Глини

Гли́ни — тонкоуламкові осадовi гiрськi породи, здатнi утворювати з водою пластичну тiстоподібну масу, що пiсля висихання зберiгає надану форму, а пiсля випалу набирає твердості каменю.

Глина.jpg

Історична довідка

Здавна з глини робили ляльки й культові фігурки, посудини для зберігання рідини й приготування їжі. Деякі найдавніші гончарні артефакти пов’язані з культурою Дзьомон. Родовища датують приблизно 14 000 років до н. е.

Рештки будов із невипаленої глиняної цегли збереглися в Анатолії: поселення Ашиклі-Гююк огородили глиняною оборонною стіною у 9 тисячолітті до н. е.

В епоху неоліту (від 7 тисячоліття до н. е.) у центрах гончарства використовували печі (виявлені в Давній Месопотамії, Північній Африці, Східній Європі). Фрагменти (черепки) глиняного посуду є найбільш частими знахідками під час розкопок археологічних пам’яток цього періоду. Перехід до виробництва випаленої цегли сягає 3 тисячоліття до н. е. (Давня Месопотамія , Стародавній Єгипет, Індія).

Під час будівництва Великої китайської стіни (3 ст. до н. е.) основним будівельним матеріалом (поряд із кам’яними плитами) були глина й глиняна цегла.

У живопису ацтеків як фарбу застосовували білу (блакитну) і чорну глини.

В Україні серед найдавніших глиняних виробів — посуд, статуетки, моделі житла, намисто, амулети — пов’язані з трипільською культурою (найбільшого розквіту набула між 5500 та 2750 до н. е.).

Загальна характеристика

Глини містять понад 50 % часток розміром до 0,01 мм (зокрема 25 % — до 0,001 мм). Комплекс глинистих мiнералiв: каолiнiт, монтморилоніт, галуазит та гiдрослюди) і домішків (кварц, гідроксиди заліза, карбонати тощо). Зі збільшенням грубоуламкового матеріалу глини переходять в алеврити, суглинки та піски.

Головні хімічні компоненти глин:

  • SiO2 (30–70 %), Аl2О3 (10–40 %), Н2O (5–10 %);
  • присутні Fe2O3 (FeO), TiO2, CaO, MgO, К2O, Na2O, CO2 та інші.

Різновиди

За характером технологічних вимог промисловості серед глин виділяють найбільш важливі групи:

  • легкоплавкі, вогнетривкі та тугоплавкі;
  • каоліни;
  • адсорбційні (високодисперсні монтморілонітові).

За властивостями та галуззю застосування розрізняють:

  • вогнетривкі;
  • глини бентонітові;
  • глини вибілювальні;
  • гончарні;
  • саманні та інші глини.

За походженням і локалізацією — валунні, червоні океанічні та інші.

Вогнетривкі глини — глинисті породи з температурою плавлення 1 580 оС і вище. Представлені елювіальними і гідротермально-метасоматичними глинистими породами. Висока температура плавлення (вогнетривкість) глинистої сировини зумовлена присутністю в ній глинистих мінералів групи каолініту та глинозему.

Розрізняють чотири мінеральних типи:

  • гідраргіліт-каолінітовий;
  • каолінітовий;
  • монтморилоніт-каолінітовий;
  • гідрослюдисто-каолінітовий.

Використовують у металургії для виробництва вогнетривів; у машинобудуванні — як зв’язку в суміші для виготовлення ливарних форм; у будівництві — як сировину для вогнетривкої цегли, кераміки, як складову вогнетривкого розчину для кладки печей тощо.

До вогнетривких глин належать також вогнетривкі осадові глинисті породи, що втратили пластичність у результаті геологічних процесів (сухарні глини та інші).

Сухарна глина каменеподібна, не розмокає у воді. Складається з триклінного каолініту довершеної структури, іноді містить Аl2О3. Домішки — уламкові зерна кварцу та інших теригенних мінералів, іноді присутній пірит. Вирізняється вогнетривкістю (до 1 750–1 790 оС). Поклади приурочені до озерно-болотних відкладів, нерідко вугленосних, вік яких від карбону до неогену.

У складі бентонітових глин — переважно монтморилоніт і палигорськіт. Володіють доброю каталітичною активністю, мають зв’язуючі та склеюючі властивості. Утворюються за рахунок перевідкладання та діагенетичного перетворення продуктів вивітрювання вивержених, вулканогенних і вулканогенно-осадових порід, а також перемиву глинистих порід.

За складом основних обмінних катіонів серед бентонітових глин виділяють:

  • лужні (Na+);
  • лужноземельні (Са+).

Сорбційні властивості глин широко використовують для знебарвлення й очищення олій і жирів у харчовій, нафтовій, текстильній промисловостях, для виготовлення ліків, очищення води, сорбції радіонуклідів, важких металів, пестицидів тощо. Через каталітичну активність бентонітових глин їх використовують як каталізатори на хімічних виробництвах, для синтезу каучуку, крекінгу нафти.

Вибілювальні глини (сукновальні, фулерова земля) мають різко виражені сорбційні властивості. Їхня здатність поглинати високомолекулярні речовини (пігменти, слиз, каламуті, смоли тощо) дозволяє застосовувати їх для очищення різних речовин, головним чином рідин, вод, фарбувальних та інших шкідливих і забруднювальних речовин. Вибілювальні глини представлені бентонітовими глинами монтморилонітового складу або кременистими породами (діатоміт, трепел, опока). Їх використовують під час очищення і крекінгу нафти, олій, жирів, оцту, вин, фруктових соків, вітамінів, антибіотиків.

Кил (кіл) — різновид вибілювальних глин. Складається переважно з монтморилоніту. Колір зеленувато- та світло-жовтий. Завдяки природному вмісту лугів має мийні властивості (використовують як мило для миття і прання).

Гончарні глини придатні для гончарного виробництва. Це каолінітові осадові глини, які складаються з 20–80 % каолініту, 10–25 % слюди, 6–65 % кварцу.

Основні властивості гончарних глин:

  • висока пластичність (число пластичності — 15–30);
  • здатність після висушування та спікання (за температури до 1 350 °С) давати щільний черепок;
  • відсутність шкідливих домішок, які зумовлюють тріщинуватість і значну усадку.

Болюс (глина-фарбник) — бурі, жовті та червоні глини, що містять велику кількість оксиду заліза. Застосовували в текстильному виробництві як поглинач жирів; як харчовий барвник до появи синтетичних барвників. Від початку 21 ст. використовують у французькій, іспанській, португальській кухнях для підфарбовування їжі та посилення в’язкості деяких страв.

Саманні глини придатні для виготовлення саманної цегли (глинистий розчин із солом’яною січкою, половою, кострицею тощо). Розповсюджені як глинисто-алевритові (суглинкові) осади пустельних улоговин на південному заході Північної Америки.

Лікарська глина — порошкоподібний глиняний мінерал із бактерицидними, мінералізуючими та загоючими властивостями. Містить триоксид алюмінію, сполуки кальцію, діоксид кремнію, оксиди заліза, фосфати та сполуки марганцю. Використовують як лікарську та косметичну сировину.

Валунні глини — піскуваті глини льодовикового або пролювіального походження; суміш глинистої речовини (гідрослюди і хлориту), алевриту, піску, уламків і валунів різних гірських порід.

Червоні океанічні глини — глибоководні осади сучасних океанів (на глибині понад 4 000–5 000 м), що складаються з тонкодисперсного теригенного матеріалу і глинистих продуктів розкладу вулканічного попелу і пемзи з включенням залізистих і марганцевих конкрецій, домішкою біогенного матеріалу (радіолярій, діатомей, форамініфер, кігтів і зубів нектонних організмів (див. Нектон), космічного пилу тощо).

Поширення

Глини становлять близько 50 % усіх осадових гірських порід земної кори.

В Україні найбільш цінні в господарському відношенні глини поширені в межах Українського кристалічного щита (Вінницька, Дніпропетровська, Запорізька, Черкаська, Кіровоградська та Хмельницька області) та на Північно-Західному Донбасі. Родовища бентонітових глин експлуатують у Черкаській та Закарпатській областях. Полімінеральні глинисті породи поширені в осадових відкладах усієї України.

Використання

Зі звичайної глини виготовляють горщики для квітів, глечики, миски та інший посуд, із білої глини — порцеляновий (див. Фарфор) та фаянсовий (див. Фаянс) посуд, технічні деталі. Особлива глина йде на виготовлення вогнетривкої цегли та посуду, який не тріскається навіть за дуже високої температури. Глини жовтого, рожевого, червоного, сірого, зеленого кольорів, залежно від їхніх властивостей, використовують для виготовлення цегли, черепиці, облицювальних плиток, прикрас, гончарного посуду.

Глини застосовують у медицині (як адсорбент), для виробництва паперу, фарб, гуми, мила, цементу, алюмінію. У ливарному виробництві використовують вогнетривкі, тугоплавкі та бентонітові глини як зв’язувальний компонент формувальних сумішей для виготовлення ливарних форм. Глини входять до складу ливарних фарб як глиниста суспензія, що підтримує протипригарний матеріал.

Цитата


У Біблії є згадка про цеглу як будівельний матеріал, який використовували під час будівництва Вавилонської вежі близько 2 тисячоліття до н. е.:
«І сказали вони один одному: «“Ану, наробімо цегли, і добре її випалімо!” І сталася цегла для них замість каменя, а смола земляна була їм за вапно».

 (Цит. за джерелом: Буття 11–3 // Біблія або Книги Святого Письма Старого й Нового Заповіту: із мови давньоєврейської й грецької на українську дослівно наново перекладена / Пер. І. Огієнко. Київ : Східноєвропейська гуманітарна місія, 2019. 1409 с.)


Література

  1. Hillier S. Clay Mineralogy // Encyclopedia of Sediments and Sedimentary Rocks / G. Middleton, M. Church, M. Coniglio et al. Dordrecht : Springer, 2003. P. 139–142.
  2. Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / За ред. В. С. Білецького. Донецьк : Східний видавничий дім, 2004–2013.
  3. Guggenheim S., Adams J., Bain D. et al. Summary of Recommendations of Nomenclature Committees Relevant to Clay Mineralogy: Report of the Association Internationale Pour L’Etudes Des Argiles (AIPEA) Nomenclature Committee for 2006 // Clay Minerals. 2006. № 41. P. 863–877.
  4. Онищенко В. А. Все почалося з глини // Кераміка України / Уклад. М. А. Серб. Київ : Логос Україна, 2009. С. 5–12.
  5. Гайко Г. І., Білецький В. С. Історія гірництва. Київ; Алчевськ : Видавничий дім «Києво-Могилянська академія» ; ЛАДО, 2013. 542 с.
  6. Khan A., Lemmen C. Bricks and Urbanism in the Indus Valley Rise and Decline // arXiv. 2013. P. 1–13. URL: https://arxiv.org/abs/1303.1426
  7. Кривенко П. В., Пушкарьова К. К., Барановський В. Б. та ін. Будівельне матеріалознавство. 3-тє вид. перероб. та допов. Київ : Ліра-К, 2015. 624 с.

Автор ВУЕ

В. С. Білецький


Оприлюднено

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено:
07.10.2021

Офіційний телеграм-канал ВУЕОфіційний телеграм-канал ВУЕ