ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΚΑΙ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΚΑΙ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ ΑΡΓΙΛΟΣ Θ. ΠΕΡΡΑΚΗ - ΛΟΪΣΙΟΥ

Άργιλος... Α. ΓΕΝΙΚΑ Ο όρος "αργιλος" (clay) δεν είναι μονοσήμαντος. Είναι δυνατό να σημαίνει, είτε ένα κλάσμα ορισμένου μεγέθους κόκκων (αργιλικό κλάσμα), είτε ένα ιζηματογενές πέτρωμα, με ορισμένο ποσοστό αργιλικού κλάσματος. Ως “αργιλικό κλάσμα” χαρακτηρίζεται, συνήθως, το υλικό, το οποίο αποτελείται από κόκκους με διάμετρο δ<2 μm και αυτός ο όρος είναι γενικότερα αποδεκτός, παρ' όλο που μερικές φορές χαρακτηρίζεται, έτσι, το κλάσμα με διάμετρο κόκκων δ<4 μm. Σε κάθε αργιλικό πέτρωμα, εκτός από το “αργιλικό κλάσμα”, απαντούν και “ιλύς” και “άμμος” (Σχ. 6.1). Ως “ιλύς”, ορίζεται το υλικό με διάμετρο κόκκων δ : 0.002-0.020 mm, σύμφωνα με το διεθνές σύστημα ταξινόμησης, ενώ σύμφωνα με το Αμερικάνικο σύστημα ταξινόμησης, ως ιλύς, ορίζεται το κλάσμα με διάμετρο κόκκων δ : 0.002 mm-0.050 mm. Ως “άμμος”, ορίζεται το υλικό με διάμετρο κόκκων πάνω από 20 μm (0.02 mm), ή πάνω από 53 μm (0.053 mm, Αμερικάνικο σύστημα ταξινόμησης). Συνήθως, ακολουθείται το Αμερικάνικο σύστημα ταξινόμησης σύμφωνα με το οποίο ορίζονται: Άργιλος: κλάσμα με διάμετρο κόκκων δ< 2μm. Ιλύς: κλάσμα με διάμετρο κόκκων δ< 2-53μm. Άμμος: κλάσμα με διάμετρο κόκκων δ>53μm. Σχ. 6.1. Τομή αργιλικού πετρώματος , με “αργιλικό κλάσμα”, “ιλύ” και “άμμο”.

Άργιλος... Β. ΟΡΥΚΤΑ ΤΩΝ ΑΡΓΙΛΩΝ Στη Γεωλογία γενικότερα, ως “άργιλος” χαρακτηρίζεται κάθε ιζηματογενές πέτρωμα με μεγάλα ποσοστά υλικού που έχουν διάμετρο κόκκων δ<2 μm, ενώ στην Κεραμική, “άργιλοι” λέγονται όλα τ' αργιλοχώματα που χρησιμοποιούνται, ως πρώτες ύλες, γιά κατασκευή κεραμικών προϊόντων και τα οποία έχουν, τουλάχιστον, δύο από τις ιδιότητες: α) μεγάλη πλαστικότητα β) μικρό μέγεθος κόκκων και γ) σκλήρυνση κατά το ψήσιμο. Β. ΟΡΥΚΤΑ ΤΩΝ ΑΡΓΙΛΩΝ Τα ορυκτά των αργίλων διακρίνονται σε δύο κατηγορίες: α) Τα αργιλικά ορυκτά (clay minerals) (κύρια: καολινίτης, ιλλίτης, μοντμοριλλονίτης, σαπονίτης, εκτορίτης) και β) Τα μη αργιλικά ορυκτά (non clay minerals), όπως π.χ. ο χαλαζίας, οι άστριοι, τα ανθρακικά ορυκτά (ασβεστίτης, δολομίτης), οξείδια και υδροξείδια του Fe, Ti, Mn, θειούχες ενώσεις, οργανικά υλικά Τα αργιλικά ορυκτά και η κρυσταλλική τους δομή Τα αργιλικά ορυκτά υποδιαιρούνται στις παρακάτω ομάδες: - Την ομάδα του καολινίτη, με αντιπροσωπευτικό ορυκτό τον καολινίτη [Al2Si2O5(OH)4 ή Al2O3.2SiO2.2H2O]. - Την ομάδα του ιλλίτη, με κύριο ορυκτό τον ιλλίτη [KyAl4(Si8-y)O20(OH)4 ή K2O.3Al2O3.6SiO2.2H2O]. - Την ομάδα του μοντμοριλλονίτη ή των σμεκτιτών, με κύριο ορυκτό τον μοντμοριλλονίτη [Al4Si8O20(OH)4.nH2O ή Al2O3.4SiO2.nH2O].

Σχ. 6.2. β) εξαγωνικά δίκτυα τετραέδρων Άργιλος... Σχ. 6.2.α. Τετράεδρα [SiO4]4-. Τα ορυκτά και των τριών ομάδων χαρακτηρίζονται από παρόμοια χημική σύσταση και παρόμοιες φυσικοχημικές ιδιότητες. Είναι υδρο-αργιλο-πυριτικά ορυκτά και ανήκουν στην κατηγορία των φυλλοπυριτικών, στα οποία βασική δομική μονάδα είναι το τετράεδρο [SiO4]4- (σχ. 6.2.α). Τετράεδρα [SiO4]4- ενώνονται μεταξύ τους και σχηματίζουν εξαμελείς δακτύλιους (σχ. 6.2.β). Σχ. 6.2. β) εξαγωνικά δίκτυα τετραέδρων

Άργιλος... Στο σχήμα 6.2.γ φαίνεται η εξαγωνική διάταξη τετραέδρων στο χώρο. Με τη διάταξη αυτή δημιουργούνται οκταεδρικά κενά, το κέντρο των οποίων καταλαμβάνεται, συνήθως, από Al3+ (ή Mg2+ ή Fe2+), ενώ οι κορυφές τους καταλαμβάνονται από οξυγόνα ή υδροξύλια. Έτσι, δημιουργούνται φύλλα τετραέδρων [SiO4]4- και φύλλα οκταέδρων Al3+. Σχ. 6.2. γ) εξαγωνική διάταξη τετραέδρων στο χώρο Οκτάεδρα Al3+ ενώνονται μεταξύ τους και σχηματίζουν φύλλα οκταέδρων Al3+ (ή Mg2+ ή Fe2+). Σχ. 6.2.ε. διάταξη οκταέδρων στο χώρο. Σχ. 6.2.δ. Οκτάεδρα Al3+.

Άργιλος... Β. 1. Ορυκτά διοκταεδρικής και τριοκταεδρικής δομής Όταν οι οκταεδρικές θέσεις του πλέγματος των αργιλικών ορυκτών καταλαμβάνονται από δύο τρισθενή κατιόντα (ως επί το πλείστον Al3+), τότε καλύπτονται, μόνο, τα 2/3 αυτών των θέσεων με αποτέλεσμα να δημιουργούνται ορυκτά διοκταεδρικής δομής (σχ. 6. 3α). Σχ. 6.3. α) Ορυκτά διοκταεδρικής δομής.

Άργιλος... Β. 1. Ορυκτά διοκταεδρικής και τριοκταεδρικής δομής Αντίθετα, όταν οι οκταεδρικές θέσεις καταλαμβάνονται από τρία δισθενή κατιόντα (Mg2+ ή Fe2+ κ.λ.π.), τότε καλύπτονται όλες οι διαθέσιμες θέσεις με αποτέλεσμα τη δημιουργία ορυκτών τριοκταεδρικής δομής (σχ. 6. 3β). Σχ. 6.3. β) Ορυκτά τριοκταεδρικής δομής.

Άργιλος... Β. 2. Ισόμορφες υποκαταστάσεις Το κρυσταλλικό πλέγμα των αργιλικών ορυκτών χαρακτηρίζεται από την ύπαρξη ηλεκτρικών φορτίων, κύρια αρνητικών, η δημιουργία των οποίων ερμηνεύεται ως εξής: Στο πλέγμα των αργιλικών ορυκτών, συμβαίνουν ισόμορφες υποκαταστάσεις, τόσο του Si4+ των τετραεδρικών θέσεων, όσο και του Al3+ των οκταεδρικών θέσεων, από ιόντα μικρότερου σθένους (Αl3+, Fe3+ και Mg2+, Fe2+). Με τις υποκαταστάσεις αυτές δημιουργείται περίσσεια αρνητικών φορτίων, τα οποία εξουδετερώνονται, είτε με δέσμευση ορισμένων κατιόντων π.χ. K+, όπως συμβαίνει στα ορυκτά της ομάδας του ιλλίτη-μοσχοβίτη (σχ. 6.4), είτε με προσρόφηση, κατιόντων υπό ανταλλάξιμη μορφή, π.χ. Na+, Ca++, τόσο από τις εσωτερικές, όσο και από τις εξωτερικές επιφάνειες του κρυστάλλου, όπως συμβαίνει (σχ. 6.5) στα ορυκτά της ομάδας του μοντμοριλλονίτη. Σχ. 6.5. Προσρόφηση Na+, Ca++ στις εσωτερικές και εξωτερικές επιφάνειες του κρυστάλλου Σχ. 6.4. Κρυσταλλική δομή ιλλίτη-μοσχοβίτη.

Άργιλος... Β. 2. Ισόμορφες υποκαταστάσεις Η διαφορά ιλλίτη-μοντμοριλλονίτη έγκειται στο ότι, στον ιλλίτη η περίσσεια αρνητικών φορτίων που προκύπτει από υποκαταστάσεις Si από Aliv εξουδετερώνεται, με δέσμευση K+, στο διαστρωματικό του χώρο, ενώ στον μοντμοριλλονίτη η περίσσεια αρνητικών φορτίων που προκύπτει, κύρια, από υποκαταστάσεις Alvi από Mg εξουδετερώνεται με προσρόφηση, υπό ανταλλάξιμη μορφή, κατιόντων Na+, Ca++ κλπ, τόσο από τις εσωτερικές, όσο και από τις εξωτερικές επιφάνειες του κρυστάλλου (σχ. 6.6). Σχ. 6. 6. Κρυσταλλικό πλέγμα μοντμοριλλονίτη α) Υποκατάσταση Si4+ από Αl3+ και δημιουργία αρνητικών φορτίων. β) Υποκατάσταση Αl3+ από Mg2+, και δημιουργία αρνητικών φορτίων. γ) Κατιόντα υπό ανταλλάξιμη μορφή, προσροφημένα στην εξωτερική επιφάνεια του κρυστάλλου. δ) Οργανικές ενώσεις και κατιόντα προσροφημένα στο διαστρωματικό χώρο του ορυκτού. Σχ.6.7 Υποκατάσταση Mg από Zn.

Άργιλος... Β. ΟΡΥΚΤΑ ΤΩΝ ΑΡΓΙΛΩΝ Tα αργιλικά ορυκτά, σύμφωνα με τη διάταξη των τετραεδρικών και των οκταεδρικών φύλλων στο πλέγμα τους, υποδιαιρούνται: 1. Ορυκτά δομής 1:1. Σχηματίζονται από την εναλλαγή ενός φύλλου τετραέδρων και ενός φύλλου οκταέδρων, τα οποία εκτείνονται στο επίπεδο που ορίζεται από τις διευθύνσεις των κρυσταλλογραφικών αξόνων a και b και εναλλάσσονται το ένα επί του άλλου κατά τη διεύθυνση του άξονα c (σχ. 6.8). Σχ. 6.8. Ορυκτά δομής 1:1.

Σχ. 6.9. Διοκταεδρικό ορυκτό δομής 1:1 (πλέγμα καολινίτη). Άργιλος... Τα Ορυκτά δομής 1:1 διακρίνονται σε: Διοκταεδρικά ορυκτά δομής 1:1, με αντιπροσωπευτικό ορυκτό τον καολινίτη (σχ.6.9) και, Τριοκταεδρικά ορυκτά δομής 1:1, με αντιπροσωπευτικό ορυκτό τον σερπεντίνη. Στα διοκταεδρικά ορυκτά δομής 1:1, ανήκουν τα ορυκτά της ομάδας του καολινίτη Al4Si4O10(OH)8 (Kaolinite group). Παλαιότερα τα ορυκτά αυτά ήταν γνωστά και ως “ομάδα των καντιτών” (candites group), αλλά ο όρος αυτός δεν ισχύει σήμερα. Tα σπουδαιότερα ορυκτά της ομάδας αυτής είναι τα:   καολινίτης: Al4Si4O10(OH)8 αλλοϋσίτης: Al4Si4O10(OH)8 4H2O. μετα-αλλοϋσίτης: Al4Si4O10(OH)8 2H2O]. ντικίτης: 2[Al4Si4O10(OH)8] νακρίτης: 6[Al4Si4O10(OH)8] Σχ. 6.9. Διοκταεδρικό ορυκτό δομής 1:1 (πλέγμα καολινίτη).

Άργιλος... Τα ορυκτά δομής 2:1 αποτελούνται από ένα φύλλο οκταέδρων που βρίσκεται ανάμεσα σε δύο φύλλα τετραέδρων (σχ. 6.13). Σχ. 6.13. Ορυκτά δομής 2:1.

Άργιλος... Αντιπροσωπευτικό διοκταεδρικό ορυκτό της δομής 2:1, είναι ο πυροφυλλίτης [Al2Si4O10(OH)2], από τον οποίο, προκύπτουν τόσο τα ορυκτά της ομάδας του ιλλίτη, όσο και τα ορυκτά της ομάδας των διοκταεδρικών σμεκτιτών έπειτα από τις κατάλληλες υποκαταστάσεις, αφ’ ενός μεν Si από Aliv, αφ’ ετέρου δε Alvi από Mg ή Fe2+ (Brindley et al, 1984). Με τις υποκαταστάσεις αυτές δημιουργείται περίσσεια ηλεκτρικών φορτίων, τα οποία εξουδετερώνονται με δέσμευση (x+y) κατιόντων M (όπου M:Ca, Na, Mg, K κ.λ.π), υπό ανταλλάξιμη μορφή, προκειμένου νά επέλθει ηλεκτροστατική ισορροπία.   Στα ορυκτά δομής 2:1, ανήκουν εκτός από τα ορυκτά της ομάδας των σμεκτιτών Al4Si8O20(OH)4.nH2O, και τα ορυκτά της ομάδας του ιλλίτη KyAl4(Si8-y,Aly)O20(OH)4, όπου 1<y<1.5, καθώς και οι βερμικουλίτες (vermicullite group). Διακρίνονται σε: Διοκταεδρικά ορυκτά δομής 2:1 (π.χ. ιλλίτης, μοντμοριλλονίτης) Τριοκταεδρικά ορυκτά δομής 2:1 (π.χ. σαπονίτης)

Άργιλος... Tα ορυκτά της ομάδας των σμεκτιτών είναι: 1. Οι διοκταεδρικοί σμεκτίτες: ·μοντμοριλλονίτης: (MgyAl2-y)Si4O10(OH)2.nH2O (σχ. 6.14), · μπαϊντελλίτης: Al2 (AlxSi4-x)O10(OH)2.nH2O · νοντρονίτης: Fe23+ (AlxSi4-x)O10(OH)2.nH2O   2. Οι τριοκταεδρικοί σμεκτίτες: · σαπονίτης:(Si3.67Al0.33)MgO10(OH)2.nH2O · εκτορίτης: Si4(Mg2.67Li0.33)O10(OH)2.nH2O Σχ. 6.14. Κρυσταλλική δομή του μοντμοριλλονίτη, με μεγαλομόρια οργανικών ενώσεων προσροφημένα στο διαστρωματικό του χώρο.

Άργιλος... Οι τρεις ομάδες των αργιλικών ορυκτών διαφέρουν ως προς το είδος και ως προς τη διάταξη στο χώρο, των ατόμων από τα οποία αποτελούνται. Αποτέλεσμα της διαφοράς αυτής είναι και η ανάπτυξη διαφορετικών τρόπων σύνδεσης μεταξύ των στρωμάτων των διαφόρων ομάδων. Γενικά, στα αργιλικά ορυκτά τα στρώματα συγκρατούνται μεταξύ τους, με ασθενείς δεσμούς (δεσμό υδρογόνου και δεσμό van deer waals). Ο δεσμός υδρογόνου είναι ένας ασθενής δεσμός ηλεκτροστατικής φύσεως μεταξύ H+ και O2+. Στα ορυκτά της ομάδας του καολινίτη, τα άτομα του υδρογόνου (του επιπέδου των OH-, που ανήκει στο φύλλο των οκταέδρων), τείνουν να σχηματίσουν δεσμούς υδρογόνου με τα οξυγόνα των παρακείμενων οκταεδρικών φύλλων.

Άργιλος... Ο δεσμός “van deer waals” είναι ο ασθενέστερος απ’ όλους τους δεσμούς και δεν συναντάται πολύ συχνά στα ορυκτά. {Αναπτύσσεται μεταξύ ουδέτερων μορίων, τα οποία επιφανειακά και στιγμιαία παρυσιάζουν μικρά υπολειμματικά φορτία δημιουργώντας, έτσι, δίπολα}. Οι δεσμοί υδρογόνου σχηματίζουν ισχυρότερο σύνδεσμο από τους δεσμούς van deer waals. Ο τρόπος σύνδεσης επηρεάζει πολύ τις ιδιότητες των ορυκτών. Ετσι, όσο ασθενέστερος είναι ο δεσμός τόσο μικρότερη η σκληρότητα τους, ασθενέστερος ο σχισμός τους κλπ.

Άργιλος... Γ. ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΑΡΓΙΛΩΝ 1. Πλαστικότητα Πλαστικότητα, είναι η ιδιότητα του μείγματος αργίλου-νερού να μορφοποιείται κάτω από την επίδραση εξωτερικών δυνάμεων και να διατηρεί αυτή τη μορφή μετά την ξήρανση και το ψήσιμο. Κατά την επαφή με το νερό τ' αργιλικά ορυκτά, περιβάλλονται από ένα λεπτό υδάτινο υμένιο, εξ αιτίας του οποίου εξασθενίζουν οι δυνάμεις συνοχής και ελαττώνεται η τριβή, με αποτέλεσμα το μίγμα αργίλου-νερού να γίνεται πλαστικό. Η πλαστικότητα εξαρτάται από: Τη μορφή των σωματιδίων (φυλλώδης ή πρισματική). Τις δυνάμεις που συνδέουν τα σωματίδια μεταξύ τους (ασθενέστερες στον μοντμοριλλονίτη, ισχυρότερες στον καολινίτη). Το είδος των προσροφημένων ιόντων (Na1+, Ca2+,...). Το πάχος των υδάτινων υμενίων. Μέτρο της πλαστικότητας είναι η ποσότητα του νερού που χρειάζεται μια άργιλος για ν' αποκτήσει τη μέγιστη πλαστικότητά της. Λέγεται νερό πλαστικότητας και εκφράζεται σε cm3 επί τοις %. Η πλαστικότητα μιας αργίλου ποικίλλει ανάλογα με την περιεκτικότητά της σε αργιλικό κλάσμα, σε μοντμοριλλονίτη, σε οργανική ουσία κλπ. 2. Ιοντοανταλλακτική ικανότητα (Ion Excance Capacity I.E.C). Ιοντοανταλλακτική ικανότητα, είναι η ικανότητα που έχουν τα αργιλικά ορυκτά να προσροφούν και να συγκρατούν ορισμένα ιόντα, τα οποία κάτω από ειδικές συνθήκες είναι δυνατό ν’ ανταλλαγούν με ιόντα άλλων στοιχείων που βρίσκονται στο περιβάλλον τους. Διακρίνεται σε κατιοντοανταλλακτική & ανιοντοανταλλακτική ικανότητα, ανάλογα με το εάν, το υπό ανταλλαγή ιόν είναι κατιόν ή ανιόν. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η κατιοντοαντλλακτική ικανότητα, η οποία μετριέται σε χιλιοστοϊσοδύναμα ανταλασσόμενου ιόντος ανά 100 gr προσροφητικού μέσου (meq/100 gr).

Ca-άργιλος+Na2CO3  Na-άργιλος+CaCO3 Άργιλος... Γ. ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΑΡΓΙΛΩΝ Αν μία άργιλος τοποθετηθεί σε διάλυμα ενός ηλεκτρολύτη, τότε συμβαίνει ανταλλαγή μεταξύ των ιόντων της αργίλου και των ιόντων του ηλεκτρολύτη: X- clay + Y+  Y-clay + X+ Η παραπάνω αντίδραση εξαρτάται από τη φύση των ιόντων X και Y, τη σχετική τους συγκέντρωση, το είδος της αργίλου. Ακόμα και για ισοδύναμες συγκεντρώσεις κατιόντων η σειρά προσρόφησής τους είναι η ακόλουθη : H > Al > Ba > Sr > Ca > Mg > NH4 > K > Na > Li Η ιοντοανταλλακτική ικανότητα έχει μεγάλη σημασία για τις ιδιότητες των αργίλων. Αν, π.χ. σε μια ασβεστούχο άργιλο προστεθεί Na2CO3, τα ιόντα Ca2+ θα ανταλλαγούν με τα ιόντα Na1, με βάση την αντίδραση: Ca-άργιλος+Na2CO3  Na-άργιλος+CaCO3 Έτσι προκύπτει Na-άργιλος, που είναι περισσότερο πλαστική. Στην παρασκευή κεραμικών, η ιοντοανταλλακτική ικανότητα επιδρά στην αντοχή του μορφοποιημένου αργιλικού υλικού, διότι επηρεάζει την ανάπτυξη των δυνάμεων συνοχής μεταξύ των αργιλικών κόκκων. Επίσης, η ιοντοανταλλακτική ικανότητα επηρεάζει τις ρεολογικές ιδιότητες (διογκωσιμότητα, ιξώδες κ.λ.π.), όταν πρόκειται για μπεντονίτες και άλλα παρόμοια υλικά. Η τιμή της ιοντοανταλλακτικής ικανότητας είναι χαρακτηριστική για τις διάφορες ομάδες των αργιλικών ορυκτών και μετριέται σε meq/gr. Eίναι μεγάλη για την ομάδα του μοντμοριλλονίτη (80-150 meq/100 gr), ενδιάμεση για τον ιλλίτη (10-40 meq/100 gr) και μικρή για τα ορυκτά της ομάδας του καολινίτη (3-5 meq/100 gr), ενώ οι βερμικουλίτες παρουσιάζουν μεγαλύτερη ιοντοανταλλακτική ικανότητα (>160 meq/100 gr).

Άργιλος... Γ. ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΑΡΓΙΛΩΝ Η ιοντοανταλλακτική ικανότητα, εκτός από τις ισόμορφες υποκαταστάσεις, επηρεάζεται και από το ποσοστό των θραυσιγενών επιφανειών (broken bonds), που είναι, συνήθως, παράλληλες προς τον άξονα C (σχ. 6.17) και στις οποίες αναπτύσσονται, επίσης, ακόρεστα ηλεκτρικά φορτία. Τα φορτία αυτά εξουδετερώνονται δια προσροφήσεως, υπό ανταλλάξιμη μορφή, κατιόντων. Σχ. 6.17. Ακόρεστα ηλεκτρικά φορτία στις θραυσιγενείς επιφάνειες του καολινίτη Ετσι, η ιοντοανταλλακτική ικανότητα των ορυκτών της ομάδας του καολινίτη, όπως και της ομάδας των χλωριτών, οφείλεται κατά ένα μεγάλο ποσοστό (>80%) στα αρνητικά φορτία που προέρχονται από τις θραυσιγενείς επιφάνειες (δεδομένου ότι στο διαστρωματικό χώρο αυτών των ορυκτών δύσκολα προσροφώνται κατιόντα). Αντίθετα, στα ορυκτά της ομάδας του μοντμοριλλονίτη, όπως και στο βερμικουλίτη, μόνο ένα πολύ μικρό ποσοστό της ιοντοανταλλακτικής τους ικανότητας (<10%), οφείλεται στα φορτία τα προερχόμενα από τις θραυσιγενείς επιφάνειες. Η ιοντοανταλλακτική ικανότητα ενός υλικού, εξ άλλου, εξαρτάται και από άλλους παράγοντες, όπως π.χ. την κοκκομετρία του, την περιεκτικότητα σε οργανική ουσία και ιδαίτερα, από το pH (η μεγαλύτερη τιμή ικανότητας ανταλλαγής σε κατιόντα βρίσκεται στην περιοχή pH ~10)

Άργιλος... Γ. ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΑΡΓΙΛΩΝ 3. Θιξοτροπία Αν αναμιχθεί κάποια άργιλος με περίσσεια νερού, είναι δυνατόν εφ' όσον το μέγεθος των αργιλικών ορυκτών είναι μικρό, να σχηματισθεί ένα αιώρημα, το οποίο μετά από λίγο πήζει, δημιουργώντας ένα πήκτωμα. Το πήκτωμα αυτό δεν ρέει όταν υποστεί κλίση, εάν όμως ανακινηθεί, μετατρέπεται ξανά σε αιώρημα. Η ιδιότητα αυτή, αναστρέψιμη και χρονοεπηρεαζόμενη είναι γνωστή ως θιξοτροπία και οφείλεται στο ότι, τα αιωρούμενα αργιλικά σωματίδια, σταδιακά, παίρνουν τέτοιες θέσεις, έτσι ώστε τα μόρια του νερού εγκλωβίζονται στα κενά που δημιουργούνται ανάμεσα στ' αργιλικά ορυκτά και δεν μπορούν να κινηθούν ελεύθερα (σχ. 6.18). Πρόκειται για την ονομαζόμενη δομή “house of cards”, όπου τα αργιλικά σωματίδια είναι συνδεδεμένα σ’ ένα τρισδιάστατο δίκτυο. Κάθε δυνατό χτύπημα μπορεί να χαλάσει αυτό το σκελετό και το αιώρημα μπορεί να κινηθεί, πάλι, ελεύθερα. Ο μοντμοριλλονίτης αναπτύσσει θιξοτροπία σε μεγάλο βαθμό. Θιξοτροπία σε μικρό βαθμό είναι δυνατό να αναπτύξουν μερικοί καολίνες ιζηματογενούς προέλευσης, όταν είναι επεξεργασμένοι με Na2CO3. Στη θιξοτροπία βασίζεται η διαδικασία καθαρισμού των γεωτρήσεων, με τη βοήθεια κατάλληλων δονητών. (Μετατροπή του πηκτοματοποιημένου μπεντονιτικού πολφού των τοιχωμάτων των γεωτρήσεων σε ρευστή μορφή). Σχ. 6.18. Δομή “house of cards”

Άργιλος... Γ. ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΑΡΓΙΛΩΝ 4. Προσρόφηση του ύδατος 4. Προσρόφηση του ύδατος Τα αργιλικά ορυκτά έχουν την ικανότητα να προσροφούν H2O στο διαστρωματικό τους χώρο και να διογκώνονται. Το ποσοστό του H2O που προσροφάται εξαρτάται, κύρια, από το είδος του αργιλικού ορυκτού και από την κοκκομετρία του. Είναι π.χ. μεγάλο για τον μοντμοριλλονίτη, λόγω των ασθενών δεσμών που αναπτύσσονται μεταξύ των διαδοχικών του στρωμάτων, σε αντίθεση με τον καολινίτη μεταξύ των στρωμάτων του οποίου αναπτύσσονται ισχυροί δεσμοί, που δεν επιτρέπουν την προσρόφηση του νερού. Προκειμένου για το μοντμοριλλονίτη, το ποσοστό του νερού που προσροφάται εξαρτάται, εκτός από το από το είδος των δεσμών και από το είδος των κατιόντων (Ca+2, Na+1 κ.λ.π), τα οποία βρίσκονται προσροφημένα στο διαστρωματικό του χώρο. Οπως φαίνεται στο σχ. 6.19, τα μόρια H2O σχηματίζουν δίπολα (β) και περιβάλλουν τα ιόντα Na+1 (γ). Με αυτόν τον τρόπο ενυδατώνονται τα ιόντα Na+1 που βρίσκονται προσροφημένα στο διαστρωματικό χώρο του ορυκτού (α) και αυξάνεται η πλεγματική του απόσταση. Σχ. 6. 19. Διαδοχικά στάδια προσρόφησης H2O στο διαστρωματικό χώρο Na-ούχου μοντμοριλλονίτη

Άργιλος... Δ. ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΑΡΓΙΛΙΚΩΝ ΚΕΡΑΜΙΚΩΝ Γ. ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΑΡΓΙΛΩΝ 5. Υδατοπερατότητα Δεδομένου του πολύ μικρού μεγέθους των κόκκων των αργιλικών ορυκτών, όπως και της διόγκωσης που δημιουργείται σ' αυτά έπειτα από προσρόφηση νερού, τα στρώματα τα οποία αποτελούνται από αργιλικά ορυκτά είναι μη υδατοπερατά. 6. Διασπορά και θρόμβωση Με την προσθήκη ορισμένων ηλεκτρολυτών είναι δυνατό, ένα αιώρημα αργιλικών ορυκτών να διατηρηθεί σε διασπορά, ή να θρομβωθεί και να καθιζήσει ως ίζημα. Δ. ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΑΡΓΙΛΙΚΩΝ ΚΕΡΑΜΙΚΩΝ 1. Διασταλτικότητα Με τον όρο διασταλτικότητα (dillatancy), εννοούμε τις μεταβολές στις διαστάσεις (διαστολή - συστολή) μορφοποιημένου δοκιμίου κατά το ψήσιμο, οι οποίες εξαρτώνται από την ορυκτολογική, τη χημική και την κοκκομετρική σύσταση της πρώτης ύλης που χρησιμοποιείται για την κατασκευή του δοκιμίου, καθώς και από την ταχύτητα μεταβολής της θερμοκρασίας ψησίματος. Τα δοκίμια αυτά κατασκευάζονται έπειτα από ειδική επεξεργασία μορφοποίησης και ξήρανσης. Συνήθως η διασταλτικότητα εκφράζεται σε ποσοστά επί τοις % του μήκους του δοκιμίου, με βάση τη σχέση ΔL/L, όπου L το μήκος του δοκιμίου, έπειτα από ξήρανση στους 105 οC και ΔL η μεταβολή του μήκους κατά το ψήσιμο. Το σύνολο των μεταβολών συναρτήσει της θερμοκρασίας μας δίνει μια διλατομετρική καμπύλη (σχ. 6.20).

Άργιλος... Δ. ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΑΡΓΙΛΙΚΩΝ ΚΕΡΑΜΙΚΩΝ 2. Υδαταπορροφητικότητα Η υδατοαπορροφητικότητα (water absorption) ενός αργιλικού κεραμικού προϊόντος, ψημένου σε ορισμένη θερμοκρασία, είναι το μέτρο του ανοικτού πορώδους του. Ορίζεται, ως το νερό που απορροφά το κεραμικό έπειτα από δίωρο βρασμό, σε αποσταγμένο νερό και μετά από 24ωρη παραμονή του μέσα στο νερό αυτό. Μετριέται σε cm3 H2O επί τοις %. Στο σχ. 6. 23, δίνεται η υδατοαπορροφητικότητα διαφόρων δοκιμίων. Φαίνεται ότι η υδατοαπορροφητικότητα αρχίζει να ελαττώνεται σε ορισμένα δείγματα στους 950 οC ή και ακόμα νωρίτερα, ενώ σε άλλα η ελάττωση αρχίζει από τους 1000 οC. Τούτο σημαίνει ότι, στις αντίστοιχες θερμοκρασίες αρχίζει η υαλοποίηση του δοκιμίου, η οποία έχει ως αποτέλεσμα το σταδιακό κλείσιμο των πόρων του. Σχ. 6.23. Υδατοαπορροφητικότητα (Wa) διαφόρων αργιλικών δειγμάτων σε σχέση με τη θερμοκρασία.

Άργιλος... Ε. ΣΗΜΑΣΙΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΑΡΓΙΛΟΥ ΣΤΗΝ ΚΕΡΑΜΙΚΗ Οι "άργιλοι" (ή "τ' αργιλοχώματα") που χρησιμοποιούνται στην Κεραμική χαρακτηρίζονται ως "πλαστικές" ή "ισχνές". Οι πρώτες, έχουν μεγάλη περιεκτικότητα σε αργιλικό κλάσμα, γι'αυτό και χρειάζονται περισσότερο νερό για τη δημιουργία πλαστικής μάζας, με αποτέλεσμα την αύξηση της πλαστικότητας, τη μεγάλη συρρίκνωση στα στάδια ξήρανσης και έψησης, όπως επίσης και τη δημιουργία ρωγμών στο μορφοποιημένο υλικό. Οι ισχνές άργιλοι, έχουν μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε αμμώδες κλάσμα και δίνουν μάζα με μειωμένη πλαστικότητα και συνεκτικότητα, γεγονός που δυσκολεύει τη μορφοποίησή της. Για το λόγο αυτό τα κεραμικά προϊόντα, που προέρχονται από τέτοιες αργίλους, έχουν μειωμένη αντοχή. Κάθε ένα από τα συστατικά των "αργίλων" συνήθως εξυπηρετεί και ένα ειδικό σκοπό κατά την παραγωγή των κεραμικών. Τα αργιλικά ορυκτά με το νερό προσδίδουν στη μορφοποιημένη μάζα την απαραίτητη πλαστικότητα και συνεκτικότητα. Οι κόκκοι της άμμου περιορίζουν τη συρρίκνωση, που λαμβάνει χώρα κατά την ξήρανση και το ψήσιμο και εξασφαλίζουν σταθερότητα και μονιμότητα σχήματος στο κεραμικό. Οι άστριοι και οι υπόλοιπες προσμίξεις που έχουν χαμηλό σημείο τήξης, επιτρέπουν το ψήσιμο της μάζας σε αρκετά χαμηλή θερμοκρασία, στην οποία, τα συστατικά αυτά, τήκονται και σχηματίζουν υαλώδη φάση. Αυτή η υαλώδης φάση γεμίζει τους πόρους και συγκολλάει τα υπόλοιπα κοκκώδη συστατικά. Τα ανθρακικά ορυκτά επηρεάζουν το θερμικό κύκλο, καθώς και το πορώδες του προϊόντος, λόγω της διάσπασής των σε CO2 και CaO ή MgO. Η θερμοκρασία της πλήρους διάσπασης κυμαίνεται μεταξύ 650οC και 920οC, περίπου και εξαρτάται από τον τύπο των ανθρακικών ορυκτών, την κοκκομετρία τους, την ταχύτητα θέρμανσης και την ατμόσφαιρα του φούρνου, τη μορφή του κεραμικού, όπως επίσης και από τα υπόλοιπα συστατικά της πρώτης ύλης.

Άργιλος... Ε. ΣΗΜΑΣΙΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΑΡΓΙΛΟΥ ΣΤΗΝ ΚΕΡΑΜΙΚΗ Tο CaO έχει ιδιαίτερη σημασία και στην παραγωγή έγχρωμων πλακιδίων, δεδομένου ότι αφ’ ενός μεν δεσμεύει ένα σημαντικό μέρος από τα οξείδια του Fe και έτσι παράγονται πλακίδια με ανοικτότερο χρώμα, αφ’ ετέρου δε βελτιώνει την συμπεριφορά του κεραμικού σώματος, όσον αφορά την αντίσταση στις ρωγμές του εφυαλώματος. Τα οργανικά συστατικά καίγονται, εν μέρει, με αποτέλεσμα την έκλυση θερμότητας και ελευθέρωση αερίων υδρογονανθράκων, σε θερμοκρασία μεγαλύτερη των 350οC. Η διάσπαση και η καύση αυτών των οργανικών ουσιών γίνεται αργά και εξαρτάται από την ίδια τους τη φύση. Το φαινόμενο αυτό, καθυστερείται από τη διάσπαση των αργιλικών ορυκτών και από το χαμηλό πορώδες, που έχει το κεραμικό σε χαμηλές θερμοκρασίες. Μικρή περιεκτικότητα οργανικής ύλης μπορεί να θεωρηθεί θετικός παράγοντας στο ψήσιμο του κεραμικού προϊόντος, διότι με την οξείδωση των οργανικών, παράγεται θερμότητα. Αντίθετα, περιεκτικότητα σε οργανική ύλη >5%, αρχίζει να προκαλεί δυσκολίες κατά το ψήσιμο του κεραμικού, π.χ. ελάττωση του ειδικού βάρους, αύξηση απώλειας πυρώσεως κλπ Στην παρουσία άνθρακα (C) στην αργιλική πρώτη ύλη αποδίδεται και ο σχηματισμός black core στο εσωτερικό του κεραμικού σώματος. Με τον όρο “black core” εννοούμε ένα σκουρόχρωμο πυρήνα που εμφανίζεται στο εσωτερικό των τούβλων, των κεραμιδιών και άλλων κεραμικών προϊόντων και φαίνεται σε μια κάθετη τομή τους. Έχει αποδειχθεί πειραματικά ότι κεραμικά προϊόντα (π.χ. τούβλα) με “black core” (εντός ορισμένων προδιαγραφών) εμφανίζουν μεγαλύτερη μηχανική αντοχή, όπως και μεγαλύτερη αντοχή στον παγετό. Παλαιότερα, επικρατούσε η άποψη ότι η εμφάνιση black core, οφείλεται σε λανθασμένο τρόπο ψησίματος. Στην πραγματικότητα, η εμφάνιση, σ’ ένα κεραμικό του black core, οφείλεται στην παρουσία C στην αργιλική πρώτη ύλη.

Άργιλος... Ε. ΣΗΜΑΣΙΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΑΡΓΙΛΟΥ ΣΤΗΝ ΚΕΡΑΜΙΚΗ Στην αργιλομάζα συναντώνται, επίσης, συχνά, οξείδια και υδροξείδια του σιδήρου. Αυτά έχουν μεγάλη σημασία στην κεραμική, διότι αντιδρούν με το SiO2 και το Al2O3 κατά το ψήσιμο και κατεβάζουν τη θερμοκρασία τήξης, επιτρέποντας έτσι στην αργιλική πρώτη ύλη να ψήνεται σε χαμηλότερη θερμοκρασία. Εξ’ άλλου τα οξείδια και υδροξείδια του σιδήρου, μαζί με τα ανθρακικά ορυκτά και τα οξείδια του τιτανίου καθορίζουν, σε συνδυασμό και με την ατμόσφαιρα του φούρνου, το χρώμα του ψημένου προϊόντος. Σε μια οξειδωτική ατμόσφαιρα φούρνου το χρώμα του κεραμικού προϊόντος που περιέχει οξείδια του σιδήρου, γίνεται προοδευτικά κόκκινο κι' αυτό οφείλεται στο σχηματισμό αιματίτη (Fe2O3), ενώ σε πολύ ψηλή θερμοκρασία, περίπου 1100 οC, το χρώμα σκουραίνει, πάλι, λόγω διάσπασης του αιματίτη. Αν η πρώτη ύλη δεν περιέχει οξείδια του σιδήρου το χρώμα παραμένει λευκό και δεν αλλάζει πολύ με το ψήσιμο. Αν η ατμόσφαιρα του φούρνου είναι αναγωγική ή ουδέτερη, τότε τα οξείδια του σιδήρου ανάγονται σε μαγνητίτη (Fe3O4) ή FeO, που είναι και τα δύο μαύρα στο χρώμα και έτσι, το τελικό προϊόν θα έχει χρώμα γκρίζο προς το μαύρο, εξαρτώμενο από τη θερμοκρασία και από τις συνθήκες της αναγωγικής ατμόσφαιρας. Οι άργιλοι που περιέχουν ασβεστίτη και οξείδια του σιδήρου, όταν ψήνονται σε αναγωγική ατμόσφαιρα, δίνουν κίτρινους ή πορτοκαλί χρωματισμούς, που οφείλονται στην αντίδραση του οξειδίου του ασβεστίου με τα οξείδια του σιδήρου, ενώ η ένταση αυτών των χρωματισμών εξαρτάται από τη θερμοκρασία ψησίματος. Από τα σουλφίδια, το περισότερο συχνά απαντώμενο στις αργίλους είναι ο σιδηροπυρίτης (FeS2).

Άργιλος... Ε. ΣΗΜΑΣΙΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΑΡΓΙΛΟΥ ΣΤΗΝ ΚΕΡΑΜΙΚΗ Η ορυκτολογική σύσταση μιας αργιλικής πρώτης ύλης επηρεάζει, έντονα, το είδος του κεραμικού που προκύπτει από τη χρήση της. Για την αξιολόγηση των αργιλικών πρώτων υλών, όσον αφορά την καταλληλότητά τους για την παρασκευή ορισμένων τύπων κεραμικών προϊόντων, με βάση την ορυκτολογική τους σύσταση έχουν προταθεί διάφορα διαγράμματα. Στο τριαδικό σύστημα αργιλικά ορυκτά – άστριοι – χαλαζίας (σχ. 6.24-6.25), οριοθετούνται συγκεκριμένες περιοχές που δείχνουν τη δυνατότητα διακύμανσης της σύστασης ορισμένων κεραμικών. Σχ. 6.24-6.25. Κύρια ορυκτολογική σύσταση πρώτων υλών διαφόρων ειδών κεραμικών

Άργιλος... Ζ. ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΤΩΝ ΑΡΓΙΛΩΝ 1. Ανάλογα με το είδος του αργιλικού ορυκτού που επικρατεί, χαρακτηρίζονται ως καολινιτικές, ιλλιτικές και μοντμοριλλονιτικές άργιλοι. 2. Ανάλογα με τη χρήση τους χαρακτηρίζονται ως: α. άργιλοι αγγειοπλαστικής "ball clays", που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή αγγείων. Είναι άργιλοι με κύρια χαρακτηριστικά την υψηλή πλαστικότητα και την κατεργασιμότητα, όπως επίσης και την εύκολη διασπορά τους στο νερό. Οι ιδιότητες τους αυτές συμβάλλουν στη σχηματοποίηση του κεραμικού προϊόντος, διότι προσδίδουν στον πηλό που τις περιέχει επαρκή αντοχή κατά τη μορφοποίηση και την ξήρανση. Χαρακτηριστικό, επίσης, των αργίλων αυτών είναι το λευκό τους χρώμα κατά το ψήσιμο, εκτός από μερικές “ball clays”, οι οποίες είναι μαύρες λόγω της περιεχόμενης οργανικής ύλης. Αποτελούνται, κύρια, από πολύ λεπτόκοκκο καολίνη. Μερικές φορές είναι δυνατό να περιέχουν μικρά ποσοστά ιλλίτη (±10%) όπως και σμεκτίτη(±5%). β. πυρίμαχες άργιλοι "refractory clays", που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή πυρίμαχων προϊόντων. Κύριο χαρακτηριστικό τους, είναι η ανθεκτικότητά σε υψηλές θερμοκρασίες (το σημείο τήξης τους υπερβαίνει τους 1700οC). Τέτοιες άργιλοι περιέχουν πολύ μεγάλο ποσοστό καολινίτη, ο οποίος τις κάνει ανθεκτικές σε υψηλές θερμοκρασίες. Απαραίτητη προϋπόθεση, για τη χρήση τους για παρασκευή πυρίμαχων, θεωρείται η απουσία σιδήρου, αλκαλίων και αλκαλικών γαιών. Μερικές φορές, εκτός από τον καολινίτη, είναι απαραίτητη η παρουσία και άλλων συστατικών στην πρώτη ύλη, όπως χαλαζία, ιλλίτη κλπ, τα οποία συντελούν στην επίτευξη των ως άνω ιδιοτήτων, χωρίς να επιφέρουν σημαντική ελλάτωση του σημείου τήξης. Με κόκκους χαλαζία π.χ. επιτυγχάνεται η επιθυμητή ελάττωση της συστολής κατά το ψήσιμο, χωρίς να προκαλείται σημαντική ελάττωση του σημείου τήξης. Για κάποια είδη πυρίμαχων τούβλων χρησιμοποιούνται άργιλοι, οι οποίες εκτός από τον καολινίτη περιέχουν και αρκετό ποσοστό ιλλίτη (±20%) όπως επίσης και χαλαζία.

Άργιλος... Ζ. ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΤΩΝ ΑΡΓΙΛΩΝ γ. δομικές άργιλοι "building clays", που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή δομικών υλικών δ. καολίνες ή "china clays", οι οποίες είναι οι καθαρότερες και ακριβότερες άργιλοι και χρησιμοποιούνται στην κεραμική για την παρασκευή πορσελάνης. ε. συνδετικές άργιλοι "Bonding clays" (μίγμα αργίλου και πυριτικής άμμου), που χρησιμοποιούνται, κύρια, στα χυτήρια για την κατασκευή καλουπιών. ζ. Bloating clays: Διογκούμενες άργιλοι. Μερικές άργιλοι όταν θερμανθούν σε υψηλή θερμοκρασία, όχι μόνο δεν αρχίζουν να υαλοποιούνται, αλλά και διαστέλλονται πολύ έντονα. Τέτοιες άργιλοι, ενώ είναι ακατάλληλες ως πρώτη ύλη για τα πυρίμαχα, θεωρούνται πολύ καλή πρώτη ύλη για την παρασκευή ελαφρών τούβλων. Κατά τον Riley, προκειμένου να παραχθούν Bloating clays, είναι απαραίτητο να πληρούνται οι εξής συνθήκες: 1. Το αργιλικό υλικό πρέπει να περιέχει κάποια συστατικά, όπως π.χ. ανθρακικά, θειϊκά, θειώδη, φθορίδια (sulphates, sulphides, fluorides), τα οποία να μπορούν να παράγουν αέριο στη θερμοκρασία στην οποία σχηματίζεται υαλώδης φάση. 2. Το αργιλικό υλικό πρέπει να είναι τέτοιας σύστασης, ώστε να παράγεται σε υψηλή θερμοκρασία μία υαλώδης φάση, με τέτοιο ιξώδες (κρίσιμο ιξώδες), που να είναι ικανή να παγιδεύσει το παραχθέν αέριο. Αν το ιξώδες του υγρού είναι πολύ χαμηλό, το αέριό μπορεί να διαφύγει, ενώ αν το ιξώδες είναι πολύ υψηλό αναπτύσσεται τέτοια πίεση που εμποδίζει την ανάπτυξη του φαινομένου bloating. Ανάλογα με την περιεκτικότητά σε αργιλικό κλάσμα, οι άργιλοι διακρίνονται σε ισχνές, όπου η περιεκτικότητα σε αμμώδες κλάσμα, είναι αρκετά σημαντική και στις πλαστικές αργίλους, στις οποίες η περιεκτικότητα σε αργιλικό κλάσμα είναι υψηλή. Ανάλογα με την πλαστικότητά τους, οι άργιλοι διακρίνονται σε πλαστικές και μη πλαστικές. Η ιδιότητά αυτή, έχει άμεση σχέση με την περιεκτικότητά τους σε διογκούμενα ορυκτά (ορυκτά ομάδας σμεκτιτών), σε αργιλικό κλάσμα κλπ

Άργιλος... Ζ. ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΤΩΝ ΑΡΓΙΛΩΝ Αργιλοι αγγειοπλαστικής Καολινιτικές · Είδος ορυκτού Ιλλιτικές Μπεντονιτικές Αργιλοι αγγειοπλαστικής “ball clays” Πυρίμαχες άργιλοι “refractory clays” Χρήση Αργιλοι πορσελάνης “china clays” Δομικές άργιλοι “building clays” Συνδετικές άργιλοι “bonding clays” Πλαστικές Πλαστικότητα Μη πλαστικές Ισχνές (αδύνατες) Περιεκτικότητα σε “αργιλικό κλάσμα” Παχειές Αλλουβιακά Κοιτάσματα Ελουβιακά ηπειρωτικά Ιζηματογενή θαλάσσια Λιμνοθαλάσσια

Άργιλος... Η. ΧΡΗΣΕΙΣ ΑΡΓΙΛΩΝ Η σπουδαιότερη χρήση των αργίλων είναι στα δομικά υλικά. Αργιλικά κεραμικά προϊόντα, όπως κεραμίδια, τούβλα, σωλήνες αποχέτευσης, πλακάκια τοίχων και δαπέδων, βρίσκουν διάφορες εφαρμογές στην οικοδομική και αντικαθιστούν το ξύλο ή το μέταλλο. Εξαρτήματα μπάνιου, γνωστά ως είδη υγιεινής κατασκευάζονται από υψηλής ποιότητας άσπρη άργιλο, ονομαζόμενη "china clay". Η δεύτερη ευρεία χρήση των αργίλων είναι για την παρασκευή των τσιμέντων portland, τα οποία προμηθεύονται από την αργιλική πρώτη ύλη, το Al2O3 και το SiO2 και στα οποία οι άργιλοι αποτελούν, το ~25% της πρώτης ύλης τους. Για την παραγωγή ελαφρών προϊόντων (light weight wares), χρησιμοποιούνται ιλλιτικές άργιλοι, που περιέχουν σίδηρο και από τις οποίες ελλείπει το Ca και, ως εκ τούτου, διογκώνονται κατά το ψήσιμο και παράγουν ελαφρά προϊόντα. Οι καολινιτικές άργιλοι, ανθίστανται σε υψηλές θερμοκρασίες χωρίς να μαλακώσουν ή να σπάσουν. Είναι οι πυρίμαχες άργιλοι (fired clays) και χρησιμοποιούνται σε κλιβάνους ή σε δάπεδα φούρνων για να προστατεύσουν τα τοιχώματα κατά τη διαδικασία της πύρωσης. Οι μοντμοριλλονιτικές άργιλοι, έχουν την ιδιότητα να διογκώνονται όταν αναμειγνύονται με νερό. Αυτή η ιδιότητα τις καθιστά χρήσιμες για την κατασκευή πολφού σε γεωτρήσεις πετρελαίου δεδομένου ότι, εμποδίζουν την απώλεια των ρευστών της γεώτρησης, σε πορώδη πετρώματα και βοηθούν να λαμβάνονται καρόττα από τα τρυπάνια. Άλλες σπουδαίες χρήσεις της αργίλου είναι στη χαρτοποιϊα, υαλουργία, στην παρασκευή αγγείων, καλουπιών χυτηρίων (δέσιμο πυριτικής άμμου) κ.λ.π. Χρήση της αργίλου στην παραγωγή αλουμινίου είναι ασύμφορη και γίνεται μόνο ερευνητικά. Έτσι, ενώ στις δυτικές Η.Π.Α. υπάρχουν πολύ εκτεταμένα κοιτάσματα συμπαγών αργίλων με 28% Al2O3, οι Η.Π.Α. εξαρτώνται εξ ολοκλήρου, από ξένες χώρες όσον αφορά το Al.

Άργιλος... Θ. ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΡΕΥΝΑΣ ΤΩΝ ΑΡΓΙΛΩΝ Κοκκομετρική Ανάλυση Ορυκτολογική Ανάλυση Χημική Ανάλυση Χρωματογραφία Με ακτίνες rontgen (μέθοδος XRD) Με διαφορική θερμοανάλυση (μέθοδος DTA) Με υπέρυθρη ακτινοβολία (μέθοδος IR) Με ηλεκτονικό μικροσκόπιο Με XRF Με Ατομική Απορρόφηση Με Υγροχημικές μεθόδους

Καμπύλες διαφορικής θερμικής ανάλυσης καολινίτη Άργιλος... Θ. ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΡΕΥΝΑΣ ΤΩΝ ΑΡΓΙΛΩΝ Καμπύλες διαφορικής θερμικής ανάλυσης καολινίτη

Διάγραμμα περιθλασιμετρίας ακτίνων-Χ (XRD) καολινίτη Άργιλος... Θ. ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΡΕΥΝΑΣ ΤΩΝ ΑΡΓΙΛΩΝ Διάγραμμα περιθλασιμετρίας ακτίνων-Χ (XRD) καολινίτη Φωτογραφίες από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο αλλοϋσίτη και καολινίτη

Καμπύλη υπέρυθρης ακτινοβολίας (FT IR spectrum) του καολινίτη Άργιλος... Θ. ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΡΕΥΝΑΣ ΤΩΝ ΑΡΓΙΛΩΝ Καμπύλη υπέρυθρης ακτινοβολίας (FT IR spectrum) του καολινίτη