют такие глинистые материалы, как каолиниты, галлуазиты, иллиты и монтмориллониты.

Исходя из предназначения сырья, его нормируют в зависимости от того, каков процент оксидов железа, кварцевого песка, различных примесей. Степень огнеупорности материала зависит от содержания в нем глинозема. Для выполнения огнеупорных изделий используют глину, в которой содержится хотя бы 28% глинозема.

Так выглядит образец глины под микроскопом:

Технические характеристики и свойства

Характеристики глины определяются химическим и минеральным составом и размером частичек.

Объемный и удельный вес огнеупорной молотой глины составляет 1300-1400 кг/м3, шамотной – 1800 кг/м3, сухой глины в порошке – 900 кг/м3. Плотность мокрой глины – 1600-1820 кг/м3, сухой – около 100 кг/м3. Теплопроводность сухого сырья составляет 0,1-0,3 Вт/(м*К), влажного – от 0,4 до 3,0 Вт/(м*К).

Основные свойства:

• попадая в воду, глина размокает, разделяется на отдельные частички и образует или пластичную массу, или взвесь;
• глиняное тесто очень пластично, в сыром виде оно может принять любую форму. Пластичные глины называют «жирными», поскольку на ощупь они кажутся жирным материалом. Глины с невысокой пластичностью называют «тощими». Кирпичи, изготовленные из такой глины, быстро рассыпаются и обладают плохой прочностью;
• после высыхания глина сохраняет свою форму, несколько уменьшаясь в объеме, а в результате обжига становится твердой, как камень. Именно благодаря такой способности она издавна является одним из наиболее популярных материалов для производства посуды. Также из глины изготавливают кирпичи, которые имеют высокую механическую прочность;
• обладает клейкостью и связующей способностью;
• насыщаясь определенным объемом воды, глина больше не пропускает воду, то есть обладает водоупорностью;
• глина обладает кроющей способностью. Поэтому в старину ее широко использовали для побелки печей и стен дома;
• глина обладает сорбционной способностью, то есть поглощает вещества, растворенные в жидкости. Это позволяет применять ее для очистки продуктов нефтепереработки и растительных жиров.

Свойства материала обеспечивают долгий срок службы, но только в том случае, когда за ними осуществляется определенный уход, а в процессе изготовления не были допущены ошибки.

Происхождение и добыча глины

Глина может иметь различное происхождение – осадочное или остаточное. Осадочные породы формируются при переносе продуктов выветривания на другое место. Они могут быть морскими или континентальными.

Морские глины образуются в береговых районах, дельтах рек, лагунах, на шельфах. Континентальные глины могут быть делювиальными, пролювиальными, озерными, речными или остаточными.

Остаточные породы формируются при выветривании горных пород в море или на суше. Примером континентальных остаточных глин является каолин (белая глина). Морские остаточные породы обычно являются отбеливающими.

Как происходит добыча

Большинство видов глины можно легко найти, поскольку она часто встречается в природе, залегает неглубоко и является дешевым с точки зрения добычи сырьем.

Но, в силу большого веса и высокой влажности, перевозить материал на большие расстояния невыгодно, поэтому производство обычно устраивают неподалеку от места разработки. Так, заводы по производству кирпича всегда строят прямо на месторождении.

Отдельные разновидности встречаются лишь в некоторых регионах. Поскольку спрос на них высок, а заводы часто находятся на расстоянии от месторождения, приходится прибегать к перевозкам сырья.

Залегает глина в виде линз или пластов, между которыми находятся прослойки песка. Обычно в месторождении около 3-6 слоев глины, иногда – до 20. Толщина слоя может составлять как 2-5, так и 20-30 м.

Ранее глину добывали преимущественно на берегах озер и рек. Сейчас ее добывают преимущественно в карьерах. Разработка ведется обычно открытым способом с помощью экскаваторов. Перед началом добычи выполняются подготовительные работы: геологическая разведка для определения типа залегания и оценки запасов сырья, очистка поверхности от растительности, удаление непригодных пород.

Глина обязательно проходит естественную обработку, в ходе которой происходит ее вымораживание и вылеживание. После этого с помощью специальной техники выполняют механическую обработку материала.

Как это происходит можно посмотреть на видео ниже:

Виды и разновидности глины

На Земле встречается глина самых разных видов, которые различаются по составу, характеристикам и даже цвету. Цвет материала зависит от химического состава. Глина может быть белой, желтой, красной, голубой, серой, коричневой, зеленой и даже черной.

Разновидности глины выделяют по различным признакам: пластичности, спекаемости, огнеупорности, чувствительности к сушке и т. д.

Существуют следующие ее виды:

• бентонитовая — используется преимущественно для очистки растительных жиров, продуктов нефтепереработки, в процессе бурения скважин, реже – в производстве литейных форм.;
• природная красная — содержит в себе много железа, большая эластичность позволяет использовать его для работ с глиняными пластинами или для моделирования небольших скульптур.;
• обожженная — отличается повышенной прочностью;
• абразивная — применяется для чистики полировки металлов;
• строительная — подходит для фундаментов, отмосток и растворов;
• керамическая — используется для изготовления посуды и декоративных изделий;
• порошковая — удобна для приготовления различных растворов и смесей;
• тугоплавкая — подходит для производства шамотных кирпичей;
• монтмориллонитовая — используется как отбеливающий материал для очистки патоки, сиропов, пива, вин, фруктовых соков, растительных масел, нефтепродуктов, как добавка к мылам, повышающая их качество; также в производстве лекарственных пилюль и средств борьбы с вредителями сельского хозяйства;
• шамотная — ее часто используют для внешней отделки зданий. Смесь готовят, добавляя в порошок воду. Чтобы получить нужную консистенцию, ее настаивают на протяжении трех дней, периодически размешивая и т. д.

Образуется при химическом распаде вулканического пепла. Такая глина хорошо разбухает в воде и обладает высокой отбеливающей способностью по сравнению с другими разновидностями. Она может иметь различную окраску.

В видео подробно рассказано о видах глины и продемонстрированы их образцы:

Сколько стоит

Стоимость глины может существенно варьироваться в зависимости от ее разновидности и характеристик. Цена на нее составляет от 100 до 500 руб. за 1 куб. м. Продажа глины достаточно популярна. Это связано с минимальными затратами по добыче и довольно большим ее запасом в недрах земли.

Представляет собой глину, обожженную при высокой температуре (больше 340 градусов) и перемолотую в порошок.

Преимущества и недостатки

В наше время глина используется в строительстве преимущественно как вспомогательный материал или сырье для производства других материалов (кирпича, керамики). Материалы, изготовленные на основе глины, обладают массой достоинств, и сама глина может использоваться для строительства и отделки.

Основными преимуществами глины в качестве стройматериала можно считать:

• полную экологичность;
• устойчивость к действию высокой температуры;
• гипоаллергенность;
• поддержание уровня влажности на оптимальном уровне;
• свободное прохождение воздуха через стены;
• абсорбирование вредных веществ;
• безотходное производство.

Среди недостатков материала следует отметить существенную усадку, деформацию стен после высыхания, необходимость дополнительной гидроизоляции сооружения.

Глина представляет собой осадочную горную породу, имеющую мелкозернистую структуру. Это очень интересный по своим свойствам вид породы, потому что в сухом состоянии она рассыпчатая и похожа на пыль, а вот в увлажненном виде — мягкая и пластичная, способная принимать любую заданную форму. При застывании же после увлажнения глина становится удивительно крепкой и прочной.

Глина является осадочной горной породой, представляющей собой вторичный продукт земной коры, который образовался в результате разрушения скальных пород путем их выветривания.

Самым главным источником для образования глины служит полевой шпат, который в процессе распада под воздействием атмосферных осадков образует каолинит и другие составляющие части глин.

Минералы в составе глин

В состав глины входит один или несколько минералов группы каолинита, монтмориллонита или других слоистых глинистых минералов. В глине также могут содержаться карбонатные и песчаные частицы.

В зависимости от количества и качества минералов, входящих в состав глины, это полезное ископаемое может быть самых разных цветов и оттенков — светло — желтого, оранжевого, красновато — коричневого, серого, белого и многих других.

В различные сорта глины входят следующие минералы:

• каолинит
• андалузит
• монтмориллонит
• галлуазит
• мусковит
• гидраргиллит
• накрит
• диаспор
• пирофиллит
• корунд
• монотермит

Существуют также некоторые виды минералов, которые загрязняют глины. Среди них можно выделить следующие:

• кварц
• кальций
• доломит
• глауконит
• лимонит
• магнетит
• маркозит
• рутил
• пирит
• сертпентин
• сидерит

Бентонитовая глина содержит в своем составе монтмориллонит

Свойства глины

Среди основных характерных свойств глины можно назвать следующие:

1. Высокий уровень пластичности
2. Способность принимать любую заданную форму
3. Огнеупорные свойства
4. Способность к воздушной и термической усадке
5. Отличная спекаемость
6. Вязкость глин различных сортов
7. Степень усушки
8. Пористость глины
9. Набухание глин
10. Плотность
11. Водонепроницаемость

Виды глины

Различают несколько видов глин, среди которых можно назвать следующие:

• Каолин — так называется знаменитая белая глина, которую используют для производства красивейшего фарфора и огнеупорных изделий.
• Строительная глина — используется для приготовления растворов, которые применяются в процессе возведения сооружения различного назначения.
• Глинистый сланец — применяется в процессе производства цемента.
• Огнеупорная глина — подходит для изготовления огнеупорных кирпичей и других жаропрочных изделий.
• Бентонит — при погружении в воду увеличивается в объеме в несколько раз, используется в буровых растворах в процессе бурения скважин.
• Сукновальная глина — обладает отбеливающими и фильтрующими свойствами. Фильтры из сукновальной глины широко используются для очистки от примесей нефтепродуктов, а также различных видов масел — как пищевых, так и технических.
• Гончарная (комовая) глина применяется в процессе изготовления керамической посуды.
• — применяется в качестве лечебного и косметического средства для нанесения масок на лицо и тело.
• Глина из песчаника — используется для изготовления посуды, декоративных керамических изделий и сувениров.

Каолин — белая глина

Сфера применения глины

После соединения с нужным количеством воды глина способна образовывать массу в виде теста, обладающую пластичными свойствами. В зависимости от расположения месторождения данного природного сырья, глина характеризуется различными качественными показателями. Поэтому ее используют для различных целей. Среди сфер применения различных сортов глины можно назвать следующие:

• Производство керамики — одна из самых главных сфер применения глины. Из различных сортов этого природного материала делают прекрасные образцы керамической посуды, фаянс и . Гончарное искусство насчитывает уже несколько тысячелетий, и продолжает совершенствоваться и в наши дни.

• Изготовление стройматериалов — глина повсеместно применяется в производстве . На сегодняшний день подавляющее большинство кирпичных изделий производятся на заводах, однако существует также кустарный способ ручной формовки кирпича, который с успехом применяется в некоторых регионах.

• Производство цемента — для изготовления цемента используется смесь глины (25%) с известняком (75%). В процессе производства сырье аккуратно измельчают, а затем тщательно перемешивают. При этом должна соблюдаться строгая дозировка компонентов, иначе получится низкого качества.

• Техническая керамика представляет собой достаточно обширную группу специальных керамических изделий, изготовленных из пластичной массы, основу которой составляет глина. технического назначения широко используется в различных областях жизни и деятельности человека — в виде сантехнической керамики, в качестве изоляторов электрического тока в приборах и в проводке, и во многих других сферах.

• Глинобитное строительство — глинобитные постройки представляют собой архитектурные сооружения, главным материалом для возведения которых служит глина. Глинобитные дома являются одними из первых образцов древнейшей . При этом способы использования глины могут быть разными. Так, глиняную массу могут утрамбовывать в форму из деревянных дощечек, или же глину смешивают с измельченной соломой и замазывают этим составом дощатую основу.

• Медицина и косметология — издавна глина широко используется в лечебных и косметических целях. Глина входит в состав некоторых лечебных мазей, а также сорбентов и препаратов для избавления от диареи. А в косметологии из глины делают маски для лица и тела, а также включают ее в состав некоторых кремов.

• Пищевая глина — некоторые виды глины являются съедобными и употребляются в пищу. Пищевая глина представляет собой специальную добавку к основному рациону питания человека, и является ценным источником минеральных солей и микроэлементов. Съедобная глина служит сорбентом природного происхождения, который помогает очистить организм человека от шлаковых отложений и вредных токсинов. В то же время глина обладает обволакивающим действием и может использоваться в качестве натурального антисептика.

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.

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 >