Глины и их классификация – бентонитовая, красная, обожженная, абразивная, строительная, керамическая, ее состав, свойства, плотность, цены, удельный вес, добыча и производство

Глина — Википедия

Глина, извлечённая из-под земли во время строительства станции метро «Театральная» Петербургского метрополитена

Гли́на — мелкозернистая осадочная горная порода, пылевидная в сухом состоянии, пластичная при увлажнении. Глина состоит из одного или нескольких минералов группы каолинита (происходит от названия местности Каолин в Китае), монтмориллонита или других слоистых алюмосиликатов (глинистые минералы), но может содержать и песчаные и карбонатные частицы. Как правило, породообразующим минералом в глине является каолинит, его состав: 47 % (мас) оксида кремния (IV) (SiO2), 39 % оксида алюминия (Al2О3) и 14 % воды (Н2O).

Al2O3 и SiO2 — составляют значительную часть химического состава глин жёлтого, коричневого, синего, зелёного, лилового и даже чёрного цветов. Окраска обусловлена примесями ионов — хромофоров.

Свойства глин: пластичность, огневая и воздушная усадка, огнеупорность, спекаемость, цвет керамического черепка, вязкость, усушка, пористость, набухание, дисперсность. Глина является самым устойчивым гидроизолятором — водонепропускаемость является одним из её качеств. За счёт этого глиняная почва — самый устойчивый тип почвы, развитый на пустырях и пустошах. Развитие какой-либо корневой растительной системы в глиняных залежах невозможно. Водонепропускаемость глины полезна для сохранения качества подземных вод — значительная часть качественных артезианских источников залегает между глинистыми слоями.

Текстура глины

Минералы, загрязняющие глины и каолины[править | править код]

Основным источником глинистых пород служит полевой шпат, при распаде которого под воздействием атмосферных явлений образуются каолинит и другие гидраты алюминиевых силикатов. Некоторые глины осадочного происхождения образуются в процессе местного накопления упомянутых минералов, но большинство из них представляют собой наносы водных потоков, выпавшие на дно озёр и морей.

Глина — это вторичный продукт земной коры, осадочная горная порода, образовавшаяся в результате разрушения скальных пород в процессе выветривания.

Гончарное производство[править | править код]

Глина является основой гончарного, кирпичного производства. В смеси с водой глина образует тестообразную пластичную массу, пригодную для дальнейшей обработки. В зависимости от места происхождения природное сырьё имеет существенные различия. Одно можно использовать в чистом виде, другое необходимо просеивать и смешивать, чтобы получить материал, пригодный для изготовления различных изделий.

Глинобитные строения[править | править код]

Это архитектурные сооружения, возводимые из глины или земли с обязательной примесью глины. Иногда глину смешивали с соломой или вереском. Получаемые из форм «кирпичики» прочно спрессовывались между собой утрамбовкой в форме прямо поверх нижнего слоя — буквально битья глины для возведения стены.

Перед употреблением в глинобитное дело, глину готовили. Перемешивали с водой, пока не превратится в однородную массу, затем давали высохнуть до состояния сухого теста и уминали ногами, пока масса не начинала уверенно держать рабочего.

Чтобы земляные воды не размывали глиняную стену, сооружали кирпичный или щитовой цоколь. Стену возводили на высоту до 70 сантиметров, после чего выравнивали и давали окрепнуть в течение нескольких дней. После чего возводили стену дальше на такую же высоту. С целью устойчивости стена у основания была толще, чем наверху.

Техническая керамика[править | править код]

Техническая керамика — большая группа керамических изделий и материалов, получаемых термической обработкой массы заданного химического состава из минерального сырья и других сырьевых материалов высокого качества, которые имеют необходимую прочность, электрические свойства (большое удельное объемное и поверхностное сопротивление, большую электрическую прочность, небольшой тангенс угла диэлектрических потерь).

Производство цемента[править | править код]

Для изготовления цемента сначала добывают известняк и глину из карьеров. Известняк (приблизительно 75 % количества) измельчают и тщательно перемешивают с глиной (примерно 25 % смеси). Дозировка исходных материалов является чрезвычайно трудным процессом, так как содержание извести должно отвечать заданному количеству с точностью до 0,1 %.

Эти соотношения определяются в специальной литературе понятиями «известковый», «кремнистый» и «глинозёмистый» модули. Поскольку химический состав исходных сырьевых материалов вследствие зависимости от геологического происхождения постоянно колеблется, легко понять, как сложно поддерживать постоянство модулей. На современных цементных заводах хорошо зарекомендовало себя управление с помощью ЭВМ в комбинации с автоматическими методами анализа.

Правильно составленный шлам, подготовленный в зависимости от избранной технологии (сухой или мокрый метод), вводится во вращающуюся печь (длиной до 200 м и диаметром до 2—7 м) и обжигается при температуре около 1450 °C — так называемой температуре спекания. При этой температуре материал начинает оплавляться (спекаться), он покидает печь в виде более или менее крупных комьев клинкера (называемого иногда и портландцементным клинкером). Происходит обжиг.

В результате этих реакций образуются клинкерные материалы. После выхода из вращающейся печи клинкер попадает в охладитель, где происходит его резкое охлаждение от 1300 до 130 °C. После охлаждения клинкер измельчается с небольшой добавкой гипса (максимум 6 %). Размер зерен цемента лежит в пределах от 1 до 100 мкм. Его лучше иллюстрировать понятием «удельная поверхность». Если просуммировать площадь поверхности зёрен в одном грамме цемента, то в зависимости от толщины помола цемента получатся значения от 2000 до 5000 см² (0,2—0,5 м²). Преобладающая часть цемента в специальных ёмкостях перевозится автомобильным или железнодорожным транспортом. Все перегрузки производятся пневматическим способом. Меньшая часть цементной продукции доставляется во влаго- и разрывостойких бумажных мешках. Хранится цемент на стройках преимущественно в силосах.

Применение в медицине и косметологии[править | править код]

Чаще всего в медицине и косметике используют каолин.

  • Глина используется в медицине, например, глина входит в состав некоторых лечебных мазей, противодиарейных средств.
  • В косметике глина является основой масок, некоторых мазей.
  • Лечебные глины и грязи широко используются в курортолечении кожных, гинекологических болезней, заболеваний опорно-двигательного аппарата
  • Белая глина может использоваться в качестве противоядия благодаря своим сорбентным свойствам (попугаи ара известны тем, что поедая глину, нейтрализуют токсины, содержащиеся в неспелых плодах).

Съедобная глина[править | править код]

Запекание в глине[править | править код]

В кухнях некоторых народов (напр. Юго-восточной Азии, маорийская кухня) применяется запекание в глине рыбы, птицы. Однако, этот способ приготовления может быть использован — и используется — представителями любых народов — напр., в походе, на рыбалке, охоте, разведчиками, диверсантами, партизанами, жителями сельской местности. Тушка птицы (с удалёнными внутренностями) или рыбы обмазывается толстым слоем глины (замуровывается в глиняный ком), который кладётся в костёр, в котором это печётся до готовности. При этом рыбу не очищают от чешуи, а птицу — не ощипывают — когда готовый ком из обожжённой глины — кирпичный — раскалывают, рыбья чешуя и птичьи перья остаются на кирпичной оболочке, так что чистить тушку не приходится.

Применение в истории[править | править код]

В Вавилонском царстве глину использовали в качестве писчего материала. Из глины изготавливались таблички, после чего на ней деревянной палочкой выдавливались штрихи. В конце табличка высушивалась, а текст, соответственно, фиксировался.

Качество глины напрямую зависит от срока выдержки её после добычи на открытом воздухе.

Для производства фарфора глина вылеживалась ранее до 20 — 25 лет. Средний возраст вылеживания глины 2 — 3 года. Именно после такой выдержки она приобретает нужные качества. 3 года отведенного срока, глина, находясь на открытом воздухе и подвергаясь различным климатическим влияниям, окисляется и измельчается. В дальнейшем это придает ей повышенную пластичность в формовке. За 3 года под воздействием окружающей среды полностью разлагаются находящиеся в глине органические остатки.

В современном производстве этот срок может быть сокращен при условии постоянной переработки глины специальном оборудованием с постоянным увлажнением.

Различают несколько разновидностей глины. Каждая из них используется по-своему. Глину с числом пластичности от 0,17 до 0,27 называют лёгкой, свыше 0,27 — тяжёлой. Большую часть добываемых и поступающих в продажу глин составляет каолин, который применяется в целлюлозно-бумажной промышленности и в производстве фарфора и огнеупорных изделий. Вторыми по важности материалами являются обычная строительная глина и глинистый сланец. Огнеупорная глина идёт на изготовление огнеупорного кирпича и других жаропрочных изделий.

Важное место среди видов глин занимает бентонит. Считают, что эта глина образовалась в результате химического распада вулканического пепла. При погружении в воду она разбухает, увеличивая свой объём в несколько раз. В основном она используется в буровых растворах при бурении скважин.

Сукновальная глина ценится за её отбеливающие свойства при очистке нефтепродуктов. Фильтры из сукновальной глины применяются при очистке растительных и минеральных масел.

Гончарная глина, именуемая также комовой, находит применение при изготовлении посуды. Глина или глинистый сланец представляет собой важное сырьё, которое вместе с известняком используется в производстве портландцемента.

Наиболее распространёнными в природе являются: красная глина, белая глина (каолин), глина из песчаника. Сорта глины — для производства фарфора, фаянса и огнеупорных изделий — каолин.

Библейский рассказ о сотворении Адама и Евы, грехопадении и изгнании их из рая (книга Бытия, I—V) породил обширную литературу апокрифического характера. Наиболее крупным памятником этого рода является так называемая «Адамова книга», в которой описана жизнь Адама и Евы после изгнания из рая.

Известный книжный, часто ироничный или пренебрежительный, фразеологизм «колосс на глиняных ногах», означающий что-либо величественное, могущественное с виду, но по существу слабое, легко разрушающееся, также восходит к библейскому рассказу о вавилонском царе Навуходоносоре, которому приснился зловещий сон. Он увидел огромного истукана, у которого голова была из золота, грудь и руки из серебра, живот и бедра — из меди, колени — из железа, а ноги — из глины. Камень, упавший с горы, ударил колосса по глиняным ногам, и тот обратился в прах. Царь собрал жрецов и прорицателей, но никто не смог правильно истолковать его сон, кроме еврейского пророка Даниила, который истолковал этот сон как роковое предзнаменование грядущего разрушения и гибели Вавилонского царства под ударами персов.

Известно ещё одно существо — пражский Голем, персонаж еврейской мифологии, человек из неживой материи — глины, оживлённый каббалистами с помощью тайных знаний.

Коран о сотворении человека.

Коран: Сура 15 аят 26 (перевод Иман Валерии Пороховой) "Мы сотворили человека из гончарной глины, (Сухой) и звонкой (как фаянс), Которой Мы придали форму.

  • Долорс Росс. Керамика: техника. Приёмы. Изделия./Пер. с нем. Ю. О. Бем. — М.: АСТ-ПРЕСС КНИГА, 2003..
  • Фадеев П. А. Глина. Строительство, медицина, косметология, психотерапия, изделия из глины, кулинария. Издательство "Сага", 2015 г.
⛭
Группа породДиаметр обломковНесцементированныеСцементированные
ОкатанныеНеокатанныеОкатанныеНеокатанные
Крупно-грубообломочные породы (псефиты)> 1 мГлыбовый валунникГлыбаГлыбовый конгломератГлыбовая брекчия
10 см — 1 мВалунОтлом (блок)Валунный конгломератОтломовая брекчия
1 — 10 смГалькаЩебеньКонгломератБрекчия
2 мм — 1 смГравийДресваГравелитДресвяник
Песчаные породы (псаммиты)0,05 — 2 ммПесок:
Грубый (1 — 2 мм)
Крупный (0,5 — 1 мм)
Средний (0,25 — 0,5 мм)
Мелкий (0,1 — 0,25 мм)
Тонкий (0,05 — 0,1 мм))
Песчаник
Пылеватые породы (алевриты)0,005 — 0,05 ммПыльАлевролит
Глинистые породы (пелиты)< 0,005 ммИл, глинаАргиллит

Виды глины: особенности, характеристики, свойства

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.

Характеристика и свойства

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.
Виды глиныКрасная глина

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.

Красная глина

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.

Природная белая глина

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.
Виды глиныПриродная белая глина

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.

Глина для производства фарфора

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.

Виды глиныГлина для производства фарфора

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.

классификация, состав, свойства и применение

Глинистые минералы представляют собой водные филлосиликаты алюминия, иногда с различными примесями железа, магния, щелочных и щелочноземельных металлов, а также других катионов, обнаруженных на некоторых планетарных поверхностях или вблизи них.

Карьер глинистых минералов

Они образуются в присутствии воды, и когда-то они были важны для появления жизни, потому многие теории абиогенеза учитывают их в роль в этом процессе. Они являются важными составляющими почв и были полезны для человека с древних времен в сельском хозяйстве и производстве.

Образование

Глины образуют плоские шестиугольные листы, похожие на слюды. Глинистые минералы являются распространенными продуктами выветривания (в том числе, выветривания полевого шпата) и низкотемпературными продуктами гидротермального изменения. Они очень распространены в почвах, в мелкозернистых осадочных породах таких, как сланцы, аргиллиты и алевролиты, а также в мелкозернистых метаморфических сланцах и филлитах.

Характеристики

Глинистые минералы, как правило (но не обязательно), имеют ультрамелкозернистый размер. Обычно считается, что они имеют размер менее 2 микрометров при стандартной классификации размеров частиц, поэтому для их идентификации и изучения могут потребоваться специальные аналитические методы. К ним относится дифракция рентгеновских лучей, методы дифракции электронов, различные спектроскопические методы, такие как мессбауэровская спектроскопия, инфракрасная спектроскопия, рамановская спектроскопия и SEM-EDS, или же автоматизированные процессы минералогии. Эти методы могут быть дополнены микроскопией поляризованного света, традиционной техникой, устанавливающей фундаментальные явления или петрологические отношения.

Глиняный карьер

Распространение

Учитывая потребность в воде, глинистые минералы относительно редки в Солнечной системе, хотя они широко распространены на Земле, где вода взаимодействует с другими минералами и органическим веществом. Они также были обнаружены в нескольких местах на Марсе. Спектрография подтвердила их присутствие на астероидах и планетоидах, включая карликовую планету Церера и Темпель 1, а также луну Юпитера Европу.

Глинистая минеральная скала

Классификация

Основные глинистые минералы входят в следующие кластеры:

  • Каолиновая группа, которая включает минералы каолинит, диккит, галлуазит и накрит (полиморфы Al2Si2O5 (OH) 4). Некоторые источники включают группу каолинит-серпентин из-за структурного сходства (Bailey 1980).
  • Смектитовая группа, которая включает диоктаэдрические смектиты, такие как монтмориллонит, нонтронит и бейделлит, и триоктаэдрические смектиты, например, сапонит. В 2013 году аналитические испытания марсоходом Curiosity обнаружили результаты, согласующиеся с присутствием минералов смектитовой глины на планете Марс.
  • Иллитовая группа, в которую входят глинистые слюды. Иллит - единственный распространенный минерал этой группы.
  • Хлоритная группа включает в себя широкий спектр аналогичных минералов со значительной химической вариацией.

Другие виды

Существуют другие типы этих минералов такие, как сепиолит или аттапульгит, глины с длинными водяными каналами, внутренними по своей структуре. Вариации глины смешанного слоя актуальны для большинства вышеупомянутых групп. Упорядочение описывается как случайное или регулярное упорядочение и далее описывается термином «рейхвайт», что в переводе с немецкого означает «диапазон» или «охват». Литературные статьи ссылаются, например, на упорядоченный иллит-смектит R1. Этот тип включается в категорию ISISIS. R0, с другой стороны, описывает случайное упорядочение. Помимо них, также можно найти другие расширенные типы упорядочения (R3 и т. д.). Глинистые минералы смешанного слоя, которые являются совершенными типами R1, часто получают свои собственные названия. R1-упорядоченный хлорит-смектит известен, как корренсит, R1 - иллит-смектит - ректорит.

Структура глинистого минерала

История изучения

Знания о природе глины, стали более понятными в 1930-х годах с развитием технологий дифракции рентгеновских лучей, необходимых для анализа молекулярной природы глинистых частиц. Стандартизация терминологии возникла и в этот период с особым вниманием к подобным словам, которые привели к путанице, такой как лист и плоскость.

Как и все филлосиликаты, глинистые минералы характеризуются двумерными пластами угловых тетраэдров SiO4 и / или октаэдров AlO4. Листовые блоки имеют химический состав (Al, Si) 3O4. Каждый кремниевый тетраэдр делит 3 своих вершинных атома кислорода с другими тетраэдрами, образуя гексагональную решетку в двух измерениях. Четвертая вершина не является общей с другим тетраэдром, и все тетраэдры «указывают» в одном направлении. Все неразделенные вершины находятся на одной стороне листа.

Структура

В глинах тетраэдрические листы всегда связаны с октаэдрическими, сформированными из небольших катионов, таких как алюминий или магний, и координированы шестью атомами кислорода. Неподеленная вершина из тетраэдрического листа также образует часть одной стороны октаэдрического, но дополнительный атом кислорода расположен над зазором в тетраэдрическом листе в центре шести тетраэдров. Этот атом кислорода связан с атомом водорода, образующим группу ОН в структуре глины.

Глины можно разделить на категории в зависимости от способа упаковки тетраэдрических и октаэдрических листов в слои. Если в каждом слое есть только одна тетраэдрическая и одна октаэдрическая группа, то то она относится к категории 1:1. Альтернатива, известная как глина 2: 1, имеет два тетраэдрических листа с неразделенной вершиной каждого из них, направленной друг к другу и образующей каждую сторону восьмигранного листа.

Кристаллический глинистый минерал

Соединение между тетраэдрическим и октаэдрическим листами требует, чтобы тетраэдрический лист становился гофрированным или скрученным, вызывая дитригональное искажение гексагональной матрицы, и октаэдрический лист выравнивался. Это минимизирует общие валентные искажения кристаллита.

В зависимости от состава тетраэдрических и октаэдрических листов слой не будет иметь заряда или будет иметь отрицательный. Если слои заряжены, этот заряд уравновешивается межслоевыми катионами, такими как Na + или K +. В каждом случае промежуточный слой также может содержать воду. Кристаллическая структура сформирована из пакета слоев, расположенных между другими слоями.

Другой пример структуры

"Глиняная химия"

Поскольку большинство глин изготовлены из минералов, они обладают высокой биосовместимостью и интересными биологическими свойствами. Из-за формы диска и заряженных поверхностей глина взаимодействует с целым рядом макромолекул таких субстанций, как белок, полимеры, ДНК и т. д. Некоторые из областей применения глин включают доставку лекарств, тканевую инженерию и биопечать.

Глиняная химия является прикладной дисциплиной химии, которая изучает химические структуры, свойства и реакции глины, а также строение и свойства глинистых минералов. Это междисциплинарная область, включающая концепции и знания из неорганической и структурной химии, физической химии, химии материалов, аналитической химии, органической химии, минералогии, геологии и других.

Изучение химии (и физики) глин и строения глинистых минералов имеет большое академическое и промышленное значение, поскольку они относятся к числу наиболее широко используемых промышленных минералов, используемых в качестве сырья (керамика и т. д.), адсорбентов, катализаторов и др.

Микроскопическая структура

Важность науки

Уникальные свойства глинистых минералов почв такие, как слоистое строение нанометрового масштаба, наличие фиксированных и взаимозаменяемых зарядов, возможность адсорбирования и удержания (интеркалирования) молекул, способность образовывать стабильные коллоидные дисперсии, возможность индивидуальной модификации поверхности и межслойной химической модификации и другие делают изучение химии глины очень важной и чрезвычайно разнообразной областью исследований.

На многие различные области знаний влияет физико-химическое поведение глинистых минералов, от наук об окружающей среде до химической технологии, от керамики до обращения с ядерными отходами.

Их катионообменная емкость (CEC) имеет большое значение в балансе наиболее распространенных катионов в почве (Na +, K +, Nh5 +, Ca2 +, Mg2 +) и контроле pH, что напрямую влияет на плодородие почвы. Изучение глин (и минералов) также играет важную роль в работе с Са2 +, обычно поступающего с суши (речной воды) в моря. Возможность изменять и контролировать состав и содержание минералов предлагает ценный инструмент в разработке селективных адсорбентов с различными применениями такими, как, например, создание химических датчиков или чистящих веществ для загрязненной воды. Эта наука также играет огромную роль в классификации групп глинистых минералов.

Глина, свойства, виды и разновидности, происхождение, добыча и применение

Глина, свойства, виды и разновидности, происхождение, добыча и применение.

 

 

Глина представляет собой осадочную горную породу с мелкозернистой структурой и сложным составом. Пластичность, вязкость, огнеупорность и другие свойства глины определяются тем, какое породообразующее вещество является основным.

 

Глина

Характеристики и свойства глины. «Жирная» и «тощая» глины. Цвет. Водоупорность. Пластичность.  Огнеупорность. Спекаемость

Виды и разновидности глины

Происхождение глины

Добыча глины. Методы разработки карьеров

Применение и использование глины. Преимущества

 

Глина:

Глина представляет собой осадочную горную породу с мелкозернистой структурой и сложным составом. Пластичность, вязкость, огнеупорность и другие свойства глины определяются тем, какое породообразующее вещество является основным.

Это могут быть такие глинистые материалы, как каолинит (Al2O3·2SiO2·2H2O), андалузит, дистен и силлиманит (Al2O3·SiO2), монтмориллонит (MgO·Al2O3·3SiO2·1,5H2O), галлуазит (Al2O3·SiO2·H2O), гидраргиллит (Al2O3·3H2O), диаспор (Al2O3·H2O), корунд (Al2O3), монотермит (0,2[K2MgCa]O·Al2O3·2SiO2·1,5H2O), мусковит (K2O·Al2O3·6SiO2·2H2O), накрит (Al2O3·SiO2·2H2O) и пирофиллит (Al2O3·4SiO2·h3O).

Например, монтмориллонит, который относится к слоистым силикатам, обладает сорбционными свойствами и имеет ярко выраженную способность к сильному набуханию.

Различные виды глины могут содержать в разном соотношении частицы каолинита, андалузита, мусковита, гидраргиллита, накрита, корунда, пирофиллита и прочих составляющих минералов.

Среди примесей наиболее часто встречаются частицы кварца, гипса, кальция, доломита, пирита, сидерита, магнетита, глауконита.

 

Характеристики и свойства глины:

Характеристики глинистых материалов зависят от их состава, размера гранул, влажности материала, места добычи. При оценке свойств глины применяется целый комплекс характеристик – от плотности и растворимости в воде до пористости и теплопроводности.

Основные свойства глины:

– при попадании в воду она размокает и распадается на отдельные частицы, образуя взвесь или образует массу, похожую на тесто;

– в сухом состоянии она имеет структуру пыли, во влажном – приобретает мягкость, пластичность, легко принимает любую форму;

– после высыхания или обжига она становится крепкой и прочной. Высыхая, она немного уменьшается в объеме из-за естественной усадки;

– во увлажненном состоянии она обладает хорошими связующими способностями. Благодаря этим качествам ее применяют в изготовлении кирпича, некоторых видов посуды;

– глина во влажном состоянии имеет хорошие кроющие качества, поэтому раньше она часто применялась для обмазки дровяных печей, стен домов и хозяйственных построек;

– этот материал способен поглощать вещества, растворенные в жидкостях. Сорбционные свойства позволяют использовать ее для фильтрации и очистки от посторонних примесей растительных жиров, нефтепродуктов.

Технологии обработки глины, изменение ее состава или «жирности» позволяют получать сырье с заданными свойствами – нужного оттенка, с большей огнеупорностью, меньшей усадкой и пр.

 

«Жирная» и «тощая» глины:

Изменение пропорций основных компонентов и примесей делают глину «тощей» или «жирной». От этого свойства зависит пластичность материала, качество конечного продукта.

Изделия из слишком «жирной» глины портятся на этапе сушки или обжига – покрываются трещинами или коробятся. Применение отощающих добавок позволяет уменьшить усадку материала при естественной сушке или термической обработке. В качестве такой добавки чаще всего применяется песок: мелкий, средней дисперсности или крупный. Его тщательно промывают, чтобы избавиться от пыли, поскольку она снижает вязкость глиняной массы.

«Тощая» глина имеет низкую пластичность и малопригодна для лепки или формования. Для повышения пластических свойств применяется технология отмучивания. Это обогащение материала путем отделения частиц глины от примесей. После разведения исходного сырья водой медленно оседающие глиняные частицы отфильтровывают от более тяжелого песка, камней.

 

Цвет глины:

Окраска породы может быть желтой, коричневой, синей, зеленоватой, черной. Цвет зависит от концентрации хромофоров – ненасыщенных атомов. Соединения кобальта придают материалу голубой оттенок, хром делает ее оливковой, примеси магния и никеля — коричневого и серого. После обжига изделия из глины становятся красного или белого цвета.

 

Водоупорность глины:

После того, как материал впитает в себя достаточное количество влаги, он перестает пропускать через себя воду. Это свойство позволяет делать из глины различные сосуды и емкости.

 

Пластичность глины:

Пластические свойства материала определяются его способностью принимать требуемую форму. Они зависят от объема воды, необходимого для получения хорошо формируемой массы. Среди натуральных материалов глина занимает одно из первых мест по пластичности –  она с легкостью принимает любую форму и сохраняет ее долгое время. Изделия из материала с низкой пластичностью быстро рассыхаются, покрываются трещинами.

 

Огнеупорность глины:

По способности выдерживать воздействие высоких температур без потери прочности глинистые материалы бывают:

– легкоплавкими. Их обработка выполняется при температуре +1350 °C. Они применяются в производстве облицовочного кирпича, черепицы, декоративных элементов кладки стен;

– тугоплавкими. Минимальное количество примесей в составе делает возможной обработку при более высокой температуре — до +1580 °C. Их используют в производстве облицовочных строительных материалов, канализационных труб;

– огнеупорными. Материалы этой группы практически не содержат примесей в своем составе, поэтому для их плавки нужна температура выше +1580 °C. В основном их используют в производстве шамотного кирпича для облицовки печей, кладки каминов, дымоходов.

 

Спекаемость глины:

Это свойство определяется как способность пластичного материала при высокотемпературном обжиге переходить в твердое, камневидное состояние. Глина после обжига не должна размокать в воде. Это свойство приобретается из-за необратимых изменений структуры материала, а именно — удаления физически связанной воды, разложения глинистого материала на оксид кремния и оксид алюминия. При температуре от +1000 °C до +1200 °C образуются новые водостойкие минеральные соединения. Расплав легкоплавких составляющих при охлаждении затвердевает, делая массу твердой и прочной.

 

Виды и разновидности глины:

В промышленности, строительстве, косметологии применяются глины разные по составу, характеристикам, цвету. Разделение материалов на виды определяется сочетанием таких свойств, как пластичность, спекаемость, огнеупорность, количество примесей. Самыми распространенными являются:

каолиновая (белая) глина. Белую глину применяют в производстве фарфора и фаянса;

голубая глина. Востребована в косметологии и медицине;

бентонитовая глина. При изготовлении водного раствора она увеличивается в объеме в несколько раз. Это свойство делает ее незаменимой в строительстве свайных фундаментов, бурении скважин;

шамотная глина. Используется в производстве огнеупорного кирпича;

сланцевая глина. Глинистый сланец идет на изготовление цемента;

гончарная (комовая) глина. Комовая глина идет на изготовление гончарных изделий;

монтмориллонитовая (сукновальная) глина. Ее применяют для очистки таких продуктов, как патока, пиво, вино, сиропы, соки, масла, нефтепродукты, а также применяют как улучшающую добавку при изготовлении мыла.

 

Происхождение глины:

Глина — это продукт природного происхождения, образованный из полевого шпата и магматических скальных пород, который в сухом состоянии имеет мелкодисперсную структуру. По происхождению эти породы бывают континентальными, образованными на материке, и морскими — образованными на дне морей.

В результате сдвигов земных пластов, землетрясений, наводнений происходило измельчение гранитов, вулканического стекла, туфов, порфиритов. На физическое изменение и разрушение горных пород оказывала влияние кристаллизация солей, замерзание воды, жизнедеятельность микроорганизмов.

Образование пластов морской глины происходило при наносе глинистых веществ водными течениями, их скоплении и оседании. Глины морской группы бывают:

– прибрежно-морскими. Их место образования это береговые регионы, дельты рек и заливов. Часто глинистые пласты чередуются с угольными, песчаными, алевритовыми;

– лагунными. Глины, образованные в морских лагунах, содержат в высокой концентрации сульфиды, кальциты, железо. Среди лагунных наносных пород часто встречаются огнеупорные виды;

– шельфовыми. Породы, которые были образованы на глубине более 200 м, имеют более плотную структуру и однородный состав.

Континентальные глины также делятся по месту происхождения. Они бывают:

– делювиальными. Характерная черта — смешанный состав, его неоднородность даже в одном временном пласте;

– озерными. Самые лучшие огнеупорные глины образованы именно на дне и берегах озер. В их составе содержатся все компоненты, необходимые для изготовления шамотных материалов;

– пролювиальными. Они образованы путем разрушения скальных пород, смываемых и выносимых по эрозионным бороздам к подножиям гор. Их характерная черта — слоистость, рыхлость, неоднородный состав;

– речными. Их можно встретить в поймах рек, они содержат большое количество примесей в составе и чаще всего переходят в галечники.

Еще выделяют остаточные породы с невысокой пластичностью, образованные в результате выветривания горных пород.

 

Добыча глины. Методы разработки карьеров:

В нашей стране добыча глины ведется на Урале, в Восточной и Западной Сибири. Часто на одном месторождении ведется выработка нескольких типов глины. По сложности добычи карьеры бывают 3 групп:

– первая группа. Разработка верхних слоев почвы с растительными остатками, ведутся работы по выемке суглинка;

– вторая группа. Это уплотненная порода, насыщенная влагой, а также залежи комковатых пород, с примесями гравия;

– третья группа. Ведется разработка затвердевших сланцевых пластов, промерзшего глинистого грунта.

Методы разработки карьеров зависят от объема и глубины залежей, их расположения. Самым распространенным способом добычи глиносодержащих пород является выемка полезных ископаемых при помощи спецтехники – зубофрезерных экскаваторов. Подрыв скальных пород применяется при глубинной разработке больших залежей. Каолиновую белую и голубую глину добывают с применением устройств, создающих плотную водяную струю. Чаще всего гидромониторы применяют при большой влажности слоя.

Добыча материалов для предприятий по изготовлению керамики ведется зубофрезерными экскаваторами путем срезания слоев разной толщины. Перед началом разработки проводится подготовка:

– прокладка подъездных путей;

– очистка карьерного горизонта;

– доставка оборудования.

Разработанный грунт и песок вывозят из карьера и высыпают в отвал, а глину перевозят к месту назначения. Если в одном месторождении найдено несколько разновидностей глин, разработка пластов ведется по отдельности. Эта технология носит название «Селективная выработка». Она более эффективна, чем валовая добыча, в процессе которой одновременно срезаются все слои.

 

Применение и использование глины:

При соединении сухой глины с водой образуется пластичная масса. В зависимости от места выработки и состава ее применяют в самых разных сферах и отраслях:

производство керамики. Это одна из основных областей применения глины. Разные сорта идут на изготовление керамики, фаянса, фарфора. Из этих материалов изготавливают посуду, статуэтки, вазы, сувениры. Хотя гончарное дело известно уже очень давно, оно продолжает совершенствоваться и сейчас;

изготовление строительных материалов. Глина является основным компонентом растворов, которые применяют в изготовлении облицовочного и кладочного кирпича, черепицы. Глиняная или керамическая черепица считается одним из самых лучших кровельных материалов. Она отличается долговечностью, прочностью, морозостойкостью, хорошо держит тепло, не «шумит» во время дождя;

производство цемента. Для изготовления цемента применяют глинистый сланец, который содержит 22% диоксида кремния, 5% оксида кальция. Содержание глины в цементе не превышает 25%, на долю второго компонента, известняка, приходится 75%. Компоненты разводят водой, полученную массу отправляют на обжиг. Полученный гранулированный клинкер охлаждают, измельчают до состояния пыли, добавляют 5% гипса;

техническая керамика. К этой категории относится довольно большая группа керамических изделий, для которых характерна повышенная твердость, жаростойкость, устойчивость к абразивному износу и механической деформации. Основные виды технокерамики — конструкционная, инструментальная, электрорадиотехничесчкая, керамика со специальными свойствами. Это сантехника, электрические изоляторы, нитепроводящая гарнитура, ролики, муфты, втулки. Корундовые керамические материалы применяют в производстве бронепанелей и бронежилетов.

 

Преимущества применения глины:

экологическая безопасность. В состав материала входят натуральные компоненты природного происхождения;

термостойкость. В сухом виде она сохраняет свои свойства при воздействии высоких и низких температур;

эксплуатационные характеристики. Изделия из глины после обработки приобретают высокую прочность и твердость;

универсальность. Благодаря большому разнообразию видов и свойств глина является материалом, применяемым в производстве стройматериалов, технической керамики, декоративных элементов, посуды.

 

Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com

 

карта сайта

 

Коэффициент востребованности 1 383

Виды и свойства глины

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.

 

Влажная глина мягкая и пластичная. Она способна принимать любую форму

 

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.

 

Глины четвертичного периода, найденные в Эстонии

 

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.

 

Варианты цветовых оттенков глины

 

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
  • гипс
  • 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

 

Красная глина

 

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.
  • Красная глина — 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 фарфор.  Гончарное искусство насчитывает уже несколько тысячелетий, и продолжает совершенствоваться и в наши дни.

 

Процесс изготовления гончарных изделий

 

  • Изготовление стройматериалов — глина повсеместно применяется в производстве кирпича. 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.

 

Ручная формовка кирпича из глины

 

  • 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 цемент низкого качества. 

 

Глина является сырьем для производства цемента

 

  • Техническая керамика представляет собой достаточно обширную группу специальных керамических изделий, изготовленных из пластичной массы, основу которой составляет глина. Керамика 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.

 

Образцы термостойкой технической керамики

 

  • Глинобитное строительство — глинобитные постройки представляют собой архитектурные сооружения, главным материалом для возведения которых служит глина. Глинобитные дома являются одними из первых образцов древнейшей архитектуры. 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.

 

Глинобитный дом

 

  • 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.

 

Применение косметической глины

 

  • 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.

 

Белая съедобная глина

 

Классификация глин

В последние годы в специальной литературе появилась несколько измененная классификация глин по признаку пластичности. В ней выделяются связующие глины, пластичные, непластичные и тощие.

Самыми высокими показателями обладают связующие глины, которые сохраняют способность образования пластичного теста даже при добавлении больше 50% непластичных компонентов. У пластичных глин этот показатель составляет до 50%. Тощие глины теряют пластические качества в случае, когда примеси превышают 20%.

Непластичные глины характеризуются тем, что вообще не образовывают пластичное тесто. У гончаров существует такое понятие, как границы пластичности. Верхняя характеризуется содержанием в глине такого количества влаги, при котором она начинает растекаться. При нижней границе влаги в глине настолько мало, что тонкие валики или нити, скатанные из глины, не соединяются друг с другом.

На гигроскопические способности глины влияет другое ее важное качество — пористость, которая определяет способность глины к поглощению или испарению воды. Концентрация в глине влаги определяет такие свойства, как набухание и усадка.

Набуханием специалисты называют увеличение глины в объеме, при ее смешивании с водой, степень которого определяется минеральным и зерновым составом глин.

Процесс уменьшения размеров изделия без изменения формы в процессе его высушивания именуется усадкой. Существуют два основных вида усадки: воздушная и огневая.

Первая происходит при высушивании перед обжигом и варьируется от 1 до 15%. Вторая значительно выше. При обжиге изделие может уменьшиться до 25% от первоначального «сырого» объема.

Жирные глины при замешивании требуют большего количества воды и соответственно дают большую усадку при обжиге и сушке. Тощие глины, напротив, вбирают меньшее количество влаги, зато меньше теряют в объеме и трескаются в процессе дальнейшей обработки.

Однако уменьшение размеров и объема изделия в процессе обжига и сушки зависит не только от степени влажности, но и от состава минералов этого глинистого вещества, а также дисперсности входящего в состав глины частиц. Одним из главных способов снижения усадки является добавление различных отощителей, специального песка.

Спекаемость глин представляет собой способность глины при обжиге образовывать черепок, то есть твердое, камнеподобное тело, обладающее высокой химической устойчивостью и механической прочностью.

Определяют степень спекания, состав глинистой массы и температурный режим обжига. Последний у разных глин варьирует от 500 до 1500°С. Индикатором степени спекания является температура обжига в 1350 °С.

Если в результате получается черепок, имеющий водопоглощение не больше 2%, его относят к сильно спекающимся, не больше 5% - средне спекающимся, имеющим водопоглощение больше 5% - к неспекающимся. Качество спекаемости определяет способность сосудов из тех или иных глин удерживать воду.

Способность глины выдерживать без расплавления воздействие высокой температуры называется огнеупорность. Температура плавления зависит от дисперсности, химического состава и наличия примесей, в том числе особых компонентов — флюсов, представляющих собой специальные легкоплавкие стекла.

По этому признаку глины подразделяются на:

  • легкоплавкие глины, имеющие температуру плавления меньше 1350°С;
  • тугоплавкие глины, имеющие температуру плавления от 1350 до 1600°С;
  • огнеупорные глины, имеющие температуру плавления от 1600 до 1700°С;
  • высокоогнеупорные глины, температура плавления которых больше 1700°С.

Кроме перечисленных свойств, определенное значение при подборе глин для различных производственных целей и задач имеют адсорбционные свойства, т. е. способность глин притягивать из окружающей природной среды и сохранять на поверхности глинистого минерала различные молекулы и ионы. Адсорбционное свойство глин имеет прямую зависимость от дисперсности и состава. Самыми активными адсорбционными свойствами обладают глины, сформированные при разрушении вулканических туфов.

Сфера применения человеком различных глин очень разнообразна. Для разных видов изделий применяются разные по своему составу глины. Некоторые глины используют в чистом виде, другие подвергают предварительным операциям: просеиванию, смешиванию разных сортов, введению добавок и другим операциям.

Природные глины могут иметь самые разные исходные цвета: белый, голубой, серый, синий, темно-синий, зеленовато-бурый, желтый, красный, коричневый, черный и многие другие. Многообразие цветовой гаммы определяется минеральным и химическим составом глин, а также наличием и количеством присутствующих в них примесей. Мономинеральные глины обычно имеют светло-серый или белый цвет.

Самыми распространенными в природе видами глин являются: белые (каолин, или огнеупорная глина, и белая, или майоликовая), красные, пористые и каменные, а также сланцеватые и мергелевые глины.

Например, наличие окислов железа сообщает глине оттенки красно-коричневых и фиолетовых тонов цветовой гаммы, бурый железняк - желтых, оксиды марганца придают глинам буроватость, органические вещества - темные цвета, такие как черный, серый и темно-серый. Гидрослюдистые глины часто окрашены в голубой или зеленый цвет.

Очень часто в процессе обработки глина кардинально меняет свой цвет. В результате обжига сырая темно-серая глина может стать почти белой, а также наоборот.

В зависимости от цвета обожженного черепка выделяют следующие разновидности глин: бело-жгущиеся (после обжига получается черепок белого цвета), светло-жгущиеся (светло-желтый или светло-серый черепок), темно-жгущиеся (черепок красного или коричневого оттенков).

Различные добавки, использование определенных технологических приемов делают исходный цвет глины признаком вторичным.

В местах скопления больших залежей того или иного вида глин получили распространение определенные виды растений, которые стали своеобразным индикатором для их поиска.

Природная глина: состав, разновидности, свойства

Природная глина – это горная порода осадочного типа. В сухом состоянии она представляет собой глыбы или пыль, которые при намокании приобретают пластичные свойства. Это ископаемое образуется под воздействием сил природы при разрушении скалистых массивов.

Что такое природная глина?

Основным материалом глинистых пластов являются ископаемые, например, полевой шпат. Распространенность глины и ее легкодоступность позволяют использовать данный материал повсеместно. Глинистые материалы – это породы, которые представляют наносы водных течений, накапливающихся на дне водоемов.

Типовой состав

Уже не одно столетие самый распространенный и популярный материал в строительстве по праву занимает глина. Природная глина формируется вследствие того, что идёт расщепление глинистых пород земли натуральным образом, а также благодаря содействию механических воздействий.

Материал обладает непостоянной структурой, поэтому состав глины разнообразен. Она представляет собой сложное соединение частиц воды, алюминия и кремния. Вода в глине может играть связующую роль, она находится в химически связанном состоянии между частицами прослоек. Порода без примесей представляет собой массу с минимальным диаметром частиц. Данный материал очень пластичен.

В состав глины входят примеси следующих веществ: кварц, оксид магния, сульфид железа и так далее. По минеральному составу можно выделить следующие глинистые материалы:

  • каолин;
  • галлуазит;
  • иллит;
  • монтмориллонит.
Природная глинаКак выглядит природная глина

Сырье именуют исходя из того, как будет применяться глинистый материал. Важной характеристикой материала является процентное содержание примесей (например, содержание кварцевого песка). Огнеупорность глины определяется процентным содержанием глинозема.

Виды

Вышеперечисленные свойства, несомненно, не могут быть присущи всем разновидностям глины одновременно. Самыми ценными разновидностями природного строительного материала являются:

  • огнеупорная;
  • каолин;
  • кирпичная;
  • кислотоупорная;
  • цементная;
  • бентонитовая.

Первые две разновидности материала являются одним из основных видов сырья для производства фарфора. При этом огнеупорная глина может использоваться для изготовления огнеупорной продукции широкого спектра.

Формовочная глина характеризуется уникальными связующими свойствами, а также огнеупорна. Поэтому использование данной разновидности абсолютно оправдано при производстве литейных форм.

Что касается кислотоупорных глин, то они включают в свой состав магний, кальций, а также железо. Производят из такого материала в основном фаянс.

Отличный строительный материал получается из цементных и кирпичных глин. Фильтрация нефтепродуктов осуществляется посредством использования бентонитовой глины, которая, к слову, сильно набухает при контакте с водой.

В производстве различают глину с высоким содержанием кварцевого песка (примесь, преобладающая в глине) и с низким его содержанием. Первую называют «тощей», а вторую – «жирной».

Свойства глины

Глина является универсальным природным материалом. Разнообразная по составу, а также физическим свойствам она применяется повсеместно для производства предметов быта и строительных материалов, к числу которых ее причисляют в чистом виде.

Свойства глины напрямую зависят от ее состава. Так, она может по-разному себя вести, вступая с водой в контакт. В некоторых случаях при смешивании материала с водой образуется масса, похожая на тесто. В других случаях результатом такой процедуры становится образование взвеси. В первом случае, глина обладает уникальными свойствами и может принимать какую угодно форму и сохранять ее при высыхании.

Распространенность глины и ее легкодоступность позволяют использовать данный материал повсеместно. Вместе с тем ввиду нецелесообразности транспортировки тяжелого материала на дальние расстояния производственные комплексы располагаются непосредственно в месте глиняных залежей.

Цвет

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

  1. Природные пигменты придают глине тот или иной оттенок, их разделяют на две категории: оксиды металлических элементов и собственно красящие вещества.
  2. 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.
  3. Легкоплавкая глина майолика черного цвета. После обжига масса напоминает изделия из слоновой кости по цвету. Благодаря использованию глазури изделия из сырья становятся необычайно прочными, обладают высокой водостойкостью.
  4. Для придания материалу голубого цвета 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.

Пластичность

Высыхая, глина будет сохранять ту форму, которую ей придать, но уменьшится в своих размерах. При обжиге она станет твердой, словно камень. Её часто применяют при изготовлении посуды и другой кухонной утвари. Из обожженной глины часто производят кирпичи, они имеют достаточно хорошую прочность при механических повреждениях.

Природная глинаПластичность природной глины

Глина имеет связывающую способность, а также хорошую клейкость. Когда глина наберёт в себя достаточно количество воды, она больше её не будет пропускать, то есть станет водоупорной.

Материал обладает высокой кроющей способностью. Это свойство обуславливает применение материала в качестве побелки для стен домов и печей.

Гигроскопичность

Не водостойкое сырье, при попадании в воду начинает размокать, делится на части, образуется кашеобразная масса.

Она может поглощать в себя соединения, растворенные в водной среде (сорбционная способность). Это свойство обуславливает применение материала для очистки нефтепродуктов, паточных сиропов, соков, растительных жиров.

Огнеупорность

Огнеупорная глина имеет хорошую прочность. Глина в сыром виде может принимать всевозможные конфигурации. Такие типы глин называют «жирными», так как они при прикасании кажутся жирными. А вот глины, которые менее пластичны, называют «тощими». Кирпич, сделанный из такой глины, будет очень рассыпчатым и непрочным.

Полезные и лечебные свойства глины

Несомненно, глина оказывает положительное влияние на организм человека. Каждый сорт глины воздействует на организм по-разному в силу разного химического состава.

Глина, которая является природным материалом, оказывает благотворное влияние по той причине что, по сути, это осадочная порода, которая образовалась в результате разрушения горных пород и долгое время впитывала в себя всевозможные микроэлементы.

Голубая природная глина

Из всех сортов наиболее древней считается кембрийская голубая глина. С давних времен люди довольно успешно используют ее целебные свойства в медицине. Своим названием эта глина обязана периоду в истории на протяжении, которого она образовывалась.

Иные глинистые материалы считаются вторичными. Они образуются в результате разрушения горных пород потоками воды. По большей части в составе вторичных сортов содержатся силикатные частицы.

Природная глинаГолубая природная глина

Одной из основных причин, по которым глину используют в медицинских целях, является ее способность удерживать тепло. По этой причине глина так распространена в теплолечении. В большинстве случаев перед использованием глины ее доводят по консистенции сметаны, разбавляя водой.

По количеству добавленной воды можно судить о теплоемкости и теплопроводности глины.

Белая глина

На данный момент насчитывается примерно сорок видов глины. Белая глина или каолин в наше время наиболее изучена:

  1. Данная глина широко применяется не только в лечении, но также в изготовлении фарфоровых изделий, широко используется в химической промышленности, изготовлении духов и тому подобное.
  2. Белая глина обладает обволакивающими, а также впитывающими свойствами. Поэтому она собственно и применяется при лечении ожогов, опрелостей, язв и других кожных заболеваниях.
  3. У этого сорта существует не только внешнее применение, но и внутреннее. Внутрь она принимается при проблемах с желудочно-кишечным трактом, а также, при отравлениях. Данную глину охлаждают и покрывают ушибы или места вывихов на теле.
  4. Часто используются популярные компрессы из глины. В народе глиной просто присыпают места ран и повреждений. Еще она может быть использована в роли детской присыпки. Но, не смотря на все полезные свойства белой глины, в народе большей популярностью пользуется голубое ее аналог. Потому как, по мнению большинства, она наиболее пластичная и обладает самой высокой теплоёмкостью.

Сфера применения

Самой распространенной сферой применения глины является производство фарфора и стройматериалов. Самым важным этапом производства предметов из глины является их обжиг. Так, по завершении этой процедуры предмет приобретает прочность и влагостойкость. Строительный материал, произведенный из глины, обладает удивительной стойкостью к механическому воздействию.

Не менее важны кроющая способность глины, а также ее красящие свойства. В природе глины встречаются самой разнообразной окраски. Белая, например, отлично подходит для побелки поверхностей, а цветная — для их покраски.

Некоторые разновидности глины пригодны для фильтрации нефтяных продуктов, а также растительных масел. Данное свойство материала заключается в его сорбционной способности.

Месторождения

Глина распространена повсеместно, это естественно, так как она относится к осадочным породам, и является, по сути, измельченными до порошкообразного состояния скальными породами.

Места добычи ископаемого зачастую располагаются по берегам водоемов. Выходы на поверхность многочисленны, однако далеко не все месторождения пригодны для промышленной добычи.

Самые известные месторождения – Каштымское, Астафьевское, Палевское. Стоит отметить, что огнеупорная и каолиновая глины встречается значительно реже. Зачастую тугоплавкие разновидности соседствуют с огнеупорными видами.

В настоящее время глину добывают карьерным способом. Глинистые карьеры могут быть различной глубины. Часто в одном карьере может производиться выработка различных типов глин.

About Author


alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *