10. Характеристика глинистих мінералів. Легкоплавка глина і виробництво, де вона використовується

Глинисті мінерали являють собою водні алюмосилікати загальною формулою:х А l ₂ О ₃ • y SiO ₂ • z H ₂ O,де х, y, z мають різні значення.

Основними мінералами глинистих порідє:каолініт;монтморилоніт;гідрослюда.

Окрім основних мінералів глини також вміщують такі мінерали як дикіт, галуазит, бейделіт та інші.

Каолініт – Al₂O₃∙2SiO₂∙2H₂O – основний алюмосилікат шаруватої будови білого з різними відтінками кольору, який зустрічається в приховано кристалічних утвореннях, пухких тонкозернистих агрегатах і має переважаючі розміри частинок 1-3 мкм.Шарувата структура каолініту надає мінералам на його основі ( глинам і каоліну) властивість пластичності.

Даний мінерал утворює землисті маси, в яких при великих збільшеннях під електронним мікроскопом виявляються дрібні шестигранні кристали. Кристалізується з моноклінної сингонії. В основі кристалічної структури каолініту лежать нескінченні листи з тетраедрів SiO_4, які чергуються з шарами октаедрів. Ці листи з'єднані між собою слабкими зв'язками, що зумовлює досить досконалу спайність каолініту і можливість різного накладення одного шару на інший, що, в свою чергу, веде до деякої зміни симетрії всієї кристалічної будівлі.

Основні властивості каолініту:твердість за мінералогічною шкалою 1; щільність 2,5-2,6 кг/м³; жирний на дотик. При нагріванні до 500-600 ^оC каолініт втрачає воду, а при 1000-1200 ^оC розкладається з виділенням тепла, даючи спочатку силіманіт, а потім мулліт; ця реакція складає основу керамічного виробництва.

Каолінітові глини мають високу вогнетривкість – температура плавлення багатьох глин вища за 1700°С, температура спікання сягає 1300-1400°С.

Хімічний склад каолініту - Al₄[Si₄ O₁₀](OH)_8. Каолініт містить:Al₂O₃ 39,5%;SiO ₂ - 46,5%;H₂O - 14% . Каолініт входить в склад переважної більшості глин, в основному вогнетривких та каоліну, що являється сировиною в тонкій кераміці (порцеляна, фарфор, фаянс).

Монтморилоніт - Al₂O₃∙4SiO₂∙2H₂O – напівкристалічний водний алюмосилікат шаруватої будови, білого з різними відтінками кольору, який утворює тонкодисперсні щільні землисті агрегати і має переважаючий розмір частинок менше за 1мкм.

Основні властивості монтморилоніту:твердість за мінералогічною шкалою 1-2; щільність 2,0 кг/м³; Хімічний склад монтморилоніту - (Na,Ca)_0,3(Al,Mg)₂[Si₄O₁₀] (OH)₂•nH₂O.Монтморилоніт містить: SiO₂ - 45-55 %; Аl₂O₃ - 18-20 %; Н₂O до 24-26 % ; Na₂O і СаО до 1,5 %.

Мінерали монтморилонітової групи входять в склад бентонітових та високопластичних глин.

Монтморилоніт здатний інтенсивно поглинати воду в значних кількостях, при цьому сильно набухає, а при сушінні важко віддає приєднану воду.

Монтморилоніт характеризується трьохшаровим пакетом (2:1): два шари кремнекисневих тетраедрів, звернені вершинами один до одного, із двох сторін покривають шар алюмогідроксильних октаедрів. У зв'язку із цим зв'язок між пакетами слабкий, міжпакетна відстань велика й у нього можуть попадати іони й молекули води. Через це мінерал при змочуванні сильно набухає. Наявність ізоморфних заміщень, величезна питома поверхня (до 600-800 м²/г) і легкість проникнення іонів у між пакетний простір зумовлює значну ємність катіонного обміну (80-150 моль екв/100г).

Монтморилоніт утворюється осадовим шляхом, при вивітрюванні порід, вулканічного попелу і скла. Монтморилонітові глини (бентоніт, гумбрин, асканіт,) використовуються у виробництві цементу, кераміки, для приготування промивальних рідин при споруджуванні свердловин, як сорбенти, барвники, очищувачі, відбілювачі і миючі засоби.

Гідрослюда - гідромусковіт - (KH₂O)Al₂(AlSi)₄O₁₀∙[OH]_nH₂Oглауконіт - (KH₂O)(Fe,Mg,Al)₂∙[(AlSi)SiO₃O₁₀] (OH)₂ - це гідратизований алюмосилікат шаруватої будови, який утворюється в корі вивітрювання та на останній стадії гідротермального процесу, має переважні розміри частинок близько 1 мм.

Гідрослюдисті глини забарвлені у жовтувато-зелені, сірі, коричневі або бурі тони. Особливістю їх мінерального складу є значний вміст уламкової домішки. Гідрослюдисті глини мало пластичні.

Гідрослюдами складені переважно аргіліти, що представляють собою тверду міцну породу, часто з жирним блиском і раковистим зламом. Іноді в аргілітів проявляється сланцевитість, яка сприяє розчленування породи на гострокутні плитки.

Гідрослюдиста группа – найбільш поширена різновидність в легкоплавких глинах та в невеликих кількостях – в вогнетривких глинах. Слюдоподібні пластинки або лєдска різної товщини. Характеризується гідрофільними властивостями.

Легкоплавкі – показник вогнетривкості менше 1350 ^оС

У виробництві будівельної кераміки (цегла, камені і плитки керамічні різних видів, черепиця й ін.) використовуються в основному легкоплавкі глини і суглинки, рідко лес, аргіліти, глинисті сланці (попередньо розмолоті). Для виробництва клінкерної цегли можуть бути використані легкоплавкі глини і суглинки, що не містять домішок крупного піску, включень карбонатів, гіпсу, вугілля. У виробництві цементу використовуються переважно легкоплавкі глини, аргіліти і глинисті сланці, що складають частину цементної шихти. Другою основною її складовою є карбонатні пород. Для виробництва керамзиту використовуються в основному легкоплавкі глини, глинисті сланці, суглинки, що мають властивість спучуватися під час нагрівання їх до температури 1050-1250 ^оC.