Состав глины природной: Природная глина: состав, разновидности, свойства

Содержание

Природная глина: состав, разновидности, свойства

Природная глина — это горная порода осадочного типа. В сухом состоянии она представляет собой глыбы или пыль, которые при намокании приобретают пластичные свойства. Это ископаемое образуется под воздействием сил природы при разрушении скалистых массивов.

Содержание

Что такое природная глина?
Типовой состав
Виды
Свойства глины
Цвет
Пластичность
Гигроскопичность
Огнеупорность
Полезные и лечебные свойства глины
Голубая природная глина
Белая глина
Сфера применения
Месторождения

Что такое природная глина?

Основным материалом глинистых пластов являются ископаемые, например, полевой шпат. Распространенность глины и ее легкодоступность позволяют использовать данный материал повсеместно. Глинистые материалы – это породы, которые представляют наносы водных течений, накапливающихся на дне водоемов.

Типовой состав

Уже не одно столетие самый распространенный и популярный материал в строительстве по праву занимает глина. Природная глина формируется вследствие того, что идёт расщепление глинистых пород земли натуральным образом, а также благодаря содействию механических воздействий.

Материал обладает непостоянной структурой, поэтому состав глины разнообразен. Она представляет собой сложное соединение частиц воды, алюминия и кремния. Вода в глине может играть связующую роль, она находится в химически связанном состоянии между частицами прослоек. Порода без примесей представляет собой массу с минимальным диаметром частиц. Данный материал очень пластичен.

В состав глины входят примеси следующих веществ: кварц, оксид магния, сульфид железа и так далее. По минеральному составу можно выделить следующие глинистые материалы:

каолин;
галлуазит;
иллит;
монтмориллонит.

Как выглядит природная глина

Сырье именуют исходя из того, как будет применяться глинистый материал. Важной характеристикой материала является процентное содержание примесей (например, содержание кварцевого песка). Огнеупорность глины определяется процентным содержанием глинозема.

Виды

Вышеперечисленные свойства, несомненно, не могут быть присущи всем разновидностям глины одновременно. Самыми ценными разновидностями природного строительного материала являются:

огнеупорная;
каолин;
кирпичная;
кислотоупорная;
цементная;
бентонитовая.

Первые две разновидности материала являются одним из основных видов сырья для производства фарфора. При этом огнеупорная глина может использоваться для изготовления огнеупорной продукции широкого спектра.

Формовочная глина характеризуется уникальными связующими свойствами, а также огнеупорна. Поэтому использование данной разновидности абсолютно оправдано при производстве литейных форм.

Что касается кислотоупорных глин, то они включают в свой состав магний, кальций, а также железо. Производят из такого материала в основном фаянс.

Отличный строительный материал получается из цементных и кирпичных глин. Фильтрация нефтепродуктов осуществляется посредством использования бентонитовой глины, которая, к слову, сильно набухает при контакте с водой.

В производстве различают глину с высоким содержанием кварцевого песка (примесь, преобладающая в глине) и с низким его содержанием. Первую называют «тощей», а вторую — «жирной».

Свойства глины

Глина является универсальным природным материалом. Разнообразная по составу, а также физическим свойствам она применяется повсеместно для производства предметов быта и строительных материалов, к числу которых ее причисляют в чистом виде.

Свойства глины напрямую зависят от ее состава. Так, она может по-разному себя вести, вступая с водой в контакт. В некоторых случаях при смешивании материала с водой образуется масса, похожая на тесто. В других случаях результатом такой процедуры становится образование взвеси. В первом случае, глина обладает уникальными свойствами и может принимать какую угодно форму и сохранять ее при высыхании.

Распространенность глины и ее легкодоступность позволяют использовать данный материал повсеместно. Вместе с тем ввиду нецелесообразности транспортировки тяжелого материала на дальние расстояния производственные комплексы располагаются непосредственно в месте глиняных залежей.

Цвет

Разноцветная глина — это материал, который содержит оксиды металлических элементов или пигменты, и представляет собой однородную смесь:

Природные пигменты придают глине тот или иной оттенок, их разделяют на две категории: оксиды металлических элементов и собственно красящие вещества.
В процессе обжига красная глина стаёт красной или белой, зависимо от условия процесса и типа обжигающего оборудования. Данная разновидность может выдержать нагревание до 1100 градусов.
Легкоплавкая глина майолика черного цвета. После обжига масса напоминает изделия из слоновой кости по цвету. Благодаря использованию глазури изделия из сырья становятся необычайно прочными, обладают высокой водостойкостью.
Для придания материалу голубого цвета применяют кислородсодержащие соединения кобальта. Соединения хрома обеспечивают цвет оливок, а соединения магния и никеля — коричневый и серый соответственно.
Красящие компоненты добавляют в сырье в количестве от 1 до 5%. При более высоком содержании пигментов могут возникнуть нежелательные последствия в процессе обжига.

Пластичность

Высыхая, глина будет сохранять ту форму, которую ей придать, но уменьшится в своих размерах. При обжиге она станет твердой, словно камень. Её часто применяют при изготовлении посуды и другой кухонной утвари. Из обожженной глины часто производят кирпичи, они имеют достаточно хорошую прочность при механических повреждениях.

Пластичность природной глины

Глина имеет связывающую способность, а также хорошую клейкость. Когда глина наберёт в себя достаточно количество воды, она больше её не будет пропускать, то есть станет водоупорной.

Материал обладает высокой кроющей способностью. Это свойство обуславливает применение материала в качестве побелки для стен домов и печей.

Гигроскопичность

Не водостойкое сырье, при попадании в воду начинает размокать, делится на части, образуется кашеобразная масса.

Она может поглощать в себя соединения, растворенные в водной среде (сорбционная способность). Это свойство обуславливает применение материала для очистки нефтепродуктов, паточных сиропов, соков, растительных жиров.

Огнеупорность

Огнеупорная глина имеет хорошую прочность. Глина в сыром виде может принимать всевозможные конфигурации. Такие типы глин называют «жирными», так как они при прикасании кажутся жирными. А вот глины, которые менее пластичны, называют «тощими». Кирпич, сделанный из такой глины, будет очень рассыпчатым и непрочным.

Полезные и лечебные свойства глины

Несомненно, глина оказывает положительное влияние на организм человека. Каждый сорт глины воздействует на организм по-разному в силу разного химического состава.

Глина, которая является природным материалом, оказывает благотворное влияние по той причине что, по сути, это осадочная порода, которая образовалась в результате разрушения горных пород и долгое время впитывала в себя всевозможные микроэлементы.

Голубая природная глина

Из всех сортов наиболее древней считается кембрийская голубая глина. С давних времен люди довольно успешно используют ее целебные свойства в медицине. Своим названием эта глина обязана периоду в истории на протяжении, которого она образовывалась.

Иные глинистые материалы считаются вторичными. Они образуются в результате разрушения горных пород потоками воды. По большей части в составе вторичных сортов содержатся силикатные частицы.

Голубая природная глина

Одной из основных причин, по которым глину используют в медицинских целях, является ее способность удерживать тепло. По этой причине глина так распространена в теплолечении. В большинстве случаев перед использованием глины ее доводят по консистенции сметаны, разбавляя водой.

По количеству добавленной воды можно судить о теплоемкости и теплопроводности глины.

Белая глина

На данный момент насчитывается примерно сорок видов глины. Белая глина или каолин в наше время наиболее изучена:

Данная глина широко применяется не только в лечении, но также в изготовлении фарфоровых изделий, широко используется в химической промышленности, изготовлении духов и тому подобное.
Белая глина обладает обволакивающими, а также впитывающими свойствами. Поэтому она собственно и применяется при лечении ожогов, опрелостей, язв и других кожных заболеваниях.
У этого сорта существует не только внешнее применение, но и внутреннее. Внутрь она принимается при проблемах с желудочно-кишечным трактом, а также, при отравлениях. Данную глину охлаждают и покрывают ушибы или места вывихов на теле.
Часто используются популярные компрессы из глины. В народе глиной просто присыпают места ран и повреждений. Еще она может быть использована в роли детской присыпки. Но, не смотря на все полезные свойства белой глины, в народе большей популярностью пользуется голубое ее аналог. Потому как, по мнению большинства, она наиболее пластичная и обладает самой высокой теплоёмкостью.

Сфера применения

Самой распространенной сферой применения глины является производство фарфора и стройматериалов. Самым важным этапом производства предметов из глины является их обжиг. Так, по завершении этой процедуры предмет приобретает прочность и влагостойкость. Строительный материал, произведенный из глины, обладает удивительной стойкостью к механическому воздействию.

Не менее важны кроющая способность глины, а также ее красящие свойства. В природе глины встречаются самой разнообразной окраски. Белая, например, отлично подходит для побелки поверхностей, а цветная — для их покраски.

Некоторые разновидности глины пригодны для фильтрации нефтяных продуктов, а также растительных масел. Данное свойство материала заключается в его сорбционной способности.

Месторождения

Глина распространена повсеместно, это естественно, так как она относится к осадочным породам, и является, по сути, измельченными до порошкообразного состояния скальными породами.

Места добычи ископаемого зачастую располагаются по берегам водоемов. Выходы на поверхность многочисленны, однако далеко не все месторождения пригодны для промышленной добычи.

Самые известные месторождения — Каштымское, Астафьевское, Палевское. Стоит отметить, что огнеупорная и каолиновая глины встречается значительно реже. Зачастую тугоплавкие разновидности соседствуют с огнеупорными видами.

В настоящее время глину добывают карьерным способом. Глинистые карьеры могут быть различной глубины. Часто в одном карьере может производиться выработка различных типов глин.

Как вам статья?

ее основные виды и сферы использования

Глина – это минеральная смесь с мелкозернистой структурой и определенным составом. В сухом виде – пылевидная, в результате увлажнения превращается в пластичную массу. Состоит из одного либо нескольких минералов, принадлежащих к каолинитам или др. слоистым алюмосиликатам.

Разные по составу, цвету, характеристикам виды глины применяются в гончарном искусстве, медицине, косметологии, строительстве.

Виды глины и их характеристика

Природная глина, что используется для лепки и из которой создаются керамические изделия, может быть морской, речной, озерной, лагунной, дельтовой и пр. Дифференцируются они на менее пластичные (тощие) и более пластичные (жирные).

Разделение материала на виды происходит, из-за сочетания таких свойств, как вязкость, пластичность, пористость, спекаемость, огнеупорность, набухание, количество примесей, усушка.

К самым распространенным видам принадлежит белая глина для лепки, которая считается наиболее востребованной. Она до обжига имеет сероватый оттенок, а после температурной обработки набирает цвет слоновой кости или белесый цвет. Используется для изготовления фарфоровой посуды, предметов сантехники, кафеля, поделок из глины.

Среди других следует выделить и гончарную глину (комовую), используемую для керамики, которая представляет собой массу белого цвета с повышенной пористостью и умеренным содержанием кальция. Натуральный цвет ее – от зеленовато-коричневого до чисто-белого. Обжигается при низких температурных режимах.

Есть еще серая глина для лепки, которая в результате обжига становится белой. Более упругая, легко лепится и принимает нужную форму, хорошо подходит для изготовления выразительных изделий.

Майолика — вид материала из легкоплавких пород глины. Отличается повышенным содержанием белого глинозема. Обжиг осуществляется при низкой температуре, а в завершение, материал покрывается глазурью с оловом в составе.

Каменная глина – материал до обжига имеет темный оттенок, а после приобретает окрас слоновой кости.

Натуральная красная глина для создания керамических предметов. В природе обладает характерным зеленовато-коричневым оттенком, образующимся в результате наличия оксида железа (от 5 до 8 процентов от общей массы). В процессе термообработки, в зависимости от типа печи и температуры обжига, приобретает красный либо беловатый цвет. Благодаря большой эластичности, данный вид сырья используется для изготовления скульптурных и гончарных изделий: горшков, емкостей для жидкостей и специй, моделирования небольших скульптур.

Сферы использования глины

В зависимости от различных свойств и качественных показателей, глина применяется для разных целей, среди которых можно выделить:

Производство керамики – одна из главных сфер применения глины. Используя различные сорта данного природного материала, создают прекрасные образцы фарфора, керамической посуды, фаянса.
Изготовление стройматериалов. Повсеместно глина востребована для производства кирпича и др. стройматериалов.
Косметология и медицина. Глина издавна широко применяется в лечебных и косметических целях. Она входит в состав мазей и сорбентов. А в косметологии глину включают в состав масок для лица и тела, некоторых кремов.

Не обходятся без глины и в глинобитном строительстве, где при возведении глинобитных архитектурных сооружений главным материалом служит глина.

Глиняные минералы

Инструкции

Нужен краткий обзор горстки глиняных минералов, наиболее важных для керамического искусства? Конечно, вы делаете. Вот все, что вам нужно знать о каолините, галлуазите, монтмориллоните и иллите.

Определение терминов

Катионы: Положительные ионы элементов. В глинах это чаще всего атомы щелочных и щелочноземельных элементов, но иногда и металлов, таких как железо.

Halloysite: Минерал группы каолиновой группы с химической формулой AL ₂ O ₃ • (SIO ₂) ₂ • (H ₂ O) ₂ (H ₂ O) ₂ (H ₂ O) ₂ (H ₂ O) 2 . каолинит.) Кристаллы обычно представляют собой небольшие цилиндры из нескольких слоев с тетраэдрами кремнезема снаружи и октаэдрами оксида алюминия внутри слоев.

Иллит: Единственный глинистый минерал группы иллита. Его химическая формула (K H ₃ O)•(Al, Mg, Fe) ₂ _{•(Si Al) ₄ •O ₁₀ •[(OH) ₂ (H ₂ O)]. Al, Mg и Fe свободно замещаются без изменения кристалла. Кристаллы состоят из двух слоев тетраэдров оксида кремния, между которыми расположен один слой октаэдров оксида алюминия.}

Каолинит: Минерал группы каолина с химической формулой Al ₂ O ₃ •(SiO ₂ ) ₂ •(H 2 O0023 2 . Плоские шестиугольные кристаллы состоят из чередующихся листов тетраэдров кремнезема, связанных атомами кислорода с листами октаэдров оксида алюминия.

Монтмориллонит: Минерал группы смектита. Его химическая формула: (Na, Ca) _0,33 (Al, Mg) ₂ (Si ₄ O ₁₀ )(OH) ₂ • nH ₂ O. Чрезвычайно маленькие пластинчатые кристаллы слабо связаны друг с другом и имеют диаметр около 1 мкм.

Октаэдрический лист: Кристаллический слой, состоящий из повторяющихся восьмигранных элементов, называемых октаэдрами. В глинах атом алюминия или другой катион находится в центре каждого октаэдра.

Тетраэдрический лист: Кристаллический слой, состоящий из повторяющихся четырехгранных элементов, называемых тетраэдрами. В листовых силикатах обычно атом кремния находится в
центр каждого тетраэдра.

Глины и глинистые минералы

В чем разница между глинистыми минералами и глинами? Все просто, почти все глины представляют собой смесь нескольких разных видов минералов. Шариковая глина, например, почти всегда представляет собой смесь каолинита, кварца, слюды и небольшого количества пирита. Все четыре компонента являются минералами. Обычные глины включают шариковую глину, шамотную, керамическую, фаянсовую и шликерную глину; названия, которые относятся к некоторым физическим характеристикам глины из конкретных месторождений. Глинистые минералы там, другие минералы, которые смешаны с ними, и то, как все они оказались там, где мы их находим, играют роль в определении свойств каждого месторождения глины.

Глинистые минералы, с другой стороны, одинаковы независимо от того, где мы их находим. По определению, минералы имеют определенный химический состав и определенные физические свойства. Глинистые минералы представляют собой пластинчатые силикаты. То есть их кристаллы состоят из листов тетраэдров кремнезема и октаэдров оксида алюминия. Атом кремния находится в центре каждого тетраэдра, а атомы кислорода образуют четыре угла. Кислорода разделяют соседние тетраэдры и соседние листы октаэдров оксида алюминия. Атом алюминия находится в центре каждого октаэдра. Глинистые минералы классифицируются по соотношению слоев кремнезема и глинозема. Каолинит и галлуазит представляют собой листовые силикаты 1:1, один слой кремнезема на каждый слой глинозема. Иллит и монтмориллонит представляют собой листовые силикаты 2: 1 с 2 листами тетраэдров кремнезема, по одному на каждой стороне листа октаэдров оксида алюминия.

2:1 Листовые силикаты: иллит и монтмориллонит. Как и во всех глинах, мощные химические связи образуют октаэдрические слои оксида алюминия и тетраэдры кремнезема. Катионы удерживаются между листами за счет относительно слабого электростатического притяжения.

Каолинит из группы каолина, безусловно, является самым важным минералом керамической глины. Каолиновые глины могут также содержать некоторое количество полевого шпата, кварца и слюды, но преимущественно представляют собой каолинит. Каолины образуются при выветривании гранита или полевого шпата.

Галлуазит также является минералом группы каолина. Каолинит и галлуазит имеют одинаковую химическую формулу, но разные кристаллические структуры. Галлуазит, менее распространенный, чем каолинит, обладает важным свойством обжига до исключительной белизны при добыче из очень чистых месторождений.

Монтмориллонит является основным минеральным компонентом бентонитовых глин. Он используется в керамике, по крайней мере, так же широко, как каолинит, но, как правило, в очень малых количествах. Поскольку его кристаллы чрезвычайно малы и слабо связаны друг с другом, небольшое его количество может резко повлиять на пластическое поведение глиняного тела или на суспензионные свойства глазури. Богатый натрием монтмориллонит резко набухает в воде, что делает его чрезвычайно эффективным средством для подтяжки глазури. Магний замещает часть атомов алюминия в октаэдрическом слое кристаллов монтмориллонита.

Иллит – единственный глинистый минерал в группе иллита глинистых слюд. Его химический состав сложен и изменчив. Химические элементы в иллите, включая калий, магний и железо, снижают температуру плавления глинистого тела, содержащего иллит. Из-за содержания железа в иллите глиняные тела, изготовленные с его использованием, не горят добела.

Шликерная глина Олбани и красная глина Окмулджи были глинами, богатыми иллитом. Глина Cedar Heights Redart состоит примерно на 40% из иллита плюс кремнезем, каолинит и другие глины.

Формирование глинистых минералов

Практически все глинистые минералы могут образовываться более чем одним способом. Тем не менее, наиболее массивные залежи глин обнаруживают особые условия, которые могут образовать определенные глинистые минералы. Например, каолинит и галлуазит выветриваются из калиевого полевого шпата. Обильные дожди в тропическом климате могут превратить калиевый полевой шпат в каолинит. Уникальные трубчатые кристаллы галлуазита образуются, когда такой же вид полевого шпата подвергается выветриванию геотермальной горячей водой, богатой углекислым газом.

Иллит выветривается из мусковитной слюды и полевого шпата. Однако для образования иллита выветривание должно происходить в относительно щелочной (с высоким pH) воде. Он редко встречается в осадочных породах, таких как сланцы и аргиллиты, а также в некоторых метаморфических породах.

Набухающие глинистые минералы, такие как монтмориллонит, обнаруженные в бентонитовых глинах, обычно выветриваются из-за вулканического пепла в сухих условиях. Такой пепел также может выветриваться в иллит или каолинит при благоприятных условиях.

Насадки для смешивания глазури

Комковые глины и каолин в большинстве случаев представляют собой преимущественно каолинит. Встречаются также от небольшого количества до значительных фракций кварца. Если сравнить химический состав чистого порошка каолинита (39,5% глинозема, 46,5% кремнезема, 14% воды) с составом типичного каолина или шаровой глины, то присутствие кремнезема становится очевидным.

Например, часто используемая шариковая глина содержит около 52% кремнезема и только 32% глинозема. Весь глинозем находится в глине. Также присутствуют другие элементы, включая титан, оксид железа и органику. В этом нет ничего необычного. Соотношение глины, кремнезема, глинозема и других элементов меняется от одной шариковой глины к другой, что объясняет, почему внесение замен в рецептуру глиняной массы или глазури может повлиять на ее температуру плавления и тепловое расширение.

В то время как относительно легко провести такое исследование глины с простым минералогическим составом, это становится намного сложнее с такой глиной, как шликер Олбани, которая имеет значительное процентное содержание ряда различных минералов. Это помогает объяснить, почему многие заменители шликерной глины Олбани не совсем похожи на исходное сырье.

автор Дэйв Финкельнбург — гончар, писатель и практикующий профессиональный инженер со степенью магистра в области керамического производства Университета Альфреда. Он частый автор Ежемесячный выпуск керамики .

Первоначально эта статья была опубликована в выпуске Ceramics Monthly за декабрь 2017 года.

Как формируется глинистая почва?

Обновлено 18 января 2022 г. Молекулярная биология и генетика

Как образуется глинистая почва? Существует множество типов почвы, и будь то в первую очередь глина, ил или песок, процесс почвообразования одинаков. Вся почва состоит примерно из одинаковой пропорции компонентов: 45 % минералов, 25 % воды, 25 % воздуха и 5 % органических веществ. Пространство почвы, занятое водой и воздухом, называется поровым пространством.

Точный состав и текстура определяются размером минеральных частиц, который контролируется пятью основными факторами почвообразования. Факторами, влияющими на почвообразование, являются исходный материал, климат, биота, топография и время. Сочетание этих факторов определяет типы почв, присутствующих в регионе, а глинистые почвы обычно встречаются в районах, где породообразующие минералы, такие как кремнезем, глинозем и магнезия, подверглись воздействию химического выветривания.

Типы глинистых минералов

Глинистые почвы состоят из микроскопических частиц чешуйчатой формы и кристаллической структуры. Частицы глины намного меньше, чем зерна песка и ила, частицы глины крошечные — меньше 2 микрон.

Другое различие между глинистыми частицами и песком или илом заключается в том, что глинистые минералы несут на своей поверхности электрический заряд. Это придает характеристики, отличные от глинистых грунтов, такие как пластичность и сцепление. Глинистые почвы часто богаты питательными веществами из-за того, что электрический заряд частиц глины притягивает и удерживает другие заряженные частицы, такие как кальций и калий.

Из-за размеров типов глинистых минералов глинистые почвы значительно расширяются и сжимаются при изменении влажности. Это качество означает, что некоторые виды гончарных изделий могут быть изготовлены из определенных видов глины для искусства. Глинистая почва также может быть использована для изготовления строительных материалов, таких как кирпичи и черепица.

Глинистое почвообразование

Взаимодействие пяти факторов, влияющих на почвообразование – исходный материал, климат, биота, топография и время – приводит к развитию различных почв на нашей планете. Почвоведы изучают и классифицируют различные типы почв на Земле, используя таксономическую систему, которая группирует почвы в двенадцать основных категорий.

От тяжелых глин до почв, богатых органическим веществом, верхний слой поверхности нашей планеты поддерживает всю жизнь на Земле. Типы почв, встречающихся в регионе, сильно зависят от исходного материала, присутствующего в этом районе, а это означает, что почвы, которые развиваются вблизи вулкана, сильно отличаются от тех, которые образуются в джунглях, богатых растительностью.

Химическое выветривание породообразующих минералов, таких как кремнезем, в течение длительных периодов времени, то есть тысяч лет, приводит к образованию глинистых почв. Поскольку исходные материалы распадаются на более мелкие частицы в процессе выветривания, они объединяются с разлагающимся органическим материалом, образуя почвы.