Лабораторная работа 1. Исследование состава глинистых пород

Макроскопическое описание глинистого сырья и отбор средней пробы

Макроскопическую характеристику составляют на основании осмотра валовой пробы глины с помощью лупы или невооруженным глазом (рис. 1.1).

Рис. 1.1 Аппаратура, используемая при составлении макроскопической характеристики глинистого сырья: 1 — проба; 2 — лупа; 3 — раствор 10% -ной НС1; 4 — стеклянная пластинка При этом отмечают следующие данные:

цвет и оттенок (в сухом и влажном состоянии);

структуру;

текстуру;

наличие известняка и его распределение (вскипание от 10% -ной НCl);

содержание других примесей (слюда, кварц, гипс, пирит, органические включения).

Результаты осмотра записывают по форме табл. 1.1.

Таблица 1.1. Макроскопическое описание глинистого сырья.

* В гр.4 отмечают реакцию сырья на НСl следующим образом: + + + - бурное вскипание; + + - интенсивное вскипание; + - слабое вскипание; - глина не вскипает.

Цвет. Окраска глин разнообразна и меняется в зависимости от минерального состава основной массы глин, так называемого пелитового вещества, и присутствия в глине красящих компонентов. Примеси ряда соединений даже в незначительном количестве вызывают изменение основного цвета глины. Окрашивающими являются тонкодисперсные гидрооксиды и оксиды железа, органические вещества и реже оксиды титана и марганца. Гидрооксиды и оксиды железа окрашивают глины в различные оттенки желтого, красного и фиолетового цветов, оксиды титана — в серый и марганца — в черный и бурый цвета.

Структура и текстура. Характер строения частиц (зерен) минеральных пород называется структурой, а их взаимное расположение — текстурой. По структуре различают глины тонкодисперсные, крупнодисперсные, алевролитовые, песчаные и разнозернистые.

Тонкодисперсные глины, состоящие в основном из частиц менее 0,005 мм, при скатывании из массы в состоянии формовочной влажности (глина, затворенная водой, не липнет к рукам и металлу) образуют без разрыва сплошности длинные шнуры толщиной менее 0,5 см.

При раскатывании влажной глины в руках отдельные ее частицы не ощущаются, а при разрезании ножом не слышно характерного хруста и на месте разреза получается гладкая поверхность. При рассмотрении в лупу глина имеет однородную массу; излом — чешуйчатый или очень ровный, для уплотненных глин — иногда раковистый.

Отбор средней пробы для физико-механических и керамических исследований производят квартованием. Для этого глину расстилают тонким слоем на площади в 1 м², крупные комья разбивают деревянным молотком, после чего глину делят двумя диагоналями на четыре равных треугольника. Отбирают пробу из двух противоположных треугольников, тщательно перемешивают, расстилают тонким слоем и снова делят диагоналями на четыре треугольника. Операцию квартования повторяют несколько раз до получения средней пробы сырья в количестве, требуемом для исследований (200.350 г). Оставшаяся глина считается также усредненной.

Крупнодисперсные глины при скатывании дают более толстые и короткие шнуры. При растирании влажной глины в руках, а также при разрезании ножом чувствуется примесь частиц более крупных, чем глинистые (говорят, что глина «хрустит»). В лупу иногда видны отдельные мелкие зерна минеральных примесей. Излом породы слабошероховатый.

Песчаные глины дают при скатывании еще более короткие и толстые, быстро рвущиеся шнуры. Резко ощущается присутствие частиц более 0,01 мм. Излом породы неровный, зернистый.

Текстура глинистых пород бывает трех основных типов:

беспорядочная (неориентированная) комковатая, плотная;

микрослоистая (ориентированная);

флюидальная (спутанная) — типа сланцеватой.

При беспорядочной текстуре частицы расположены без какой-либо ориентировки. Эта текстура характерна для грубозернистых и реже тонкозернистых пород. Она может быть рыхлой, комковатой и т. п. При микрослоистой текстуре частицы породы располагаются ориентированно, как бы слоями. По характеру и расположению слоев различают текстуры горизонтально-слоистые, косослоистые, линзовидно-слоистые и сложные, определяемые сочетанием трех первых разновидностей слоистой текстуры. Флюидальная текстура распространена мало и представляет результат вторичного нарушения слоистой текстуры.

Примеси и включения. Минеральные примеси и включения обычно определяют визуально. Наиболее распространены в глинах, особенно низкого качества, карбонаты кальция и магния. В глине карбонаты встречаются в тонкодисперсном состоянии или в виде грубых включений. Тонкодисперсные карбонаты безвредны. Грубые включения последних (более 0,5 мм — «дутики») приводят к образованию в процессе обжига кусочков СаО, которые гидратируются в готовых изделиях, поглощая влагу из воздуха по реакции гашения извести, идущей со значительным увеличением объема:

СаО + Н₂O = Са (ОН) ₂ + Q.

При наличии «дутиков» возникает необходимость в шликерном обогащении глины для гарантированного выделения включений. Примеси СаСО_з в глине легко обнаружить по выделению углекислого газа при действии на влажную глину 10% -ной НСl (вскипание), примеси MgCO₃ — при действии горячей 10% -ной НСl.

Кварц (SiO₂) обычно присутствует в глинах в виде скатанных бесцветных или окрашенных зерен, которые можно увидеть невооруженным глазом или с помощью лупы. Нередко в глине можно обнаружить зерна полевого шпата (ортоклаза и микроклина), пирита и гипса. Пирит (FeS₂) встречается в глинах в виде стяжений, иногда значительных размеров. Он отличается металлическим светло-желтым блеском; при достаточных размерах может быть выделен в результате сортировки глины.

Гипсовый камень, или двуводный гипс (CaSO₄ •2H₂O), часто содержится в глинах, образуя иногда скопления и кристаллы. Пирит и гипс являются сильными плавнями. При обжиге пирит сплавляется в черный железистый легкоплавкий шлак и вытекает из изделия, образуя на поверхности пустоты или черные пятна, так называемые «мушки». Гипс сплавляется с глиной в прозрачное стекло в виде выплавок. Примесью иногда являются органические вещества (мелкие частицы гумуса и угля) в количестве до 15.20%, которые увеличивают пористость, а при неравномерном распределении снижают прочность керамического черепка.