Глинисті мінерали

Слово «глина» має два значення. Глинами називають визначені види гірських порід і тонкодисперсні (пилуваті) фракції глинистої породи. У другому випадку проводять різницю між власне глинистою частиною породи та включеннями, що входять до складу глинистої гірської породи. Глинистою сировиною служать тонко дрібні гірські породи різноманітного хіміко-мінералогічного складу, що зустрічаються у природі в пухкому, пастоподібному, або ущільненому стані.

Глинисті мінерали являють собою тонкозернисті водяні алюмосилікати, що у суміші з водою набувають пластичності. Загальну їхню хімічну формулу може бути представлено у вигляді mAl₂О₃ nSiO qH₂О. В залежності від розміру m, n, q, їх хімічний склад, мінералогічні та фізичні характеристики змінюються в надзвичайно широких межах. Для глин найбільш характерна шарувата структура. Глинисті мінерали цілком складаються з електрично нейтральних алюмосилікатних прошарків, що можуть легко зрушуватися один щодо одного, обумовлюючі такі їхні фізичні властивості, як м'якість, відчутну жирність і спроможність легко розколюватися по площинах спайності. Усі глинисті мінерали є вторинними геологічними утвореннями, тобто вони виникнули в родовищах, у яких була присутня вода, як продукт зміни алюмосилікатних гірських порід. Більшість глинистих мінералів є продуктом вивітрювання та осадження, але вони можуть також утворитися в гідротермальних умовах. Механізм утворення глин дотепер ще цілком не вивчений.

У керамічних виробах глини виконують дві важливі функції. По-перше, вони надають масам пластичність, що необхідно для більшості, звичайно, використовуваних процесів формування. Спроможність водно-глинистих композицій формуватися та зберігати міцність і форму у процесі сушіння та випалу є основою більшості керамічних процесів. По-друге, глини обпалюють (у температурному інтервалі, що залежить від їхнього складу) таким чином, що зміцнення та ущільнення, які відбуваються при цьому, не викликають втрати форми виробів. Дуже чисті глини вогнетривкі, а забруднені плавляться при відносно низькій температурі.

Найбільш звичайні глинисті мінерали можуть бути класифіковані відповідно до їхньої структури на каолінітову, монтморилонітову й іллітову (гідрослюди) групи. Зовсім нещодавно було встановлено, що мінерали хлоритової групи є найважливішою складовою частиною більшості родовищ глин. Зазначена класифікація ґрунтується на кристалографічній структурі глинистих мінералів і відповідає їх ідеальним хімічним формулам, приведеним нижче.

Каолініт Al₂(Si₂O₅)(OH)₄

Галуазит Al2(Si2o5)(oh)42h2o

Пірофіліт Al₂(Si₂O₅)₂(OH)₂

Монтморилоніт

Слюда Al₂K(Si_1.5Al_0.5O₅)₂(OH)₂

Ілліт Al_2-xMg_x K_1-x-y(Si_1.5-y Al_0.5+y O₅)₂(OH)₂

Каолініти (каолініт, діккіт, накріт) мають частки розміром 1-3 мкм, вони не спроможні приєднувати і міцно утримувати велику кількість води, при сушінні порівняно вільно віддають приєднану воду. Глинисті породи, у яких переважають каолінітові мінерали, називають каолінами. Каоліни з невеличкою кількістю домішок вогнетривкі, помірковано або мало пластичні, мало дошкульні сушінню й випалу, мають білий колір іноді з кремовим, або сіруватим відтінком. Вони є основною сировиною для виробництва санітарних керамічних виробів. Каоліни можуть бути, як первинними, так і вторинними; вони є білопаленим матеріалом і можуть мати, як погану, так і достатньо гарну пластичність.

Монтморилоніти (монтморилоніт, нонтронит, бейделіт) інтенсивно поглинають досить велику кількість води, міцно її утримують і важко віддають при сушінні. При зволоженні вони сильно набухають і можуть збільшуватися в об'ємі в 16 разів. Розміри часток монтморилоніту менше 1 мкм. Глинисті породи, у яких переважають монтморилонітові мінерали, називаються бентонітами. Такі глини високо пластичні, дають значну повітряну усадку, мають підвищену схильність до тріщиноутворення у процесі сушіння та спушування у процесі випалу. Бентоніти використовують у якості добавок у маси для підвищення їхньої пластичності і сполучної спроможності.

Гідрослюди (ілліт, гідромусковіт) мають у своєму складі значну кількість оксидів лужних і лужноземельних металів. Розміри часток гідрослюди 1 мкм. Гідрослюдисті глини по ступені зв'язку з водою і по своїх властивостях займають середнє положення між каолінітом і монтморилонітом. Вони помірно, або середньо пластичні, мають знижену температуру спікання, широко застосовуються для виробництва будівельної кераміки.

У залежності від кількісного переваження того, або іншого глинистого мінералу розрізняють глини каолінітові, гідрослюдисті, монтморилонітові, гідрослюдисто-каолінітові, монтморилоніто-каолінітові, монтморилоніто-гідрослюдісті та полі мінеральні, що містять три і більш глинисті мінерали (табл. 2.1)

Таблиця 2.1

Речовинний склад глин

Глина	Вміст складових, %
	Каолініт	Гідрослюда	Монтморилоніт	Змішано шарові утворення	Кварц	Інші мінерали
Каолінітові	60-96	1-6	1-3	2-5	5-34	3-5
Каолініто-гідрослюдисті	15-65	8-55	-	-	12-55	1-3
Каолінітові з незначними домішками	15-65	3-30	3-35	12-15	12-50	1-5
Монтморилоніто-каолінітові	15-75	-	10-45	-	7-38	3-33