Раздел III. Месторождения строительных

Материалов и сырья для их производства

Глины и каолины

Общие сведения

Глины – это тонкодисперсные горные породы, состоящие в основном из глинистых минералов с размером частиц менее 0,005мм. К глинистым минералам относятся различные водные силикаты глинозема. По структуре и составу выделяют аллофановую, каолинитовую (каолинит, диккит, накрит, галлуазит), монтмориллонитовую (монтмориллонит, нонтронит, бейделит и др.), гидрослюдистую, палыгорскитовую группы. Кроме того, отмечаются хлоритовые глинистые минералы и вермикулит. Наряду с преобладающими глинистыми минералами в состав глин входят обломки зерен кварца, полевых шпатов, турмалина, амфиболов, чешуйки слюд, обломки различных пород. Из новообразованных минералов присутствуют карбонаты, сульфаты, фосфаты, опал, оксиды и гидроксиды железа и марганца, органические вещества. К глинистым минералам относятся и непластичные их разности (аргиллиты, глинистые сланцы).

Свойства и области применения

Характерное свойство глин – пластичность, т.е. способность при смешении с водой давать тесто, принимающее под давлением любую форму и сохраняющее ее при снятии давления. Глины делят на высоко-, средне-, умеренно, малопластичные и непластичные. Наивысшая пластичность свойственна монтмориллонитовым глинам, менее пластичны каолинитовые, гидрослюдистые и бейделитовые глины.

Связность – способность связывать в прочную и однородную массу частицы непластичных минералов.

Набухание – свойство глин увеличиваться в объеме при поглощении воды. Наибольшим набуханием обладают монтмориллонитовые и бейделитовые глины, наименьшим – каолинитовые глины.

Спекаемость заключается в способности глин при обжиге давать камнеподобное тело («черепок»).

Огнеупорность – свойство глинистых пород выдерживать высокие температуры. Глины делят на огнеупорные (температура более 1580^о С), тугоплавкие (1350-1580⁰ С) и легкоплавкие (температура ниже 1350⁰ С). Наиболее огнеупорны каолины и каолинитсодержащие глины, к легкоплавким глинам относятся монтмориллонитовые, бейделитовые, гидрослюдистые глины.

Вспучивание происходит из-за выделения газообразных продуктов, возникающих при сгорании органических веществ, при диссоциации оксидов и карбонатов. Оно является отрицательным свойством в керамике.

Адсорбционные свойства глин заключаются в способности поглощать из окружающей среды и удерживать на поверхности различные ионы и молекулы. Наиболее активными адсорбентами являются монтмориллонитовые и бейделитовые глины.

Окраска глин зависит от минерального состава и от наличия примесей. Мономинеральные глины имеют белый или светло-серый цвет с разными оттенками.

По ценности и характеру требований промышленности выделяются четыре наиболее важных группы глин.

К строительным и грубокерамическим относятся легкоплавкие, реже тугоплавкие глины. Они применяются для производства строительных материалов (кирпич, черепица) и грубой керамики – дренажных труб, метлахской плитки, глиняной посуды, в производстве цемента. Изделия строительной и грубой керамики в зависимости от назначения имеют пористый или плотный черепок. В первом случае температура спекания 900-1000⁰, плотный черепок имеет температуру спекания 1200⁰. Ограничено содержание карбонатов, сульфатов, сульфидов железа, органики.

Огнеупорные и тугоплавкие глины имеют в основном каолинитовый состав. Они применяются для внутренней облицовки доменных, металлургических и стекольных печей, кислотоупорных изделий, тонкой керамики, в литейном деле. Огнеупорные изделия должны обладать высокой (1580-1770⁰ С) огнеупорностью, большой механической прочностью и способностью противостоять действию газов и шлаков. Показателем огнеупорности является высокое содержание глинозема, максимально допустимое содержание оксидов железа 4,5 %.

Каолины – это малопластичные горные породы, состоящие из глинистых минералов каолинитовой группы. Тонкодисперсные переотложенные каолины называют каолинитовыми глинами. Каолины относятся к высокоогнеупорным: температура плавления до 1795⁰ С. Они подвергаются обогащению. Обожженные каолины используются для производства тонкой (около 15 %), грубой и строительной керамики. К тонкой керамике относятся предметы санитарно-технического и медицинского оборудования, бытовой и химической посуды и оборудования. В качестве наполнителя обожженный каолин используется в бумажной (более 40 %), химической (более 8 %), стекольной, парфюмерно-косметической промышленности, карандашном производстве и др. Здесь важное значение имеет цвет, он должен быть белым, есть ограничения по химическому составу, примесям и содержанию влаги.

Бентониты представляют собой тонкодисперсные глины с высокой связующей способностью, адсорбционной и каталитической активностью, содержащие не менее 60 % минералов группы монтмориллонита. Различают натриевые бентониты, характеризующиеся высокой набухаемостью (до 19 раз), коллоидностью, дисперсностью; щелочноземельные, которым присущи высокие адсорбционные и каталитические свойства и смешанные.

Бентониты применяются для изготовления промывочных жидкостей (32 %), производства железорудных окатышей (20 %), получения керамзита (28 %), массового литья (17 %). Кроме того, бентониты в качестве адсорбентов используются в нефтеперерабатывающей, пищевой, текстильной промышленности, как наполнитель мыла, в медицине. В сельском хозяйстве бентониты применяются для производства комбикормов, для улучшения агротехнических свойств песчаных почв. Оценка пригодности бентонитов для каждого производства возможна путем технологических испытаний.