Skały ilaste zasobne w kaolinit: kaoliny, iły kaolinitowe, łupki ogniotrwałe

Kaolin (glinka porcelanowa)

Kaolin powstaje w procesach wietrzenia lub hydrotermalnego rozkładu skał magmowych i metamorficznych bogatych w skalenie. Pod względem pochodzenia dzielimy kaoliny na rezydualne (pierwotne - powstające na miejscu pierwotnej skały) i osadowe (wtórne - powstałe przez rozmycie zwietrzałej skały pierwotnej i przetransportowanie materiału skalnego oraz jego akumulacji w innym miejscu).

Kaolin to skała ilasta o barwie białej lub żółtawej, miękka, zbudowana głównie z minerału kaolinitu (a także m.in. kwarcu i miki). Struktura pelitowo (czyli iłowa - ziarna poniżej 0,002 mm) - aleurytowa (czyli mułowa - ziarna od 0,05 do 0,002 mm), tekstura bezładna. Kaolin jest tłusty w dotyku, w stanie suchym pylasty, zmoczona staje się plastyczny. Nazwa skały pochodzi od chińskiej góry Gaoling, skąd rzekomo pierwszy raz wydobyto kaolin.

W Polsce złoża surowców kaolinowych powstały w wyniku regionalnej kaolinityzacji kwaśnych skał magmowych i metamorficznych, która rozwinęła się na znacznym obszarze na przedpolu Sudetów. Objęła ona masywy granitowe Strzegomia-Sobótki, Strzelina i niektóre rejony Gór Sowich i Gór Izerskich.

Kaoliny wysokogatunkowe - obecnie uznaje się za nie frakcję poniżej 15 µm, wykorzystywane są przez przemysł ceramiczny, gumowy, polimerów czy włókna szklanego. Grubsze frakcje mają natomiast zastosowanie do produkcji popularnych w ostatnich latach płytek ceramicznych typu „gres porcellanato”, do produkcji których wymagane są kaoliny szlamowane o bardzo niskich zawartościach tlenków barwiących (TiO₂, Fe₂O₃). Ponadto surowce kaolinowe stosowane są do produkcji ceramiki kamionkowej, białego cementu oraz materiałów ogniotrwałych.

Iły kaolinitowe zwane również glinami ceramicznymi, są to skały osadowe ilaste, których głównymi minerałami skałotwórczymi są minerały z grupy kaolinitu i illitu, powstałe w warunkach morskich i jeziornych. Gliny te stosowane są jako surowiec ilasty w przemyśle ceramiki szlachetnej. Dzieli się je pod względem technologicznym na białowypalające się i kamionkowe. Gliny białowypalające się po wypaleniu w temperaturze 1300^o C uzyskują przynajmniej 50 % stopień białości i używane są do wyrobu porcelitu i fajansu. Gliny kamionkowe odznaczają się małą nasiąkliwością po wypaleniu oraz uzyskują dużą odpornością na działanie mechaniczne i chemiczne.

Złoża glin ceramicznych występują w większości na Dolnym Śląsku (gliny bolesławieckie) oraz w województwie świętokrzyskim. Należą do nich górnokredowe osady iłów kaolinitowych, tworzące przeławicenia wśród piaskowców.

Łupki ogniotrwałe - odmiana łupków ilastych występujących jako przerosty w pokładach węgla kamiennego (lub w ich sąsiedztwie), rzadziej wśród karbońskich skał płonnych. Powstały w górnym karbonie w czasie orogenezy waryscyjskiej.

Łupki ogniotrwałe to kaolinitowe skały nieplastyczne (tonstein) pochodzenia metamorficznego, w których dominującym minerałem jest kaolinit, ponadto składa się również ze skaleni oraz łyszczyków. Jest to skała bardzo drobnoziarnista, o wyraźnej kierunkowości, często laminowana lub warstwowana, zwięzła, twarda, nieplastyczna, nie rozmakająca w wodzie.

Łupki ogniotrwałe w Polsce występują w Sudetach Środkowych (niecka śródsudecka), w rejonie Wałbrzycha i Nowej Rudy, w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym (na Górnym Śląsku i w Małopolsce - w Zagłębiu Dąbrowskim i w Krakowskim) oraz w Lubelskim Zagłębiu Węglowym.

Łupki ogniotrwałe mają zastosowanie jako materiał ogniotrwały.

Łupek ogniotrwały, tonstein - skała osadowa, odmiana łupka ilastego występująca jako przerosty w pokładach węgla kamiennego, rzadziej wśród karbońskich skał płonnych.

Składa się głównie z kaolinitu o specyficznym wykształceniu, ponadto ze skaleni, łyszczyków. Jest to skała bardzo drobnoziarnista, o wyraźnej kierunkowości, często laminowana lub warstwowana, zwięzła, twarda, nieplastyczna, nie rozmakająca w wodzie.

Występowanie [edytuj]

Łupki ogniotrwałe w Polsce występują w Sudetach Środkowych (niecka śródsudecka), w rejonie Wałbrzycha i Nowej Rudy, w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym (na Górnym Śląsku i w Małopolsce - w Zagłębiu Dąbrowskim i w Krakowskim) oraz w Lubelskim Zagłębiu Węglowym.

Zastosowanie [edytuj]

• materiał ogniotrwały

Kaolinit (Al₄(OH)₈Si₄O₁₀), pospolity minerał, składnik iłów i glin. Powstaje podczas wietrzenia (kaolinizacji) skał zawierających znaczne ilości skaleni.

Kaolinit - minerał z gromady krzemianów, zaliczany do minerałów ilastych (grupa kaolinitu). Minerał bardzo pospolity i wyjątkowo szeroko rozpowszechniony.

Właściwości

• Wzór chemiczny: Al₄[Si₄O₁₀](OH)₈. - zasadowy krzemian glinu

• Układ krystalograficzny : trójskośny lub jednoskośny

• Połysk : matowy, perłowy, tłusty

• Barwa : biały, zielony, szary, żółtawy, brunatny,

• Rysa : biała

• Twardość : 2-2,5

• Gęstość: 2,58 -2,61

• Pokrój : łuseczkowy, płytkowy

• Łupliwość : doskonała, jednokierunkowa

• Przełam : praktycznie niewidoczny

• Inne : Stosowany do wyrobu porcelany

Tworzy małe kryształy o pokroju tabliczkowym, blaszkowym - blaszki heksagonalne; zrosty robakowate. Przeważnie występuje w skupieniach ziemistych; zbitych i skrytokrystalicznych. Jego monomineralne nagromadzenia tworzą skałę zwaną kaolinem. Jest giętki, miękki, przeświecający. Agregaty kaolinitu rozcierają się w palcach; w dotyku dają wrażenie suchych i nieco tłustych, czasami szorstkich bądź śliskich.

Występowanie

Produkt wietrzenia glinokrzemianów, zwłaszcza skaleni. Składnik kaolinów, glin ogniotrwałych i ceramicznych oraz iłów kaolinitowych.

Miejsca występowania: Chiny, USA, Niemcy, Czechy, Wielka Brytania, Włochy, Ukraina, Rosja.

Polska - Główny składnik karbońskich górno- i dolnośląskich łupków ogniotrwałych oraz glin ogniotrwałych z okolic Strzegomia. Najważniejsze złoża kaolinu związane są z granitami i gnejsami Dolnego Śląska.

Zastosowanie

• Podstawowy surowiec przemysłu ceramiki szlachetnej (porcelana, porcelit, fajans)

• do produkcji materiałów izolacyjnych i ogniotrwałych,

• używany do produkcji gumy, papieru, farb, kosmetyków,

• znajduje zastosowanie w medycynie.

• w przemyśle farmaceutycznym używa się go jako adsorbentu i masy wypełniającej, ma jednocześnie właściwości wiązania kwasów, buforowania odczynu i stabilizowania emulsji.

Właściwości

• Kaolinit sam nie jest ogniotrwały, tracąc bowiem wodę w stosunkowo niskiej temperaturze przestaje być już kaolinitem. Jednym z produktów jego rozpadu jest mullit - minerał, który w skorupie ziemskiej znaleziono tylko raz (na wyspie Mull u wybrzeży Szkocji), natomiast w produktach ceramicznych powstający bardzo często.

Mullit jest minerałem wytrzymującym temperatury do 1800 stopni C.

• Kaolinit jest składnikiem kaolinu, miękkiej plastycznej skały, jednego z najważniejszych surowców ceramiki szlachetnej. Kaolin stosuje się w stanie surowym lub uszlachetnionym. Na jego przydatność wpływa biała barwa, drobnokrystaliczność, zdolność do przechodzenia w stan zawiesiny, niska twardość, obojętność chemiczna, powszechność występowania i niska cena surowca. Kaolin stanowi 40 - 65% masy do produkcji porcelany, fajansu, szamotowych materiałów ogniotrwałych oraz jako wypełniacz do papieru i gumy.

Skały ilaste zasobne w kaolinit: kaoliny, iły kaolinitowe, łupki ogniotrwałe

Powstawanie minerałów iłowych. W pierwszym stadium hydrolizy

krzemianu powstają roztwory rzeczywiste, które jednak prędko przechodzą

w grupy molekularne, czyli koloidy. W ten sposób strącają się

z roztworu koloidy krzemionki, glinki i żelaza. Zanim jednak to nastąpi,

zachodzi stadium, w którym krzemionka i glinka znajdują się w stanie

roztworu rzeczywistego; wtedy możliwe są między nimi reakcje, prowadzące

do powstania substancji koloidalnych, będących połączeniem

glinki z krzemionką, jak kaolinit i minerały pokrewne; mogą one też

wiązać się z innymi tlenkami, np. żelaza i tworzyć takie minerały jak

nontronit. Okres, w którym krzemionka i glinka są w roztworze rzeczywistym,

trwa bardzo krótko; przechodzą one rychło w koloidy. Te oddziałując

na siebie strącają się jako żele glinki i krzemionki. Substancje

koloidalne tego rodzaju ulegają dalszym przemianom, mianowicie zawarta

w nich woda działa rozpuszczająco i strącająco na żele, wskutek

czego mogą one ulec strukturalnym przeobrażeniom, zwanym „starzeniem

się koloidów"; dzięki temu z ż e l ów glinki i krzemionki powstaje

krystaliczny kaolinit.

Dodać należy, że wzajemne strącanie się koloidalnej glinki i krzemionki

zależy od stężenia j o n ów wodorowych. Stwierdzono, że to strą-

54

canie odbywa się w środowisku słabo kwaśnym, natomiast nie zachodzi

w środowiskach silnie kwaśnych i alkalicznych.

Kaolin. Ten produkt wietrzenia składa się z kaolinitu krystalicznego,

koloidalnych substancji o podobnym składzie mineralnym z domieszką

innych minerałów iłowych oraz z kwarcu. Kaolin tworzy się na skałach

zawierających skalenie lub inne krzemiany zawierające glin, np. hornblendę.

Przy tworzeniu się kaolinu z ortoklazu może powstać 46-49% kaolinu.

Przy t ym przeobrażeniu potas przechodzi do roztworu, jako K 2 C 0 3

i zostaje odprowadzony. Również usuwane są węglany sodu i wapnia

powstające z innych skaleni, czasem jednak węglany powstałe w procesie

kaolinizacji mogą zostać osadzone w szczelinach skał; dlatego to

nieraz zwietrzałe skały ogniowe burzą się z kwasami.

Przy powstaniu kaolinu żelazo oraz metale jedno i dwuwartościowe

muszą zostać rozpuszczone i odprowadzone. Czynnikiem, który to uskutecznia

jest C 0 2 . Aby mogły utworzyć się złoża kaolinu, dopływ bezwodnika

kwasu w ę g l o w e g o musi być stały. Przypuszcza się, że obfitym

źródłem, dostarczającym C02 , jest rozkład materii humusowych pod

wpływem oksydacji. Ten rozkład odbywa się łatwiej w ciepłym klimacie

aniżeli w chłodnym lub umiarkowanym. Niektóre złoża kaolinu powstały

prawdopodobnie w związku z trzeciorzędowymi torfowiskami,

rozwiniętymi w ciepłym klimacie. Do takiego typu złóż należą trzeciorzędowe

kaoliny występujące na Dolnym Śląsku. Kaoliny czeskie powstały

z granitów przykrytych lignitami. Zauważyć należy, że niektóre

złoża kaolinowe powstały nie przez procesy wietrzeniowe, ale pod działaniem

gorących roztworów pochodzenia magmowego, zawierających

C 0 2 (Kornwalia).

I ł y i łupki. Drobne zawiesiny dostające się do basenów wodnych

i sedymentujące na ich dnie mogą być produktami wietrzenia zniesionymi

z lądów przez rzeki albo też mogą być produktami r o z t a r c i a skał

w czasie ich t r a n s p o r t u przez rzeki lub lodowce, albo wreszcie mogą

być produktem abrazji morskiej. Iły składają się z pyłu kwarcowego

i minerałów iłowych (głównie illitu i kaolinitu), ponadto występują

w nich drobno r o z t a r t e miki (serycyt, chloryt), związki żelaza, czasem

wodziany glinu.

---