Разработка технологии активации бентонитового сырья для связующих, страница 4

Рис.1. Структура каолинита (а), монтмориллонита (б) и мусковита (в): ——— полная валентная связь; - - - - - 1/2 валентной связи; С – межплоское расстояние; 1 – атом кислорода базальной поверхности.

Способность различных минералов, приобретать определенную степень дисперсности при гидратации, и их склонность принудительному диспергированию под воздействием внешних нагрузок выражается через прочность связи агригатированных частиц минерала, характеризующую n (количественная характеристика возникающих связей). С этой позиции двухслойная структура каолинита (Al₂O₃×2SiO₂×H₂O) формирует наиболее прочные водородные связи с соседними пакетами, возникающей за счёт химического взаимодействия кислорода тетраэдров    и водорода внешних ОН-групп; структура двухслойных алюминиевых гидрослюд (K₂O×3Al₂O₅×6SiO₂×2H₂O) более слабые валентные связи между пакетами за счёт ионов калия, а трехслойная структура монтмориллонита  (Al₂O₃×4SiO₂×H₂O_x)  наименее прочные межмолекулярные силы взаимодействия между одноимёнными внешними ионами кремнекислородного тетраэдра [ ]. Поскольку прочности связи пакетов определяют коллоидальность минерала, то их склонность к диспергированию уменьшается от монтмориллонитовых до каолиновых.

Вышеизложенное представляет все приоритеты применения бентонитовых формовочных глин в качестве минералогической основы связующих материалов для ПГС с формовкой по-сырому на АФЛ, поскольку монтмориллонитовые минералы создают наилучшие условия (1) для формирования связующей способности в условиях ограниченного содержания связующего и низкой влажности смеси. Преимущества их структуры заключаются в потенциально больших возможностях к образованию Н–связей, и в высокой степени дисперсности и коллоидальности минерала.

По этой же причине каолиновая и гидрослюдистая минералогическая основы требуют для обеспечения обозначенного уровня свойств смеси значительно большего влагосодержания и содержания связующего.

Так при равных составах и технологических условиях приготовления образцов смесей группы формовочных глин, имеющие различную минералогическую основу, но равную долю породообразующего способны формировать сырую прочность смеси , указанную в таблице.

Таблица 2.

Связующая способность глин влажным ПГС.

Внутри каждой минералогической группы эксплуатационные свойства формовочных глин колеблются в самых широких пределах. Они в огромной степени зависят от доли основного породообразующего, от химико-минералогического состава примесей, емкости и состава обменного комплекса. В частности, обобщив известные данные [  ] по монтмориллонитовой группе, можно констатировать, что связующая способность широко применяемых в практике стран СНГ природных бентонитовых глин в зависимости от указанных классификационных признаков изменяется в интервале (0,072¸0,105% и 0,35¸2,4 для сырых и сухих образцов ПГС соответственно). Причем в обобщенной таблице 3 приведены данные для глин средней и высокой концентрации монтмориллонита.

Таблица 3.

Классификационные признаки и связующая способность природных бентонитовых глин различных месторождений.