Учреждение образования

«Белорусский государственный технологический университет»

Кафедра технологии стекла и керамики

Индивидуальная работа

по курсу «Кристаллография и минералогия»

Вариант 12

Выполнила:

студентка 3 к. 6 гр. ф-та ХТиТ

Заборовская А.Г.

Проверил:

ассистент

Попов Р.Ю.

Минск

2011 г.

Содержание

1 Осадочные тонкообломочные горные породы. Их применение в народном хозяйстве. 3

2 Хризотил-асбест 11

3 Тригогексатетраэдр 14

4 Список использованной литературы 15

1 Осадочные тонкообломочные горные породы. Их применение в народном хозяйстве

Осадочные горные породы можно разделить на 3 группы:

1. обломочные

2. химические

3. органогенные.

Обломочные породы возникают из механических обломков пород:

- несцементированных (глины, пески, гальки, щебни);

- сцементированных (аргиллиты, алевролиты, песчаники, брекчии, конгломераты).

Рисунок 1.1– Полиминеральная глина Новые минералы в результате этого процесса не образуются.

Обломочные породы являются наиболее распространенными среди осадочных пород.

Классификация обломочных пород основана на величине обломков. Выделяют следующие виды обломочных пород:

1. крупнообломочные породы или псефиты – размер обломков более 1 мм. Это валуны, галька, гравий и другие.

2. среднеобломочные породы или псаммиты – размер зерен от 0,1 до

1,0 мм. Это пески и песчаники.

3. мелкообломочные породы или алевриты и алевролиты – размер зерен от 0,01 до 0,1 мм. Это лесс, лессовидные суглинки.

4. тонкодисперсные глинистые породы или пелиты – размер зерен менее 0.01 мм.

Глины – наиболее тонкодисперсные осадочные породы. В сухом виде они характеризуются землистым строением и легко растираются пальцами. При впитывании влаги глины становятся вязкими и пластичными, при высыхании сохраняют приданную им форму, а после обжига приобретают высокую твердость. Глинистые пласты водоупорны. По происхождению выделяют остаточные глины, образовавшиеся на месте разрушения пород, и осадочные или переотложенные глины, образующиеся в результате отложения из воды тонковзмученного материала. Среди осадочных глин различают глины морские и континентальные. По минеральному составу среди глин выделяются каолинитовые, монтмориллонитовые и другие разновидности. Глины часто содержат примесь кварца, халцедона, опала и гидроксидов железа. [2]

Глины, их происхождение и состав.

Происхождение. Слово «глина» имеет два значения. Глинами называют определенные виды горных пород и тонкодисперсные (пылеватые) фракции глинистой породы. Во втором случае проводят различие между собственно глинистой частью породы и включениями, которые входят в состав глинистой горной породы. Глинистым сырьем служат тонкообломочные горные породы различного химико-минералогического состава, встречающиеся в природе в рыхлом, пастообразном или уплотненном состоянии.

При обжиге до соответствующей температуры они теряют химически связанную воду и при дальнейшем повышении температуры приобретают механическую прочность, свойственную камню.

Глина представляет собой продукт разложения и выветривания полевошпатовых и некоторых других горных пород. В результате многолетних изменений температуры, действия солнечных лучей, мороза, дождей, ветра кристаллические горные породы растрескивались и разрушались. При химическом взаимодействии горных пород с углекислым газом воздуха, водой, породы постепенно превращались в глинистые минералы, карбонаты и кварц.

Образовавшиеся глинистые минералы в зависимости от местных условий либо оставались на месте образования, либо переносились водой, льдом или ветром в другие места. В первом случае глины называют остаточными или первичными (или элювиальными), во втором - осадочными или вторичными. Остаточные (первичные) глины обычно характеризуются непостоянством состава. Их зерновой состав, как правило, изменяется от тонкодисперсных (пылевидных) разновидностей в верхней части залежи до грубодисперсных (зернистых) — в нижней, еще ниже остаточные глины постепенно переходят в неразложившееся материнские (полевошпатовые) породы. Осадочные (вторичные) глины обычно более равномерны по составу и свойствам.

Глины характеризуют вещественным, зерновым и химическим составом.

Вещественный состав. Глины включают глинистое вещество и примеси.

Глинистое вещество представляет собой комплекс глинообразующих минералов, главнейшие из которых - каолинит, монтмориллонит и гидрослюда. Все глинообразующие минералы являются водными алюмосиликатами, им свойственно слоистое (пакетное) строение кристаллической решетки, при затворении водой они образуют тесто, способное формоваться.

Каолиниты (каолинит, диккит, накрит) имеют частицы размером 1-3 мкм, они не способны присоединять и прочно удерживать большое количество воды, при сушке сравнительно сво­бодно отдают присоединенную воду. Глинистые породы, в которых преобладают каолинитовые минералы, называют каолинами. Каолины с небольшим количеством примесей огнеупорны, умеренно или малопластичны, мало чувствительны к сушке и обжигу, имеют белую окраску иногда с кремовым, розоватым или сероватым оттенком.[2]

Монтмориллониты (монтмориллониты, нотронит, бейделлит) интенсивно поглощают довольно большое количество воды, прочно ее удерживают и трудно отдают при сушке. При увлажнении они сильно набухают и могут увеличиваться в объеме в 16 раз. Размеры частиц монтмориллонита меньше 1 мкм. Глинистые породы, в которых преобладают монтмориллонитовые минералы, называются бентонитами. Такие глины высопластичны, дают значительную воздушную усадку, имеют повышенную склонность к трещинообразованию в процессе сушки и вспучиванию в процессе обжига. Бентониты используют в качестве добавок в массы для повышения их пластичности и связующей способности. [2]

Гидрослюды (иллит, гидромусковит) имеют в своем составе значительное количество оксидов щелочных и щелочноземельных металлов. Размеры частиц гидрослюды 1 мкм. Гидрослюдистые глины по степени связи с полон и по своим свойствам занимают среднее положение между каолинитом и монтмориллонитом. Они умеренно или среднепластичны. [2]

В зависимости от количественного преобладания того или иного глинистого минерала различают глины каолинитовые, гидрослюдистые, монтмориллонитовые, гидрослюдисто-каолинитовые, монтмориллонито-гидрослюдистые и полиминеральные, которые содержат три и более глинистых минералов.

Примесями являются все составные части глинистой породы, не обладающие свойствами глинистых минералов.

Включения кварца и обломков горных пород встречаются в глинах в виде кварца, кварцитов, гранитов, сланцев и других пород. Они отощают глину, ухудшают ее технологические свой­ства — усложняют формование, обжиг, понижают прочность, а иногда и морозостойкость обожженных изделий.

Карбонатные включения (кальцит, доломит) встречаются в глинах в виде тонкодисперсных равномерно распределенных пылеватых частиц, рыхлых примазок и скоплений, в виде плотных каменистых включений. Тонкодисперсные карбонатные примеси разлагаются при обжиге и обусловливают повышенную пористость керамического черепка и некоторое понижение его прочности, усложняют обжиг изделий. Рыхлые примазки и скопления при механической обработке глины легко разрушаются и превращаются в равномерно распределенную тонкодисперсную примесь, их количество обычно невелико и поэтому они существенно не влияют на свойства глин.

Каменистые карбонатные включения вредны; они вызывают постепенное разрушение обожженных изделий (дутик) в процессе их хранения и эксплуатации.

Включения железистых минералов встречаются в виде тонкодисперсных, равномерно распределенных частиц {минерала лимонита, оксидов или гидроксидов железа) или твердых включении пирита или сидерита. Тонкодисперсные железистые примеси придают обожженному керамическому черепку различную окраску от белого до красного цвета. При содержании в глине до 1 % оксидов железа и до 0,5 % оксидов титана образуется после об­жига белый черепок; глины, содержащие до 2 % оксидов железа и до 1 % оксидов титана, образуют черепок светлых тонов (желтоватый, сероватый). При большем количестве красящих оксидов интенсивность окраски черепка увеличивается.

Наличие тонкодисперсных железистых примесей способствует одновременно уменьшению огнеупорности глин и снижению температуры обжига изделий, а их повышенное содержание увеличивает склонность глины к вспучиванию в процессе обжига. Включения пирита Ре5 или сидерита РеС03 вызывают на обожженных изделиях появление железистых выплавок или точечных черных пятен, мушек.

Щелочные оксиды (калия и натрия) содержатся в примесях глин (в виде растворимых солей) и в полевошпатовом песке.

Растворимые соли при сушке изделия выступают на его поверхности, а при обжиге оплавляются, образуя на поверхности изделия налеты различных цветов, ухудшая внешний вид, а в ряде случаев и эксплуатационные свойства изделий.

Органические примеси (остатки растительного происхождения) обычно содержатся в глинах от 1 до 10 %. При обжиге изделия они сгорают, выделяя газы, что может привести к образованию черной сердцевины в черепке изделия, а в ряде случаев — к вспучиванию черепка.

Зерновой состав. Глинистые породы состоят из частиц различного размера. Зерновой состав представляет собой количественное соотношение частиц разного размера, фракций, выраженное в % по массе. Фракция – совокупность зерен в заданном интервале размеров.

По содержанию крупнозернистых включений размером более 0,5 мм различают группы глинистого сырья с низким (менее 1 %), средним (1— 5 %) и высоким (свыше 5 %) содержанием включении. По размеру включений различают следующие виды глин: с мелкими (менее 1мм), средними (1-5мм) и крупными (свыше 5мм) включениями.

Химический состав. Химический состав глин в значительной мере характеризует их пригодность для производства изделии определенных видов. При сопоставлении химического состава различных глин обычно рассматривают количество оксидов разных химических элементов, из которых состоят все соединения глин. Химический состав глин представляют следующими основными оксидами.

Кремнезем SiO₂ находится в глинах в связанном и свободном состояниях. Связанный кремнезем входит в состав глинообразующих минералов, свободный представлен примесями кварцевого песка. Общее содержание кремнезема в глинах 50—65 %, в запесоченных 80—85 %. В зависимости от содержания свободного кварца глины бывают: с низким (10%), средним (свыше 10 до 25%) и высоким (свыше 25%) содержанием.

Оксид алюминия Al₂O₃ находится в глинах в связанном состоянии, в составе глинообразующих минералов и слюдистых примесей. Он является наиболее тугоплавким оксидом, с повышением его содержания в них оксидов алюминия подразделяют на высокоглиноземистые (свыше 45%), высокоосновные (свыше 38-45%), основные (от 28 до 38%), полукислые (менее 28 до 14%) и кислые (менее 14%).

Оксиды щелочноземельных металлов, - оксид кальция CaO , оксид магния MgO входят обычно в состав карбонатов — кальцита и доломита, а в небольших количествах - в состав не­которых глинистых минералов. В небольших количествах (до 3— 4%) оксиды щелочноземельных металлов способствуют спеканию керамических масс, при больших количествах - приводит к повышению пористости черепка. Обычно содержание оксида кальция в глинах составляет несколько процентов и лишь в отдельных разновидностях достигает 20-25%. Содержание оксида магния не превышает 2--3 %.

Щелочные оксиды - оксид натрия Na₂O и оксид калия K₂O- входят и состав некоторых глинообразующих минералов, но могут присутствовать в примесях в виде растворимых солей и полевошпатных песках. Их содержание достигает в некоторых глинах 5-6 %. Они снижают влагопоглощение обожженных изделий.

Оксиды железа Fe₂O₃ присутствуют в глинах главным образом в составе примесей. Содержание их в глинах колеблется от долей процента до 8—10 %,

Оксид титана TiO₂ содержится в примесях, его количество не превышает 1,5%. Эта примесь придает обожженному черепку зеленоватую окраску.

Применение

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 после обжига становятся совершенно твердыми и не пропускают воду. Кирпичные заводы вырабатывают из глины строительные

Рисунок 1.2 – Нарезанные куски глины 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.

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. [3]

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°С. Основными образующими их минералами являются каолинит и гидрослюды. Пластичность их может быть различной. Используются эти глины для производства огнеупорных и фарфорово-фаянсовых изделий. [3]

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. [3]

Цементные глины обладают различным цветом и разным минеральным составом. Вредной примесью является магний. Применяются эти глины для получения портланд-цемента. [3]

Кирпичные глины – легкоплавкие, обычно со значительной примесью кварцевого песка. Их минеральный состав и цвет могут быть различными. Применяются эти глины для производства кирпича. [3]

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. [3]

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.

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°С.

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

Бронтеортланд-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°С, 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.

Рисунок 1.3 – Изделия из глины