| Глина — это мелкозернистая осадочная горная порода, пылевидная в сухом
состоянии, пластичная при увлажнении.
Происхождение глины.
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 все глины подразделяются на:
- глины осадочные, образовавщиеся в результате переноса в другое место и
отложения там глинистых и других продуктов коры выветривания. По
происхождению осадочные глины делятся на морские глины, отложившиеся на
дне моря, и континентальные глины, образовавшиеся на материке.
Среди морских глин различают:
· Прибрежно-морские - образуются 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.
· Лагунные - образуются 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 этих
глин встречаются огнеупорные разновидности.
Шельфовые - образуются 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 глин выделяют:
· Делювиальные - характеризуются смешанным гранулометрическим
составом, резкой его изменчивостью и неправильной слоистостью (иногда
отсутствует).
· Озёрные с однородным гранулометрическим составом и тонкодисперсные.
В таких глинах 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.
Остаточные - глины, 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 остаточных глин 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 Российской Федерации широко распространены, кроме современных, древние остаточные
глины - на Урале, в Зап. и Вост. Сибири, (их много также на Украине), - имеющие
большое практическое значение. В упомянутых районах на основных породах
возникают глины преимущественно монтмориллонитовые, нонтронитовые и др., на средних и кислых - каолины и гидрослюдистые глины. Морские остаточные глины образуют
группу глин отбеливающих, сложенных минералами монтмориллонитовой группы.
Глина есть повсюду. Не в смысле - в каждой квартире и тарелке борща, а в любой
стране. И если алмазов, желтого металла или черного золота кое-где не хватает,
то глины хватает везде. Что, в общем, неудивительно - глина, осадочная порода,
это камень, потертый временем и внешним влиянием до состояния порошка.
Последняя стадия эволюции камня. Камень-песок-глина. Впрочем, последняя?
И песок может залежатса в камень - золотистый и мягкий песчаник, а глина стать
кирпичом. Или человеком. У кого какая удача.
Глину окрашивает камень-создатель и соли железа, алюминия и тому  подобных
полезных ископаемых, оказавшихся рядом. В глине размножаются, живут и умирают разные организмы. Так и
получается красная, желтая, голубая, зеленая, розовая и другие цветные глины.
Ранее глину добывали по берегам рек и озер. Или копали специально под нее яму.
Затем глину оказалось возможным не копать самостоятельно, а купить у гончара,
например. Во времена нашего детства обычную, красную глину, выкапывали сами, а благородную белую покупали в магазинах для художников или, особенно чистую, в аптеке. Теперь в
найпоганенький лавке, торгующей косметикой, непременно есть глина.
Правда, не совсем в чистом виде, а в смеси с различными моющими,
увлажняющими и питательными средствами.
Наша земля глиной богата. Пробиты в суглинистом почве дороги и тропы в жару
становятся источниками пыли, а в слякоть - сплошной грязью. Глинистый пыль
покрывал путника с головы до ног и добавлял домашней работы хозяйкам, чей дом
стоял у дороги. Удивительно, но вблизи дорог, одетых в асфальт, пыли меньше не
стало. Правда, с рыжего он стал черным. Багульник, густо замешано на глине, не
только мешает ходить пешеходу и ездить колесу, но и под настроение не против
проглотить сапог или джип.
Глина состоит из одного или нескольких минералов группы каолинита (происходит от названия местности Каолин в Китайской Народной Республике (КНР)), монтмориллонита или других
слоистых алюмосиликатов (глинистые минералы), но может содержать и
песчаные и карбонатные частицы. Как правило породообразующим минералом в глине является каолинит, его состав: 47 % оксида кремния (IV) (SiO2), 39 % оксида алюминия (Al2О3) и 14 % воды (Н20). Al2O3 и SiO2 — составляют значительную часть химического состава глинообразующих минералов.
Диаметр частиц глин менее 0, 005 мм; породы, состоящие из более крупных
частиц, принято классифицировать как лёсс. Большинство глин — серого цвета, но встречаются глины белого, красного, жёлтого, коричневого, синего, зелёного, лилового и даже чёрного цветов.
Окраска обусловлена примесями ионов — хромофоров, в основном железа в
валентности 3 (красный, желтый цвет) или 2 (зеленый, синеватый).
Свойства глины.
Сухая глина хорошо поглощает воду, но намокнув, становится водонепроницаемой. После переминания и перемешивания она приобретает свойство принимать различные формы и сохранять их после
высыхания. Такое свойство называется пластичностью. К тому же глина обладает
связывающей способностью: с порошкообразными твердыми телами (песок)
дает однородное " тесто", также обладающее пластичностью, но уже в меньшей
степени. Очевидно, что чем больше в глине примеси песка или воды, тем ниже
пластичность смеси.
По характеру глины делятся на " жирные" и " тощие".
Глины с высокой пластичностью называются " жирными", так как в
замоченном состоянии дают осязательное ощущение жирного вещества.
" Жирная" глина блестяща и скользка на ощупь (если такую глину взять на
зубы, то она скользит), содержит мало примесей. Тесто", приготовленное
из нее, нежное. Кирпич из такой глины
при сушке и обжиге дает трещины, и во избежание этого к замесу
прибавляют так называемые " отощающие" вещества: песок, " тощую"
глину, жженый кирпич, гончарный бой, древесные опилки и проч.
Глины малопластичные или непластичные называются " тощими".
На ощупь они шероховатые, с матовой поверхностью, и при трении пальцем
легко крошатся, отделяя землистые пылинки. " Тощие" глины содержат
много примеси (хрустят на зубах), при разрезании ножом не дают стружек. Кирпич из " тощей" глины непрочен и рассыпчат.
Важным свойством глины является ее отношение к обжигу и вообще
к повышенной температуре: если замоченная глина на воздухе твердеет,
высыхает и легко вытирается в порошок, не претерпев при этом никаких
внутренних изменений, то при высокой температуре происходят химические процессы и состав вещества меняется.
При очень высокой температуре глина плавится. Температура
оплавливания (начала плавления) характеризует огнеупорность глины,
которая неодинакова для различных ее сортов. Редкие сорта глины
требуют для обжига колоссального жара — до 2000°С, трудно получаемого
даже в заводских условиях. В этом случае
возникает необходимость снижения огнеупорности.
Снизить температуру оплавливания можно за счет введения добавок
следующих веществ (до 1% по массе): магнезии, окиси железа, извести.
Такие добавки называются флюсами (плавнями).
Окраска глин разнообразна: светлосерая, голубоватая, желтая, белая,
красноватая, бурая с различными оттенками.
Минералы, содержащиеся в глинах:
· Каолинит (Al2O3·2SiO2·2H2O)
· Андалузит, дистен и силлиманит (Al2O3·SiO2)
· Галлуазит (Al2O3·SiO2·H2O)
· Гидраргиллит (Al2O3·3H2O)
· Диаспор (Al2O3·H2O)
· Корунд (Al2O3)
· Монотермит (0, 2[K2MgCa]0·Al2O3·2SiO2·1, 5H2O)
· Монтмориллонит (MgO·Al2O3·3SiO2·1, 5H2O)
· Мусковит (K2O·Al2O3·6SiO2·2H2O)
· Наркит (Al2O3·SiO2·2H2O)
· Пирофиллит (Al2O3·4SiO2·H2O)
Минералы, загрязняющие глины и каолины:
· Кварц(SiO2)
· гипс (CaSO4·2H2O)
· доломит (MgO·CaO·CO2)
· Кальцит (CaO·CO2)
· Глауконит (K2O·Fe2O3·4SiO2·10H2O)
· Лимонит (Fe2O3·3H2O)
· Магнетит (FeO·Fe2O3)
· Марказит (FeS2)
· Пирит (FeS2)
· Рутил (TiO2)
· Серпентин (3MgO·2SiO2·2H2O)
· Сидерит (FeO·CO2)
Виды глин.
Глина появилась на земле много тысяч лет назад. Ее «родителями» считаются
известные в геологии породообразующие минералы — каолиниты, шпаты,
некоторые разновидности слюды, известняки и мраморы. При опрделенных
условиях даже некоторые виды песка трансформируются в глину.
Все известные породы, имеющие геологические выходы на поверхности земли, подвержены влиянию стихий — дождя, вихревой бури, снегов и паводковых вод.
Перепады температур днем и ночью, нагревание породы солнечными лучами способствуют появлению микротрещин. В образовавшиеся трещинки попадает вода и, замерзая, разрывает поверхность камня, образуя на ней большое количество мельчайшей пыли. Природные циклоны дробят и растирают пыль в еще более мелкую пыль. Там, где циклон меняет свое направление или просто затихает, со временем образовываются огромные скопления частичек породы. Они спрессовываются, пропитываются водой, и в результате получается глина.
В зависимости от того, из какой породы образуется глина и каким образом идет ее образование, она приобретает различные цвета. Наиболее часто встречаются желтая, красная, белая, голубая, зеленая, темно-коричневая и черная глины. Все цвета, кроме черного, коричневого и красного, говорят о глубинном происхождении глины.
Цвета глины определяются присутствием в ней следующих солей:
· красная глина — калий, железо;
· зеленоватая глина — медь, двухвалентное железо;
· голубая глина — кобальт, кадмий;
· темно-коричневая и черная глина — углерод, железо;
· желтая глина — натрий, трехвалентное железо, сера и ее соли.
Различно окрашеные глины.
Также мы можем привести промышленную классификацию глин, которая основывается на оценке этих глин по совокупности ряда признаков. К примеру, это внешний вид изделия, цвет, интервал спекания (плавления), стойкость изделия к резкой смене температуры, а также прочность изделия к ударам. По данным признакам можно определить название глины и ее назначение:
· фарфоровая глина
· фаянсовая глина
· беложгущаяся глина
· кирпичная и черепичная глина
· трубочная глина
· клинкерная глина
· капсульная глина
· терракотовая глина
Практическое использование глины.
Глины широко применяются в промышленности (в производстве керамической плитки, огнеупоров, тонкой керамики, фарфоро-фаянсовых и сантехнческих предметов торговли), 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. 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/ M3 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.
Гончарное производство.
Глина является основой гончарного, кирпичного производства. В смеси с водой глина образует тестообразную пластичную массу, пригодную для дальнейшей обработки. В зависимости от места происхождения природное сырьё имеет существенные различия. Одно можно использовать в чистом виде, другое необходимо просеивать и смешивать, чтобы получить материал, пригодный для изготовления различных предметов торговли.
Природная красная глина.
В природе эта глина имеет зеленовато-коричневую окраску, которую придает ей оксид железа (Fe2O3), составляющий 5-8% от общей массы. При обжиге в зависимости от температуры или типа печи глина приобретает красную или белесую окраску. Она легко разминается и выдерживает нагрев не более 1050-1100 С. Большая эластичность этого вида сырья позволяет использовать его для работ с глиняными пластинами или для моделирования небольших скульптур.
Белая глина.
Ее месторождения встречаются во всем мире. Во влажном состоянии она светло-серая, а после обжига приобретает белесый цвет или цвет слоновой кости. Белой глине свойственна эластичность и просвечиваемость из-за отсутствия в ее составе оксида железа.
Глина используется для изготовления посуды, кафеля и предметов сантехники или для поделок из глиняных пластин. Температура обжига: 1050-1150 °С. Перед глазурованием рекомендуется выдерживать работу в печи при температуре 900-1000 °С. (Обжиг неглазурованного фарфора называется бисквитным. )
Пористая керамическая масса.
Глина для керамики представляет собой белую массу с умеренным содержанием кальция и повышенной пористостью. Ее натуральный цвет — от чисто-белого до зеленовато-коричневого. Обжигается при низких температурах. Рекомендуется необожженная глина, так как для некоторых глазурей однократного обжига недостаточно.
Майолика — это вид сырья из легкоплавких пород глины с повышенным содержанием белого глинозема, обжигается при низкой температуре и покрывается глазурью с содержанием олова.
Название «майолика» происходит от острова Майорка, где ее впервые использовал скульптор Флорентино Лука де ла Роббиа (1400-1481). Позднее эта техника имела широкое распространение в Италии. Керамические предмета торговли из майолики называли также фаянсовыми, так как их изготовление началось в цехах по производству фаянсовой посуды.
Каменная керамическая масса.
Основу этого сырья составляют шамот, кварц, каолин и полевой шпат. Во влажном состоянии оно имеет черно-коричневый цвет, а после сырого обжига — цвет слоновой кости. При нанесении глазури каменная керамика превращается в прочное, водостойкое и несгораемое изделие. Она бывает очень тонкой, непрозрачной или в виде однородной, плотно спекшейся массы. Рекомендуемая температура обжига: 1100-1300 °С. При ее нарушении глина может рассыпаться. Материал используют в различных технологиях изготовления гончарных предметов торговли из пластинчатой глины и для моделирования. Отличают предмета торговли из красной глины и каменную керамику в зависимости от их технических свойств.
 Глина для фарфора.
Глина для фарфоровых предметов торговли состоит из каолина, кварца и полевого шпата. Она не содержит оксида железа. Во влажном состоянии имеет светло-серый цвет, после обжига — белый. Рекомендуемая температура обжига: 1300-1400 °С. Этот вид сырья обладает эластичностью. Работа с ним на гончарном круге требует больших технических издержек, поэтому лучше использовать готовые формы. Это твердая, непористая глина (с низким во-допоглощением. — Ред. ). После обжига фарфор становится прозрачным. Обжиг глазури проходит при температуре 900-1000 °С.
Различные предмета торговли из фарфора, сформованные и обожженные при температуре 1400 °С.
Грубокерамические материалы.
Крупнопористые крупнозернистые керамические материалы применяются для изготовления крупногабаритных предметов торговли в строительстве, архитектуре малых форм и т. п. Эти сорта выдерживают высокие температуры и термические колебания. Их пластичность зависит от содержания в породе кварца и алюминия (кремнезема и глинозема. — Ред. ). В общей структуре много глинозема с высоким содержанием шамота. Температура плавления колеблется от 1440 до 1600 °С. Материал хорошо спекается и дает незначительную усадку, поэтому используется для создания больших объектов и крупноформатных настенных панно. При изготовлении художественных объектов не следует превышать температуру в1300°С.
Цветная глина — это глиняная масса с содержанием оксида или красочного пигмента, представляющая собой гомогенную смесь. Если, проникая глубоко в глину, часть краски останется во взвешенном состоянии, то может нарушиться ровный тон сырья. Как цветную, так и обыкновенную белую или пористую глину можно приобрести в специализированных магазинах.
Массы с цветным пигментом.
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, понижая температуру плавления глины. При окраске предметов торговли 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.
Техническая керамика.
Техническая керамика - большая группа керамических предметов торговли и материалов, получаемых термической обработкой массы заданного химического состава из минерального сырья и других сырьевых материалов высокого качества, которые имеют необходимую прочность, электрические свойства (большое удельное объемное и поверхностное сопротивление, большую электрическую прочность, небольшой тангенс угла диэлектрических потерь).
Производство цемента.
Для изготовления цемента сначала добывают карбонат кальция и глину из карьеров. Карбонат кальция (приблизительно 75 % количества) измельчают и тщательно перемешивают с глиной (примерно 25 % смеси). Дозировка исходных материалов является чрезвычайно трудным процессом, так как содержание извести должно отвечать заданному количеству с точностью до 0, 1 %.
Эти соотношения определяются в специальной литературе понятиями «известковый», «кремнистый» и «глиноземистый» модули. Поскольку химический состав исходных сырьевых материалов вследствие зависимости от геологического происхождения постоянно колеблется, легко понять, как сложно поддерживать постоянство модулей. На современных цементных заводах хорошо зарекомендовало себя управление с помощью ЭВМ в комбинации с автоматическими методами анализа.
Правильно составленный шлам, подготовленный в зависимости от избранной технологии (сухой или мокрый метод), вводится во вращающуюся печь (длиной до 200 м и диаметром до 2—7 м) и обжигается при температуре около 1450 °C — так называемой температуре спекания. При этой температуре материал начинает оплавляться (спекаться), он покидает печь в виде более или менее крупных комьев клинкера (называемого иногда и портландцементным клинкером). Происходит обжиг.
В результате этих реакций образуются клинкерные материалы. После выхода из вращающейся печи клинкер попадает в охладитель, где происходит его резкое охлаждение от 1300 до 130 °C. После охлаждения клинкер измельчается с небольшой добавкой гипса (максимум 6 %). Размер зерен цемента лежит в пределах от 1 до 100 мкм. Его лучше иллюстрировать понятием «удельная поверхность». Если просуммировать площадь поверхности зёрен в одном грамме цемента, то в зависимости от толщины помола цемента получатся значения от 2000 до 5000 см² (0, 2—0, 5 м² ). Преобладающая часть цемента в специальных емкостях перевозится автомобильным или железнодорожным транспортом. Все перегрузки производятся пневматическим способом. Меньшая часть цементной продукции доставляется во влаго- и разрывостойких бумажных мешках. Хранится цемент на стройках преимущественно в жидком и сухом состояниях.
| 
