چگونگی تشکیل شیل

نحوه تشکیل مواد اولیه سیلیکاتی در طبیعت به شکل عمومی ، موضعی و محلی

خاک شیل حاصل از عمل پیشروی دریا در ساحل می باشد. در دریاها، خصوصاً در خلیج ها و سواحل آنها، مقادیر زیادی ذرات رسی و کلوییدی وجود دارد در حال ته نشینی است. این گونه کلوییدها و ذرات رسی در سواحلی که عمدتاً از ماسه های سیلیسی و فلدسپاتی تشکیل شده است رسوب کرده و آنها را تبدیل به ماسه سنگ می نماید.

خواص عمومی مینرال های موجود در رسه های طبیعی

به طور کلی موضوعاتی را که در خصوص رس ها بایستی مورد توجه قرار دهیم به قرار زیر است:

1. ترکیب فیزیکی: اندازه ذرات، توزیع و شکل های هر نوع مینرال

2. ترکیب شیمیایی

3. پدیده جذب سطحی یونی

4. فشردگی و بافت رس

5. ترکیب مینرالوژی رس: انواع موجود و مقدار نسبی هر یک در خاک رس

6. استحکام خشک

7. انقباض خشک شدن

8. پلاستیسیتی

9. رفتار حرکتی رس در جریان آبکی بودن

10. قابلیت نفوذ

11. ثبات تعلیق در آب

12. عملکرد در جریان کار خشک شدن

13. دمای پخت-دمای زینترینگ-دمای ذوب

14. رنگ در اتمسفر کسیدان و احیا

15. انقباض پخت

انواع کانی های رسی و خواص عمومی آنها

1. کائولین : مینرال کائولین به صورت بلورهای فلس مانندی است که اندازه ذرات آن زیر 2 میکرون بوده به صورت توده به رنگ سفید می باشد. ترکیب مینرالی آن به صورت 2SiO₂,Al₂O₃,2H₂O است، وجود این مینرال در خاک رسی، درجه پخت را بالا برده و انقباض خشک شدن و همچنین انقباض پخت را کم می کند. هر خاک رسی که دارای مقادیر زیادی از این مینرال باشد، کیفیت آن مطلوبتر و قابلیت صنعتی بیشتری را دارد.

2. مونت موریلونیت : به مینرال هایی که دارای شبکه های بلوری انبساط پذیر هستند و دارای بلورهای عمدتاً زیر 1 میکرون می باشند گفته می شوند. مونت موریلونیت ها آلومینو سیلیکات هایی هستند که در آنها نسبت SiO₂ به Al₂O₃ برابر 4 بوده و دارای مقادیر کمی اکسید های قلیایی خاکی می باشند. فرمول عمومی آنها به صورت مقادیری آّب 4SiO₂,Al₂O3,H₂O⁺ است در این بلورها عموماً بخشی از Al³⁺ با Mg²⁺جایگزین گردیده است. وجود مونت موریلونیت ها در مجموعه های رس قابلیت شکل پذیری را افزایش می دهد، اما حساسیت رس را در جریان انقباض خشک شدن افزایش می دهد. یکی از انواع کانی های رسی که در گروه مونت موریلونیت ها قرار می گیرد بنتونیت است. وجود بیش از 5% بنتونیت در یک کانی رسی، قطعه شکل یافته رس را ،       فوق العاده آماده ترک خوردن می کند. انقباض پخت قطعات را نیز افزایش می دهد.کانی های دیگری که جز مونت موریلونیت ها محسوب می شوند عبارتند از ساپونیت (دارای مقادیر زیادی MgO) و ورمیکولیت(استثنا وجود این ماده دارای شبکه انبساط پذیر نمی باشد).

3. کلریت : گروهی از سیلیکات های آبدارند که به رنگ سبز بوده و یون آهن در آن برتری داشته و خیلی شباهت به میکاها دارد. وجود کلریت در خاک های رسی، در جریان عمل پخت حالت های تورم حاصل شده و قطعه حالت پفکی پیدا می کند.

4. مسکویت : این نوع رس هم خیلی شباهت به ایلیت دارد. تفاوت آن با ایلیت در مقدار Al₂O₃ موجود در آن است. به طوری که مقدار Al₂O₃آن بیش از ایلیت می باشد.

5. سپیولیت و پالی گورسکیت : در خاک های رسی یافت می شود، این مینرال ها به خوبی در اسیدها حل میشوند؛ این گونه رس ها معمولاً در خاک های کربناته وجود دارند و هنگام تجزیه شیمیایی با مقادیر کربنات موجود ایجاد اشتباهاتی را می نماید.

6. آتاپولیژت : نوعی کانی رسی شبیه میکا است، فرمول آن Si₈O₂₀ Mg₅(OH)₂,4H₂O می باشد که مقدار قابل توجهی منیزیم جای آلومینیوم را گرفته است. وجود آن در رسها، انقباض، خشک شدن و پخت را بسیار زیاد میکند، این ماده در اسیدهای معمولی حل می شود.

7. کلسیت : مقادیر متفاوتی از کربنات کلسیم، معمولاً در خاک های رسی وجود دارد، خصوصاً این ماده در خاکهای رسی اصفهان – یزد – مشهد – آذربایجان شرقی و غربی وجود دارد. وجود این ماده در رس به صورتی که در محدوده بالاتر از 10% باشد، تغییرات رنگی اساسی در رنگ رس می دهد.

8. دولومیت : این ماده نیز شباهت به کربنات کلسیم دارد، با این تفاوت که وجود دولومیت بخاطر وجود اکسید منیزیم در ساختارش، در بافت آجر پخته شده، سستی قابل ملاحظه ای را ایجاد می کند.

9. ژیپس : (CaSO₄,2H₂O) ژیپس در کانی های رسی، به عنوان یک ماده مضر غالباً به صورت کم و بیش وجود دارد. ژیپس در جریان پخته شدن در دماهای زیر  1200فقط آب مولکولی خود را از دست می دهد، در چنین حالتی در آجرهای معمولی که در دمای محدوده  1000 پخته می شود، سولفات کلسیم بدون آب در درون آجر با دریافت رطوبت به تدریج هیدراته شده و حجم آن زیاد می شود. این عمل برای دانه های زیر یک میلیمتر باعث کم شدن استحکام آجر می شود و برای دانه های بزرگتر، باعث تخریب کلی آجر می گردد.

10. پیریت : (FeS₂) وجود پیریت در خاک های رسی باعث متخلخل شدن بافت آجر شده و با وجود مقدار زیاد در خاک های رسی سبب از هم پاشیدن آجر می گردد.

علاوه بر خاک های رسی، برای حل مسئله خشک کردن آجرها، خصوصاً برای آجرهای توکار، که عمدتاً به صورت هوا خشک، خشک می شود، از خاک های پر ماسه جهت مخلوط کردن با رس های معمولی استفاده میشود. عمده سیلیس موجود در این خاک ها، ماسه های کوارتزیت است؛ ماسه های کوارتزیت، تغییرات فازی چندانی در جریان عمل پخت آجر ندارد و بدین سبب، شکل انبساط های ناگهانی و یا انقباض های نابهنگام از خود نشان نمی دهد. خوشبختانه در لایه های خاک های رسی، لایه هایی از خاک های ماسه دار هم یافت می شود که در صورت برنامه ریزی صحیح استفاده از معدن، امکان فرموله کردن خاک، جهت کاربرد مشخص را می توان فراهم نمود.