Глина происхождение. Области применения глин

Глина встречается почти повсеместно. Окраска глины весьма разнообразна - серая, красная, бурая, желтая, зеленая, черная и чисто белая. На присутствие глины указывает заболоченность, а также вязкость почвы (особенно заметная после дождя). Глина представляет смесь различных мелкокристаллических минералов, среди которых преобладают алюмосиликаты, то-есть соединения глинозема (иначе - окись алюминия), кремнезема (иначе - окись кремния) и воды. Кремний - по-латыни «силйциум» (от слова «сйлекс» - булыжник, кремень), отсюда алюмосиликаты - минералы, содержащие в своем составе алюминий и кремний. Примений алюминию найдено множество, в том числе он может использоваться при производстве светодионых светильников: http://www.kvazar-gr.ru/

Виды глин

В зависимости от главных составных частей и примесей в виде песка, окислов железа, солей и органических веществ получаются различные сорта глин. Они обладают особыми свойствами, а поэтому и по-разному используются.

По температуре плавления глины делятся на каолины, огнеупорные и легкоплавкие глины. Каолин, или каолинит, входит в виде основной части во многие глины. Он образуется в результате выветривания полевошпатовых пород. В качестве примесей к каолину могут входить неразрушившиеся минералы горных пород: зерна кварца, полевые шпаты, слюда, железистые минералы. Характерная особенность глин - пластичность, - наверно, хорошо знакома каждому из вас: кто из глины не катал шариков и не лепил забавных человечков!

Глины обладают различной степенью огнеупорности. Каолины жирны на ощупь, малопластичны и очень огнеупорны (плавятся примерно при 1750 градусах). После обжига черепок из каолина остается совершенно белым. В каолине почти полностью отсутствуют примеси окиси железа, которые и придают изделиям из глины ту или иную окраску.

Каолин

Каолин - основное сырье для производства фарфорово-фаянсовых изделий. К нему добавляют кварц, как говорят, для «отощения» каолина, то есть для уменьшения усадки (объема) при обжиге, а также полевой шпат для «флюсования», то-есть для сплавления фарфоровой массы. Каолин необходим также для бумажной, мыловаренной и резиновой промышленности. Низкосортный каолин используется для производства огнеупорных изделий.

Огнеупорные глины

Огнеупорные глины содержат немного примесей, понижающих температуру плавления; они окрашены обычно в серые, зеленовато-серые или желтоватые, почти белые тона. На ощупь огнеупорные глины жирны и, кроме того, пластичны: во влажном состоянии их можно сплющивать в тонкую пластинку и вытягивать в тонкий шнурок, не разрывающийся на сгибах. Несмотря на свое название, они отличаются меньшей огнеупорностью, чем каолины (плавятся при 1580 градусах). После обжига дают светлый черепок.

Огнеупорные глины применяют в металлургии. Из них изготовляют огнеупорный кирпич для кладки доменных и других заводских печей, а также для производства кислотоупорных изделий.

Легкоплавкие глины

Легкоплавкие глины встречаются наиболее часто. Плавятся они при 1150-1350 градусах. У легкоплавких глин значительный процент различных примесей, особенно окиси железа и щелочей. Окраска этих глин чаще темная и серая. Пластичность меньше, чем у огнеупорных. После обжига дают черепки как красных, так и темных цветов. Легкоплавкие глины при значительном содержании песка идут на выделку кирпича, при незначительном - на производство черепицы, горшечного товара и других изделий.

Жирные и тощие глины

Глины, богатые глиноземом, называются жирными глинами. Если провести ногтем по сухой глине, на ее поверхности остается характерная блестящая черта. Глины, не полирующиеся ногтем, относятся к тощим глинам; в них много кремнезема (песка) и щелочей (из полевых шпатов и слюд). Они обыкновенно бывают окрашены примесями в различные цвета.

Если кусочек глины измельчить в порошок и взбалтывать в пробирке с водой или перемешивать щепочкой в стакане, то жирные глины образуют трудно отстаивающуюся мутную жидкость, в которой долго держатся во взвешенном состоянии глинистые частицы; тощие глины, наоборот, дают хорошо отстаивающуюся жидкость, в которой песок быстро садится на дно. Жирные глины обладают хорошей пластичностью.

При наличии свыше 45 процентов песка порода называется уже не глиной, а суглинком.

Применение глин

Некоторые глины обладают хорошей поглотительной способностью. Их применяют для обесцвечивания жидкостей, например нефтяных продуктов - бензина и керосина, а также для освобождения от посторонних примесей, например в отработанных смазочных маслах. Такие глины называются отбеливающими.

Глины, сильно окрашенные в желтые, красные и коричневые тона (охристые глины), используются как минеральные краски. Цвет глины объясняется наличием в ней тех или иных примесей. Желтая или желто-бурая окраска глины обусловлена окисью железа; шоколадно-коричневая - марганцем; темная или черная - органическими веществами. Белый цвет сырой глины еще не доказательство отсутствия в ней окиси железа, так как после прокаливания глины на сильном огне может получиться красноватый оттенок. С другой стороны, и черная глина после прокаливания может стать серовато-белой, светло-красной или темно-бурой.

Присутствие в глине пирита, уже знакомого нам по песку, можно легко обнаружить по золотистым блесткам. В кирпичных глинах вредная примесь - гипс и мелкие комочки известняка, которые после обжига «гасятся» (поглощая влагу из воздуха) и, увеличиваясь в объеме, рвут кирпич. Известь же, тесно связанная с глиной, технически менее вредна, и количество ее может доходить даже до 10%. При большом содержании извести (до 25 процентов) глины называются мергелистыми, а когда количество извести доходит до 80 процентов - мергелями.

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

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

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

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

красная,
белая,
песчаная,
глина для фарфора,
каолиновая.

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

По промышленным техническим требованиям горная порода подразделяется на разновидности:

легкоплавкую,
тугоплавкую,
адсорбционную,
каолиновую.

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

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

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

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

Виды глины и их происхождение

По происхождению глинистые материалы разделяют на подгруппы.

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

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

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

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

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

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

Пористая масса для производства керамики

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

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

Майолика

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

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

Каминная глиняная масса

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

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

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

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

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

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

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

Материалы для грубой керамики

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

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

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

Монтмориллонитовая глина

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

Адсорбционная глина

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

Цветные глинистые материалы

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

При проникновении в толщу материала пигментов некоторая часть их остаётся во взвешенном состоянии, при этом однородность тона сырья нарушается.
Природные пигменты придают глине тот или иной оттенок, их разделяют на две категории: оксиды металлических элементов и собственно красящие вещества.
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.
Для придания материалу синего оттенка применяют кислородсодержащие соединения кобальта. Соединения хрома обеспечивают цвет оливок, а соединения магния и никеля – коричневый и серый соответственно.
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.

Свойства глины

Виды глины

Глины классифицируют по составу, происхождению, окраске, по их практическому использованию. Если один из минералов преобладает, глины называют по этому минералу — каолинитовая, галлуазитовая и т.д. Чаще глина представлена смесью трёх и более минералов, т.е. является полиминеральной. Обычно в глине присутствуют примеси, обломки различных или минералов, органические вещества и новообразованные минералы, при большом содержании которых происходит переход от собственно глины к , глинистым пескам, глинистым углям и др. От химического, минералогического и гранулометрического состава глин зависят их многочисленные физико-химические и технологические свойства (пластичность, набухание, усадка, спекаемость, огнеупорность, вспучиваемость, адсорбция и др.), которые и определяют промышленные применения глины и глинистых пород.

Адсорбционные глины

Адсорбционные глины по минералогическому составу в основном монтмориллонитовые, отличаются повышенной связующей способностью, высокой ёмкостью обменных оснований, адсорбционной и каталитической активностью. К этой группе глин относятся .

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.