Курсовая работа: Глинистые горные породы

Разновидностью гидрослюдистых глин являются породы, сложенные глауконитом. Глауконитовые глины обычно зеленого цвета, но иногда из-за обильной примеси органического вещества почти черные.

Каолиновые глины сложены минералом каолинитом. Обычно эти глины окрашены в светлые тона, жирны на ощупь, малопластичны, огнеупорны. Своеобразной разновидностью каолинов являются сухарные глины, встречающиеся в подошве угольных пластов. Они не размокают в воде, отличаются значительной крепостью и хрупкостью, часто имеют характерное брекчиевидное строение.

Монтмориллонитовые глины белого, светло-серого или желтовато-зеленого цвета, жирные на ощупь, иногда имеют сосковидный облик. Имеется две разновидности монтмориллонитовых глин — бентониты и флоридины. Для бентонитов характерно набухание— способность увеличиваться в объеме при поглощении воды. Объем образца бентонитовой глины при насыщении ее водой увеличивается в 40 раз, гидрослюдистой глины — в 9 раз, каолиновой не более чем в 3 раза. На бентонитовых глинах не развивается растительность, поверхность их после дождя превращается в студенистую массу, которая при высыхании покрывается трещинами и распадается на твердые остроугольные куски. В связи с набуханием присутствие бентонитовых глин обычно приводит к развитию оползневых явлений. Флоридиновые глины обладают высокой адсорбционной способностью. Структуры и текстуры монтмориллонитовых глин разнообразны. Бентониты, образовавшиеся за счет разложения туфогенных пород, характеризуются реликтовой пепловой структурой.

Полимиктовые глины содержат два или несколько глинистых минералов, причем ни один из них не является преобладающим. Макроскопический облик подобных глин весьма разнообразен. Они могут быть окрашены в бурые, коричневые, серые или зеленоватые тона. Полимиктовые глины обычно содержат значительное количество песчаной и алевритовой примеси и различные аутогенные образования — карбонаты, сульфаты, сульфиды, гидроокислы железа и т. п.

4.Химический состав

Химический состав глин колеблется в широких пределах, и входящие в состав глин оксиды по разному влияют на процесс получения конечные свойства керамики.

В глинах наиболее характерных видов содержится (в % по массе): кремнезема – 46-85, глинозема – 10-35, оксида железа – 0,2-10, диоксида титана – 0,2-1,5, оксидов щелочных металлов – 0,1-6, сернистого ангидрида – 0-0,5, потери при прокаливании (п.п.п.) – 8-14.

Литологические разновидности глин	Содержание компонентов, % (от-до/среднее) на сухое вещество
	SiO2	AI2O3	Fe2O3	TiO2	п.п.п.
Аргиллитиподобные	36,09-58,31 44,4	26,73-40,55 36,11	0,09-4,29 1,41	0,5-5,37 1,92	10,19-16,0 14,32
Аргиллитиподобные углистые	31,4-49,94 40,09	24,92-41,42 33,45	0,28-3,1 1,85	0,38-4,58 1,72	46,0-33,0 20,72
Пластичные	31,88-77,44 47,0	25,25-40,87 32,24	0,41-4,19 2,65	0,18-4,31 1,72	7,05-16,0 13,14
Пластичные углистые	32,99-64,62 40,0	25,29-39,06 30,27	0,28-3,39 2,26	0,79-4,31 1,59	16,0-35,0 22,79
Аргиллитиподобные пластичные и песчаные	33,53-67,1 60,78	20,32-36,03 23,02	0,6-4,1 2,44	0,88-3,34 1,6	7,47-11,36 9,64

Примеси в глинах находятся в виде тонкодисперсных частиц либо включений и оказывает существенное влияние как на формовочные свойства глин, так и на свойства готовых изделий.

Кварцевый песок, количество которого может достигать в глинах по массе 60%, ухудшает пластичность, связующую способность глин и повышает трещинообразование на стадии охлаждения в процессе обжига, что, в свою очередь, приводит к снижению прочности и морозостойкости готовых изделий.

Оксид алюминия (глинозем – А1₂ 0₃ ) при повышенном его количество в глине приводит к увеличению температуры обжига и интервала спекания. А изделия с низким содержанием глинозма обладают невысокой прочностью.

Наличие железистых примесей (оксидов и гидроксидов железа, лимонит, пирит, сидерит) придает обжигаемым изделиям в зависимости от их количества цвет от светлокремового до красно-бурого. Глины с повышенным содержанием красящих оксидов железа могут слуюить природными пигментами: до 25% гидроксида железа – желтая охра, до 40% оксида железа -красная охра, до 60% оксида железа – яркокрасный сурик и др. В определенных количествах железистые соединения повышают количество керамических изделий, а также указывают на способность глин к вспучиванию.

Включения пирита и гипса являются причиной появления на поверхности готовых изделий зеленоватых выцветов и выплавов.

Наличие сульфатов вызывает после обжига появление на поверхности изделий высолов.

Карбонатные примеси (кальцит, доломит) понижают огнеупорность глин, сокращают интервал спекания, повышают пористость и понижают прочность готовых изделий. Тонкодисперсные примеси карбонатных пород практически не оказывает влияние на качество стеновой керамики, но очень вредны для производства изделий с плотным черепком – напольных плиток, канализационных труб, дорожного кирпича. Крупные же включения (более 1 мм) переходят при обжиге сырца в известь, которая гидратируется, поглощая водяные пары из воздуха или при увлажнении изделий в службе, резким увеличением объема, приводящим к появлению локальных вздутий («дутиков») либо полному разрушению изделий.

Оксид кальция в виде СаС0₃ также понижает температуру плавления, изменяет окраску обжигаемых изделий, придавая им желтый или розовый цвет, повышает пористость, снижает прочность и морозостойкость изделий.

Оксиды щелочных металлов являются сильными плавнями. Они понижают температуру обжига, повышают плотность и пористость изделий, ослабляют красящие свойства оксида железа.

Органические примеси (п.п.п.) в виде остатков растений и гумусовых кислот окрашивают изделия в темные тона, повышают пластичность за счет большого количества связанной воды и, следовательно воздушную осадку. С увеличением их содержания возрастает пористость, тем самым снижая механическую прочность изделий. Они полезны при получении стеновой керамики, но нежелательны в производстве напольных плиток, особенно бе-ложгущихся.

Минеральный состав глин отличается неоднородностью, однако в нем всегда преобладают глинистые вещества. В составе глинистого сырья в виде примесей встречаются зерна кварца, полевых шпатов, слюды, оксиды и гидрооксиды железа и марганца, а также органические вещества, растительные и животные остатки. В глинистом веществе может содержаться в большом количестве один или несколько минералов. Исходя из этого, глины подразделяют на мономинеральные, когда глинистое вещество состоит преимущественно из одного минерала, и полиминеральные, когда глинистое вещество состоит из нескольких минералов.

Глинистые минералы представляют собой водные алюмосиликаты

(xАl₂ О₃ • ySiO₂ • zH₂ O),

где х, y, z имеют различные значения.

К важнейшим глинистым минералам относятся: каолинит — Аl₂ О₃ • 2SiO₂ • 2Н₂ О, монтмориллонит — (Са, Mg)O • Аl₂ О₃ • 4 — 5SiO₂ • xН₂ О, гидрослюда (иллит) — К₂ О • MgO • 4Аl₂ О₃ • 7SiO₂ • 2Н₂ О и др.

Мономинеральные глины, состоящие преимущественно из каолинита или минералов каолинитовой группы, называют каолином. Каолин отличается от других глин высоким содержанием глинозема Аl₂ О₃ , меньшей пластичностью и обладает свойством придавать повышенную белизну обожженному керамическому материалу.

5.Структуры и текстуры глинистых горных пород

Структуры и текстуры глинистых пород

Под структурой глин подразумевают распределение компонентов породы по гранулярному составу, форму частиц, их пространственную ориентировку по отношению друг к другу и силы сцепления, соединяющие их вместе.

Различают структуры в сечении, перпендикулярном к наслоению, и структуры в сечении, параллельном наслоению.

Структуры в сечении, перпендикулярном к наслоению, разделяются на:

1)гемогенные, если напластование или слоистость не выражены;

2)ориентированные, если слоистые силикаты имеют отчетливую ориентировку, возникшую при осадконакоплении, диагенезе и т.д.

3)слоистые, если порода состоит из чередующихся слойков;