ΕΙΔΗ ΑΡΓΙΛΩΝ ΔΟΜΙΚΟΥ ΠΗΛΟΥ

Τα αργιλικά ορυκτά υποδιαιρούνται στις παρακάτω κύριες ομάδες:

• Ομάδα του καολινίτη, με αντιπροσωπευτικό  ορυκτό τον καολινίτη  AlSi(OH) .
• Ομάδα του ιλλίτη, με κύριο ορυκτό τον ιλλίτη (K,HO)Al[(OH)/AlSi₁₀
• Ομάδα του μοντμοριλλονίτη, με κύριο ορυκτό τον μοντμοριλλονίτη AlSi₂₀(OH)·nHO.

Τα ορυκτά και των τριών ομάδων χαρακτηρίζονται από παρόμοια χημική σύσταση και παρόμοιες φυσικοχημικές ιδιότητες.

ΚΑΟΛΙΝΙΤΗΣ – ΚΑΟΛΙΝΗΣ

Ο καολινίτης είναι το κύριο ορυκτό συστατικό της αργίλου του καολίνη. Πήρε το όνομά του από το χωριό Kao-ling, της πόλης Jingdezhen, της περιφέρειας Jiangxi, στην Κίνα. Προέρχεται από τους αστρίους των γρανιτών. Είναι πρωτογενές αργιλοπυριτικό διστρωματικό ορυκτό και αποτελεί κύριο συστατικό της αργίλου του καολίνη. Ο  χημικός του τύπος του καολινίτη είναι: AlSi(OH) .

Τα πέταλα της κρυσταλλικής δομής του καολινίτη αποτελούνται από ένα τετραεδρικό στρώμα πυριτίου (Si) και ένα οκταεδρικό στρώμα αργιλίου (Al), συνδεδεμένα μεταξύ τους σε μικρή απόσταση, με ασθενείς ηλεκτροστατικούς δεσμούς. Σχηματίζουν σταθερά φυλλάρια με δυνατότητα δέσμευσης ιόντων μόνο προς τα έξω. Το νερό ή άλλα ιόντα δε διεισδύουν και δε δεσμεύονται στο εσωτερικό των φυλλαρίων.

Ο καολίνης,  εξαιτίας της μοριακής του δομής και της μικρής ειδικής επιφάνειας των πετάλων του (λόγος διαμέτρου προς πάχος 10/3), απορροφά, σε σύγκριση με άλλες αργίλους περιορισμένες ποσότητες νερού. Έχει για τον ίδιο λόγο μικρό μέτρο διόγκωσης και συρρίκνωσης και εμφανίζει μειωμένη πλαστικότητα. Τα μηχανικά του χαρακτηριστικά είναι πτωχά.

Ο καολίνης είναι γνωστός ως λευκή γη ή λευκός πηλός ή πηλός Κίνας. Είναι λεπτόκοκκο, κρυσταλλικό λευκό πέτρωμα με μορφή πούδρας. Περιέχει κυρίως καολινίτη αλλά και άλλα αργιλικά ορυκτά καθώς και θραύσματα πυριτικών πετρωμάτων.

Ο πηλός του καολίνη είναι κατάλληλος για την κατασκευή καλουπωτού πηλού, επειδή παρουσιάζει μειωμένη συρρίκνωση κατά το στέγνωμα και επειδή η μειωμένη πλαστικότητά του αντισταθμίζεται από την ίδια την τεχνική κατασκευής.

Στην κεραμική χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη της πορσελάνης. Παρουσιάζει  υψηλή πυραντίσταση με θερμοκρασία τήξης στους 1450 °C. Μετά την όπτηση μετατρέπεται σε  κεραμικό μεγάλης αντοχής και πολύ καλών μηχανικών ιδιοτήτων. Είναι κατάλληλος για την παραγωγή πυρίμαχων ειδών (πυρότουβλα, πλακίδια).

Χρησιμοποιείται επίσης ως πληρωτικό υλικό βαφών χρωμάτων και συγκολλητικών υλικών, στη βιομηχανία χάρτου και καλλυντικών (πούδρες). Ως πληρωτικό υλικό αυξάνει την ελαστικότητα του πολυαιθυλενίου και του καουτσούκ. Χρησιμοποιείται και από τη βιομηχανία τροφίμων και στην ιατρική.

ΙΛΛΙΤΗΣ

Ο ιλλίτης πήρε το όνομά του από το Illinois των ΗΠΑ. Προέρχεται κυρίως από τους μαρμαρυγίες (μίκες) αλλά και από άστριους των γρανιτών. Είναι δευτερογενές αργιλοπυριτικό τριστρωματικό ορυκτό, που ενσωμάτωσε κάλιο κατά τη διαδικασία της διαγένεσης. Ο χημικός του τύπος είναι:   (K,HO)Al[(OH)/AlSi₁₀

Τα πέταλά της κρυσταλλικής δομής του ιλλίτη αποτελούνται από δύο τετραεδρικά στρώματα πυριτίου (Si) και ανάμεσά τους ένα οκταεδρικό στρώμα αργιλίου (Al).

Συχνά στις θέσεις του οκταεδρικού στρώματος το αργίλιο αντικαθίσταται από  μαγνήσιο (Mg) ή σίδηρο (Fe). Επίσης στις θέσεις του τετραεδρικού στρώματος το πυρίτιο (Si) μπορεί να αντικατασταθεί από αργίλιο (Al).

Στον ενδοστρωματικό χώρο μεταξύ των πετάλων δεσμεύονται κατιόντα καλίου (K), νατρίου (Na) ή νερού (HO).

Ο ιλλίτης έχει πλατειά και λεπτά εξαγωνικά πέταλα, με λόγο διαμέτρου προς πάχος 3 / 1 και αυξημένη ικανότητα ανταλλαγής ιόντων. Όταν απορροφά από το έδαφος νερό, ενυδατωμένα κατιόντα νατρίου (Νa), μαγνησίου (Mg) ή ασβεστίου (Ca), αποβάλλει το κάλιο. Η διείσδυση του νερού μεταξύ των πετάλων του αυξάνει τον όγκο του.

Τα συστρωματώματα του ιλλίτη δε διασπώνται εύκολα από το νερό και για το λόγο αυτό ο ιλλίτης παρουσιάζει μικρή διόγκωση και πλαστικότητα. Όταν στεγνώσει, συρρικνώνεται περισσότερο από τον καολίνη, λιγότερο όμως από τον μοντμοριλλονίτη.

ΜΟΝΤΜΟΡΙΛΛΟΝΙΤΗΣ

Ο μοντμοριλλονίτης πήρε το όνομά του από την πόλη Montmorillon στη Γαλλία. Είναι δευτερογενές αργιλοπυριτικό τριστρωματικό ορυκτό. Δημιουργείται από την υδροθερμική εξαλλοίωση (πλήρη αλλοίωση) των ηφαιστειακών τόφφων (πωρόλιθων), της ηφαιστειακής τέφρας και του μπεντονίτη. Είναι κύριο συστατικό του μπεντονίτη. Αποτελεί το 60 – 80 % του όγκου του. Το χρώμα του είναι λευκό και διαφοροποιείται ανάλογα με τις προσμίξεις που περιέχει. Ο χημικός του τύπος είναι: AlSi₂₀(OH).nHO.

Ο μπεντονίτης είναι πλαστική άργιλος, που βρίσκεται σε περιοχές συγκέντρωσης ηφαιστειακής τέφρας. Περιέχει κυρίως μοντμοριλλονίτη αλλά και άλλα ορυκτά, όπως αστρίους, μαρμαρυγίες, χαλαζία, σιδηροπυρίτη και ασβεστίτη. Η ευρεία χρήση του οφείλεται στις χαρακτηριστικές του ιδιότητες, όπως η μεγάλη προσροφητική ικανότητα, η υψηλή πλαστικότητα ο υψηλός βαθμός ιοντοεναλλαγής, και η συνδετική του ικανότητα.

Τα πέταλα της κρυσταλλικής δομής του μοντμοριλλονίτη αποτελούνται, όπως και τα πέταλα του ιλλίτη, από δύο τετραεδρικά στρώμα πυριτίου και ανάμεσά τους ένα οκταεδρικό στρώμα αργιλίου.

Το πυρίτιο (Si) στο κέντρο των τετραέδρων, όταν υποκατασταθεί από ιόντα μικρότερου σθένους, αργιλίου (Al), ή όταν το αργίλιο (Al) των οκταέδρων υποκατασταθεί  από  κατιόντα, όπως  π.χ. μαγγανίου (Mg) ή σιδήρου (Fe), τότε δημιουργείται περίσσεια αρνητικών φορτίων, τα οποία εξουδετερώνονται με δέσμευση άλλων κατιόντων, προκειμένου να επέλθει ηλεκτροστατική ισορροπία. Έτσι, ο μοντμοριλλονίτης αποκτά  την τάση να προσροφά και να συγκρατεί στον ενδοστρωματικό του χώρο κατιόντα, κυρίως νατρίου (Na) ή ασβεστίου (Ca) και νερό (HO).

Τα πέταλα του μοντμοριλλονίτη έχουν μεγάλο μήκος και μικρό πάχος με λόγο διαμέτρου προς πάχος περίπου 100 / 1. Έχουν βελονοειδή μορφή, μεγάλη ειδική επιφάνεια και μεγάλη ικανότητα συγκράτησης νερού. Ο μοντμοριλλονίτης, όταν απορροφά νερό, πολλαπλασιάζει τον όγκο του.

Ο δομικός πηλός του μοντμοριλλονίτη διογκώνεται με το νερό περισσότερο από τους άλλους πηλούς. Οι ελκτικές δυνάμεις μεταξύ των αργιλικών πετάλων του αυξάνονται και αποκτά μεγάλη πλαστικότητα. Μετά το στέγνωμα συρρικνώνεται περισσότερο από τον καολίνη και τον ιλλίτη.

Εκτός από τη δόμηση ο μοντμοριλλονίτης χρησιμοποιείται:

• Σε γεωτρήσεις ως λειαντικό και λιπαντικό μέσο
• Σε παλιές πετρελαιοπηγές ως μέσο ανάσχεσης της ανόδου τοξικών ουσιών στην επιφάνεια του εδάφους
• Στη δέσμευση και την ταφή ραδιενεργών αποβλήτων
• Στις καλλιέργειες ως μέσο συγκράτησης νερού
• Ως στεγανοποιητής σε φυσικές λεκάνες συγκέντρωσης νερού και σε φράγματα
• Στην παραγωγή συνθετικών υλικών ως πρόσθετο ή πληρωτικό υλικό
• Στη βιομηχανία χυτηρίων ως συνδετική ύλη που προσδίδει πλαστικότητα στις άμμους των χυτηρίων
• Ως καλλυντικό καθαρισμού
• Στην ιατρική για την αντιμετώπιση της διάρροιας