Глина является очень распространённой горной породой. Сложная, как по составу, так и по физико-технологическим свойствам. Чистая порода состоит из сложных химических соединений - «глинистых» минералов, в состав которых входят алюминий, кремний и вода. В минералогии их называют водными алюмосиликатами.

Свойство глины зависит от её химического и минерального состава. Землистая порода - глина легко распускается в воде, образовывая «взвеси» (муть) или пластичное тесто, которое сохраняет приданную ему форму после высыхания и приобретает твердость камня после обжига. Также ещё одним свойством глины можно считать «сорбционность» - способность поглощать из жидкости некоторые растворенные в ней вещества. Так как в глине содержится большое количество окиси алюминия, её применяют в качестве химического сырья, для получения сернокислых солей.

Характеристика и виды

Всю существующую глину для удобства эксплуатации разделили на такие виды:

• Каолин - самый востребованный вид, белого цвета, состоящий из минерала каолинита. Применяется в фарфорово-фаянсовой и бумажной промышленности.
• Огнеупорная глина , бывает белого или серого цвета. При обжиге выдерживает температуру примерно 1580°. В состав входят минералы каолинита и гидрослюды. Используют для изготовления огнеупорной посуды.
• Кислотоупорная глина - это разновидность огнеупорной глины, в состав которой входит железо, магний, кальций и сера.
• Формовочная глина - обладает повышенной пластичностью и связующей способностью. Используют в виде скрепляющего материала при изготовлении ёмкостей для металлургического литья.
• Цементная глина обладает богатой цветовой палитрой. Входит в состав портланд-цемента.
• Кирпичная глина - легкоплавкая, в состав входит значительная примесь кварцевого песка. Широко используют в кирпичном производстве.
• Бентонитовая глина - главным образующим минералом, является монтмориллонит. Богатая цветовая гамма. Обладает самой высокой отбеливающей способностью. Данный вид незаменим при очистке нефтепродуктов, растительного и смазочных масел.
• Минеральная природная глина - используется в медицине и косметологии

(На картинке разновидность косметической глины )

В производственной практике глину подразделяют на «жирные» и «тощие» группы. Всё зависит от степени загрязненности их кварцевым песком. В «жирных» глинах песка не много, а в «тощих» его большое количество.

Месторождение и добыча

Глина широко распространена в природе, залегает на небольшой глубине. Всё это способствует невысоким затратам при добыче, делая сырьё дешёвым. Обычно на самом месторождении глины строятся кирпичные и черепичные заводы. Самые большие месторождения глины находятся на территории Украины и России. Сравнительно небольшие скопления породы имеются в Грузиии, Казахстане, Узбекистане, Туркмении и других странах СНГ.

Применение глины

Глину можно отнести к минеральному сырью массового потребления. Она используется в самых разнообразных отраслях, например в хозяйственной, где изготовляют посуду и другие изделия. В строительной, для производства строительного кирпича любого цвета и цемента. А так же в промышленности: мыловарении, парфюмерии, текстиле и многих других.

Заводы используют определённый вид глины для очистки нефтепродуктов, растительных масел и жиров. Незаменима глина и в искусстве, пластичная цветная глина является отличным материалом для создания скульптур. Широкую популярность заслужила в сельском хозяйстве: для кладки печей, глиняных потолков, побелки стен и пр.

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.

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.

Глина – один из самых известных и распространенных материалов, которые используются в строительстве. Она образуется в результате разрушения глинистых пород естественным путем или с помощью механических и биохимических влияний в ходе эволюции.

Из чего состоит глина

Эта горная порода довольно сложна и непостоянна, как по составу, так и по своим характеристикам. Чистая глина, которая не содержит примесей, состоит из маленьких частиц минералов размером не более 0,01 мм. Обычно они имеют пластинчатую форму.

Подобные «глинистые» материалы представляют собой сложные соединения из алюминия, кремния и воды. Они не только включают воду в свою структуру (такая вода называется химически связанной), но и удерживают ее в виде прослоек между частичками (такую воду называют физически связанной).

Если материал смочить, вода попадает в пространство между слоями материала, и в результате они легко сдвигаются по отношению друг к другу. Именно благодаря такой особенности глина обладает высокой пластичностью.

В глине есть примеси таких веществ, как карбонат кальция, кварц, сульфид железа, гидроксид железа, оксид магния, оксид кальция и т. д. В зависимости от химического состава, выделяют такие глинистые материалы, как каолиниты, галлуазиты, иллиты и монтмориллониты.

Исходя из предназначения сырья, его нормируют в зависимости от того, каков процент оксидов железа, кварцевого песка, различных примесей. Степень огнеупорности материала зависит от содержания в нем глинозема. Для выполнения огнеупорных изделий используют глину, в которой содержится хотя бы 28% глинозема.

Так выглядит образец глины под микроскопом:

Технические характеристики и свойства

Характеристики глины определяются химическим и минеральным составом и размером частичек.

Объемный и удельный вес огнеупорной молотой глины составляет 1300-1400 кг/м3, шамотной – 1800 кг/м3, сухой глины в порошке – 900 кг/м3. Плотность мокрой глины – 1600-1820 кг/м3, сухой – около 100 кг/м3. Теплопроводность сухого сырья составляет 0,1-0,3 Вт/(м*К), влажного – от 0,4 до 3,0 Вт/(м*К).

Основные свойства:

• попадая в воду, глина размокает, разделяется на отдельные частички и образует или пластичную массу, или взвесь;
• глиняное тесто очень пластично, в сыром виде оно может принять любую форму. Пластичные глины называют «жирными», поскольку на ощупь они кажутся жирным материалом. Глины с невысокой пластичностью называют «тощими». Кирпичи, изготовленные из такой глины, быстро рассыпаются и обладают плохой прочностью;
• после высыхания глина сохраняет свою форму, несколько уменьшаясь в объеме, а в результате обжига становится твердой, как камень. Именно благодаря такой способности она издавна является одним из наиболее популярных материалов для производства посуды. Также из глины изготавливают кирпичи, которые имеют высокую механическую прочность;
• обладает клейкостью и связующей способностью;
• насыщаясь определенным объемом воды, глина больше не пропускает воду, то есть обладает водоупорностью;
• глина обладает кроющей способностью. Поэтому в старину ее широко использовали для побелки печей и стен дома;
• глина обладает сорбционной способностью, то есть поглощает вещества, растворенные в жидкости. Это позволяет применять ее для очистки продуктов нефтепереработки и растительных жиров.

Свойства материала обеспечивают долгий срок службы, но только в том случае, когда за ними осуществляется определенный уход, а в процессе изготовления не были допущены ошибки.

Происхождение и добыча глины

Глина может иметь различное происхождение – осадочное или остаточное. Осадочные породы формируются при переносе продуктов выветривания на другое место. Они могут быть морскими или континентальными.

Морские глины образуются в береговых районах, дельтах рек, лагунах, на шельфах. Континентальные глины могут быть делювиальными, пролювиальными, озерными, речными или остаточными.

Остаточные породы формируются при выветривании горных пород в море или на суше. Примером континентальных остаточных глин является каолин (белая глина). Морские остаточные породы обычно являются отбеливающими.

Как происходит добыча

Большинство видов глины можно легко найти, поскольку она часто встречается в природе, залегает неглубоко и является дешевым с точки зрения добычи сырьем.

Но, в силу большого веса и высокой влажности, перевозить материал на большие расстояния невыгодно, поэтому производство обычно устраивают неподалеку от места разработки. Так, заводы по производству кирпича всегда строят прямо на месторождении.

Отдельные разновидности встречаются лишь в некоторых регионах. Поскольку спрос на них высок, а заводы часто находятся на расстоянии от месторождения, приходится прибегать к перевозкам сырья.

Залегает глина в виде линз или пластов, между которыми находятся прослойки песка. Обычно в месторождении около 3-6 слоев глины, иногда – до 20. Толщина слоя может составлять как 2-5, так и 20-30 м.

Ранее глину добывали преимущественно на берегах озер и рек. Сейчас ее добывают преимущественно в карьерах. Разработка ведется обычно открытым способом с помощью экскаваторов. Перед началом добычи выполняются подготовительные работы: геологическая разведка для определения типа залегания и оценки запасов сырья, очистка поверхности от растительности, удаление непригодных пород.

Глина обязательно проходит естественную обработку, в ходе которой происходит ее вымораживание и вылеживание. После этого с помощью специальной техники выполняют механическую обработку материала.

Как это происходит можно посмотреть на видео ниже:

Виды и разновидности глины

На Земле встречается глина самых разных видов, которые различаются по составу, характеристикам и даже цвету. Цвет материала зависит от химического состава. Глина может быть белой, желтой, красной, голубой, серой, коричневой, зеленой и даже черной.

Разновидности глины выделяют по различным признакам: пластичности, спекаемости, огнеупорности, чувствительности к сушке и т. д.

Существуют следующие ее виды:

• бентонитовая — используется преимущественно для очистки растительных жиров, продуктов нефтепереработки, в процессе бурения скважин, реже – в производстве литейных форм.;
• природная красная — содержит в себе много железа, большая эластичность позволяет использовать его для работ с глиняными пластинами или для моделирования небольших скульптур.;
• обожженная — отличается повышенной прочностью;
• абразивная — применяется для чистики полировки металлов;
• строительная — подходит для фундаментов, отмосток и растворов;
• керамическая — используется для изготовления посуды и декоративных изделий;
• порошковая — удобна для приготовления различных растворов и смесей;
• тугоплавкая — подходит для производства шамотных кирпичей;
• монтмориллонитовая — используется как отбеливающий материал для очистки патоки, сиропов, пива, вин, фруктовых соков, растительных масел, нефтепродуктов, как добавка к мылам, повышающая их качество; также в производстве лекарственных пилюль и средств борьбы с вредителями сельского хозяйства;
• шамотная — ее часто используют для внешней отделки зданий. Смесь готовят, добавляя в порошок воду. Чтобы получить нужную консистенцию, ее настаивают на протяжении трех дней, периодически размешивая и т. д.

Образуется при химическом распаде вулканического пепла. Такая глина хорошо разбухает в воде и обладает высокой отбеливающей способностью по сравнению с другими разновидностями. Она может иметь различную окраску.

В видео подробно рассказано о видах глины и продемонстрированы их образцы:

Сколько стоит

Стоимость глины может существенно варьироваться в зависимости от ее разновидности и характеристик. Цена на нее составляет от 100 до 500 руб. за 1 куб. м. Продажа глины достаточно популярна. Это связано с минимальными затратами по добыче и довольно большим ее запасом в недрах земли.

Представляет собой глину, обожженную при высокой температуре (больше 340 градусов) и перемолотую в порошок.

Преимущества и недостатки

В наше время глина используется в строительстве преимущественно как вспомогательный материал или сырье для производства других материалов (кирпича, керамики). Материалы, изготовленные на основе глины, обладают массой достоинств, и сама глина может использоваться для строительства и отделки.

Основными преимуществами глины в качестве стройматериала можно считать:

• полную экологичность;
• устойчивость к действию высокой температуры;
• гипоаллергенность;
• поддержание уровня влажности на оптимальном уровне;
• свободное прохождение воздуха через стены;
• абсорбирование вредных веществ;
• безотходное производство.

Среди недостатков материала следует отметить существенную усадку, деформацию стен после высыхания, необходимость дополнительной гидроизоляции сооружения.

С самых древних времен человек использовал глину для своих нужд. Она была основой строительных материалов, из нее делали посуду, использовал для лечения. Глина является неотъемлемой частью мира, в котором мы живем, как земля, деревья, вода. Месторождения глины встречаются по всему миру. Одни виды используют как компонент для производства строительных материалов. Другие виды глины – в лечебных и косметических целях. Нас интересует последняя глина, та, которую можно использовать для оздоровления и сохранения здоровья.

Из чего состоит глина

Глина представляет собой мягкий, рыхлый землистый материал, содержащий частицы размером менее 4 мкм. Глина образуется в результате выветривания и эрозии горных пород, которая содержит минерал полевого шпата. Во время выветривания полевого шпата под воздействием воды изменяется его состав и образуются минералы глины, такие как каолинит (основной минерал каолиновых глин) и смектит (основной минерал бентонитовых глин).

Каолинит имеет плоскую плотную пластинчатую структуру и состоит главным образом из силиката и алюмината.

Смектиты, в отличие от каолинита, имеют четырех, шести, восьмигранную структуру, через которую свободно проникает вода, образуя гель. Есть два основных типа . Это натриевый и калиевый бентонит, в зависимости от содержания в ней калия или натрия.

Полезные и лечебные свойства глины

Глина является одним из старейших средств, применяемых человеком для лечения многих заболеваний. Ее свойства для поддержания красоты передаются по наследству из поколения в поколение.

В зависимости от минералов (кремний, железо, магний, кальций), содержащихся в глине, ее цвет и свойства могут варьироваться. Глина способна поглощать неприятные запахи, бороться с микробами и бактериями, успокаивать боль, очищать кожу, делая ее чистой и гладкой.

Глина может принести большую пользу для организма человека и сохранения здоровья. Ее применяют в лечении дерматитов, ревматизма, она способна снять стресс и успокоить. Химический состав глины придает этому минеральному веществу поистине уникальные лечебные свойства. Вот только некоторые из ее лечебных свойств.

Антисептические и бактерицидные. Глина представляет собой стерильный комплекс, которая может создать среду, которая является не жизнеудобной для развития бактерий, подавлять их размножение и совсем безопасна для человека.

Противовоспалительные и обезболивающие свойства. Благодаря своей способности поглощать тепло, глина успокаивает и снимает воспаление. Это свойство применяется при ожогах, растяжениях, ушибах, в косметологии.

Реминерализация. Мелкодисперсная структура глины позволяет высвобождению и усвоению минералов из нее, что успешно можно применять при заболеваниях суставов, переломах, остеопорозе, анемии.

Адсорбирующие и антитоксичные свойства. Способность глины поглощать большое количество воды позволяет вытягивать токсины, яды из организма, особенно водорастворимые, а также уменьшать газообразование. В тоже время она «делится» минеральным составов с организмом. Это свойство глины применяют при отравлении, метеоризме. Действие всем известного средства «Смекта» основано именно на этом свойстве глины.

Регенерирующие свойства. Глина стимулирует свертываемость крови и ускоряет процессы регенерации тканей (это относится только к глинам, содержащим алюминий).

Подщелачивающие свойства. Большое содержание базовых элементов состава глины оказывают на организм человека подщелачивающее действие.

Тонизирующие свойства. Комплекс минеральных веществ улучшает функции организма и дает энергию. Высокое содержание кальция, например, помогает укреплять кости и придавать эластичность тканям. Магний может снять нервное напряжение и мышечную усталость. Большое содержание кремнезема в глине особенно полезно при анемии, хронической усталости, слабом иммунитете.

Виды глины

Глина сейчас доступна в любой аптеке или магазине. Ее классификация зависит от цвета глины, которые в свою очередь зависят от химического состава, расположения месторождения глины. Вообще существует два основных вида глины. Это каолиновая глина и бентонитовая. Разноцветная глина относится к каолиновым. Хотя бентонитовая также может незначительно отличаться по своему цвету в зависимости от месторождения.

Зеленая глина. Зеленая глина состоит примерно на 50 процентов диоксида кремния и около 14 процентов соединения алюминия. Она является щелочной и обладает сильными противовоспалительными свойствами. Такая глина чаще всего используется для внешнего применения для лечения экземы, угрей, темных пятен. Она хорошо впитывает кожный жир и часто применяется в косметологии.

Белая глина. Этот вид глины содержит большое количество диоксида кремния, около 48 процентов и алюминия (около 36 процентов). Часто ее называют просто каолин или Белая глина считается лучшей глиной из всех видов для внутреннего применения. Она убирает брожение в кишечнике, обладает интоксикационными свойствами.

В отличие от зеленой глины, при внутреннем употреблении которой могут быть запоры, белая глина наоборот стимулирует перистальтику кишечника. При использовании внутрь белая глина поглощает бактерии и вирусы, токсины, которые присутствуют в пищеварительной системе, уменьшает газообразование, что полезно при отравлениях и вздутии живота.

Кроме того, белая глина снимает боль в желудке, вызванную повышенной кислотностью, изжогу и нормализует ph. Используют ее также для ускорения заживления ран, уменьшения воспаления.
при наружном применении с ней можно делать маски. Она улучшает состояние кожи, убирает морщины, шелушение, очищает кожу от излишков кожного жира, сужает поры и подтягивает контур лица.

Белая глина гипоалергенна и может применяться для ухода за чувствительной кожей и даже детской в виде присыпки.

Красная глина. Красный цвет глине придает трехвалентное железо. В этой глине практически нет алюминия. Еще древними римлянами она использовалась для лечения болей в суставах. Ей лечили травмы у лошадей и мыли их этой глиной, чтобы предотвратить инфекции и болезни.

Сегодня красная глина используется в косметологии во многих масках и кремах. Ее можно применять при воспаленных деснах: просто почистить зубы и десна и затем хорошо прополоскать рот.
Красная глина рекомендуется для чувствительной нежной кожи, при дерматите, так как она обладает хорошими адсорбирующими свойствами, снимает раздражение и боль.

Этот вид глины можно использовать при ушибах, гематомах, мышечных болях. Она снимает отек и боль. Рекомендуется применять красную глину тем, кто часто страдает от головных болей, абсцессов, фурункулов, мигрени, подагрой, так как она улучшает кровообращение.

Желтая глина. Желтый цвет глины обусловлен присутствием в ней железа и меди. Ее можно применять при болях в спине, шее, позвоночнике. При смешивании с зеленой глиной применяется для лечения суставов, облегчает боль, снимает усталость, восстанавливает мышцы и связки. Иногда ее применяют внутрь.

Серая глина. Такую глину можно встретить под названием голубая, синяя глина. Хотя на самом деле она более близка именно к серому цвету. Серый цвет глине придает большое содержание диоксида кремния. Его в ней около 60 процентов.

Внутрь серую глину применяют при проблемах с желудком, связанных с повышенной выработкой желудочного сока и кишечника. Она также выводит лишнюю жидкость и оказывает подщелачивающий эффект. Эта глина также отличный адсорбент, возможно даже лучше, чем зеленая глина.

Так как она содержит почти 60 процентов диоксида кремния и около 20 процентов алюминия, серая глина обладает хорошими противовоспалительными свойствами. Ее можно использовать для лечения как внутрь, так и внешне.

Розовая глина. Вообще это не отдельный вид глины, а смесь белой и красной глины. Но ее часто можно видеть в аптеке. Эта глина имеет сбалансированный состав оксида железа, минеральных солей и кремнезема. Ее применяют в виде масок и подходит для всех типов кожи.

Красная глина очищает кожу от токсинов и излишков выделяемого кожного жира. Белая глина снимает раздражение и сухость. В розовой глине совмещены эти оба свойства.

Она хорошо стимулирует кровообращение, отшелушивает и очищает кожу.

Эту глины часто используют для приготовления домашних скрабов, присыпок и мыла.

Как применять глину

К сожалению, у нас глина продается только в виде порошка и в качестве косметического средства. Хотя в тех же азиатских странах, можно найти другие коммерческие формы. Но все же важно знать как применять глину для различных целей.

Глину можно применять как внутрь, так и местно на коже в виде масок, припарок, компрессов, сухого порошка. Ее добавляют в ванну. При этом глина может разного помола.

Глина с более крупными частицами используется только в ванне, включая ножные, для больших компрессов или повязок. Мелкодисперсная глина может использоваться для тех же целей. Но кроме этого такую глину можно применять внутрь.

При лечении глиной в нее можно добавлять эфирные масла в зависимости от той проблемы, которую хотите решить.

Глина для приема внутрь

Глину для приема внутрь обычно готовят с вечера, чтобы потом выпить натощак. Для приготовления раствора нужно развести столовую ложку глины (без верха, на уровне края ложки) в 3/4 стакана воды.

Глину размешивают деревянной ложкой и, накрыв салфеткой или марлей, оставляют до утра.

В первое время можно пить только ту часть воды, которая сверху, оставляя глиняный осадок. Курс приема 1 месяц. Глиняную воду можно пить при анемии, кишечных и желудочных проблемах, для очищения организма от токсинов.

Сушеная глина в виде палочек. Глиняные палочки продают в Индии, Китае, странах Южной Америки. Используют их для рассасывания, а не для питья.

Таблетки из глины. В такие таблетки могут быть добавлены эфирные масла. Их также рассасывают. В течение дня можно принять до 3-х таблеток. Курс – 1 месяц.

Внешнее применение. Для приготовления глины в виде припарки ее смешивают только в деревянной, керамической или стеклянной посуде и деревянной ложкой. Никогда не использовать металлическую посуду.

Для косметических целей

Использовать ту же посуду, что и для приготовления для внешнего применения. Глину залить минеральной или очищенной водой так, чтобы она вся была покрыта водой.

Оставить примерно на час и затем добавить эфирное масло. Количество глины и эфирного масла варьируется в зависимости от цели использования. Перемешивать только деревянной ложкой.

Далее наложить глину на лицо. Если глина применяется для лечения кожных заболеваний, то распределить равномерным слоем на марле или салфетке. Оставить от 30 минут и до 2-х часов. Зафиксировать повязку, чтобы она не смешалась.

Лечение глиной в домашних условиях

Применение глины для лечения – не новая практика. В некоторых странах она и сейчас занимает не последнее место. Хотя у нас глина больше известна и применяется в косметических целях. Поэтому приведем несколько рецептов как применять глину для лечения некоторых заболеваний.

Нарушение кровообращения. Приготовить глиняную болтушку, в которую можно добавить эфирное масло кипариса, и приложить к больным венам. Кроме кипариса, можно добавить эфирное масло герани, лимона, например, герани 3 капли и 5 капель масла лимона.

Кишечные спазмы, колики, судороги. Развести глину, но не жидко. Завернуть в салфетку и подогреть на водяной бане. Приложить компресс в области живота. Делать такой компресс не ранее, чем через полчаса после еды. В глину можно добавить эфирное масло римской ромашки, лаванды, мелиссы, фенхеля в такой пропорции 3 капли ромашки, по 2 капли лаванды и мелиссы, 3 капли фенхеля.

При бессоннице. Сделать горячий компресс с глиной в области позвоночника и шеи, добавив в нее 4 капли эфирного масла горького апельсина, 3 капли римской ромашки, 4 капли масла лаванды.

Применение глины в виде бандажа. Такое делают, когда нужно нанести глину на большую площадь кожи. Нужно нарезать марлю или ткань, соответствующую ширине участка, на который будет накладываться глина. Приготовить глиняную болтушку и смочить в ней ткань.

При температуре. При температуре делают холодную болтушку из глины. В раствор нужно добавить 2 капли эфирного масла бергамота, по 1 капле эфирного масла мяты и эвкалипта. Смоченный бинт приложить в область лба и оставить на несколько часов.

При воспалении полости рта и десен. Для этого применяют полоскание раствором глины, который настаивают не менее 2-х часов. Перед полосканием глину хорошо размешать. После полоскания хорошо прополоскать рот водой.

Ванны с глиной. Ванны можно делать или для всего тела, или только для рук или ног. Можно сделать сидячую ванну. Для приготовления ванны 500 грамм глины развести в воде. Можно добавить эфирное масло, в зависимости от цели применения. Так как глина может забить слив, лучше все же делать сидячие ванны или использовать отдельную ванночку.

При ревматизме в ванну с глиной добавить 8 капель эфирного масла можжевельника и 2 капли масла лавра.

При физической усталости: 7 капель эфирного масла розмарина и 2 капли масла тимьяна.

Принимать ванны нужно не более 15-20 минут и делать их через день.

Мазь с глиной

Для приготовления мази используются тонкодисперсная глина. Развести ее можно отваром лечебных трав или гидролатом. Добавляются также и эфирные масла. Для лечебных мазей обычно используется зеленая глина или бентонитовая. Для косметических – белый каолин

Глина для лица. Маски с глиной

Глина используется во многих косметических процедурах: обертывания, скрабах, масках для волос. Но самый часто применяемый способ – это маски для лица.

Чтобы приготовить маску для лица, нужно 10 грамм глины смешать с 10-15 мл жидкости (это могут быть отвары трав, просто вода или цветочные воды). Для жирной кожи для разведения глины можно использовать фруктовые соки или овощей, такие, как томатный, огуречный, сок лимона или апельсина. Для сухой и нормальной кожи подойдет молоко, мед, оливковое или другое косметическое масло, яичные желтки.

Размешать до пастообразного состояния. Маску наносят на 20-30 минут и затем смывают теплой водой. После маски нанести увлажняющий крем.

Для жирной кожи в маску можно добавить 1 каплю эфирного масла лимона и 2 капли масла лаванды.

Для сухой кожи 1 каплю сладкого апельсина и 2 капли сандалового дерева.

Глина в качестве присыпки. Глину можно использовать в качестве талька. Она отлично подходит для лечения язв, ран, экземы, способна успокоить просто раздраженные красные участки кожи.

Кроме того, глина выполняет функции дезодоранта, впитывает лишний жир, способствует снятию раздражения и заживлению.

Глина от целлюлита

При отечности кожи сделать такой компресс: 5 капель лимонного сока, 4 капли эфирного масла мелиссы, 2 капли масла орегано. Приложить компресс к ногам и ягодицам.

При нарушении кровообращения: 4 капли эфирного масла герани, 4 капли масла кипариса, 3 капли масла розмарина.

При утолщенной корке: 6 капель эфирного масла горького апельсина, по 2 капли масла кедра и имбиря.

Применение глины даже просто в чисто косметических целях позволит вам надолго сохранить красоту вашей кожи и продлить молодость.

Разные виды глины можно смешивать между собой. Это только усилит взаимное действие глины.