Химия цемента и вяжущих веществ. Андреева Н.А. - 13 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГАСУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

24 25
Н. А. Андреева. Химия цемента и вяжущих веществ
Глинистые минералы
Все глинообразующие минералы – слоистые силикаты (рис. 14).
Основным повторяющимся фрагментом глин являются двух- или трех-
слойные пакеты из слоев кремнекислородных тетраэдров и алюмокис-
лородных октаэдров [AlO
6
].
а б
–Si
–Al
–O
–OH
–Al или Mg
–OH
–O
–Si или Al
Рис. 14. Пакеты глинистых минералов:
а – двухслойные; б – трехслойные [4]
Двухслойный (или каолинитовый) пакет (рис. 14, а) состоит
из одного тетраэдрического слоя (тетраэдры [SiO
4
] или реже [AlO
4
])
и одного октаэдрического слоя (в вершинах октаэдров ионы О
2–
и ОН
–
,
внутри октаэдров – ионы Al
3+
). К этому типу относятся минералы као-
линит – Al
2
O
3
⋅ 2SiO
2
⋅ 2H
2
O и галлуазит – Al
2
O
3
⋅ 2SiO
2
⋅ 4H
2
O (встреча-
ется значительно реже). Каолинит можно назвать водным силикатом
алюминия. Ион Al
3+
компенсирует заряд [SiO
4
]
4–
, таким образом, Al
2
O
3
выполняет функцию основного оксида, а SiO
2
– кислотного. Отсюда
разделение глин на основные (с большим содержанием Al
2
O
3
) и кис-
лые (с меньшим содержанием Al
2
O
3
). Пакеты каолинита связаны меж-
ду собой достаточно прочными водородными связями (между ОН
–
од-
ного пакета и О
–2
другого), поэтому каолины (породы на основе каоли-
нита) не склонны к набуханию, образуют более крупные частицы, ме-
нее пластичны.
Трехслойный пакет (слюдяной, закрытый) (рис. 14, б) состоит из
октаэдрического слоя, находящегося между тетраэдрическими слоями.
Такую структуру имеют более сложные минералы – монтмориллони-
ты и гидрослюды. В минералах с трехслойными пакетами очень рас-
пространен изоморфизм: часто в тетраэдрических слоях Si
+4
заменяет-
ся на Al
+3
(т. е. вместо [SiO
4
]
–4
появляются [AlO
4
]
–5
), а в октаэдрическом
слое Al
+3
заменяется на Mg
+2
, Fe
+2
и т. д. Отсюда такое многообразие
глинистых минералов. В качестве примера могут служить
Ca-монтмориллонит – (Ca,Mg)O ⋅ Al
2
O
3
⋅ 4–5SiO
2
⋅ xH
2
O
гидрослюда (иллит) – K
2
O ⋅ MgO ⋅ 4Al
2
O
3
⋅ 7SiO
2
⋅ 2H
2
O
Трехслойные пакеты с обеих сторон заканчиваются сеткой из
ионов кислорода, поэтому связь между пакетами слабая. Между паке-
тами находится так называемая межпакетная вода, удерживаемая си-
лами межмолекулярного притяжения. Присутствие межпакетной воды
разрыхляет структуру минералов, увеличивает расстояние между па-
кетами, создает возможность поглощения дополнительных молекул
воды (набухание), что приводит к увеличению пластичности.
Наиболее распространенными глинистыми минералами являют-
ся гидрослюды. В отличие от каолинита они имеют значительно более
сложный состав (не только Si, Al, O, H, но и Fe, Mg, Ca, Na, K и др.),
поэтому гидрослюдистые глины часто окрашены, более легкоплавки
(но и более пластичны).
Глины образовались в ходе выветривания горных пород (поле-
вых шпатов, пегматитов, гранитов и т. д.). Упрощенно процесс можно
представить в виде
K
2
O ⋅ Al
2
O
3
⋅ 6SiO
2
+ СО
2
+ 2H
2
O → Al
2
O
3
⋅ 2SiO
2
⋅ 2H
2
O + K
2
СО
3
+ 4SiO
2
ортоклаз каолинит кварц
Поэтому зерна кварца – самая распространенная примесь в гли-
нах. Другие примеси – полевые шпаты, слюды, оксиды и гидроксиды
железа, известковые и гипсовые включения, пирит и другие минералы,
а также органические примеси (древесина, торф, угли и др.).
Глава 1. Химический и минеральный состав природного сырья для получения ...

Страницы