Описание разновидностей глин. Месторождение и добыча

Обычно химический состав легкоплавких глин составляет, %: SiO 2 – 60…85; Al 2 O 3 вместе с TiO 2 – не менее 7; Fe 2 O 3 вместе с FeO- не более 14; CaO + MgO – не более 20; R 2 O (K 2 O + Na 2 O) – не более 7.

Сравнительная характеристика химического состава различных глин приведена в табл. 1.

Таблица 1

Химический состав глин

Кремнезем (SiO 2) находится в глинах в связанном и свободном состояниях. Первый входит в состав глинообразующих минералов, а второй представлен кремнеземистыми примесями. С увеличением содержания SiO 2 пластичность глин снижается, увеличивается пористость, снижается прочность обожженных изделий. Предельное содержание SiO 2 – не более 85%, в том числе свободного кварца – не более 60%.

Глинозем (Al 2 O 3) находится в составе глинообразующих минералов и слюдистых примесей. С увеличением содержания Al 2 O 3 повышается пластичность и огнеупорность глин. Обычно по содержанию глинозема косвенно судят об относительной величине глинистой фракции в глинистой породе. Глинозема содержится от 10-15% в кирпичных и до 32-35% - в огнеупорных глинах.

(СаO и MgO) в небольших количествах участвуют в составе некоторых глинистых минералов. При высоких температурах СаО вступает в реакцию с Al 2 O 3 и SiO 2 и, образуя эвтектические расплавы в виде алюмо-кальций-силикатных стекол, резко понижают температуру плавления глин.

Оксиды щелочноземельных металлов (Na 2 O и K 2 O) входят в состав некоторых глинобразующих минералов, но в большинстве случаев участвуют в примесях в виде растворимых солей и в полевошпатовых песках. Они понижают температуру плавления глины и ослабляют красящее действие Fe 2 O 3 и TiO 2 . Оксиды щелочных металлов являются сильными плавнями, способствуют повышению усадки, уплотнению черепка и повышению его прочности.

В качестве предельного значения соединений серы в пересчете на SO 3 принимается не более 2%, в том числе сульфидной – не более 0,8%. При наличии SO 3 более 0,5%, в том числе сульфидной не более 0,3%, в процессе испытаний глинистой породы должны определяться способы устранения высолов и выцветов на необожженных изделиях путем перевода растворимых солей в нерастворимые.

2.3. Гранулометрический состав глин.

Гранулометрический состав глин – это распределение зерен в глинистой породе по их величине. Обычно зерновой состав различных глин характеризуется данными, приведенными в табл.2.

Глина известна человечеству с давних времен и активно используется в хозяйственной деятельности. В нашей статье мы хотим поговорить о ее видах и о том, каким способом происходит добыча глины.

Происхождение глины

Прежде чем начать разговор, хочется дать определение породе. Что же такое глина? Это осадочная мелкозернистая горная порода, которая имеет пылевидную структуру в сухом состоянии и пластичную при увлажнении.

Она образуется в результате разрушения скальных пород, например, в процессе выветривания. Главным источником пластов глины являются полевые шпаты. Именно при их разрушении под воздействием атмосферных реагентов образуются глинистые минералы. Иногда пласты образуются в процессе накопления. Но чаще это происходит в результате наносов потоков воды. Тогда скопления глины формируются на дне морей и озер.

Разновидности глины

Осадочные глины образуются в результате переноса на новое место и оседании там глинистых продуктов выветривания. Такие породы по происхождению подразделяют на континентальные (образованные на материке) и морские (образованные на морском дне).

В свою очередь морские глины подразделяют на:

Прибрежно-морские. Они образуются в береговых регионах, дельтах рек и заливах. Для них характерна неотсортированность материала. Очень часто такие породы переслаиваются с алевролитами, песчаником, пластами угля.
Лагунные. Такие глины образуются в морских лагунах (опресненных или с повышенной концентрацией соли). Как правило, породы содержат сульфиды железа, кальциты. Среди них есть и огнеупорные виды.
Шельфовые. Такие глины образуются на глубине не более 200 метров. Они более однородны по составу.

А вот среди глин континентального происхождения выделяют:

Делювиальные, которые характеризуются смешанным составом и резким его изменением.
Озерные. В таких породах имеются все глинистые минералы. Считается, что именно к озерным глинам принадлежат самые лучшие типы огнеупорных видов.
Пролювиальные. Такие породы образованы временными потоками. Для них характерна плохая сортировка.
Речные можно обнаружить на террасах водоемов, особенно в пойме. Такие породы плохо отсортированы и достаточно быстро переходят в галечники и пески.

Кроме того, выделяют остаточные глины. Они образуются в результате выветривания всевозможных пород на море или суше. Обычно они мало пластичны. К континентальным остаточным породам относят каолины и другие элювиальные глины.

В России добыча глины (древних остаточных пород) достаточно распространена в Восточной и Западной Сибири, на Урале.

Богата ли земля глинами?

Глина есть во многих регионах земного шара. Если черного золота и алмазов на Земле не так много, то уж глины точно предостаточно. Это вполне естественно, поскольку порода является осадочной и, по сути, представляет собой потертые временем и внешними факторами камни, измельченные до порошкового состояния. В глине обитают самые разные организмы, которые влияют на ее оттенок. Не последнюю роль в окрашивании минерала играют соли железа. В природе существует розовая, зеленая, голубая, желтая, красная и другие глины.

В былые времена добыча глины осуществлялась по берегам озер и рек. Так же копали специальные ямы для добычи. Затем минерал стало проще приобрести у гончара, нежели самостоятельно ее добывать. Конечно, добыча глины красного цвета - дело нехитрое. А вот, например, благородную белую раньше можно было приобрести только в специальных магазинах для художников. В настоящее время в любом магазине можно приобрести минерал в виде косметического средства. Конечно, такая глина продается не в чистом виде, а со всякими добавками.

Глина встречается нам в повседневной жизни практически ежедневно. Полевые тропинки и дорожки в жару укрыты слоем пыли, в дождь раскисают, как жижа, потому что здесь тоже есть минералы.

Свойства глины

Повсеместная добыча глины (фото приведены в статье) напрямую связана с ее свойствами, поскольку она издавна используется людьми в самых разных целях. В сухом виде она отлично поглощает воду, а намокнув, совершенно не пропускает влагу. В результате перемешивания и переминания глина способна принять самые разные формы, сохраняя их даже после высыхания. Такое свойство называют пластичностью.

Кроме того, глина имеет хорошую связывающую способность с твердыми и порошкообразными телами. В результате смешения с песком получается пластичная масса. Однако ее пластичность уменьшается при увеличении содержания песка и воды в смеси.

"Тощие" и "жирные" разновидности

Глины подразделяют на «тощие» и «жирные». Вторые имеют высокую степень пластичности. А название «жирные» они получили из-за того, что в замоченном виде кажутся жирными на ощупь. Такая глина скользкая и блестящая, в ней содержится мало примесей.

Добыча песка и глины всегда неразрывно связаны, поскольку используется, как правило, их смесь. Так, например, при производстве кирпича из жирной глины при обжиге образуется множество трещин. Чтобы избежать таких неприятных моментов, в глину добавляют песок (иногда опилки, кирпичные обломки).

Минералы непластичные или малопластичные называют «тощими». Они шероховатые на ощупь и имеют матовую поверхность. При трении такая глина с легкостью крошится, поскольку в ней содержится очень много примесей. Изготовленный из такого минерала кирпич не отличается прочностью.

Очень важным свойством глины является ее отношение к обжигу. Как известно, замоченная, она твердеет на солнце. Однако ее с легкостью можно измельчить в пыль. Но после обжига глина меняет внутреннюю структуру. При очень высоких температурах глина способна даже плавиться. Именно температура плавления характеризует огнеупорные свойства вещества. Разные сорта глины имеют совершенно различные огнеупорные свойства. Существуют такие виды минерала, которые требуют колоссального жара для обжига (около 2000 градусов). Такие температуры сложно получить даже в заводских условиях, поэтому возникает необходимость снизить огнеупорность. Добиться этого можно при помощи введения добавок (извести, окиси железа, магнезии). Их называют флюсами.

Глина имеет разный окрас (белая, желтая, голубоватая, бурая, красная и т. д.). Качество кирпича никоим образом не зависит от оттенка минерала.

Применение глины в лечебных целях

Некоторые разновидности глины применяют в лечебных целях. Белую используют для лечения ожирения, заболеваний кишечника, выпадения волос, укрепления ногтей. Красную же применяют при сердечно-сосудистых заболеваниях, варикозе, гипотонии, эндокринных и нервных заболеваниях. Желтая глина помогает при остеохондрозе, головных болях, проблемах с кишечником и желудком.

Черная применяется для понижения температуры, для лечения воспалительных заболеваний кожи, для омоложения организма. А вот голубую глину используют для лечения ожирения, гипофункции щитовидной железы, снятия мышечной слабости и для улучшения подвижности суставов. В косметологии такой вид глины применяется при жирной коже.

Применение в промышленности

Глину активно используют в промышленности: в производстве керамической посуды, плитки, фаянсовой и фарфоровой сантехники. Не менее востребован минерал и в строительстве. Глину используют при производстве кирпича, стройматериалов и керамзита. Она также является основой для всего кирпичного и гончарного производства. В смеси с водой глина образует пластичную тестообразную массу, которую можно поддавать обработке. Первоначальные свойства сырья могут значительно отличаться в зависимости от места происхождения.

Природная красная глина обязана своим цветом присутствию в ее составе оксида железа. При обжиге, в зависимости от типа печи, она может приобретать белесый или красный оттенок. Ее активно применяют для изготовления небольших скульптур.

Белая глина достаточно распространена в мире. Во влажном виде она имеет светло-серый цвет. А вот после обжига приобретает благородный оттенок слоновой кости. Данный вид невероятно пластичен из-за отсутствия в составе оксида железа. Белую глину используют для изготовления кафеля, посуды, сантехники, поделок.

Для производства фарфоровых предметов используется особый вид глины, в котором присутствует кварц, каолин и полевой шпат, а вот оксид железа - наоборот, отсутствует. Во влажном виде минерал имеет светло-серый оттенок, а вот после обжига приобретает белый цвет.

Глина: способ добычи

Существуют самые разные способы добычи минерала. Все зависит от объемов запасов и места расположения. Как известно, существуют карьеры по добыче глины, в которых выемку минерала из массива осуществляют зубофрезерными машинами или экскаваторами.

При больших объемах пород, особенно если работы производятся в зимнее время, применяют взрывной метод. Добыча глины и каолина (голубой, белой глины) в условиях высокой карьерной влажности или на каолиновых заводах ведется гидромониторами.

Для керамических предприятий породу добывают в специально разработанных карьерах, после чего ее переправляют железнодорожным и автомобильным транспортом в место назначения. Как правило, в пласте пород залегают сразу несколько видов глин. Выемка каждой разновидности производится по отдельности.

Месторождения

Природные скопления пород называют месторождениями. Территория России богата запасами самых разных видов глин. Для керамической промышленности представляют большой интерес месторождения чистых пород, в которых содержится мало примесей. Они относятся к каолиновым и огнеупорным глинам. Добыча обыкновенных (легкоплавных) разновидностей в России производится практически повсеместно. А вот месторождения огнеупорной и голубой глины встречаются намного реже.

Добыча глины в России производится в таких месторождениях, как Каштымское, Невьянское, Астафьевское, Палевское. Каждое из них имеет свои особенности в зависимости от условий образования, химического и минерального состава.

Месторождения огнеупорных видов встречаются намного чаще, нежели каолиновых. Но при этом наиболее многочисленными являются места, где тугоплавкие разновидности соседствуют с огнеупорными. В России наиболее известные среди них - Трошковское, Латненское и Гжельское месторождения.

А вот основными местами добычи бентонитов являются Гумбрийское, Аксанское и Оглалинское месторождения.

Место добычи глины всегда выбирается в зависимости от качественных показателей сырья, объемов запасов и экономической выгоды их разработки.

Вместо послесловия

С давних времен люди используют свойства глины в своих целях. Ее обширные запасы дают возможность без оглядки применять в разных отраслях промышленности и в быту.

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

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

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

высокодисперсные монтмориллонитовые.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Кристаллическая решетка глины

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Диоктаэдрические (монтмориллонит, нонтронит, бейделлит);

Триоктаэдрические (сапонит, гекторит).

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

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

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

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

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

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

Свободная и связанная вода в глине

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

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

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

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

Обмен веществ в глине

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

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

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

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

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

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

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

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

Цвета глины определяются большим количеством присутствующих в них солей:

Красный цвет - калий, железо;

Зеленоватый - медь, двухвалентное железо;

Голубой - кобальт, кадмий;

Темно-коричневый и черный - углерод, железо;

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

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

Глина – 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 - интересный и разнообразный по своим свойствам материал, который образуется в результате разрушения скальных пород. Многие, имея дело с этим пластичным веществом, задумываются: из чего состоит глина? Давайте узнаем ответ на этот вопрос, а также разберёмся, чем может быть полезен этот человеку.

Что такое глина, из какого вещества состоит

Глина - это осадочная порода, мелкозернистая по своей структуре. В сухом состоянии она зачастую пылеобразна, а если её увлажнить, то становится пластичным и податливым материалом, принимающим любую форму. При застывании глина становится твёрдой, форма её не меняется.

Минеральный состав глин разных видов хоть и различный, но обязательно содержит в себе вещества группы каолинита и монтмориллонита или иные слоистые алюмосиликаты. Также глина может иметь в числе составляющих другие примеси, карбонатные и песчаные частицы.

Типовой состав этого вещества выглядит так:

каолинит - 47%;
оксид алюминия - 39%;
вода - 14%.

Это далеко не все составляющие глины. Минеральные вкрапления - галлуазит, диаспор, гидраргиллит, корунд, монотермит, мусковит и другие - тоже присутствуют в разных количествах. Загрязнять глины и каолины могут такие минералы: кварц, доломит, гипс, магнетит, пирит, лимонит, марказит.

Виды глин

То, из чего состоит глина, во многом зависит от места и способа её образования. В зависимости от этого выделяют:

1. Осадочные глины - это результат переноса природных продуктов выветривания и их отложения в определённом месте. Они бывают морскими - рождающимися на дне морей и океанов и континентальными - формирующимися на материке. Морские глины, в свою очередь, подразделяют на:

шельфовые;
лагунные;
прибережные.

2. Остаточные глины формируются в процессе выветривания непластичных горных пород и их преобразования в пластичные каолины. Изучение таких остаточных залежей может показать плавный переход глины в материнскую породу с изменением высоты.

Свойства глины

Независимо от того, из какого вещества состоит глина и где она образовалась, есть характерные свойства, отличающие её от других природных материалов.

В сухом виде глина имеет пылеобразную структуру. Если она застыла комками, то легко крошится. Этот материал быстро намокает, впитывает воду, вследствие чего разбухает. При этом глина приобретает водоупорность - способность не пропускать жидкость.

Главной особенностью глины является её пластичность - способность с лёгкостью приобретать любую форму. В зависимости от этой способности глину могут классифицировать на «жирную» — которой присуща повышенная пластичность, и «тощую» — разбавленную другими веществами и постепенно теряющую данное свойство.

Пластичная глина характеризуется клейкостью и вязкостью. Это свойство широко применяется в строительстве. Подумайте, строительная смесь из чего состоит? Глина - обязательная составляющая любого соединительного раствора.

Распространение на планете

Глина является очень распространённым материалом на Земле, а поэтому недорогостоящим. Месторождений глины очень много в любой местности. На морских побережьях можно увидеть глиняные отвалы, которые раньше были твёрдыми скалами. Берега и дно рек, озёр зачастую покрыто слоем глины. Если лесная тропа или имеет коричневый или рыжий оттенок то, вероятней всего, она тоже состоит из остаточной глины.

При промышленной добыче глины применяют способ открытых разработок. Чтобы добраться до залежей полезного вещества, сначала снимают а потом вынимают ископаемые. На разной глубине пласты глины могут отличаться по составу и свойствам.

Использование глины человеком

Как уже упоминалось, чаще всего глину используют в строительстве. Все знают, что привычный материал для возведения сооружений - кирпичи. Они из чего состоят? Песок и глина - вот основные составляющие теста, которое под воздействием высоких температур становится твёрдым и превращается в кирпич. Чтобы стена из отдельно взятых блоков не рассыпалась, используют вязкий раствор, в составе которого тоже есть глина.

Смесь глины с водой становится сырьём для гончарного производства. Человечество издавна научилось производить вазы, пиалы, кувшины и другие ёмкости из глины. Они могут иметь разные размеры и формы. Раньше гончарное ремесло было нужным и распространённым, а глиняные изделия становились единственными принадлежностями, используемыми в быту и очень ходовым товаром на рынках.

Широко используется глина в медицине и косметологии. Те, кто заботится о красоте и здоровье кожи, знают о благодатном воздействии некоторых видов этого вещества. Глина применяется для обёртываний, масок и примочек. Она эффективно борется с целлюлитом, придаёт коже эластичность, препятствует преждевременному старению. При некоторых медицинских показаниях глину даже применяют внутрь. А при кожных заболеваниях высушенный и перетёртый в пыль материал назначают в виде присыпок. Важно упомянуть, что для таких целей используется не любая глина, а только некоторые её виды, имеющие антисептические и противомикробные свойства.

Что такое полимерная глина

Полимерная глина позволяет легко имитировать текстуру других материалов, например, дерева или камня. Из этого пластичного вещества можно самостоятельно изготовить сувениры, ёлочные игрушки, бижутерию, украшения для интерьера, брелоки и много всего прочего. Такие изделия ручной работы станут отличным подарком, смогут долго храниться, при этом не теряя привлекательного вида и первоначальной формы.

Полимерная глина из чего состоит? Рецепт приготовления в домашних условиях

Рукодельницы, которых заинтересовал процесс изготовления таких ярких сувениров, наверняка задумались о том, как сделать полимерную глину самостоятельно. Это вполне реальная задача. Естественно, что полученный материал не будет идентичен заводской полимерной глине, но при правильном изготовлении его свойства ничем не будут уступать.

Необходимые компоненты:

клей ПВА - 1 стакан;
кукурузный крахмал - 1 стакан;
нежирный крем для рук без силикона - 1 столовая ложка;
вазелин - 1 столовая ложка;
сок лимона - 2 столовые ложки.

Вот всё, из чего состоит которую мы будем готовить в домашних условиях.

Крахмал, клей и вазелин тщательно перемешиваем, добавляем сок лимона и опять мешаем до получения однородной массы. Ставим в микроволновку на 30 секунд, перемешиваем и отправляем туда же ещё на 30 секунд. Корку, которая образовалась на поверхности, нужно снять и выбросить, а эластичную массу выложить на поднос, смазанный кремом для рук, и энергично вымешивать 5 минут. После остывания наша полимерная глина уже готова к использованию.

Узнав, как сделать полимерную глину самостоятельно, вы можете сэкономить на дорогом покупном материале и, не ограничивая себя, освоить интересное, творческое занятие.