Классификация глинистого сырья по основным признакам.

Минералогический состав глин.

Минералогический (вещественный) состав включает глинистое вещество и примеси.

Глинистое вещество – комплекс глинообразующих минералов, главнейшие из которых – каолинит, монтмориллонит и гидрослюда. К глинистым минералам также относятся галлуазит, монотермит, бейделлит и др.

Каолинит имеет частицы размером 1-3 мкм, он не способен присоединять и прочно удерживать большое количество воды, при сушке быстро отдает влагу. Каолины с небольшим количеством примесей огнеупорны, умеренно- и малопластичны, имеют светлую окраску. Ρ_ист= 1.8-2.2 г/см³, в кислой среде устойчив.

Монтмориллонит – имеет частицы размером менее 1 мкм. Интенсивно поглощает воду, прочно ее удерживает и трудно отдает при сушке. При увлажнении сильно набухает и может увеличиться в объеме до 16 раз, легкоплавок, высокопластичен.

Глинистые породы, в которых преобладают монтмориллонитовые минералы называются бентонитами. Бентониты – высокопластичны, дают значительную воздушную усадку, склонны к трещинообразованию при сушке и к вспучиванию при обжиге. Используются в качестве добавки для повышения пластичности и связующей способности.

Гидрослюда имеет в своем составе оксиды щелочных и щелочноземельных металлов. Размеры частиц – в пределах 1 мкм. Гидрослюды умеренно- или среднепластичные, имеют пониженную температуру спекания.

В зависимости от преобладания того или иного глинистого минерала различают глины каолинитовые, гидрослюдистые, монтмориллонитовые, гидрослюдисто-каолинитовые, монтмориллонито-каолинитовые, монтмориллонито-гидрослюдистые и полиминеральные, которые содержат три и более глинистых минералов.

Монотермит – тонкая механическая смесь гидрослюды и каолинита. Набухаемость и водопоглощение сильнее чем у каолинитов, является пластичной огнеупорной глиной.

Примесями являются все составные части глинистой породы, не обладающие свойствами глинистых минералов. Примесями могут быть карбонатные включения, железистые минералы, щелочные оксиды, органические примеси, гипс, растворимые соли, слюда.

Гранулометрический (зерновой) состав – количественное соотношение частиц разного размера, фракций, выраженное в % по массе.

Фракция – группа частиц одного размера. Гранулометрический характеризуется содержанием в них глинистой фракции (мельче 0,005 мм), пылеватых частиц (0,005-0,14 мм) и песка (0,14-5 мм). Соотношение между этими фракциями определяет такие свойства, как пластичность, связность, усадку, чувствительность к сушке.

Химический состав глин.

Химический состав глин характеризует их пригодность для производства различных глин для производства изделий определенных видов. Химический состав глин представляют следующими оксидами: кремнезем в глинах 50-65 , в запесоченных глинах -80-85%; глинозем от 14 до 45 % и выше, является тугоплавким оксидом, с повышением его содержания возрастает огнеупорность глин.

В зависимости от содержания оксидов алюминия глины подразделяются на высокоглиноземистые (свыше 45%), высокоосновные (38-45%), основные (28-38%), полукислые (14-28%) и кислые (менее 14%). В производстве изделий строительной керамики обычно используют основные и полукислые глины.

Оксиды щелочноземельных металлов: СаО-0,5-20 %, МgО – 0,2-4%, способствуют спеканию глин (3-4%), при больших количествах – повышают пористость черепка. Щелочные оксиды – Nа₂О+К₂О-5-6%, снижают водопоглощение глин. Оксиды железа –2-14%. Диоксид титана – не более 1,5 %. ППП -3-15 %. SO₃ – не более 0,8 %.

Глинистую часть составляет особая группа минералов – тонкозернистые водные алюмосиликаты, которые и определяют основные свойства глин. Этим минералам присущи слоистые структуры – они состоят как бы из множества слоев особого строения и обладают спайностью.

В зависимости от строения слоев основные глинистые минералы подразделяют на группы:

1) минералы из двухэтажных слоев – одного тетраэдрического и одного октаэдрического; слои образуют структуры минералов каолинитовой группы (каолинит, диккит, накрит, галлуазит);

2) минералы из трехэтажных слоев – двух тетраэдрических и заключенного между ними одного октаэдрического слоя; к ним относятся минералы групп: монтмориллонитовой (монтмориллонит, нонтронит), вермикулитовой (вермикулит) и гидрослюдистой (гидромусковит, иллит, глауконит);

3) минералы из пакетов, сложенных из одного одноэтажного (октаэдрического) и одного трехэтажного слоев; к ним относятся минералы хлоритовой группы (хлорит);

4) особую группу глинистых минералов образуют минералы-сростки, представлющие собой сочетание структур из двух- и трехэтажных слоев (монотермит, бейделлит).

В зависимости от того, какой элемент преобладает в тетраэдрах, возникают многочисленные разновидности монтмориллонита: Na - бентонит; Аl — монтмориллонит; Мg - сапонит; Fе - нонтронит (Н₂Fе₂Si₂0₉) железистый эквивалент каолинита.

Гранулометрический состав глин.

Глины образовались в результате естественного выветривания магматических полевошпатовых горных пород – в основном гранитов, вулканического стекла, туфов, порфиритов, а также за счет разрушения метаморфических пород (гнейсов).

Полевые шпаты в результате выветривания превращаются в глинистое вещество, которое образуется в основном в виде минералов каолинита по следующей схеме:

К₂0^.Al₂O₃^.6SiO₂+2H₂O+CO₂ = Al₂O₃^.2SiO₂^.2H₂O+К₂C0₃+4SiO₂

Причинами такого разложения полевошпатовых пород являются физическое (колебания температур, замерзание воды, кристаллизация солей), химическое (под действием кислорода воздуха, углекислоты, воды, органических кислот) и биологическое (жизнедеятельность микроорганизмов) выветривания.

Минералы коры выветривания образуются двумя путями – синтетическим, например преобразованием полевого шпата в отдельные окислы - Al₂O₃ и SiO₂ и коагуляцией этих окислов в минерал состава каолинита и путем гидролиза первичных минералов.

Так как граниты составляют примерно 2/3 всех изверженных пород (т.е. их имеется в природе значительно больше, чем других), то в осадочных породах имеется наибольшее количество глин (как продукта распада наиболее распространенных минералов магматических пород – полевых шпатов, например, ортоклаза, альбита, анортита).

Подсчитано, что земная кора состоит из 95 % магматических пород и 5 % осадочных, из которых 4 % составляют только глины.

Образовавшиеся глинистые минералы в зависимости от местных условий либо оставались на месте образования, либо переносились водой и льдом или ветром в другие места. В 1-ом случае глины называют остаточными или первичными (элювиальными), во 2-м – осадочными или вторичными.

Гранулометрический состав глин. В состав глины входят различные по крупности частицы: 5,0—0,14 мм — песчаные фракции; 0,14—0,005 мм — пылевидные фракции и мельче 0,005 — глинистые фракции. Огнеупорные глины являются высокодисперсными, содержание в их составе фракций меньше 0,001 мм составляет 60—80%- В легкоплавких глинах преобладают фракции 0,01—0,005 и 0,005—0,001 мм, содержание же фракций с размером зерен меньше 0,001 мм редко превышает 50%, а иногда их содержание составляет 6—10%- Большое влияние на связующую способность глин и их усадку оказывают фракции меньше 0,001 мм.

Чем больше содержание глинистых частиц, тем выше пластичность. Пластичность можно повысить добавлением высоко-пластичных глин. Понизить пластичность можно добавлением непластичных материалов, называемых отощителями,— кварцевого песка, шамота, шлака, древесных опилок, крошки угля.

Классификация глинистого сырья по основным признакам.

Глинистое сырье классифицируется по огнеупорности, по содержанию красящих окислов, по степени спекаемости, по пластичности, по содержанию тонкодисперсных и крупнозернистых фракций, по структуре, степени уплотнения, текстуре и т.д.

По огнеупорности: высокоогнеупорные – температура плавления – выше 2000⁰С; огнеупорные – 1580-2000⁰С; тугоплавкие – 1350-1580⁰С; легкоплавкие – до 1350⁰С.

По содержанию красящих оксидов Al₂O₃+TiO₂ в прокаленном состоянии: высокоосновное – с содержанием Al₂O₃+TiO₂ - более 40 %; основное – 30-40%; полукислое – 15-30%; кислое – менее 15 %.

По степени спекаемости: сильноспекающиеся с водопоглощением черепка, обожженного при температуре 1300⁰С (не более 2%);среднеспекающиеся с водопоглощением черепка, обожженного при температуре 1100-1300⁰С (не более 5%); неспекающиеся - неспособное давать спекшийся черепок (с водопоглощением черепка не более 5%).

По степени пластичности:высокопластичные с числом пластичности более 25;средней пластичности – 15-25;умереннопластичные – 7-15;малопластичные – до 7;непластичные – неспособное при затворении водой давать пластичное тесто.

Группы глин в зависимости от содержания тонкодисперсных фракций, %

По содержанию крупнозернистых фракций: сырье с низким содержанием включений – не более 1% частиц размером более 0,5 мм; со средним -1-5%; с высоким – свыше 5 %.

В зависимости от размера включений: с мелкими включениями – менее 1 мм; со средними – 1-5 мм; с крупными – свыше 5 мм.

В зависимости от вида включений: с кварцевыми; железистыми; карбонатными; гипсовыми; органическими.

По структуре, определяемой характером излома:грубозернистые, тонкозернистые, плотные, пористые.

По текстуре: однородные, неоднородные (пестрые), слоистые.

По степени уплотнения и отвердевания: камнеподобные (обезвоженные толщи глин, аргиллиты, глинистые сланцы), пластичные, рыхлые (глины и суглинки).

По структурно-текстурным особенностям среди глин можно выделить алевролитовые разновидности (с преобладанием зерен крупностью от 0,001 до 0,1 мм), содержание обломочного материала в которых изменяется от 0,08 до 35 %.

Чистые глины имеют оптически-ориентированные и спутанно-волокнистое строение.

В бентонитовых глинах хорошо выражена реликтовая (древних эпох) пепловая структура.

Цвет глин меняется в большой гамме – от чисто белого до черного в зависимости от вида и количества примесей.

Лессы – разновидность глинистых материалов, состоящие из пылеватых частиц с большим количеством известковых включений – до 15-20 % и более от общего веса.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: