Недооцененные глинистые минералы

Мир глинистых минералов, которые образовались на земной поверхности в результате выветривания различных алюмосиликатов (прежде всего полевых шпатов), очень разнообразен. Чаще всего они состоят из крошечных частиц, едва различимых простым глазом, а иногда их не рассмотреть даже под микроскопом. В зависимости от их свойств, эти минералы очень широко применяются в самых разных отраслях промышленности. В древнем мире, да и сейчас в жарких странах применяет обмазка глиной дома, простой и дешевый способ для построения дома.

Глинистые минералы относятся к группе тонкодисперсных водных силикатов, которые образовались в процессе выветривания, как правило, алюмосиликатов и силикатов магматических и метаморфических горных пород - поэтому по своей структуре они относятся к слоистым силикатам. Рентгеновские исследования показали, что в основе структуры глинистых минералов лежит постройка из тетраэдров (четырёхугольников, напоминающих пакет молока), состоящих из атома кремния и четырёх атомов кислорода; частички кислорода располагаются в углах, а кремний в центре. Вторым элементом постройки слоистого силиката является восьмигранник - октаэдр, тоже состоящий из кислорода и гидроксилов, располагающихся по углам октаэдра и какого-либо металла - алюминия или магния - в его центре. Пакеты, составляющие кристаллы слоистых силикатов, состоят из двух или трёх сросшихся между собой слоев, и хотя постоянно идёт ионный обмен, структура глинистых минералов не нарушается. Как видим, у этих неприметных пород достаточно сложное внутреннее строение, но его надо знать, ведь большинство этих минералов активно применяются во многих отраслях промышленности.

В зависимости от строения все глинистые минералы делятся на несколько групп. Первая группа - минералы с двухэтажной структурой (например, каолинит, галлуазит), вторая - минералы с трёхэтажной структурой (монтмориллонит, вермикулит), а в третью группу входят аморфные минералы (аллофан).

Каолинит образуется путём разложения пород, в которых содержатся полевые шпаты и слюды (граниты, гранодиориты, габбро, гранатогнейсы, гнейсы, слюдистые сланцы); это один из важнейших компонентов керамических и огнеупорных глин, каолинов. Каолинит состоит из двух слоев - слоя кремнекислородных тетраэдров и связанного с ними слоя кислородно-глинозёмистых октаэдров; величина кристаллов в минерале составляет 0,2 - 60 нм. Технологические свойства каолинитов зависят от внутреннего строения и химического состава. На поверхности и рёбрах кристалликов каолинита скапливается большое число окислов железа, титана, магния и извести, отчего он окрашен в белый цвет; плавится минерал при температуре 1750 градусов С. На территории Украинского щита известно более 1000 месторождений и проявлений каолинитов с громадными по мощности (50, иногда 100 м и более) и площади залежами. В микрокристаллах галлуазита - минерала, близкого по составу к каолиниту - содержится больше воды; она ослабляет связь между соседними листочками и из-за различия в размерах атомов алюминия и кремния кристалл начинает закручиваться, создавая трубчатую постройку. Поэтому в сравнении с каолинитом галлуазитовая глина гораздо менее пластична, на изломе напоминает фарфор, а в керамических изделиях даёт большую усадку; месторождения в Украине хотя и многочисленны, но маломощны.

По-своему интересен и монтмориллонит - этот пластичный минерал обладает большой адсорбционной способностью, и его применяют для очистки жиров и масел, рафинирования нефти, буровых работ, а также используют как наполнитель в продукции фармацевтики и косметики. Плавится монтмориллонит при 1100 - 1500 градусах С⁰, то есть огнеупорным назвать его нельзя. В Украине запасы этого минерала, называемого ещё бентонитовыми глинами, сосредоточены в Черкасской, Закарпатской, Донецкой, Львовской, Тернопольской, Хмельницкой областях, а также в Крыму.