ГлавнаяИз табл. 14 видно, что глины имеют одинаковый качественный состав, отличаясь лишь количественным соотношением оксидов. Они содержат в основном SiO2 (51—76%), Al2O3 (12—30%), Fe2OH-FeO (1—10%), CaO (0,1—10%), Na2O+K2O (0,3—6%). Содержание серы в пересчете на SO3 составляет 0,1—0,8%.
Учитывая значительное содержание CaO в золе Карагандинской ГРЭС-1, используемой в качестве основного сырья, и темиртауской глины, применяемой в качестве добавки, включающей эти же примеси, нами последняя подвергалась анализу на пригодность ее по качеству и количеству карбонатов для производства керамических стеновых материалов (см. табл.12).
При этом установлено, что глина включает активный известняк и без дополнительной переработки ее она не пригодна. Рекомендовано измельчение ее до крупности менее 1*10в-3 м. По содержанию Al2O3+TiO2 глины Акмолинского, Ахмировского, Калкаманского, Мойского, Сасык-Карасуского и Чингильдинского месторождений относятся к полукислым, а остальные к кислым. Согласно ГОСТу 9169—59, глины Калкаманского, Назаровского, Первомайского и Петропавловского месторождений по содержанию Fe2O3 и TiO2 относятся к группе со средним содержанием красящих оксидов.
Как известно, одной из основных составных частей глин являются глинистые минералы, которые представляют собой гидросиликаты алюминия. Строение кристаллической решетки глинистых минералов основано на комбинации слоев [Si2O5] из тетраэдров [SiO4], связанных углами со слоями [АlO(СОН)2], из октаэдров [AlO6]. Если ионы кислорода под плоскостью [Si2O5] встраиваются в плоскость [AlO(OH)2], то они могут образовывать слои [Al2(Si2Os)(OH)4], что наблюдается в одном из распространенных глинистых минералов — каолините Al2O3*2SiО2*H2O.
Если слои [Si2O5] лежат с обеих сторон слоя [AlO(OH)2], образуя слои состава [Al2(Si2O5)2(OH)2], то такая структура соответствует распространенному глинистому минералу — монтмориллониту Al2O3*4SiО2*H2O. Разнообразие глинистых минералов образуется благодаря различному комбинированию слоев с разными катионами. Общим правилом является изоморфное замещение некоторой части ионов Si4+ в тетраэдрах решетки на ион Al3+ или на ион Fe3+ и взаимное замещение Al3+, Mg2+, Fe2+ и других ионов в октаэдрах. При этом замещении образуется общий отрицательный заряд решетки, удерживающий на поверхности или между слоями положительные ионы. Так, отрицательный заряд в решетке слюды нейтрализуется ионами калия.
Кроме основного глинообразующего минерала в состав глин входят кварц, кальций, слюды, пирит, полевой шпат и другие минералы.
Тонкодисперсные глинистые минералы при взаимодействии с водой сообщают глине пластичность, способность формоваться и сохранять приданную форму после высыхания. Такие примеси, как кварц, карбонаты и полевые шпаты, являются непластичными; присутствие их в глине снижает ее пластичность, «отощает» ее.
В группе минералов, сообщающих глине пластичность, обычно один или два гидроалюмосиликата являются преобладающими. По этому признаку П.А. Земятченский предложил различать мономинеральные и полиминеральные глины. К первым относятся каолинитовые, монтмориллонитовые и другие, а ко вторым — каолинито-гидрослюдистые, монтмориллонито-гидрослюдистые, гидрослюдисто-бейделитовые и др.
Петрографический (кристаллический) анализ, широко введенный Д. С. Белянкиным и его школой в технику исследования горных пород, получаемых из них изделий, позволяет судить по габитусу, показателям преломления и другим оптическим характеристикам минералов, слагающих глину, о ее минеральном составе.
Микроскопическое изучение исследуемых глин показало, что они состоят из тонкодисперсных глинистых минералов различного состава размером до 10*10в-6 м и примесей: кварца,, полевого шпата, карбоната, оксидов и гидроксидов железа, пироксена, слюды, хлоритов и в незначительном количестве других примесей (табл. 15).
Глинистые минералы представлены полиминеральным составом с преобладанием в глинах (рис. 3, Б): каолинита (d/n=7,08; 3,53; 2,36; 2,28; 2,11*10в-10 м) с показателем преломления Ncp = 1,560 — ангренской, акмолинской, мойской; монотермита (d/n=1,84; 1,45) с Ncp = 1,560 — сасыккарасуской; монтмориллонита (d/n=7,49; 3,79; 2,563; 2,52; 2,44;: 2,275; 2,22; 2,12; 2,034; 1,97; 1,81; 1,54*10в-10 м) с Ncp = 1,52— 1,54 — айнабулакской, ахмировской, калкаманской, петропавловской и темиртауской. В бурундайском суглинке глинистые минералы содержатся в незначительном количестве.
Кварц в глинах присутствует в виде окатанных, полуокатанных и таблитчатых зерен. Он бесцветный, анизотропный, непрозрачный, показатель его светопреломления Ng = 1,553 и Np = 1,545; Ng—Np = O,008. Контуры и поверхность зерен сильно или слабо корродированы. Размеры зерен кварца колеблются от 0,04*10в-3 до 0,1*10в-3 м.
На рентгенограмме (см. рис. 3, Б) выделяются четкие и интенсивные рефлексы кварца (d/n = 4,25; 3,34; 3,33; 3,03; 1,84; 1,66 и 1,45*10в-10 м).
Полевой шпат в основном наблюдается в виде измененных, мутных, корродированных зерен ортоклаза и серицитизированных, трещиноватых зерен плагиоклаза. В отдельных случаях, например в петропавловской глине, ортоклаз подвержен вторичному изменению. Поверхность его стала мутной, рыхлой и на ней наблюдаются бурые корки-налеты, содержащие в своем составе оксиды железа. Показатели светопреломления: Ng= 1,525; Np = 1,516; Ng—Np = 0,009.
Плагиоклаз — бесцветен, анизотропен. Форма зерен полу-окатаиная, таблитчатая. Более крупные зерна подвержены се-рицитизации, соссюритизации и каолинизации. Показатель преломления: Ng = 1,537; Np = 1,526; Ng—Np = 0,011. Более мелкие кристаллы чистые, лишь поверхность и контуры их подвержены слабой коррозии. Показатель преломления: Ng = 1,554; Np = 1,546; Ng—Np = 0,008. Размеры зерен полевого шпата не превышают 0,12*10в-3 м.
На рентгенограмме (рис. 3, Б) фиксируются менее интенсивные рефлексы ортоклаза (4,04; 3,78; 3,19; 2,13 и 1,537*10в-10 м).
Карбонаты представлены бесцветными тонкодисперсными зернами кальцита с показателями светопреломления Ng = 1,658 и Np = 1,485. Размеры зерен кальцита колеблются в основном от 0,002 до 0,25*10в-3 м.
Кроме вышеуказанных минералов в глинах присутствуют: листочки мусковита, выветренных гидратизированных слюд (они почти изотропны), оксиды и гидрооксиды железа, хлориты и пироксены. В отдельных случаях, например в чингильдинской глине, встречаются одиночные зерна биотита, роговой обманки, циркона и андалузита.
Гранулометрический состав глин в соответствии с шестичленной классификацией приведен в табл. 16. Определялся методом седиментации (пипеточный метод) по ГОСТу 212162—75.
По содержанию тонкодисперсных фракций глины айнабулакская и мойская относятся к высокодисперсным; акмолинская, ахмировская, калкаманская, сасык-карасуская и чингельдинекая — дисперсным; бурундайская (суглинок), красноармейская и петропавловская — грубодисперсным.
Согласно треугольной диаграмме, высокодисперсные глины с содержанием, %: глинистой фракции 73—86, пылевидной — 13—21; песчаной — 2—6 и дисперсные — соответственно 37—76, 10—32 и 4,5—39 — не пригодны для производства керамических стеновых изделий без отощителя и могут быть использованы в качестве связующей добавки к золе.
Грубодисперсные глины и суглинок, содержащие, %: 17— 25 глинистой, 50—57 пылевидной и 18—33 песчаной фракции, пригодны для производства полнотелого кирпича. Однако использование их в качестве связующей добавки к золе требует дополнительного пластификатора.