Признаки глины. Виды и свойства глинистых материалов

Глина встречается почти повсеместно. Окраска глины весьма разнообразна - серая, красная, бурая, желтая, зеленая, черная и чисто белая. На присутствие глины указывает заболоченность, а также вязкость почвы (особенно заметная после дождя). Глина представляет смесь различных мелкокристаллических минералов, среди которых преобладают алюмосиликаты, то-есть соединения глинозема (иначе - окись алюминия), кремнезема (иначе - окись кремния) и воды. Кремний - по-латыни «силйциум» (от слова «сйлекс» - булыжник, кремень), отсюда алюмосиликаты - минералы, содержащие в своем составе алюминий и кремний. Примений алюминию найдено множество, в том числе он может использоваться при производстве светодионых светильников: http://www.kvazar-gr.ru/

Виды глин

В зависимости от главных составных частей и примесей в виде песка, окислов железа, солей и органических веществ получаются различные сорта глин. Они обладают особыми свойствами, а поэтому и по-разному используются.

По температуре плавления глины делятся на каолины, огнеупорные и легкоплавкие глины. Каолин, или каолинит, входит в виде основной части во многие глины. Он образуется в результате выветривания полевошпатовых пород. В качестве примесей к каолину могут входить неразрушившиеся минералы горных пород: зерна кварца, полевые шпаты, слюда, железистые минералы. Характерная особенность глин - пластичность, - наверно, хорошо знакома каждому из вас: кто из глины не катал шариков и не лепил забавных человечков!

Глины обладают различной степенью огнеупорности. Каолины жирны на ощупь, малопластичны и очень огнеупорны (плавятся примерно при 1750 градусах). После обжига черепок из каолина остается совершенно белым. В каолине почти полностью отсутствуют примеси окиси железа, которые и придают изделиям из глины ту или иную окраску.

Каолин

Каолин - основное сырье для производства фарфорово-фаянсовых изделий. К нему добавляют кварц, как говорят, для «отощения» каолина, то есть для уменьшения усадки (объема) при обжиге, а также полевой шпат для «флюсования», то-есть для сплавления фарфоровой массы. Каолин необходим также для бумажной, мыловаренной и резиновой промышленности. Низкосортный каолин используется для производства огнеупорных изделий.

Огнеупорные глины

Огнеупорные глины содержат немного примесей, понижающих температуру плавления; они окрашены обычно в серые, зеленовато-серые или желтоватые, почти белые тона. На ощупь огнеупорные глины жирны и, кроме того, пластичны: во влажном состоянии их можно сплющивать в тонкую пластинку и вытягивать в тонкий шнурок, не разрывающийся на сгибах. Несмотря на свое название, они отличаются меньшей огнеупорностью, чем каолины (плавятся при 1580 градусах). После обжига дают светлый черепок.

Огнеупорные глины применяют в металлургии. Из них изготовляют огнеупорный кирпич для кладки доменных и других заводских печей, а также для производства кислотоупорных изделий.

Легкоплавкие глины

Легкоплавкие глины встречаются наиболее часто. Плавятся они при 1150-1350 градусах. У легкоплавких глин значительный процент различных примесей, особенно окиси железа и щелочей. Окраска этих глин чаще темная и серая. Пластичность меньше, чем у огнеупорных. После обжига дают черепки как красных, так и темных цветов. Легкоплавкие глины при значительном содержании песка идут на выделку кирпича, при незначительном - на производство черепицы, горшечного товара и других изделий.

Жирные и тощие глины

Глины, богатые глиноземом, называются жирными глинами. Если провести ногтем по сухой глине, на ее поверхности остается характерная блестящая черта. Глины, не полирующиеся ногтем, относятся к тощим глинам; в них много кремнезема (песка) и щелочей (из полевых шпатов и слюд). Они обыкновенно бывают окрашены примесями в различные цвета.

Если кусочек глины измельчить в порошок и взбалтывать в пробирке с водой или перемешивать щепочкой в стакане, то жирные глины образуют трудно отстаивающуюся мутную жидкость, в которой долго держатся во взвешенном состоянии глинистые частицы; тощие глины, наоборот, дают хорошо отстаивающуюся жидкость, в которой песок быстро садится на дно. Жирные глины обладают хорошей пластичностью.

При наличии свыше 45 процентов песка порода называется уже не глиной, а суглинком.

Применение глин

Некоторые глины обладают хорошей поглотительной способностью. Их применяют для обесцвечивания жидкостей, например нефтяных продуктов - бензина и керосина, а также для освобождения от посторонних примесей, например в отработанных смазочных маслах. Такие глины называются отбеливающими.

Глины, сильно окрашенные в желтые, красные и коричневые тона (охристые глины), используются как минеральные краски. Цвет глины объясняется наличием в ней тех или иных примесей. Желтая или желто-бурая окраска глины обусловлена окисью железа; шоколадно-коричневая - марганцем; темная или черная - органическими веществами. Белый цвет сырой глины еще не доказательство отсутствия в ней окиси железа, так как после прокаливания глины на сильном огне может получиться красноватый оттенок. С другой стороны, и черная глина после прокаливания может стать серовато-белой, светло-красной или темно-бурой.

Присутствие в глине пирита, уже знакомого нам по песку, можно легко обнаружить по золотистым блесткам. В кирпичных глинах вредная примесь - гипс и мелкие комочки известняка, которые после обжига «гасятся» (поглощая влагу из воздуха) и, увеличиваясь в объеме, рвут кирпич. Известь же, тесно связанная с глиной, технически менее вредна, и количество ее может доходить даже до 10%. При большом содержании извести (до 25 процентов) глины называются мергелистыми, а когда количество извести доходит до 80 процентов - мергелями.

Искусство изготовления из глины сосудов и других предметов обихода можно считать самым древним, ставшим одним из первых видов технического производства. Что может быть обычней глины! Между тем, роль её в жизни людей велика и связана, с необычными её свойствами. На них наблюдательный ум человека обратил внимание еще в глубокой древности. Глина, обожженная в костре - первый искусственный материал, полученный человеком. Свойства этого материала раскрывались человеку постепенно. До сих пор треть человечества живет в глинобитных хилишах. И это не считая домов из обожженных кирпичей. Из глины делают не только стены, но и поды с крышами. Чтобы повысить прочность такого глинобитного пола, его время от времени поливают соленой водой. Впервые появившиеся в Месопотамии клинописные письмена выдавливали на тонких глиняных табличках. Да и в сложный состав современной бумаги обязательно входит белая глина.

Использовали глину исстари и как лечебное средство. Растяжение хил лечили пластырем из желтой глины, разведенной в уксусе. А при болях в пояснице и суставах на больные места накладывали глину, разведенную горячей водой с добавлением керосина. Знахари при ворожбе предпочитали использовать печную глину. Ей лечили от сглаза иди лихорадки. Маленькие же глиняные горшочки (махотки) ставили на тело при простудах как медицинские банки. Делали даже “кирпичные ингаляции”, раскаляя в лечи кирпич, насыпая на него сверху луковую шелуху я вдыхая дым. А посыпая такой кирпич полынью или можжевельником, распугивали мух и комаров.

Глину даже ели. Жители Севера до сих пор употребляют в пищу “земляной жир” - белую глину. Едят ее с оленьим молоком или добавляют в мясной бульон. Да и в Европе приготовляли из глины лакомство наподобие конфет. Есть старая русская загадка: “Был я на копанце, был я на топавде, был я на кружале, был я на пожаре, был я на обваре. Когда молод бил. то людей кормил, а стар стад, пеленаться стал”. До недавнего времени любой деревенский житель быстро разгадал бы ее. Это ведь обыкновенный печной горшок. А сама загадка подробно рассказывает его “жизненный путь”. “Копанцами” в русских деревнях называли ямы, где добывали глину. Гончары почтительно говорили о ней: “живая”. “Живая плота”, встречающаяся в природе, столь разнообразна по составу, что можно найти готовую смесь для изготовления любого вида керамики.
Естественно, если находят залежи ценных видов глины, то около них быстро вырастают гончарные производства. Так, например, случилось в Гжели под Москвой, где была найдена белая глина.

Глина, в отличие от песка, фильтрующего влагу, вбирает её в себя до отказа, не пропуская её глубже. При смешивании с водой глина становится пластическим "тестом", которому можно было придать любую форму. Высохнув, она сохраняет приданную "тесту" форму и после обжига делается твердой, как камень. Глина - продукт разрушения горных пород. Процесс образования глины происходит постоянно, но было время, когда образование глины совершалось в гигантском масштабе. Это явление относится к незапамятным временам, к ледниковому и дилювиальному периодам, когда механическую часть работы разрушения горных пород выполняли двигавшиеся в равнину глетчеры. В состав любой глины входит глинозем, т.е. окись алюминия, и кремнезем, а второстепенными примесями могут быть различные щелочи, известь, магнезия, окислы железа и титановая кислота.

Есть глины, состоящие преимущественно из одного минерала (например, каолинитовые огнеупорные глины - каолины), но гораздо чаще они полиминеральны, являясь смесью минералов каолинита, галлуазита и монтмориллонита. Предшествовавшие глинам породы состояли в основном из полевых шпатов и слюд. Шпаты содержатся во всех трех видах горных пород на Земле - изверженных метаморфических и осадочных. Застывшие магмы - граниты, пегматиты - родоначальники глинистого минерала каолинита. Галлуазиту обычно предшествовали диабазы и габбро; монтмориллонит - продукт разложения вулканических пеплов, туфов и лав. ??Материнские породы глин в течение тысячелетий разрушались, разлагались, выветривались, превращаясь в обломки, осыпи и, наконец, в мельчайшие частицы. Иногда они оставались на месте своего образования.

Так появились "первичные", "остаточные" залежи глин, обычно мощные (до ста метров и больше), занимающие значительные площади. В основном они состоят из каолина ("Каолин" - это искаженные китайские слова "гао лин", т.е. "высокий холм"; так называется селение в Китае, где впервые начали добывать эти глины). Из этих глин, образующих при обжиге светлый черепок, делают тонкую керамику - фарфор и фаянс. Но чаще реки, ветры, движущиеся ледники переносят глинистые материалы на большие расстояния. Постепенно они оседают в застойных водах. Осевшие илистые пласты по своему строению однородны. В пути они подвергаются природному "отмучиванию", обогащению, освобождению от неразложившихся пород и примесей. Такие месторождения (их большинство) слоисты, мощность их относительно небольшая, площадь залегания различна.

Эти повсеместно распространенные, неглубоко залегающие глины четвертичных отложений обычно используются для выделки гончарной посуды и строительного кирпича. ??Иногда глинистым частицам удается избежать встреч с водными потоками, содержащими вещества, обычно загрязняющие глину. В этом случае образуются месторождения чистых, высокоогнеупорных, маложелезистых глин. Они идут на керамические изделия с особыми свойствами, применяемые в специальных отраслях промышленности. Как в древних, так и в современных, отложениях глинистых минералов выявлена климатическая зональность. В ледовой арктической зоне преобладают такие минералы, как гидрослюда, хлорит, в умеренно-влажной, холодной - монтмориллонит, в тропической - каолинит. ??Еще одно удивительное свойство обожженной глины открыли ученые. Было обнаружено, что во время обжига глиняных изделий они намагничиваются, фиксируя особенности геомагнитного поля Земли в тот момент времени. Зная геомагнитное поле нашей планеты в древние эпохи, возраст керамики можно установить с точностью до двадцати пяти лет. Археологам в этом помогают петрография, микроскопия, спектральный анализ, рентген.

Плиний Старший в I в. н. э. в своей "Естественной истории" отличал белую глину (argilla) от рядовой, обычной глины (lutum) и от просто почвы (terra). В древнегреческом языке слово "keramos" первоначально обозначало глину, оно упоминается Гомером в "Илиаде" (VIII в. до н. э.). В древнеславянском языке слова "глина" не было, а было слово "брние", обозначающее глину, затворенную водой, отсюда, вероятно, и происходит название чешского города Брно. Понятие "гончар" в древнеславянском обозначалось словом "зьдун", корень "зьд" образует до сих пор такие слова, как создатель, создавать, здание. Слово же "глина" имеет более позднее происхождение, вероятно, от слова "глиний" - глинозем (окись алюминия), входящий в состав любой глины. Глина на нашей планете возникла давно, в межледниковый период, который сопровождался в течение многих тысячелетий таянием ледяного покрова, имевшего толщину на территории Европы до 2 км. Таяние вызывало мощные водные потоки, которые выполняли рабо ту глиновала. Они отмучивали, перемещали и переотлагали глину и песок, что приводило к их перемешиванию. С этими процессами связано образование многочисленных в Европе, в частности в России, месторождений глин с различными свойствами, чего не наблюдается на других континентах.

Если к глине подойти с научной точки зрения, то она представляет собой дисперсную, то есть состоящую из твердых частиц разных размеров, осадочную породу пластинчатых минералов, по химическому составу - гидроалюмосиликатов, и сопутствующих примесей иных минералов. Ну что такое "гидро" - понятно, "алюмо", наверное, тоже, а силикаты представляют собой соединения кремния с кислородом. Пластинчатые минералы при взаимодействии с водой делают глину пластичной, способной формоваться и сохранять заданную ей форму при высыхании. Минералы-примеси, такие как кварц (песок), карбонаты (мел, мрамор, известняк, доломит, магнезит) и полевой шпат (наиболее распространенными полевошпатовыми породами являются граниты) непластичны, и их присутствие "отощает" глину, снижает ее пластичность. Существует ряд классификаций глин по химико-минералогическому составу, происхождению, применению, но ни одна из них не охватывает всей совокупности признаков, полезных при определении пригодности глинистого сырья для того или иного производства.

Деление глин, принятое в геологии:
а) перенесенные водой, ледником, ветром (вторично отложенные);
б) оставшиеся на месте образования (первичные глины);
в) метаморфизованные камнеподобные породы.
В схеме классификации по ГОСТ 9169-59 глинистое сырье делится на четыре группы: каолины, глины, сухари (огнеупорные камнеподобные глины) и сланцевые глины (плохо размокающие в воде). Эти группы подразделяются на подгруппы:
а) по содержанию окиси алюминия в прокаленном состоянии (более 40% - высокоосновные, от 40 до 30% - основные, от 30 до 15% - полукислые, менее 15% - кислые);
б) по огнеупорности (огнеупорные - плавящиеся при температуре от 1580°С и выше; тугоплавкие - плавящиеся от 1580 до 1350°С, и легкоплавкие - плавящиеся ниже 1350°С);
в) по степени связуемости или пластичности (образующие формуемое тесто при добавке нормального песка: более 50% - связующие, от 50 до 20% - пластичные, менее 20% - тощие; вовсе не образующие теста).

Наряду с рассмотренными существует промышленная классификация глин, основанная на оценке их по совокупности некоторых признаков, таких, как цвет и внешний вид после обжига, интервал спекания - плавления, прочность изделия при ударе, стойкость при резкой смене температур. Эти признаки определяют промышленное назначение и название глин. Уже в средние века сложились и существуют до сих пор такие названия глин, как кирпичные, трубочные, кафельные, горшечные, фаянсовые, бело-жгущиеся, клинкерные и другие. Тогда глины, к слову сказать, оценивались только на ощупь, и их свойства были доступны оценке мастеров средневековья. И сейчас, я думаю, не грех вернуться к такой оценке глины, так как непосредственное соприкосновение с материалом в самом начале работы соединяет мастера и глину в одно целое, позволяет им почувствовать друг друга, ибо если инструмент - это продолжение рук гончара, то изделие - продолжение его души. Так вот, глина, применяемая в гончарном деле, должна быть тяжелой, жирной, упругой, в общем, с твердым характером - она обязана держать форму. По цвету глина может быть красной, коричневой, голубой, зеленой, серой или белой. Иногда встречаются глины шоколадного (так называемые сникерсы) или грязно-черного цвета. Но я не советую иметь с ними дело, потому что при обжиге органические примеси, большое количество которых и придает им темный цвет, дают такой дух, что хоть святых выноси. Цвет глине придают окись алюминия, окись железа и окись титана. Если оксиды железа и титана в сумме не превышают 1 процент, то глина имеет белый цвет даже после обжига, если же их более 1 процента, то глина после обжига красная, несмотря на то, что в сыром виде она зеленая или голубая.

Кварц (песок) обычно присутствует в залежах глины в виде окатанных бесцветных или окрашенных зерен. Количество его в глинах может быть различным - от нескольких процентов до нескольких десятков процентов. Песок, который добавляют в гончарные глины для их отощания, должен быть молотым (иначе глина будет тереть руки, словно наждак), и его количество не должно превышать 25 процентов (оптимально - 15%). По мере добавления молотого песка (до 15%) пластичность гончарной глины повышается, дальнейшее добавление песка уменьшает пластичность. Количество песка в глине влияет и на усадку изделия при обжиге. Поэтому, если вы захотите уменьшить усадку глины при сушке, что в свою очередь уменьшит ненужную деформацию изделий и избавит вас от коварных трещин на дне сосудов большого диаметра, то добавьте в глину до 25 процентов песка или молотого обожженного черепка. В Древней Греции, например, в глину добавляли дресву, которая представляла собой не что иное, как толченый гранит. Весьма часто, особенно в низкокачественных глинах, встречаются примеси карбонатов кальция и магния (мел и доломит) в виде крупных и мелких зерен. Они полезны и вредны одновременно. Скажу несколько слов о двоякой роли этих примесей при обжиге керамики. В мелкодисперсном состоянии эти примеси являются сильными плавнями (добавками, снижающими температуру спекания), но в то же время при температуре обжига до 1000°С они снижают прочность керамики, а при более высокотемпературном обжиге наблюдается деформация изделий. Содержание мела в гончарной глине может достигать 25 процентов, но при этом требуется равномерное его распределение и очень мелкий помол. Если карбонаты присутствуют в глине в виде крупных включений, то оставшиеся после обжига окислы кальция и магния начинают поглощать влагу из воздуха, образовывать гидроокиси, увеличиваться в объеме и в конце концов могут разорвать изделие. Эти вредные включения называют "дутиками".

Довольно распространенными примесями в глине являются гипс и пирит. Они заметны после обжига в виде мелких черных "мушек". Пирит в глине - это кристаллы с металлическим желтоватым блеском, гипс иногда образует видимые глазом скопления крупных кристаллов. Удалить их можно только вручную. Вредной примесью в глинах являются также растворимые соли - сульфаты и хлориды, которые образуют так называемые выцветы на изделиях. Растворимые соли выступают в виде солевого налета на поверхности обожженных глиняных изделий. Для борьбы с "выцветами" рекомендуют вводить в состав глины карбонат бария. В условиях небольшой гончарной мастерской с этой бедой лучше бороться правильным режимом обжига. "Выцветы" образуются главным образом при температуре 400-500°С, поэтому рекомендуется быстро поднимать температуру до 600°С. Для разложения "выцветов" в ряде случаев окажется пригодным присутствие углистых материалов в глине и восстановительный обжиг в интервале 700-800°С.

Органические примеси, как правило, выгорают при обжиге и почти не оставляют следов на поверхности изделий, если не считать мелких раковин, образующихся при сгорании частичек дерева. (Но это их свойство используют при декорировании изделий. Например, вкрапления в поверхность изделий зерен риса, пшеницы или даже гороха после обжига оставят характерный след.) Большое же количество в глине органического углерода может создать при обжиге локальную восстановительную среду, что содействует более раннему спеканию глины и при толстом слое (кирпич, например) может придать черепку местную деформацию и нежелательную окраску. Состав и гончарные качества глины окончательно выясняются только после изготовления и обжига пробного изделия. Проще всего приобрести глину на профильном заводе или прямо в карьере какого-нибудь месторождения. На заводах она продается двух видов: карьерная - привезенная прямо с места добычи, а значит, требующая соответствующей обработки, или в порошке. Порошок представляет собой смесь, готовую для работы. Его остается только затворить водой. Порошок, конечно, дороже, но, приобретая его, вы сэкономите время на очистке глины. В составе глиняного порошка, купленного на заводах по производству керамической плитки и кирпича, есть 10-12 процентов молотого стекла, что придаст будущим изделиям прочность. Но гончарные свойства глины,приготовленной из такого порошка, несколько снижаются из-за наличия того же стекла.

В настоящее время в крупных городах появились организации, продающие готовую гончарную глину. Там вы можете приобрести глину любого состава, мелкий и крупный шамот, гипс, готовую глазурь и другие необходимые для гончара материалы. Но если нет такой возможности, то нужную глину можно в принципе найти где угодно, например на крутом склоне холма. Глину можно найти даже на обочинах дорог или, что лучше всего, по берегам болот или небольших водоемов, которые и образуются, потому что дождевая или родниковая вода попадает в глиняную чашу. Нужная глина (обычно голубая или зеленая) залегает или сразу под дерном, или на глубине пластом различной мощности. Эта глина так же, как и карьерная, требует тщательной подготовки. Ее нужно высушить, предварительно разбив на мелкие куски. На это высушивание надо потратить достаточно времени. Когда глина окончательно высохнет, залейте ее водой и желательно горячей. Воды необходимо столько, чтобы на ее поверхности оставались только отдельные островки глины. После набухания массу нужно выложить на стол, застеленный холстом или любой другой грубой тканью. Подождите, когда глина освободится от лишней воды и приобретет необходимую для работы влажность. При подвяливании глины ее нужно периодически переворачивать и, желательно, переминать.

Основное качество гончарной глины состоит в том, что она должна быть чистой, то есть не иметь никаких вкраплений. Конечно, какого-то результата можно добиться, используя любую глину, но вряд ли при этом изделия будут качественными. У хорошего мастера мелкий камушек или даже большая песчинка может быть соразмерна с толщиной стенки сосуда и помешать в работе. Очистить гончарную глину можно руками (что малопроизводительно, но в домашних условиях вполне реально) или продавливая ее в пластичном состоянии через мелкую сетку, как бы имитируя промышленный фильтр-пресс. Можно еще глину с целью очищения отмучивать в бочке, то есть разбавлять ее до шликера (состояния жидкой сметаны) и ждать, когда крупные тяжелые включения осядут на дно. После чего чистую фракцию сливают, сделав отверстие в бочке на уровне начала чистого шликера, и подвяливают до нужного состояния.

Теперь нужно немного подробнее поговорить о взаимоотношениях глины с водой. Несмотря на то, что характеры их схожи, поссорить их очень просто, и тогда хорошего не жди. Если, затворяя глину, вы переусердствовали и налили слишком много воды, ее будет сложно удалить. Глиняное тесто будет неоднородным, с комками. Глина, будучи гигроскопическим веществом, адсорбирует влагу из воздуха, смачивается водой и способна набухать в состоянии сильного обводнения. Влагу, адсорбируемую глиной, называют прочносвязанной водой в отличие от рыхлосвязанной воды, размещающейся между частичками глины более свободно, подвижно и выдавливаемой из глины при компрессии. Прочносвязанная вода составляет 0,8-1,0 процент влажности каолина, замерзает при температуре значительно ниже нуля, почти не проводит электрический ток. Прочносвязанная вода естественно переходит в рыхлосвязанную, которой становится тем больше, чем ближе подходит состояние глины к рабочему водосодержанию, то есть к такому состоянию глины и воды, когда глинистая масса проявляет оптимум своей пластичности и своей способности формоваться. При правильно подобранном влагосодержании глиняная масса не липнет к тыльной стороне руки. Это рабочее водосодержание различно для разных глин; например, у лёсса оно составляет 18-20 процентов, у каолинов - 28-31 процент, у спондиловой глины - 31-33 процента, у часов-ярской - 30-32 процента, у трошковс-кой - 30-36 процентов. При дальнейшем увеличении содержания воды глина теряет способность сохранять приданную ей форму и начинает течь подобно вязкой жидкости.

Этих сведений о свойствах глины вполне достаточно, чтобы начать с ней работать. А вообще говорить о свойствах глины можно очень долго, одних только наименований глин более тридцати и каждая из них имеет с десяток комбинаций с различными добавками. Когда глина освободится от лишней воды и приобретет необходимую для работы влажность, то есть будет с усилием переминаться в руках, ее нужно как следует перемять и положить в целлофановый мешок, а мешок - в бочку с плотной крышкой, где до начала работы она должна пролежать не менее суток, а лучше - несколько дней. Впрочем, в бочке глина может находиться долго - все время, пока вы ее не истратите. Для промина глины многие мастера приспосабливают различные механизмы, например промышленные мясорубки. Подобная "механизация" может применяться и на других стадиях приготовления глины. И еще очень важный момент. Перед самым началом работы с глиной ее еще раз нужно как следует перемять, разрывая ком глины на две части и с силой соединяя их обратно. Таким способом вы сможете освободиться от большей части воздуха - последнего и самого коварного врага гончара. Во-первых, при вытягивании сосуда на гончарном круге руки будут проваливаться в воздушные раковины, и вы можете порванть изделие или сорвать его с круга. А во-вторых, оставшиеся в глине воздушные раковины могут разорвать изделие при обжиге, так как воздух при нагревании, как известно, расширяется. В промышленном производстве от воздуха освобождаются при помощи вакуумпресса.

Глина представляет собой осадочную горную породу, имеющую мелкозернистую структуру. Это очень интересный по своим свойствам вид породы, потому что в сухом состоянии она рассыпчатая и похожа на пыль, а вот в увлажненном виде — мягкая и пластичная, способная принимать любую заданную форму. При застывании же после увлажнения глина становится удивительно крепкой и прочной.

Глина является осадочной горной породой, представляющей собой вторичный продукт земной коры, который образовался в результате разрушения скальных пород путем их выветривания.

Самым главным источником для образования глины служит полевой шпат, который в процессе распада под воздействием атмосферных осадков образует каолинит и другие составляющие части глин.

Минералы в составе глин

В состав глины входит один или несколько минералов группы каолинита, монтмориллонита или других слоистых глинистых минералов. В глине также могут содержаться карбонатные и песчаные частицы.

В зависимости от количества и качества минералов, входящих в состав глины, это полезное ископаемое может быть самых разных цветов и оттенков — светло — желтого, оранжевого, красновато — коричневого, серого, белого и многих других.

В различные сорта глины входят следующие минералы:

каолинит
андалузит
монтмориллонит
галлуазит
мусковит
гидраргиллит
накрит
диаспор
пирофиллит
корунд
монотермит

Существуют также некоторые виды минералов, которые загрязняют глины. Среди них можно выделить следующие:

кварц
кальций
доломит
глауконит
лимонит
магнетит
маркозит
рутил
пирит
сертпентин
сидерит

Бентонитовая глина содержит в своем составе монтмориллонит

Свойства глины

Среди основных характерных свойств глины можно назвать следующие:

Высокий уровень пластичности
Способность принимать любую заданную форму
Огнеупорные свойства
Способность к воздушной и термической усадке
Отличная спекаемость
Вязкость глин различных сортов
Степень усушки
Пористость глины
Набухание глин
Плотность
Водонепроницаемость

Виды глины

Различают несколько видов глин, среди которых можно назвать следующие:

Каолин — так называется знаменитая белая глина, которую используют для производства красивейшего фарфора и огнеупорных изделий.
Строительная глина — используется для приготовления растворов, которые применяются в процессе возведения сооружения различного назначения.
Глинистый сланец — применяется в процессе производства цемента.
Огнеупорная глина — подходит для изготовления огнеупорных кирпичей и других жаропрочных изделий.
Бентонит — при погружении в воду увеличивается в объеме в несколько раз, используется в буровых растворах в процессе бурения скважин.
Сукновальная глина — обладает отбеливающими и фильтрующими свойствами. Фильтры из сукновальной глины широко используются для очистки от примесей нефтепродуктов, а также различных видов масел — как пищевых, так и технических.
Гончарная (комовая) глина применяется в процессе изготовления керамической посуды.
— применяется в качестве лечебного и косметического средства для нанесения масок на лицо и тело.
Глина из песчаника — используется для изготовления посуды, декоративных керамических изделий и сувениров.

Каолин — белая глина

Сфера применения глины

После соединения с нужным количеством воды глина способна образовывать массу в виде теста, обладающую пластичными свойствами. В зависимости от расположения месторождения данного природного сырья, глина характеризуется различными качественными показателями. Поэтому ее используют для различных целей. Среди сфер применения различных сортов глины можно назвать следующие:

Производство керамики — одна из самых главных сфер применения глины. Из различных сортов этого природного материала делают прекрасные образцы керамической посуды, фаянс и . Гончарное искусство насчитывает уже несколько тысячелетий, и продолжает совершенствоваться и в наши дни.

Изготовление стройматериалов — глина повсеместно применяется в производстве . На сегодняшний день подавляющее большинство кирпичных изделий производятся на заводах, однако существует также кустарный способ ручной формовки кирпича, который с успехом применяется в некоторых регионах.

Производство цемента — для изготовления цемента используется смесь глины (25%) с известняком (75%). В процессе производства сырье аккуратно измельчают, а затем тщательно перемешивают. При этом должна соблюдаться строгая дозировка компонентов, иначе получится низкого качества.

Техническая керамика представляет собой достаточно обширную группу специальных керамических изделий, изготовленных из пластичной массы, основу которой составляет глина. технического назначения широко используется в различных областях жизни и деятельности человека — в виде сантехнической керамики, в качестве изоляторов электрического тока в приборах и в проводке, и во многих других сферах.

Глинобитное строительство — глинобитные постройки представляют собой архитектурные сооружения, главным материалом для возведения которых служит глина. Глинобитные дома являются одними из первых образцов древнейшей . При этом способы использования глины могут быть разными. Так, глиняную массу могут утрамбовывать в форму из деревянных дощечек, или же глину смешивают с измельченной соломой и замазывают этим составом дощатую основу.

Медицина и косметология — издавна глина широко используется в лечебных и косметических целях. Глина входит в состав некоторых лечебных мазей, а также сорбентов и препаратов для избавления от диареи. А в косметологии из глины делают маски для лица и тела, а также включают ее в состав некоторых кремов.

Пищевая глина — некоторые виды глины являются съедобными и употребляются в пищу. Пищевая глина представляет собой специальную добавку к основному рациону питания человека, и является ценным источником минеральных солей и микроэлементов. Съедобная глина служит сорбентом природного происхождения, который помогает очистить организм человека от шлаковых отложений и вредных токсинов. В то же время глина обладает обволакивающим действием и может использоваться в качестве натурального антисептика.

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, пони жая температуру плавления глины. При окраске изделий 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.

использованы материалы:

Долорс Росс. Керамика: техника. Приёмы. Изделия./Пер. с нем. Ю.О. Бем. - М.: АСТ-ПРЕСС КНИГА, 2003.

Глина известна человечеству с давних времен и активно используется в хозяйственной деятельности. В нашей статье мы хотим поговорить о ее видах и о том, каким способом происходит добыча глины.

Происхождение глины

Прежде чем начать разговор, хочется дать определение породе. Что же такое глина? Это осадочная мелкозернистая горная порода, которая имеет пылевидную структуру в сухом состоянии и пластичную при увлажнении.

Она образуется в результате разрушения скальных пород, например, в процессе выветривания. Главным источником пластов глины являются полевые шпаты. Именно при их разрушении под воздействием атмосферных реагентов образуются глинистые минералы. Иногда пласты образуются в процессе накопления. Но чаще это происходит в результате наносов потоков воды. Тогда скопления глины формируются на дне морей и озер.

Разновидности глины

Осадочные глины образуются в результате переноса на новое место и оседании там глинистых продуктов выветривания. Такие породы по происхождению подразделяют на континентальные (образованные на материке) и морские (образованные на морском дне).

В свою очередь морские глины подразделяют на:

Прибрежно-морские. Они образуются в береговых регионах, дельтах рек и заливах. Для них характерна неотсортированность материала. Очень часто такие породы переслаиваются с алевролитами, песчаником, пластами угля.
Лагунные. Такие глины образуются в морских лагунах (опресненных или с повышенной концентрацией соли). Как правило, породы содержат сульфиды железа, кальциты. Среди них есть и огнеупорные виды.
Шельфовые. Такие глины образуются на глубине не более 200 метров. Они более однородны по составу.

А вот среди глин континентального происхождения выделяют:

Делювиальные, которые характеризуются смешанным составом и резким его изменением.
Озерные. В таких породах имеются все глинистые минералы. Считается, что именно к озерным глинам принадлежат самые лучшие типы огнеупорных видов.
Пролювиальные. Такие породы образованы временными потоками. Для них характерна плохая сортировка.
Речные можно обнаружить на террасах водоемов, особенно в пойме. Такие породы плохо отсортированы и достаточно быстро переходят в галечники и пески.

Кроме того, выделяют остаточные глины. Они образуются в результате выветривания всевозможных пород на море или суше. Обычно они мало пластичны. К континентальным остаточным породам относят каолины и другие элювиальные глины.

В России добыча глины (древних остаточных пород) достаточно распространена в Восточной и Западной Сибири, на Урале.

Богата ли земля глинами?

Глина есть во многих регионах земного шара. Если черного золота и алмазов на Земле не так много, то уж глины точно предостаточно. Это вполне естественно, поскольку порода является осадочной и, по сути, представляет собой потертые временем и внешними факторами камни, измельченные до порошкового состояния. В глине обитают самые разные организмы, которые влияют на ее оттенок. Не последнюю роль в окрашивании минерала играют соли железа. В природе существует розовая, зеленая, голубая, желтая, красная и другие глины.

В былые времена добыча глины осуществлялась по берегам озер и рек. Так же копали специальные ямы для добычи. Затем минерал стало проще приобрести у гончара, нежели самостоятельно ее добывать. Конечно, добыча глины красного цвета - дело нехитрое. А вот, например, благородную белую раньше можно было приобрести только в специальных магазинах для художников. В настоящее время в любом магазине можно приобрести минерал в виде косметического средства. Конечно, такая глина продается не в чистом виде, а со всякими добавками.

Глина встречается нам в повседневной жизни практически ежедневно. Полевые тропинки и дорожки в жару укрыты слоем пыли, в дождь раскисают, как жижа, потому что здесь тоже есть минералы.

Свойства глины

Повсеместная добыча глины (фото приведены в статье) напрямую связана с ее свойствами, поскольку она издавна используется людьми в самых разных целях. В сухом виде она отлично поглощает воду, а намокнув, совершенно не пропускает влагу. В результате перемешивания и переминания глина способна принять самые разные формы, сохраняя их даже после высыхания. Такое свойство называют пластичностью.

Кроме того, глина имеет хорошую связывающую способность с твердыми и порошкообразными телами. В результате смешения с песком получается пластичная масса. Однако ее пластичность уменьшается при увеличении содержания песка и воды в смеси.

"Тощие" и "жирные" разновидности

Глины подразделяют на «тощие» и «жирные». Вторые имеют высокую степень пластичности. А название «жирные» они получили из-за того, что в замоченном виде кажутся жирными на ощупь. Такая глина скользкая и блестящая, в ней содержится мало примесей.

Добыча песка и глины всегда неразрывно связаны, поскольку используется, как правило, их смесь. Так, например, при производстве кирпича из жирной глины при обжиге образуется множество трещин. Чтобы избежать таких неприятных моментов, в глину добавляют песок (иногда опилки, кирпичные обломки).

Минералы непластичные или малопластичные называют «тощими». Они шероховатые на ощупь и имеют матовую поверхность. При трении такая глина с легкостью крошится, поскольку в ней содержится очень много примесей. Изготовленный из такого минерала кирпич не отличается прочностью.

Очень важным свойством глины является ее отношение к обжигу. Как известно, замоченная, она твердеет на солнце. Однако ее с легкостью можно измельчить в пыль. Но после обжига глина меняет внутреннюю структуру. При очень высоких температурах глина способна даже плавиться. Именно температура плавления характеризует огнеупорные свойства вещества. Разные сорта глины имеют совершенно различные огнеупорные свойства. Существуют такие виды минерала, которые требуют колоссального жара для обжига (около 2000 градусов). Такие температуры сложно получить даже в заводских условиях, поэтому возникает необходимость снизить огнеупорность. Добиться этого можно при помощи введения добавок (извести, окиси железа, магнезии). Их называют флюсами.

Глина имеет разный окрас (белая, желтая, голубоватая, бурая, красная и т. д.). Качество кирпича никоим образом не зависит от оттенка минерала.

Применение глины в лечебных целях

Некоторые разновидности глины применяют в лечебных целях. Белую используют для лечения ожирения, заболеваний кишечника, выпадения волос, укрепления ногтей. Красную же применяют при сердечно-сосудистых заболеваниях, варикозе, гипотонии, эндокринных и нервных заболеваниях. Желтая глина помогает при остеохондрозе, головных болях, проблемах с кишечником и желудком.

Черная применяется для понижения температуры, для лечения воспалительных заболеваний кожи, для омоложения организма. А вот голубую глину используют для лечения ожирения, гипофункции щитовидной железы, снятия мышечной слабости и для улучшения подвижности суставов. В косметологии такой вид глины применяется при жирной коже.

Применение в промышленности

Глину активно используют в промышленности: в производстве керамической посуды, плитки, фаянсовой и фарфоровой сантехники. Не менее востребован минерал и в строительстве. Глину используют при производстве кирпича, стройматериалов и керамзита. Она также является основой для всего кирпичного и гончарного производства. В смеси с водой глина образует пластичную тестообразную массу, которую можно поддавать обработке. Первоначальные свойства сырья могут значительно отличаться в зависимости от места происхождения.

Природная красная глина обязана своим цветом присутствию в ее составе оксида железа. При обжиге, в зависимости от типа печи, она может приобретать белесый или красный оттенок. Ее активно применяют для изготовления небольших скульптур.

Белая глина достаточно распространена в мире. Во влажном виде она имеет светло-серый цвет. А вот после обжига приобретает благородный оттенок слоновой кости. Данный вид невероятно пластичен из-за отсутствия в составе оксида железа. Белую глину используют для изготовления кафеля, посуды, сантехники, поделок.

Для производства фарфоровых предметов используется особый вид глины, в котором присутствует кварц, каолин и полевой шпат, а вот оксид железа - наоборот, отсутствует. Во влажном виде минерал имеет светло-серый оттенок, а вот после обжига приобретает белый цвет.

Глина: способ добычи

Существуют самые разные способы добычи минерала. Все зависит от объемов запасов и места расположения. Как известно, существуют карьеры по добыче глины, в которых выемку минерала из массива осуществляют зубофрезерными машинами или экскаваторами.

При больших объемах пород, особенно если работы производятся в зимнее время, применяют взрывной метод. Добыча глины и каолина (голубой, белой глины) в условиях высокой карьерной влажности или на каолиновых заводах ведется гидромониторами.

Для керамических предприятий породу добывают в специально разработанных карьерах, после чего ее переправляют железнодорожным и автомобильным транспортом в место назначения. Как правило, в пласте пород залегают сразу несколько видов глин. Выемка каждой разновидности производится по отдельности.

Месторождения

Природные скопления пород называют месторождениями. Территория России богата запасами самых разных видов глин. Для керамической промышленности представляют большой интерес месторождения чистых пород, в которых содержится мало примесей. Они относятся к каолиновым и огнеупорным глинам. Добыча обыкновенных (легкоплавных) разновидностей в России производится практически повсеместно. А вот месторождения огнеупорной и голубой глины встречаются намного реже.

Добыча глины в России производится в таких месторождениях, как Каштымское, Невьянское, Астафьевское, Палевское. Каждое из них имеет свои особенности в зависимости от условий образования, химического и минерального состава.

Месторождения огнеупорных видов встречаются намного чаще, нежели каолиновых. Но при этом наиболее многочисленными являются места, где тугоплавкие разновидности соседствуют с огнеупорными. В России наиболее известные среди них - Трошковское, Латненское и Гжельское месторождения.

А вот основными местами добычи бентонитов являются Гумбрийское, Аксанское и Оглалинское месторождения.

Место добычи глины всегда выбирается в зависимости от качественных показателей сырья, объемов запасов и экономической выгоды их разработки.

Вместо послесловия

С давних времен люди используют свойства глины в своих целях. Ее обширные запасы дают возможность без оглядки применять в разных отраслях промышленности и в быту.