Из чего состоит глина? Из какого вещества состоит глина? Косметическая глина: дешево и сердито. Уникальное природное средство для лица, волос и тела

Глина - широко распространенная горная порода. Глина представляет собой горную породу, очень сложную и непостоянную как по составу входящих в нее минералов, так и по физическим и технологическим свойствам. Чрезвычайно разнообразны и условия образования глин.

Чистые глины, т. е. не загрязненные различными примесями, представляют собой породы, состоящие из очень маленьких частиц (около 0,01 мм и меньше), причем эти частицы относятся к определенным минералам. Многими исследователями они так и называются «глинистыми» минералами. Эти минералы являются сложными химическими соединениями, в состав которых входят алюминий, кремний и вода. В минералогии их называют водными алюмосиликатами.

Глины обладают способностью размокать, распускаться в воде на отдельные частицы, образуя, в зависимости от количества воды, либо пластичное тесте, либо «взвеси» (муть), т. е. такие жидкие смеси, в которых мельчайшие частицы глины находятся во взвешенном состоянии. Такие глиняные взвеси обладают ярко выраженной вязкостью.

Следовательно, глину можно определить как землистую горную породу, состоящую в основном из водных алюмосиликатов с величиной частиц менее 0,01 мм, легко распускающуюся в воде, с образованием вязких взвесей или пластичного теста, сохраняющего приданную ему форму после высыхания и приобретающего твердость камня после обжига.

СВОЙСТВА ГЛИНЫ

Свойства глин целиком зависят от их химического и минерального состава, а также от величины составляющих их частиц. Уже одни эти. факты указывают нам на важнейшие свойства глин.

Важнейшими свойствами глин являются:

1) способность"в смеси с водой образовывать тонкие «взвеси» (мутные лужи) и вязкое тесто;

2) способность набухать в воде;

3) пластичность глиняного теста, т. е. способность его принимать и сохранять любую форму в сыром виде;

4) способность сохранять эту форму и после "высыхания с уменьшением объема;

5) клейкость;

6) связующая способность;

7) водоупорность, т. е. способность после насыщения определенным количеством воды не пропускать через себя воду.

Из глиняного теста делают различные изделия - кувшины, кринки, горшки, миски и т. п., которые осле обжига становятся совершенно твердыми и не пропускают воду. Кирпичные заводы вырабатывают из глины строительные кирпичи, также обладающие большой механической прочностью. Это указывает еще на одно важное свойство глины - ее способность твердеть после обжига, давая материал, не размокающий в воде и непроницаемый для нее.

Глины могут быть всех цветов - от белого до черного. На Украине и в некоторых других районах белая глина служит материалом для побелки стен, печей и т. д. Когда хотят покрасить стены в цветные тона, берут желтые, красные, зеленые и другие глины. Таким образом, здесь мы имеем дело с новым свойством глины - с красящей и кроющей ее способностью.

На нефтеперегонных заводах используют некоторые сорта глин для очистки нефтепродуктов. Применяют их и для очистки растительных масел и жиров. Таким образом, мы сталкиваемся еще с одним свойством глины: с ее способностью поглощать из жидкости некоторые растворенные в ней вещества. В технике это свойство называется «сорбционной способностью».

Вследствие того, что глины содержат большое количество окиси алюминия, их применяют и как химическое сырье, главным образом для получения сернокислых солей этого металла.

Таковы важнейшие свойства глин, на которых основываются многочисленные виды их практического использования. Конечно, не все глины и не в одинаковой степени обладают перечисленными свойствами.

РАЗНОВИДНОСТИ ГЛИНЫ

Наиболее ценными для народного хозяйства являются следующие разновидности глин:

Каолин - глина белого цвета. В основном он состоит из минерала каолинита. Обычно менее пластичен по сравнению с другими белыми глинами. Он является основным сырьем для фарфорово-фаянсовой и бумажной промышленности.

Огнеупорные глины. Для этих глин характерен белый и серо-белый цвет, иногда со слегка желтоватым оттенком. При обжиге они должны выдерживать без размягчения температуру не ниже 1580°. Основными образующими их минералами являются каолинит и гидрослюды. Пластичность их может быть различной. Используются эти глины для производства огнеупорных и фарфорово-фаянсовых изделий.

Кислотоупорные глины. Эти глины представляют собой разновидность огнеупорных глин с небольшой примесью железа, магния, кальция и серы. Используются для химических фарфорово-фаянсовых изделий.

Формовочные глины - разновидность огнеупорных глин, обладающая повышенной пластичностью и повышенной связующей способностью. Они применяются в качестве связующего материала при изготовлении форм для металлургического литья. Иногда для этих целей применяются также тугоплавкие глины (при обжиге менее устойчивые, чем огнеупорные) и даже легкоплавкие-бентонитовые глины.

Цементные глины обладают различным цветом и разным минеральным составом. Вредной примесью является магний. Применяются эти глины для получения портланд-цемента.

Кирпичные глины - легкоплавкие, обычно со значительной примесью кварцевого песка. Их минеральный состав и цвет могут быть различными. Применяются эти глины для производства кирпича.

Бентонитовые глины. Основным образующим их минералом является монтмориллонит. Цвет их различный. Они сильно набухают в воде. Обладают более высокой отбеливающей способностью, чем другие глины. Применяются эти глины для очистки нефтепродуктов, растительных и смазочных масел, при бурении скважин, а иногда, как отмечалось ранее, - при изготовлении литейных форм.

В промышленности и технике нередко называются и другие разновидности глин: гончарные, черепичные, сукновальные, керамические, буровые, фаянсовые, фарфоровые, капсельные, строительные, красочные и т. п. Однако эти названия практически не характеризуют особых свойств глин.

В производственной практике встречается также деление глин на «жирные» и «тощие» (супеси, суглинки). Такое деление глин связано со степенью загрязненности их кварцевым песком. Кварцевый песок - наиболее частая и почти всегда преобладающая примесь в глинах, особенно в месторождениях глин остаточного типа. В «жирных» глинах песка мало, а в «тощих» его много.

Как уже указывалось, глины широко распространены в природе и обычно залегают на небольшой глубине от поверхности. Все это делает их дешевым видом минерального сырья. Однако перевозки их на дальние расстояния нецелесообразны. Поэтому их как минеральное сырье стараются по возможности использовать на месте. Например, все кирпичные и черепичные заводы обязательно строятся на самом месторождении глин, так как гораздо целесообразнее подвозить к заводу более дорогое топливо, чем огромные массы влажной и очень тяжелой глины.

Однако не все разновидности глин встречаются повсеместно. Некоторые разновидности их залегают только в отдельных, немногих районах. Между тем спрос на них очень большой, а потребители (заводы, стройки и т. д.) нередко удалены от места добычи на многие сотни и даже тысячи километров. В таких случаях дальние перевозки глины становятся неизбежными.

Глины относятся к минеральному сырью массового потребления. Они используются в самых разнообразных отраслях народного хозяйства, для самых различных целей. Вот только некоторые из них:

Кирпичное производство

Это самый крупный потребитель глин. Оно не предъявляет к сырью особо строгих требований. Для выработки обычного строительного кирпича применяются широко распространенные легкоплавкие песчанистые («тощие») глины любого цвета. Месторождения таких глин встречаются почти повсюду и на них базируется большое количество местных кирпичных заводов.

Помимо «тощих» глин, кирпичное производство может использовать также «жирные» пластичные глины, однако в этом случае в них для придания кирпичам устойчивости при сушке и обжиге добавляется кварцевый песок. Кирпичные глины не должны содержать щебня, гальки, гравия, крупных кусков известняка, гипса и других примесей. Обжиг строительного кирпича производится при температуре 900-1000°.

Наряду с небольшими кирпичными заводами, обслуживающими мелких потребителей, у нас в стране близ крупных промышленных центров и больших новостроек создаются мощные, полностью механизированные предприятия, выпускающие ежегодно много миллионов кирпичей. Такие предприятия требуют мощных сырьевых баз, подготовка которых является важнейшей народнохозяйственной задачей.

Производство цемента

Портланд-цемент представляет собой тонко размолотый порошок, полученный из обожженной при температуре 1450-1500° смеси глины и известняка (с небольшой добавкой гипса). Эта обожженная смесь носит в технике название «клинкер». Клинкер может готовиться либо из мергеля, представляющего собой природную смесь известняка с глиной, либо из искусственной смеси их примерно в соотношении 1 часть глины и 3 части известняка.

Качественные требования к глинам, используемым в портланд-цементной промышленности, не отличаются особой строгостью. Вполне пригодны широко распространенные песчанистые бурые и красные глины, даже при очень большом содержании железа (до 8-10%). Вредной примесью является окись магния. Не допускается присутствие крупного песка, гальки, щебня и других крупных частей. Возможность использования той или иной разновидности глины в значительной мере зависит от химического состава смешиваемого с ней известняка и определяется практически в каждом конкретном случае.

Глинит-цементом называется порошок, полученный путем совместного помола обожженной глины при температуре 750-900°, сухой гашеной извести и гипса в соотношении 80: 20: 2.

Искусство

Пластичные зеленые, серо-зеленые и серые глины широко применяются в скульптуре. Обычно все скульпторы первоначально - создают свои произведения из глины с последующей отливкой их из гипса или бронзы. Только в редких случаях глиняный оригинал подвергается обжигу. Обожженная, не покрытая глазурью глиняная скульптура называется «терракотой», глазурованная - «майоликой».

Прочие потребители

Имеется еще много отраслей промышленности, применяющих глины. К ним относятся, например, мыловаренная, парфюмерная, текстильная, абразивная, карандашная и ряд других.

Глины, кроме того, широко используются и в быту, особенно в сельском хозяйстве: для кладки печей, глинирования токов, побелки стен и пр. Большие перспективы имеет применение набухающих глин бентонитового типа при постройке плотин, водохранилищ и других подобных сооружений. Глина - важное и необходимое для многих отраслей народного хозяйства полезное ископаемое.

Горная порода Глина

Английское название: Clay

Минералы в составе горной породы Глина: Каолинит

Глина - тонкозернистая осадочная горная порода, кусковатая или пылевидная в сухом состоянии и приобретающая пластичность либо раскисающая при увлажнении.

Состав глины

Глина состоит из одного или нескольких глинистых минералов - иллита, каолинита, монтмориллонита, хлорита, галлуазита, или других слоистых алюмосиликатов, но может содержать также песчаные и карбонатные частицы в качестве примесей. Глинозём (Al2O3) и кремнезём (SiO2) составляют основу состава глинообразующих минералов.

Диаметр частиц в глине менее 0,005 мм.; породы, состоящие из более крупных частиц, принято классифицировать как алеврит. Цвет разнообразен и обусловлен главным образом окрашивающими их примесями минералов-хромофоров или органических соединений. Чистая глина в большинстве серого или белого цвета, но обычна и глина красного, жёлтого, коричневого, синего, зелёного, лилового и чёрного цветов.

Происхождение

Глина - вторичный продукт, образующийся в результате разрушения скальных пород в процессе выветривания. Основным источником глинистых пластов служат полевые шпаты, при разрушении которых под воздействием атмосферных агентов образуются силикаты группы глинистых минералов. Некоторые глины образуются в процессе местного накопления этих минералов, но большинство из них представляют собой наносы водных потоков, скапливающиеся на дне озёр и морей.

В целом по происхождению и составу породу подразделяются на:
Глины осадочные, образовавщиеся в результате переноса в другое место и отложения там глинистых и других продуктов коры выветривания. По происхождению осадочная глина делятся на морские глины, отложившиеся на дне моря, и континентальные глины, образовавшиеся на материке.

Среди морских различают:
Прибрежно-морская глина - образуется в береговых зонах (зонах взмучивания) морей, незамкнутых заливах, дельтах рек. Характеризуются часто неотсортированностью материала. Быстро переходят в песчанистые и грубозернистые разновидности. Замещаются песчаными и карбонатными отложениями по простиранию Такие глины обычно переслаиваются с песчаниками, алевролитами, пластами угля и карбонатными породамм.

Лагунная глина - образуется в морских лагунах, полузамкнутых с повышенной концентрацией солей или опресненных. В первом случае глины неоднородны по гранулометрическому составу, недостаточно отсортированы и ветречаются совместно с гипсом или солями. Глины опреснённых лагун обычно тонкодисперсные, тонкослоистые, содержат включения кальцита, сидерита, сульфидов железа и др. Среди них встречаются огнеупорные разновидности.

Шельфовая глина - образуется на глубине до 200 м. при отсутствии течений. Характеризуются однродным гранулометрическим составом, большой мощностью (до 100 м. и более). Распространены на большой площади.

Среди континентальных выделяют:
Делювиальная глина - характеризуется смешанным гранулометрическим составом, резкой его изменчивостью и неправильной слоистостью (иногда отсутствует).

Озёрная глина, большей частью с однородным гранулометрическим составом и тонкодисперсная. В таких породах присутствуют все глинистые минералы, но каолинит и гидрослюды, а также минералы водных окислов Fе и Аl преобладают в глинах пресных озёр, а минералы монтмориллонитовой группы и карбонаты - в глинах соляных озёр. К озёрным глинам принадлежит лучшие разновидности огнеупорных глин.

Пролювиальные, образованные временными потоками. Характеризуются очень плохой сортировкой.
Речные - развиты в речных террасах, особенно в пойме. Обычно плохо отсортированы. Быстро переходят в пески и галечники, чаще всего неслоистые.

Глины остаточные - возникающие в результате выветривания различных горных пород на суше, и в море в результате изменения лав, их пеплов и туфов. Вниз по разрезу остаточные глины постепенно переходят в материнские породы. Гранулометрический состав остаточной глины изменчив - от тонкодисперсных разновидностей в верхней части залежи до неравномернозернистых - в нижней.

Остаточные глины, образовавшиеся из кислых массивных пород, не пластичны или мало пластичны; более пластичны глины, возникшие при разрушении осадочных глинистых пород. К континентальным остаточным глинам относятся каолины и др. элювиальные глины. В России широко распространены, кроме современных, древние остаточные глины - на Урале, в Западной и Восточной Сибири, (их много также в Украине), - имеющие большое практическое значение. В упомянутых районах на основных породах возникают глины преимущественно монтмориллонитовые, нонтронитовые и другие, на средних и кислых - каолины и гидрослюдистые глины. Морские остаточные глины образуют группу глин отбеливающих, сложенных минералами монтмориллонитовой группы.

Практическое использование глины

Глины широко применяются в промышленности (в производстве керамической плитки, огнеупоров, тонкой керамики, фарфоро-фаянсовых и сантехнческих изделий), строительстве (производство кирпича, керамзита и др. стойматериалов), для бытовых нужд, в косметике и как материал для художественных работ (лепка). Производимый из керамзитовых глин путём отжига со вспучиванием керамзитовый гравий и песок широко используются при производстве строительных материалов (керамзитобетон, керамзитобетонные блоки, стеновые панели и др.) и как тепло- и звукоизоляционный материал. Это лёгкий пористый строительный материал, получаемый путём обжига легкоплавкой глины.

Такая глина имеет форму овальных гранул. Производится также в виде песка - керамзитовый песок. В зависимости от режима обработки глины получается керамзит различной насыпной плотности (объемного веса) - от 200 до 400 кг/м3 и выше. Керамзит обладает высокими тепло- и шумо-изоляционными свойствами и используется преимущественно как пористый заполнитель для лёгких бетонов, не имеющий серьёзной альтернативы. Стены из керамзитобетона долговечны, имеют высокие санитарно-гигиенические характеристики, а сооружения из керамзитобетона, построенные более 50 лет назад, эксплуатируются и по сей день. Жилье, возводимое из сборного керамзитобетона, дёшево, качественно и доступно. Самым крупным производителем керамзита является Россия.

Свойства Горной породы

• Тип горной породы: Осадочная горная порода
• Цвет: Серый, белый, чёрный, красный, жёлтый, коричневый, синий, зелёный, лиловый. Цвет обусловлен главным образом примесями минералов-хромофоров или органических соединений
• Цвет 2: Белый Чёрный Серый Коричневый Красный Жёлтый Зелёный Синий Фиолетовый
• Текстура 2: массивная слоистая
• Структура 2: реликтовая пелитовая алевритовая псаммопелитовая афанитовая конгломератовая
• Литература: Горькова И.М., Коробанова И.Г., Окнина Н.А. и др. Природа прочности и деформационные особенности глинистых пород в зависимости от условий формирования и увлажнения. - Тр. Лабор. гидрогеол. пробл., 1961, вып. 29

Месторождения Горной породы Глина

• Сладко-Карасинское
• Челноковское
• Бариновское
• Козинское
• Колташевское
• Мокроусовское
• Половинское
• Шумихинское-3
• Сафакулевское-3
• Юргамышское-3
• Целинное
• Целинное
• Шадринское-2
• Шадринское-3
• Катайское-2
• Глядянское-2
• Карасинское
• Гжельские карьеры
• Бельгия
• Брестская область
• Минская область
• Голбица
• Курополье
• Беларусь
• Молдавия

Человечество давно знакомо с лечебными свойствами глины. Еще в древние времена ее применяли не только для изготовления посуды, но и в медицинских целях. Египтяне использовали этот продукт при бальзамировании, а древние ученые и врачи описывая глину, говорили о ее целительной силе. Известный российский врач Боткин успешно применял её для терапии заболеваний сердца и сосудов, базедовой болезни, нарушений работы нервной системы. На сегодняшний день глина широко используется и в официальной и в нетрадиционной медицине, ее применяют для устранения косметологических проблем. Как видите, применения глины обширны, а потому поговорим подробнее о том что представляет собой глина, лечебные свойства и применение, про использование глины человеком для целей здоровья.

Что же собственно представляет собой глина? Это осадочная мелкозернистая горная порода, пластичная при увлажнении и пылевидная в сухом виде. Глина состоит минералов монтмориллонита, каолинита или прочих слоистых алюмосиликатов. Ее минеральный состав настолько разнообразен, что она сравнима чуть ли не с фруктами или овощами. Она способна поглощать канцерогены и шлаки, тем самым очищая организм. В глине высоко содержание кремния и алюминия, она содержит кальций, магний, оксид железа и другие оксиды, в ней также присутствует ангидрид титана.

Ее часто используют для лечения атеросклерозов, туберкулеза и даже рассеянного склероза, именно благодаря высокому содержанию кремния.

Глина делится на разные виды в зависимости от цвета, который определяется повышенным наличием в ней солей и других компонентов. Это определяет спектр ее использования.

В голубой глине высоко содержания кобальта и кадмия. Она чаще всего применяется в медицинских целях.

В красной – калия и железа. Благодаря этим веществам она хорошо действует на суставы, мышцы и позвоночник. В основном используется для аппликаций.

В зеленой много двухвалентного железа и меди. Она подходит для лечения опухолей, печени, поджелудочной железы. Ею лечат жирную кожу и волосы.

В черной и темно-коричневой много железа и углерода. Применяется она в косметической промышленности.

В желтой – серы, натрия, трехвалентного железа. Из нее делают компрессы и аппликации на больные суставы. Ею также лечат высыпания на коже и целюллит.

Свойства глины зависят от размеров ее частичек. Они обладают огромными адсорбционными способностями, поверхность которых составляет около 80 квадратных метров на грамм. Размеры частичек и их свойства напрямую связаны с происхождением глины.

Высокая адсорбция позволяет глине впитывать в себя токсины, гнилостные элементы, вредные кислоты. Ее используют для лечения опухолей, причем как доброкачественных так и злокачественных.

Существует теория, что с помощью применения глины можно положительно повлиять на биополе человека.

Для лечения в основном применяют голубую глину.

Наружное ее применение происходит при радикулитах, артритах, заболеваниях мышц и сухожилий, при кожных недугах, нарушениях менструального цикла, простатите и простудах.

При этом она может применяться как при хронических недугах, так и при острых формах заболеваний.

Глину применяют и для примочек, и для обертываний, и для растираний. Кладут ее на больное место плиткой толщиной в полтора-два сантиметра. При этом она может быть холодной, теплой или слегка подогретой в зависимости от заболевания.

Так, например, теплую глину используют при заболеваниях почек, печени и суставов. А если лечат абсцессы – то рекомендуется накладывание компрессов из глинистой воды и их регулярная замена.

Глина также может применяться для спринцевания при различных заболеваниях женской мочеполовой системы. При этом ее берут 3-4ст ложки на литр воды. При этом воду стоит подогреть до температуры тела.

При лечении глиной могут наблюдаться достаточно серьезные ухудшения состояния. Но зачастую они не требуют прекращения терапии, а всего лишь свидетельствуют о выходе токсинов из тела.

Лечение глиной хорошо проводить в комплексе с диетическим питанием, массажами, обливаниями, солнечными ваннами, ароматерапией и рефлексотерапией стоп.

Существуют методики внутреннего применения глины. Для этого лучше всего брать ее целым куском, жирную, без посторонних примесей. С помощью приема ее вовнутрь проводят терапию атеросклероза, недугов пищеварительной системы, почек, печени, желчного пузыря, крови и кожи.

Глиняные шарики – отличное средство против заболеваний ротовой полости и боли в зубах. Их следует всего лишь сосать и перекатывать во рту.

Глина отлично подходит для очищения воды. Для этого берут один кусочек на литр воды. После этого емкость с водой нужно отставить и дать постоять пару часов. Будьте уверены - глина абсорбирует в себя все токсины и ядовитые вещества.

Глина также широко применяется в косметической промышленности. Ее используют для ухода за всем телом, приготовления очищающих и омолаживающих масок.

Такую маску можно сделать своими руками, смешав ее до состояния пасты с соком огурца и водой. Получившуюся массу нанесите на кожу лица и оставьте до полного высыхания.

Смывайте теплой водой. Такая маска окажет очищающее, питательное и подтягивающее действие. Но не стоит делать ее чаще, чем раз в неделю.

В завершение напомню про использование глины для хранения урожая овощей. Многие огородники перед закладкой моркови, картошки на хранение окунают плоды в глиняную болтушку. Затем после высыхания вокруг овоща создается защитная пленка. Практика показывает, что урожай обработанный таким образом хранится дольше.

Как видите, использование глины имеет массу вариантов и возможностей. Ее лечебные свойства позволяют лечить, ведь она практически не имеет противопоказаний, а потому с успехом применяется в разных отраслях медицинской науки, она сохраняет урожай, она же может позаботиться о красоте вашей кожи. Вывод - глина многолика и безусловно полезна!

Пигменты - это неорганические соединения, которые окрашивают глину и глазурь. Пигменты можно разделить на две группы: оксиды и красящие вещества. Оксиды - основной материал естественного происхождения, который образуется среди пород земной коры, очищается и распыляется. Чаще всего используются: медный оксид, который в окислительной среде обжига принимает зеленый цвет; оксид кобальта, образующий голубые тона; оксид железа, дающий в смеси с глазурью голубые тона, а в смеси с глиной -ангобы земляных тонов. Оксид хрома придает глине оливково-зеленый цвет, оксид магния - коричневый и пурпурный, оксид никеля - серовато-зеленые тона. Все эти оксиды можно смешивать с глиной в пропорции 0,5-6%. Если превысить их процентное содержание, то оксид будет действовать как флюс, пони жая температуру плавления глины. При окраске изделий температура не должна превышать 1020 °С, иначе обжиг не даст результата. Вторая группа - красящие вещества. Их получают промышленным способом или путем механической обработки природных материалов, которые представляют полную гамму красок. Красящие вещества смешиваются с глиной в пропорции 5-20%, отчего зависит светлый или темный тон материала. Все специализированные магазины имеют в ассортименте пигменты и красящие вещества как для глины, так и для ангобов.

Приготовление керамической массы требует большого внимания. Ее можно составить двумя способами, которые дают совершенно разные результаты. Более логичный и надежный путь: вносить красящие вещества под давлением. Более простой и, разумеется, менее надежный метод: подмешивать красители в глину рукой. Второй способ применяется, если нет точных представлений об окончательных результатах окраски или же есть необходимость повторить какие-то определенные цвета.

использованы материалы:

Долорс Росс. Керамика: техника. Приёмы. Изделия./Пер. с нем. Ю.О. Бем. - М.: АСТ-ПРЕСС КНИГА, 2003.

Глина - продукт выветривания горных пород, в основном полевого шпата и слюды. Землетрясения, сильные ветры, наводнения сдвигают с места пласты пород, измельчают их до пудры. Уложенные в трещинах земной коры, они за миллионы лет затвердевают.

Кембрийские глины являются первичными, они за миллионы лет не вымывались, хотя и подвергались выветриванию. Другие глины называются вторичными, это продукт отложения. Вторичные глины встречаются среди осадочных толщ всех типов - континентальных, включая озерные, прибрежно-лагунные и морские.

Озерные глины часто имеют мономинеральный каолинитовый состав. Чистые монтмориллонитовые глины (бентониты) образуются обычно в результате изменения вулканических пеплов и пемз. В промышленности выделяют 4 наиболее важные группы глин: грубокерамические, огнеупорные и тугоплавкие, каолины, адсорбционные и

высокодисперсные монтмориллонитовые.

Основными химическими компонентами глины являются вторичные минералы простого состава: двуокись кремния (кварц, SiO„ 30-70%), гидрокись алюминия (АЬОз, 10- 40%) и Н20 (5-10%). Присутствуют в глинах ТЮ2, гидрокись железа (Fe20„ FeO), MnO, MgO, CaO, K20, Na20.

Кроме того, в процессе выветривания образуются также вторичные минералы более сложного строения (алюмо — и феррисиликаты). Они более высокодисперсные, чем первичные минералы. Все вторичные минералы сложного состава имеют пластинчатое строение и содержат химически связанную воду. Поскольку эти минералы являются важнейшей составной частью различных глин, они получили название глинистых, или глинных, минералов (А. И. Болдырев, 1974). При всем разнообразии глинистых материалов у них есть общая особенность: они образовались при химическом разрушении других минералов и потому размеры их кристалликов очень малы - всего 1…5 мкм в поперечнике.

В составе глины главную роль играют каолинит, монтмориллонит, гидрослюды, шпаты, известняки, мраморы. По преобладанию глинистого минерала выделяют минеральные типы глин: каолинитовые, монтмориллонитовые, гидрослюдистые и др.

К минералам каолинитовой группы относятся каолинит AL2Si2Os(OH4) и галлуазит АЬ28і2Ол(ОН4) х 2Н?0, а также некоторые другие минералы. Каолинитовые глины содержат примерно 20-25% илистых частиц (меньше 0,001 мм), из них 5-10% частиц коллоидных размеров (меньше 0,25 микрона). Минералы этой группы довольно часто встречаются во многих типах глин. Такие глины имеют сравнительно небольшую на-бухаемость и липкость.

Бентониты - осадочные породы, состоящие из минералов группы монтмориллонита. Эти минералы имеют слоистую кристаллическую структуру как у графита или талька, т. е. состоят из тончайших чешуек, способных при механическом воздействии на них скользить друг по другу. Поэтому эти минералы на ощупь кажутся жирными. Между чешуйками имеются полости, в которые легко проникают молекулы воды. Благодаря этому бентонитовые глины сильно набухают в воде и образуют пластичное тесто.

Из минералов монтмориллонитовой группы в глинах наиболее распространены монтмориллонит AL2Si40|9(OH2) х пН20, бейделлит ALoSbOyfOH?) х пН20, нонтронит Fe2Si4 0|о(ОНз) х пН20. Монтморри-лонитовые глины обладают, в отличие от каолинито-вых, высокой набухаемостью, липкостью и связностью.

Для них весьма характерным признаком является высокая степень дисперсности (до 80% частиц меньше 0,001 мм, из которых 40-45% меньше 0,25 микрона).

Среди глинистых минералов большое место принадлежит минералам группы гидрослюд. В эту группу ВХОДЯТ гидромусковит (иллит) KAb[(Si, Al)4O|0](OH)2 х пН,0, гидробиотит K(Mg, Fe)3[(Al, Si)40io](OH)2 х пН20 и вермикулит (Mg, Fe++, Fe+++)2[(Al, Si)4O|0](OH)2 х nH20.

Кроме глинистых материалов все глины содержат то или иное количество примесей, которые сильно влияют на свойства глин.

Кварц - один из самых распространенных на Земле минералов, состоящий из одной лишь двуокиси кремния - кремнезема (Si02).

Полевой шпат - минерал, в котором наряду с кремнеземом обязательно присутствует глинозем - окись алюминия (А120з), а также окись одного из металлов типа натрия, калия, кальция.

Слюда очень легко расщепляется на тончайшие прозрачные пластинки. Слюда содержат кремнезем, глинозем и (часто) соединения железа, натрия, магния.

Чаще всего эти минералы-примеси и составляют присутствующий в глине песок. Реже в глине встречаются зерна известняка, гипса, других пород и минералов.

Разные минералы по-разному влияют на свойства глины. Так, кварц снижает ее пластичность, но повышает прочность.

Кристаллическая решетка глины

Глинистые минералы различаются по структуре. Такие важные свойства глины, как растворимость, летучесть, вязкость и другие свойства, характеризующие устойчивость соединения, обусловлены энергией кристаллической решетки. Глина относится к кристаллическим твердым телам, т. е. она имеет четкую внутреннюю структуру, обусловленную правильным расположением частиц в строго определенном периодически повторяющемся порядке. Частицы в кристаллах (атомы, молекулы или ионы) располагаются закономерно, образуя так называемую пространственную решетку кристалла.

Кристаллическая решетка различных глинистых минералов построена из одних й тех же элементарных структурных единиц, состоящих из атомов кремния и кислорода, а также из атомов алюминия, кислорода и водорода. В состав глинистых минералов могут также входить Fe, Mg, К, Ми и другие. Глинистые минералы имеют слоистое строение и относятся к слоистым силикатам. Слои глинистых минералов состоят из сочетания кремнекислородных и кислород-гидроксиалю-миниевых соединений.

Элементарной ячейкой кремне кислородного соединения является тетраэдр, четыре вершины которого заняты анионами 02", а в центре этого тетраэдра находится более мелкий катион Si.

Тетраэдр (SiC>4)4 является основной структурной единицей не только глинистых минералов, но и всех существующих в природе соединений кремния с кислородом (А. И. Болдырев, 1974).

Избыток отрицательных зарядов этой элементарной ячейки может быть нейтрализован присоединением каких-либо катионов или соединением нескольких тетраэдров через вершины, когда кислородный ион оказывается одновременно связанным с двумя ионами кремния. Для глины наиболее типичным являются такие соединения, в которых кремнекислородные тетраэдры соединены в слои (или листы) циклической структуры. В таком слое на каждые два иона кремния приходится пять ионов кислорода, что соответствует формуле (Si20s)2

Кремнекислородные тетраэдрические слои могут соединяться со слоем кислород — алюмогидроксильных атомов, которые образуют октаэдры. В них ион алюминия окружен атомами кислорода и гидроксид-ионами. Алюмогидроксильные октаэдры соединяются так же, как и кремнекислородные тетраэдры, - в октаэдрические сетки или слои. Они могут быть построены по аналогии с минералом гиббситом А1(ОН)з или бруситом Mg(OH)2.

Кремнекислородные и кислород-гидроксид-алюми-ниевые сетки образуют так называемые тетраэдро-окта-эдрические слои и пакеты. При соединении тетраэдри-ческого и октаэдрического слоев ионы 0?’ тетраэдриче-ского слоя, расположенные на вершинах тетраэдров, становятся общими для обоих слоев, т. е. ионы 0?" будут служить своеобразными «мостиками» между ионами Si4~ одного слоя и ионами АЬз+ другого слоя. Такая структура наиболее устойчива, так как количество положительных зарядов Si4+ и АЦ+ в этой структуре равно количеству отрицательных зарядов 0?" и ОН".

Минералы группы каолинита имеют двухслойную фисталлическую решетку, пакеты которой образованы из двух связанных через общие атомы кислорода слоев: слоя кремнекислородных тетраэдров и алюмо-гидроксильного слоя, имеющего диоктаэдрическое строение. Такие двухслойные пакеты чередуются в кристалле с промежутками, придавая ему пластинчатое строение. Каолинит не способен впитывать воду в межпакетные пространства и поэтому не обладает способностью к набуханию.

Минералы монтмориллонитовой группы по своим кристаллохимическим свойствам разделяются на две группы:

Диоктаэдрические (монтмориллонит, нонтронит, бейделлит);

Триоктаэдрические (сапонит, гекторит).

Монтмориллонит относится к трехслойным минералам. Его пакеты состоят из октаэдрического слоя (ди-октаэдрического строения), который заключен между двумя тетраэдрическими слоями.

Состав этих слоев вследствие изоморфных замещений не постоянен. Кремний тетраэдров также может быть частично замещен на алюминий и железо, а в октаэдрах, кроме ионов алюминия, могут находиться ионы магния. В отличие от каолинита, межпакетные расстояния монтмориллонита могут изменяться. Эти расстояния изменяются в зависимости от количества воды, находящейся между пакетами. В силу этого монтмориллонит обладает большой способностью к набуханию.

Минералы группы гидрослюд включают гидромусковит (иллит), гидробиотит, вермикулит и другие гид-ратизированные разновидности слюд. Способность поглощения у гидрослюд в несколько раз выше, чем у каолинита, но в 2-3 раза меньше, чем у монтмориллонита.

Структура иллита подобна структуре монтмориллонита, с той лишь разницей, что в его кристаллической решетке имеются многочисленные изоморфные замещения. Так, ион А1з+ в октаэдрических слоях замещен на ион Fe3+ и ион Mg?+, причем два иона алюминия замещаются тремя ионами магния с замещением октаэдрических пустот. В иллите нередко два иона алюминия в октаэдрах замещаются на два иона магния, при этом избыточные отрицательные заряды компенсируются ионами калия, которые размещаются в межпакетных промежутках.

Алюмосиликаты - цеолиты - имеют «молекулярные сита», используемые в качестве катализаторов в нефтехимической промышленности для получения высокооктановых бензинов. Цеолиты являются наилучшими адсорбентами для радиоактивных отходов атомных электростанций. Они прекрасно себя зарекомендовали при выведении радионуклидов из организма «ликвидаторов», а также сельскохозяйственных животных, обитающих на зараженной территории. Цеолиты жизненно необходимы животным. Наевшись вдоволь природных цеолитовА животные здоровели: лучше прибавляли в массе, а среди телят уменьшался падеж. Объясняется это тем, что цеолиты способны поглощать вредные вещества и поставлять в организм недостающие ему компоненты.

Важнейшие физико-химические и водно-физические свойства глины - емкость поглощения, гидро-фильность, связность, липкость, реакция среды - находятся в прямой зависимости от минералогического состава.

Свободная и связанная вода в глине

Молекулы воды сами по себе нейтральны. Однако стоит только поместить дипольные молекулы воды во внешнее электрическое поле, как тотчас начнет проявляться дипольный характер этих молекул.

Гидратация гидрофильных коллоидов также обусловливается электростатическими силами, т. е. за счет электрических зарядов, возникающих вследствие ионизации. На поверхности коллоидных частиц гли ны образуются оболочки, состоящие из диполей воды, ориентированных в зависимости от вида заряда своим положительным или отрицательным концом.

Таким образом, в гидрофильных коллоидах, т. е. в растворах глины, какая-то часть воды оказывается прочно связанной с коллоидными частицами, другая же часть играет роль среды, в которой находятся коллоидные мицеллы.

Свойства связанной воды резко отличаются от свойств свободной воды. По степени упорядоченности структуры связанная вода приближается к свойствам твердого тела и имеет большую плотность по сравнению с водой свободной. Гидратационные оболочки высокомолекулярных соединение не обладают растворяющими свойствами, поэтому высокомолекулярное вещество растворяется только в свободной воде. Связанная вода при охлаждении раствора глины не замерзает, тогда как свободная вода подвержена замерзанию.

Обмен веществ в глине

Часто глины находятся под слоем песка, почвы. При вымывании из почвы минеральных веществ и органических остатков они попадают на глиняную подложку. Наиболее интенсивное проникновение их происходит в верхнем слое глины толщиной 10- 15 см. В Оренбургской области разведано и используется месторождение миоценовой подугольной глины (Н. П. Торопова и соавторы, 2000).

Глина является превосходным «обменным пунктом» ионов минеральных вод. В то же время на состав глины большое влияние оказывают природные минеральные воды. Так, если сульфатно-кальциевые (или магниевые) подземные воды мигрируют среди глинистых пород морского происхождения, обычно содержащих обменный натрий, то протекают реакции:

глина = 2Na+ + Са++ + SO4 <-»2Na+ + SO4 + глина = Са++

глина = 2Na+ + Mg++ + SO4 <-> 2Na+ + SO4 + глина = Mg++

Символом «глина=Са++» обозначена глина, содержащая обменный кальций (или другой обменный катион). Так происходит обмен катионов, количество аниона (SO4 ~) при этом не меняется.

Постепенно весь обменный натрий переходит из глин в раствор. Воды из сульфатных кальциевых (магниевых) превращаются в сульфатные натриевые, а поглощающий комплекс из типичного морского - натриевого становится типично континентальным - кальциево­магниевым (А. И. Перельман, 1982).

В глинистой фракции почв и пород содержатся две категории ионов: одни легко переходят в раствор и способны участвовать в реакциях - это обменные катионы и анионы; другие прочно закреплены в узлах кристаллических решеток и могут переходить в раствор лишь в результате разрушения минералов в ходе длительных процессов выветривания.

Примеси, входящие в глину, определяют ее цвет, консистенцию, особую пластичность или каменную твердость. Различают до 40 видов глин, использующихся в фаянсовой и фарфоровой промышленности, фармакологии, строительстве, парфюмерии (основная часть пудры), химии, в пищевой промышленности. Глина бывает белая, голубая, серая, красная, коричневая, зеленая, черная. Иногда встречаются глины шоколадного или грязно-черного цвета.

Цвета глины определяются большим количеством присутствующих в них солей:

Красный цвет - калий, железо;

Зеленоватый - медь, двухвалентное железо;

Голубой - кобальт, кадмий;

Темно-коричневый и черный - углерод, железо;

Желтый - натрий, трехвалентное железо, сера и ее соли.

Наиболее активной считается голубая, зеленая и черная глина. Хорошо изучен каолинит - основа для фарфоровых изделий, он белый. Огнеупорные глины в основном каолиновые, они пластичны, но в них мало железа.