3.3. Характеристика глин в отношении их применения для приготовления глинистого раствора
Глина – это осадочная горная порода широко распространенная в земной коре. Плотность глины колеблется 2330-2800 кг/м3.
Глина может образовываться в результате:
разложения силикатов, входящих в состав горной породы;
растворения карбонатных пород (выщелачивания);
механического выветривания сланцеватых глин;
из продуктов вулканического происхождения.
Глина представляет смесь различных глинистых минералов с примесями других пород (песка, карбонатов, органических веществ). Глина в чистом виде встречается редко.
Глинистые минералы состоят в основном из окислов алюминия, кремния и воды, их называют водные алюмосиликаты.
Одним из определяющих признаков глинистых минералов является отношение:
где R = Al или Fe
К – коэффициент активности глины.
Для каолинита К =0, для монтмориллонита К = 4.
Отношение «К» является одним из показателей способности глинистых минералов набухать и диспергироваться при взаимодействии с водой. Чем больше значение «К», тем сильнее проявляются гидрофильные свойства глины, тем сильнее набухает и распускается в воде глина.
Бентонит, состоящий в основном из монтмориллонита, характеризуется ярко выраженными коллоидными, тиксотропными и глинизирующими свойствами.
Свойства глинистого раствора во многом зависят от размера, строения и формы частиц глины.
Гранулометрический состав глины определяется тем или иным методом дисперсионного анализа. Все методы основаны на седиментации глинистых суспензий, приготовленных из исследуемой глины.
Методы дисперсионного анализа делятся на:
Методы, в которых осаждение частиц происходит под действием силы тяжести.
Осаждение происходит под действием центробежных сил.
При использовании центробежных сил время анализа значительно сокращается. Осаждение частиц происходит в пробирках, помещенных в центрифугу.
Частицы глины имеют слоистое кристаллическое строение. Форма частиц представляет собой плоские чешуйчатые пластинки, у которых длина и ширина обычно во много раз больше толщины пластинки.
Глины содержат катионы калия, натрия, кальция. Они располагаются на поверхности элементарных частиц и могут замещать катионы, находящиеся в жидкой среде. Происходит обмен катионов.Скорость обмена практически мгновенна. Обменная способность глин характеризуется обменной емкостью.
Под обменной емкостью понимается количество млг-эквивалентов обменных катионов, содержащихся в 100 г сухой глины. Обменная емкость глин различна.. Например, у монтмориллонита 60-100 млг-экв., а у каолинита 3-15 млг-экв.
Если в глине преобладает обменный катион натрия, то глина называется натриевой, если кальций, то кальциевой.
Натривые глины хорошо взаимодействуют с водой, их поверхность гидрофильна. Попадая в воду натриевые глины сравнительно легко распадаются на элементарные частички, которые покрываются гидратной оболочкой. Натривые глины вбирают в себя воды, значительно увеличиваясь в объеме.
Особое место занимают бентонитовые глины. Они характеризуются хорошей пластичностью, обладают большой обменной емкостью.
Бентонитовые глины хорошо гидратируются, сравнительно быстро набухают, значительно увеличиваются в объеме. Особенно это свойственно натриевым бентонитовым глинам.
Бентонитовые глины обладают способностью создавать хорошие коллоидные растворы с высокими структурными свойствами.
Глина, которая имеет специальное назначение называется полыгорскитовая глина. Она состоит из минерала полыгорскита – водный алюмосиликат магния. Величина коэффициента активности глины для полыгорскита К = 2,1 – 2,5.
Агрегаты полыгорскита имеют волокнистое строение. Обменная емкость полыгорскита 20-30 млг-экв. на 100 г сухой глины.
Полыгорскитовые глины применяются для приготовления солестойких глинистых растворов.
Для характеристики карьерной глины (комовой), используемой для приготовления глинистого раствора, производятся следующие анализы:
Минералогический.
Петрографический.
Химический.
Дисперсионный.
Производится конторльный замер параметров приготовленного из этой глины раствора.