Глины

ГЛИНЫ (а. clay; н. Tone; ф. argiles; и. argilla) — осадочные горные породы, состоящие в основном из глинистых минералов; с водой образуют пластичное тесто, при высыхании способное сохранять приданную ему форму, а после обжига получать твёрдость камня.

Свойства глины

К глинам относятся и некоторые породы, не обладающие в естественном виде пластичностью и не размокающие в воде (например, аргиллиты). По размеру частиц к глинам принадлежат породы, состоящие по массе более чем на 50% из частиц до 0,01 мм. При увеличении количества грубообломочного материала глины переходят в алевриты и пески. Главные химические компоненты глин — SiO₂ (30-70%), Al₂О₃ (10-40%) и Н₂О (5-10%); в подчинённых количествах присутствуют Fe₂О₃ (FeO), TiO₂, CaO, MgO, К₂О, Na₂О, СО₂, реже MnO, SO₃, Р₂О₅. В состав глин входят главным образом каолинит, монотермит, монтмориллонит, галлуазит, гидрослюды, иногда палыгорскит.

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 горных пород или минералов, органические вещества и новообразованные минералы, при большом содержании которых происходит переход от собственно глины к мергелям, 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.

Глины в природе

Глины и глинистые породы слагают около половины всех осадочных пород земной коры. Главный глинообразующий процесс — выветривание и физико-химическое разложение горных пород, содержащих глинозём и кремнезём. Благоприятные условия для формирования мощных кор выветривания создаются на платформах. При размыве кор выветривания в водных бассейнах образуются хорошо отмученные глины, которые встречаются среди осадочных толщ всех типов (континентальных, прибрежно-лагунных и морских).

По характеру технических требований промышленности среди глин выделяют четыре наиболее важные группы: легкоплавкие; огнеупорные и тугоплавкие; каолины; адсорбционные (высокодисперсные монтмориллонитовые).

Легкоплавкие глины

Легкоплавкие глины — полиминеральные, обычно железисто-монтмориллонитовые и гидрослюдистые (часто с примесью песка и органических веществ), показатель огнеупорности менее 1350 °С. Используются для приготовления грубокерамических изделий, строительного глиняного кирпича, черепицы, дренажных труб, цемента и др. Лучшие сорта пластичных глин применяются для изготовления гончарной посуды и скульптуры. Легкоплавкие глины используются для получения керамзита (см. керамзитовое сырьё). Вредными примесями являются грубообломочные включения, особенно известняка и гипса. Пригодность глины для производства того или иного вида изделий определяется технологическими испытаниями, в результате которых в заводских условиях изготовляется изделие и определяется его качество. На глиняный кирпич, дренажные керамические трубы, керамзит и другие изделия грубой керамики в СССР установлены государственные стандарты. ГОСТ 9169-75 "Сырьё глинистое для керамической промышленности" определяет основные признаки классификации сырья. На отдельные виды глин действуют республиканские стандарты, например, РСТ РСФСР 303-72 "Глина гончарная" учитывают глины, предназначенные для изготовления гончарной посуды. Легкоплавкие глины относятся к распространённому сырью и государственным балансом полезных ископаемых СССР не учитываются. В 1982 для грубокерамических изделий в СССР добыто около 200 млн. м³ глины.

Цементные глинистые породы

Цементные глинистые породы используются в цементной промышленности для получения в смеси с карбонатными породами портландцементного клинкера. В цементной промышленности применяют главным образом легкоплавкие глины, а также аргиллиты, глинистые сланцы, суглинки и др., пригодность которых определяется в основном химическим составом. Цементные глины содержат в определенном соотношении кремнезём, глинозём и окись железа. Кремнезёмный модуль находится в пределах 1,7-3,5, глиноземный модуль может изменяться от 1,0 до 2,5. Недостаток отдельных компонентов в глинах корректируют введением естественных или искусственных добавок (железной руды, бокситов, золы и др.). Вредные примеси цементных глин — оксид магния, щёлочи, фосфор, сернистые соединения, хлор, грубообломочный материал (фракция крупнее 0,08 мм). Общих требований к цементным глинам нет. Качество их изучается в каждом отдельном случае институтами цементной промышленности на основании специальных технологических испытаний. Средний расход цементных глины на 1 т цементного клинкера 350 кг. По промышленным категориям разведаны запасы цементных глин в СССР до 4 млрд. т; годовая добыча около 27 млн. т (1983).

Огнеупорная глина

Огнеупорные и тугоплавкие глины характеризуются высоким содержанием глинозёма (20-42%), высокой связующей способностью и пластичностью; они служат сырьём для различных керамических производств, в первую очередь для производства санитарно-технического фаянса, огнеупорных и кислотоупорных изделий. Огнеупорные глины имеют мономинеральный состав (каолинитовый или монотермитовый) и огнеупорность не ниже 1580°С. Тугоплавкие глины обычно не выдержаны по минеральному составу и имеют огнеупорность от 1350 до 1580°С. Единых требований к качеству огнеупорных и тугоплавких глин нет. Существуют различные технические условия, разработанные применительно к сырью каждого отдельного месторождения и вида изготавливаемого из него изделия, в которых лимитируются огнеупорность глин, их гранулометрии, состав и содержание железа, щелочей и некоторых других химических компонентов. Кроме того, существуют ГОСТы на ряд огнеупорных, кислотоупорных изделий из керамики и на изделия строительной керамики, пригодность глин для изготовления которых определяется полузаводскими технологическими испытаниями. В СССР известно 76 месторождений огнеупорных и 94 месторождения тугоплавких глин с балансовыми запасами по промышленным категориям в количестве соответственно 1398,1 млн. т и 576,4 млн. т (1983). Основная часть запасов расположена на территории РСФСР и УССР. Запасы 20 месторождений огнеупорных и 3 месторождений тугоплавких глин превышают 20 млн. т (Затишанское — 93,5 млн. т, Берлинское — 188,2 млн. т). Добыча ведётся в основном открытым способом, но отдельные месторождения (например, Боровичское) разрабатываются подземным способом.

Каолин

Каолин — разновидность глины, сложенная преимущественно каолинитом, не имеет присущей глинам пластичности, высокой дисперсности и значительной связующей способности. Первичный каолин и кварц-каолиновые пески почти полностью поступают на обогащение (см. каолин).

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 бентониты.