Классификации, свойства и виды природных глин

Глины в зависимости от целей и задач их исследования и использования, классифицируют по разным признакам: месту нахождения, времени образования, составу включений органических остатков, техническому применению, химико-минералогическому составу, физическим свойствам.

В зависимости от местонахождения глины делятся на озерные, речные, дельтовые, лагунные, морские и др. По времени образования, или, другими словами, по геологическому возрасту, различаются юрские, силурийские и другие глины.

По органическим включениям выделяют орнато- вые и спондилусовые разновидности; по техническое му применению — горшечные, сукновальные, кирпичные и т. д.

В зависимости от места происхождения, состава и концентрации различных компонентов такие породы могут иметь многообразные минералогические и химические характеристики.

Особенностью практически всех глин является тонкая дисперсность, т. е. преобладание в структуре частиц размерами менее 10 мкм.

По минеральному составу встречаются глины, состоящие преимущественно из одного глинистого минерала (так называемые мономинеральные), или многокомпонентные, т. е. «полиминеральные», представляющие собой смесь нескольких глинистых минералов.

Кроме преобладающих глинистых веществ, в составе природного сырья в виде примесей встречаются зерна кварца, полевых пшатов, слюды, оксиды и гидроксиды железа и марганца, а также органические вещества, растительные и животные остатки.

Химический состав глины представляет собой синтез глинообразующих минералов природных окисей алюминия (глинозема), кремния (кремнезема) и водорода (воды). Однако в чистом виде глина в природе практически не встречается. Добываемое для производства гончарных изделий сырье наряду с главными компонентами (т. е. «чистой» глиной) включает в себя также окиси железа и марганца, углекислой извести и других химических соединений.

кусок глины являются неповторимыми по своему химическому и физическому составу.

Важнейшими свойствами глины для применения в производстве керамических изделий являются пластичность, пористость (или гигроскопичность), набухание, усадка, спекаемость и огнеупорность.

По степени пластичности глины делятся на три основных сорта: высоко-, средне- и низкопластичные.

Высокопластичные («жирные») представляют собой вязкую, «жирную» на ощупь массу. Чаще всего они встречаются в низменных местах, которые, как правило, отличаются повышенной влажностью, например в поймах рек. Преимущества таких глин состоят в том, что они хорошо вытягиваются, не разрываясь, а также хорошо полируются. Однако такие глины плохо переносят воздействие высоких температур.

Глины низкопластичные (так называемые «тощие») легко рассыпаются в руках. Из них практически невозможно что-либо сформовать. В то же время они отличаются высокой огнеупорностью.

Как высоко-, так и низкопластичные глины не могут применяться для изготовления гончарных изделий в чистом виде. Поэтому в зависимости от вида изделий и качества керамической массы они подвергаются специальной предварительной обработке — уменьшению или увеличению пластичности.

Для этого используют самые разные добавки: песок, шамот, известь, органику и др.

В последние годы в специальной литературе появилась несколько измененная классификация глин по признаку пластичности. В ней выделяются глины связующие, пластичные, тощие и непластичные.

Самыми высокими показателями обладают связующие глины, которые сохраняют способность образовывать пластичное тесто при добавке более 50% непластичных материалов.

У гончаров существует такое понятие, как границы пластичности. Верхняя характеризуется содержанием в глине такого количества влаги, при котором она начинает растекаться. При нижней границе влаги в глине настолько мало, что тонкие валики или нити, скатанные из глины, не соединяются друг с другом.

На гигроскопические способности глины влияет другое ее важное качество — пористость, которая определяет способность глины к поглощению или испарению воды.

Концентрация в глине влаги определяет такие свойства, как набухание и усадка.

Набуханием специалисты называют способность глины увеличиваться в объеме при смешивании с водой, степень которого определяется минеральным и зерновым составом глин.

Процесс уменьшения размеров изделия без изменения формы в процессе его высушивания именуется усадкой. Существуют два основных вида усадки: воздушная и огневая.

Первая происходит при высушивании перед обжигом и колеблется от 1,5 до 15%. Вторая значительно выше. При обжиге изделие может уменьшиться до 25% от первоначального «сырого» объема.

Жирные глины при замешивании требуют большего количества воды и соответственно дают большую усадку при сушке и обжиге. Тощие глины, напротив, вбирают меньшее количество влаги, зато меньше теряют в объеме и трескаются в процессе дальнейшей обработки.

Однако уменьшение размеров и объема изделия в процессе сушки и обжига зависит не только от степени влажности, но и от минералогического состава глинистого вещества, а также дисперсности входящего в состав глины частиц.

Одним из главных способов снижения усадки является добавление различных отощителей (специального песка).

Спекаемость глин представляет собой способность глины при обжиге образовывать камнеподобное твердое тело (черепок), обладающее высокой химической устойчивостью и механической прочностью.

Определяют степень спекания, состав глинистой массы и температурный режим обжига. Последний у разных глин варьирует от 450 до 1400 °С.

Индикатором степени спекания является температура обжига в 1350 °С.

* Если в результате получается черепок с водопо- глощением не более 2%, его относят к сильно спекающимся, не более 5% — к средне спекающимся, с водопоглощением более 5% — к неспекающимся. Качество спекаемости определяет способность сосудов из тех или иных глин удерживать воду.

Способность глин противостоять, не расплавляясь, воздействию высоких температур называют огнеупорностью. Температура плавления зависит от химического состава глин, дисперсности, наличия примесей, в

том числе особых компонентов — флюсов, представляющих собой специальные легкоплавкие стекла.

По этому признаку выделяют глины легкоплавкие (температура плавления — менее 1350 °С), тугоплавкие (температура плавления — от 1350 до 1580 °С), огнеупорные (температура плавления — от 1580 до 1700 °С) и высокоогнеупорные (температура плавления — 1700 cC и выше).

Кроме перечисленных свойств, определенное значение при подборе глин для различных производственных целей и задач имеют адсорбционные свойства, т. е. способность глин притягивать из окружающей среды и сохранять на поверхности элементов глинистых минералов те или иные ионы и молекулы. Адсорбционные свойства глин зависят от их состава и дисперсности. Самыми активными адсорбционными свойствами обладают глины, сформированные при разрушении вулканических туфов.

Сфера применения человеком различных глин очень разнообразна. Для разных видов изделий применяются разные по своему составу глины.

Некоторые глины используют в чистом виде, другие подвергают предварительным операциям (просеиванию, смешиванию разных сортов, введению добавок и др.).

Природные глины могут иметь самые разные исходные цвета: белый, голубой, серый, синий, темносиний, зеленовато-бурый, желтый, красный, коричневый, черный и многие другие.

белые (каолин, или огнеупорная глина, и белая, или майоликовая), красные, пористые и каменные, а также сланцеватые и мергелевые глины.

Например, наличие окислов железа сообщает глине оттенки красно-коричневых и фиолетовых тонов цветовой гаммы, бурый железняк — желтых, оксиды марганца придают глинам буроватость, органические вещества — темные цвета (серый, темно-серый и черный). Гидрослюдистые глины часто окрашены в голубой или зеленый цвет.

Очень часто в процессе обработки глина кардинально меняет свой цвет. В результате обжига сырая темно-серая глина может стать почти белой, а также наоборот.

В зависимости от цвета обожженного черепка выделяют следующие разновидности глин: бело-жгущи- еся (после обжига получается черепок белого цвета), светло-жгущиеся (светло-желтый или светло-серый черепок), темно-жгущиеся (черепок красного или коричневого оттенков).

Различные добавки, использование определенных технологических приемов делают исходный цвет глины признаком вторичным.

В местах скопления больших залежей того или иного вида глин получили распространение определенные виды растений, которые стали своеобразным индикатором для их поиска.