Svojstva, geneza i upotreba bentonitne gline

8/18/2019 Svojstva, geneza i upotreba bentonitne gline

1/45

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

RUDARSKO – GEOLOŠKO – NAFTNI FAKULTET

Preddiplomski studij rudarstva

SVOJSTVA, GENEZA I UPOTREBA

BENTONITNE GLINE

Završni rad

Mihovil Franić

R3390

Zagreb, 2013.


2/45

Sveučilište u Zagrebu Završni rad

Rudarsko-geološko-naftni fakultet

SVOJSTVA, GENEZA I UPOTREBA

BENTONITNE GLINE

Mihovil Franić

Završni rad je izraĎen: Sveučilište u Zagrebu Rudarsko-geološko-naftni fakultetZavod za mineralogiju, petrologiju i mineralne sirovine

Pierottijeva 6, 10 000 Zagreb

Saţetak

U završnom radu opisana je općenita mineralogija glina sa posebnim osvrtom na

montmorilonit. Navedena su svojstva bentonita, procesi oplemenjivanja i industrijska

upotreba gdje su opisano sušenje glina, njihovo drobljenje i mljevenje, te dodavanje aditiva

za širenje njihove primjene. U Genezi je objašnjen postanak bentonitnih glina sa fokusom

na leţišta otoka Milos u Grčkoj. Navedena su velika svjetska nalazišta i nalazišta u

Hrvatskoj, te je opisana njihova količina i kvaliteta.

Ključne riječi: Bentoniti, montmorilonit, oplemenjivanje, industrijska upotreba, geneza bentonita, bentoniti Hrvatske

Završni rad sadrţi: 38 stranica, 21 slika i 22 referenci

Jezik izvornika: hrvatski.

Završni rad pohranjen: Knjiţnica Rudarsko-geološko-naftnog fakultetaPierottijeva 6, Zagreb

Mentor: Dr. sc. Sibila Borojević Šoštarić, docent RGNF-a

Pomoć pri izradi: Dr. sc. Ţelimir Veinović, docent RGNF-a

Ocjenjivači:1. Dr. sc. Sibila Borojević Šoštarić, docent RGNF-a2. Dr. sc. Gordan Bedeković, izvanredni profesor RGNF-a3. Dr. sc. Ţelimir Veinović, docent RGNF-a

Datum obrane: 19. rujna 2013., Rudarsko-geološko-naftni fakultet, Sveučilište u Zagr eb


3/45

I

SADRŢAJ:

POPIS SLIKA....................................................................................................................III

1. UVOD.............................................................................................................................1

2. MINERALOGIJA BENTONITA................................................................................3

3. SVOJSTVA BENTONITA...........................................................................................6

4. ODREĐIVANJE PLASTIČNOSTI.............................................................................7

5. PROCESI OPLEMENJIVANJA...............................................................................9

5.1 Mljevenje i oplemenjivanje...........................................................................................10

6. INDUSTRIJSKA UPOTREBA BENTONITA.........................................................12

6.1. Trgovačke vrste bentonita............................................................................................12

6.2. Isplake..........................................................................................................................13

6.3. Pijesak u ljevaonicama kalupa.....................................................................................14

6.4. Dekolorizacija ulja.......................................................................................................14

6.5. Peletiranje ţeljeznih ruda.............................................................................................14

6.6. Upotreba bentonita na otpadu......................................................................................15

6.7. Upotreba bentonita u odlagalištima radioaktivnog otpada...........................................17

7. GENEZA......................................................................................................................17

8. SVJETSKA NALAZIŠTA..........................................................................................18

8.1. USA i Kanada...............................................................................................................18

8.2. Juţna Amerika..............................................................................................................20

8.3. Europa..........................................................................................................................21

8.4. Azija.............................................................................................................................25

8.5. Afrika............................................................................................................................26


4/45

II

9. BENTONITI U HRVATSKOJ..................................................................................27

9.1. Lika...............................................................................................................................29

9.2. Dinara – Svilaja............................................................................................................30

9.3. Gornja Jelenska............................................................................................................32

9.4. Poljanska Luka – Pregrada – Radoboj.........................................................................34

9.5. Bednja...........................................................................................................................35

10. ZAKLJUČAK............................................................................................................36

11. LITERATURA..........................................................................................................37


5/45

III

POPIS SLIKA

Slika 1-1. Bentonitna glina (Panoch 2011)...........................................................................2

Slika 2-1. Struktura montmorilonita (WordPress 2012).......................................................4

Slika 2-2. Širina i debljina montmorilonita (NC State University 2013).............................5

Slika 4-1. Casagrandeov aparat (Kvasička 2007).................................................................8

Slika 5-1. Tehnološka shema oplemenjivanja bentonita (Kutlić et al. 2012).....................10

Slika 5-2. Mljevenje bentonita (Chang 2001).....................................................................11

Slika 6-1. Korištenje bentonita kao isplake (Hochbahn 2013)...........................................13

Slika 6-2. Bentonitni peleti (MGS 2011)............................................................................15

Slika 6-2. Geosintetički glineni slijevi (Global Source 2013)............................................16

Slika 6-3. Izolacija spremnika bentonitnom glinom (SKB 2006)......................................17

Slika 8-1. Nalazišta bentonita Sjeverne Amerike i Kanade................................................18

Slika 8-2. Nalazišta bentonita u Argentini..........................................................................20

Slika 8-3. Nalazišta bentonita Europe.................................................................................21

Slika 7-1. Leţišta bentonita otoka Milos (Christidis et al. 1995).......................................22

Slika 7-2. Presjeci leţišta Ankeria i Aspro Horio (Christidis et al. 1995)..........................23

Slika 8-4. Nalazišta bentonita Azije...................................................................................25

Slika 8-5. Nalazišta bentonita Afrike..................................................................................26

Slika 9-1. Geološka karta sjeverozapadnih i centralnih Dinarida i Zagorje-Mid-

Transdanubijske zone (Marković 1998)..............................................................................28

Slika 9-2. Presjek leţišta Maovice – Štikovo (Braun 1991)…….......................................31

Slika 9-3. Presjek leţišta Gornja Jelenska (Braun 1991)....................................................33

Slika 9-4. Presjek leţišta Poljanska Luka (Braun 1991).....................................................34


6/45

1

1. UVOD

Bentonit je pojam koji je isprva bio korišten kao naziv za jako koloidalno plastičnu

glinu naĎenu u Wyomingu, nedaleko od Fort Bentona, u leţištu kredne starosti. Glavne

karakteristike te gline bile su bubrenje koje moţe dosegnuti i nekoliko puta veći volumen

od početnog, pri kontaktu s vodom, te stvaranje tiksotropskog gela sa vodom pri

minimalnim količinama bentonita. Kasnije je pojam korišten za opis plastičnih glina,

nastalih alternacijom vulkanskog tufa i pepela, sa dominantnim sadrţajem minerala

smektita, najčešće montmorilonita1. Minerali smektita su individualni kristali većinom

manji od 0,002 mm (Kutlić et al. 2012).

Minerali glina nastali su trošenjem primarnih minerala iz vulkanskog pepela.Dominantno se sastoje od montmorilonita, kvarca, tinjca i feldspata. Kaolinit, gips, kalcit i

teški minerali nalaze se u malim količinama u bentonitu. Većina tih minerala sadrţana je u

gruboj frakciji (> 10 m), dok se tinjci i kaolinit javljaju u finoj i gruboj frakciji. Osim

kvarca, kristobalit i tridimit su vaţne komponente u nekim bentonitima i miješanje slojeva

tih dvaju polimorfnih modifikacija je često. Učestali teški minerali su cirkon, magnetit,

apatit, magnezit i piroksen (Chang 2001).

Bentonit (slika 1-1) se oplemenjuje u svrhu pridobivanja natrijem i kalcijem

bogatih montmorilonita, aktivnih glina i organo-glina. Svi navedeni produkti imaju

različita svojstva te se primjenjuju u širokom rasponu u koji spadaju: peletizacija,

ljevarstvo, konstr ukcije graĎevina, bušenje, hranu i ulja, poljoprivredu, farmaciju,

kozmetiku i medicinu, sredstva za pranje, boje, lakove, keramik u, papir, pijesak za mačke

itd (Kutlić et al. 2012).

Industrijsko korištenje bentonitne gline dolazi do izraţaja tek kad se shvate

kompozicija, struktura i svojstva. Svojstva bentonita uočavamo kad je materijal kao

suspenzija u vodi, u obliku suhog praha ili u granulama. Prilikom korištenja bentonita u

industrijske svrhe najviše se koristi svojstvo bubrenja, zbog kojega se formira viskozna

suspenzija vode. Ovisno o omjeru gline i vode moţemo dobiti mješavine za spajanje,

plastificirnje ili suspenzijski agens. Ovisno o količini gline, bentoniti u vodi dispergiraju u

koloidne čestice velike aktivne površine. Velika aktivna površina bentonita u vodi glavni je

razlog zašto bentoniti funkcioniraju dobro u stabiliziranju emulzija ili kao medij za

1 Naziv montmorilonit potječe od imena leţišta Montmorillon u Francuskoj.


7/45

2

prijenos različitih kemikalija. Bentoniti ostvaruju kemijsku reakciju s različitim organskim

materijalom, te se stvaraju spojevi koji se prvenstveno koriste kao agens u obliku gela iz

različitih organskih tekućina (Clem et al. 1961).

U Hrvatskoj leţišta bentonitnih glina nalaze se u Hrvatskome zagorju (područje

Bednje, Poljanske Luke), u jugozapadnom pribreţju Moslavačke gore (Gornja Jelenska),

Lici (Divoselo) i Svilaji (Štikovo, Maovice), a pojava gline zabiljeţena je i u Baranji i

Baniji (Marković 1998.).

Cilj ovog završnog rada je: (i) prikazati mineraloška i fizikalno-kemijska svojstva

bentonitnih glina općenito, (ii) opisati procese oplemenjivanja i industrijsku upotrebu, (iii)

objasniti model postanka (geneze) bentonita, te (iv) opisati karakteristike leţišta

bentonitskih glina u Republici Hrvatskoj kao i najvaţnijih svjetskih leţišta.

Slika 1-1. Bentonitna glina (Panoch 2011)


8/45

3

2. MINERALOGIJA BENTONITA

Minerali glina su trošenjem i hidrotermalnim procesima hidratizirani

aluminosilikati koji uz silicij i aluminij sadrţavaju kalcij, magnezij, ţeljezo, natrij, kalij itd.

Temeljna struktura svih minerala glina jest sloţeni paket sastavljen od T-sloja spojenih

SiO4 tetraedara u kojima je svaki silicij okruţen s 4 kisika i O-sloja aluminijskih oktaedara

u kojima je svaki aluminij okruţen sa 6 kisik a ili (OH)-skupina. Strukture mogu biti

dvoslojne ili troslojne. Kaolinit dvoslojne strukture T+O (jedan SiO4 tetraedarski sloj i

jedan aluminij oktaedarski sloj) pripada grupi kaolina, a montmorilonit troslojne skupine

T+O+T (aluminij oktaedarski sloj nalazi se izmeĎu dva SiO4 tetraedarska sloja) pripada

grupi smektita (Vrkljan 2001).

Smektit, glavni sastojak bentonita ima slojevitu strukturu sastavljenu od dva

silicijska tetraedarska sloja i jednoga središnjeg aluminijskog dioktaedra ili magnezijeva

trioktaedarskog sloja. Kad su slojevi naslagani, privlačenje što ih drţi na okupu je slabo te

slabo nabijeni kationi i polarne molekule mogu ući u meĎuprostor slojeva, uravnoteţiti

naboj pri čemu dolazi do širenja rešetke. Vrijednost negativnog naboja na s loju je osnova

uzeta za prepoznavanje montmorilonita i beidelita. Kao općenito pravilo uzeto je da

minerale kod kojih se više od pola naboja nalazi u oktaedarskome dijelu nazivamo

montmorilonitima, a kod kojih dominira tetraedarski dio nazivamo beidelitima.

Trioktaedarski smektiti takoĎer su pronaĎeni u smektitima kao saponiti kod kojih magnezij

dominira u oktaedarskome dijelu i hektoriti, litijem bogati varijeteti (Chang 2001).


9/45

4

Slika 2-1. Struktura montmorilonita (WordPress 2012)

Kod filosilikata su SiO4 tetraedri meĎusobno povezani preko tri zajednička vrha u

beskonačnu mreţu (list). U gotovo svim filosilikatima takva je mreţa heksagonskog tipa,sastavljena od heksagonskih prstenova (slika 2-1). U takvoj mreţi svi vrhovi tetraedara

usmjereni su na istu stranu, a baze im se nalaze u jednoj ravnini. Takvi mreţasti anioni

imaju sastav [Si2O5]2-

n (jednom heksagonskom prstenu pripada Si2O5). Uobičajeno je da se

sustav tetraedarske mreţe prikazuje s T2O52. U tetraedarskoj mreţi Si moţe biti djelomično

zamijenjen s Al, rijetko s B ili Be (Chang 2001).

Valja naglasiti da su atomi kisika u bazama tetraedara neaktivni prema kationima

(svoje valencije koriste za povezivanje tetraedara u mreţu), dok su kisici u vrhovima

tetraedara vezani sa Si samo s po jednom valencijom, te nose negativni naboj, dva na svaki

prsten. Tetraedarske mreţe imaju, dakle, neaktivnu stranu uz baze tetraedara i aktivnu,

nezasićenu stranu, uz vrhove tetraedara. Dvije mreţe okrenute jedna prema drugoj mogu se

vezati samo preko kationa okr uţenim s 4 atoma kisika (dva iz svake mreţe) i 2 dodatna

iona OH- (jedan iz svake mreţe) u tromreţni sloj, sloj 2:1, sastavljen od dviju tetraedarskih

i izmeĎu njih jedne oktaedarske mreţe (slika 2-2). Isto tako, jedna tetraedarska mreţa

2 T=Tetraedarski kation


10/45

5

moţe preko kationa u oktaedarskoj koordinaciji vezati samo ione OH-, pri čemu nastaje

dvomreţni sloj, sloj 1:1, sastavljen od tetraedarskih i oktaedarskih mreţa; oktaedarski

kation je okruţen s 2 atoma kisika i 4 iona OH- (Slovenec i Bermanec 2003).

Slika 2-2. Širina i debljina montmorilonita (NC State University 2013)

Oktaedarske mreţe mogu biti “gibbsitnog” i “brucitnog” tipa. U prvom slučaju ioni

R 3+ (npr. Al3+) zauzimaju 2/3 oktaedarskih šupljina, a takvi filosilikati nazivaju se

dioktaedarski filosilikati. Oni sadrţvaju dva oktaedarska kationa (oktaedra) na formulsku

jedinicu (npr. pirofilit Al2[Si4O10]. U drugom slučaju sve šupljine zauzimaju ioni R 2+ (npr.

Mg2+). To su trioktaedariki filosilikati. Oni sadrţavaju tri oktaedarska kationa (oktaedra)

na formulsku jedinicu (npr. talk Mg3[Si4O10](OH)2) (Change 2001).


11/45

6

3. SVOJSTVA BENTONITA

Grupa montmorilonitnih glina, a posebno natrijem bogati bentoniti, imaju veliki

kapacitet adsorpcije vlage. Količina vlage ovisi o klimi područja, a neobraĎena ruda moţe

sadrţavati i do 40% vlage. NeobraĎena ruda bogata vlagom u neki slučajevima ne

pokazuje svojstvo bubrenja, dok se ne osuši do 5% sadrţaja vode. Suhim bentonitima boja

varira od bijele pa do maslinasto zelene (Kutlić et al. 2012).

Kemijski sastav bentonita i fullerove zemlje3 rijetko je traţen u industrijske svrhe,

najčešće su potrebne fizičke karakteristike. Ipak, u prirodnom kemijskom sastavu bentonita

vidljive su znatne varijacije (SiO2 varira u raspodu 45-65%, Al2O3 17-25%, Fe2O3 do

12%). Kemijska analiza je odličan indikator kvalitete. UtvrĎeno je da glina naginje k

nebubrenju ako je udio CaO 1% ili manji, ili ako je udio MgO u formi izmjenjivih iona

iznad 2.5%. Pr imjenjuje se općenito pravilo: ako je omjer Na2O/CaO veći od 4, bentonit se

smatra odlične kvalitete, ako je omjer Na2O/CaO izmeĎu 2 i 3 smatra se da je dobre

kvalitete. Ukoliko je omjer izmeĎu 1 i 2 bentonit je prihvatljive kvalitete, te zahtjeva

daljnju obradu (Kutlić et al. 2012).

Prilikom dezintegracije u vodi, bentoniti se usitnjuju u vrlo male čestice. Natrijem bogati bentoniti Wyominga daju 60-65% čestica manjih od 0,1 m, 90% čestica je manje d

0.5 m, dok će 97% proći kroz sito otvora 44 m. Kalcijem bogati bentoniti takoĎer se

raščlanjuju u vodi, ali čestice su „grublje“ nego one od bubrećih bentonita (Kutlić et al.

2012).

Vanjske su strane slojeva (baze tetraedara) neaktivne te izmeĎu slojeva postoje

samo slabe van der Walsove privlačne sile što je uzrok savršene kalavosti i male tvrdoće

(talk je standard za tvrdoću 1 na Mohsovoj skali) (Slovenec i Bermanec 2003).

Grijanjem na 100 – 150 C smektit gubi vodu i smanjuje se. Do 300 C rešetka

postaje neproširiva, a izmeĎu 450 i 700 C hidroksilna skupina se gubi. Dioktaedarski

smektit raspada se na otprilike 900 C, dok se raspad trioktaedarskog smektita odvija na

3 Fullerova zemlja definira se kao neplastična glina ili glinoliki materijal koji je u pravilu bogat magnezijem i

ima posebno naglašene karakteristike dekolorizacije i pročišćavanja. Fullerova zemlja i bentonit srodnog susastava te se učestalo prodaje pod tim imenom. Najčešća upotreba je kao pijesak za ţivotinje, te za absorpcijuulja i masti (Midwest Reserch Institute 1994).


12/45

7

700 C. Temperatura taljenja graniči od 1000 C za ţeljezom bogate smektite, do 1500 C

za smektite koji imaju nisku količinu ţeljeza (Chang 2001).

Izgled bentonita moţe biti bez sjaja ili praškast, tvoreći mahovinaste ili kuglaste

agregate, dok svjeţe odlomljena površina pokazuje voštani sjaj. TakoĎer postoji dugi niz

varijeteta u morfološkim obiljeţjima. Ta obiljeţja ovise o stupnju kristaliniteta i o

rasporedu individuuma u agregatu (Chang 2001).

4. ODREĐIVANJE PLASTIČNOSTI

Plastičnost glina moţemo odrediti Atterbergovim granicama tečenja i plastičnosti .Granica tečenja se odreĎuje pomoću ureĎaja s pokretnom mjedenom zdjelicom

standardiziranog oblika – tzv. Casagrandeova aparata (slika 4-1). Pomoću ekscentra na

osovini zdjelica se podiţe na visinu od 1 cm s koje slobodno pada na podlogu. Na uzorku

se načini standardizirani ţlijeb posebnim noţem. Pokretana ručno ili automatski, zdjelica

brzinom od 2 udarca u sekundi udara o podlogu, dok se ţlijeb ne sastavi na duljini od 12

mm. Broj udaraca ne smije biti manji od 10 niti veći od 50. Pokus se ponavlja na više

uzoraka (4 do 5) istog materijala, kojima se postupno dodaje voda (tj. povećava se

vlaţnost). Za svaki se uzorak odredi vlaţnost, w. Rezultati se unose na dijagram w (% - lin.

mjerilo) i N (broj udaraca – log. mjerilo), povuče se pravac i odredi vlaţnost za 25 udaraca.

To je granica tečenja, w L.

Za odreĎivanje granice plastičnosti ne treba poseban aparat. Uzorak se pripremi u

mekoplastičnom stanju. Grumeni materijala se valjaju na neupijajućoj podlozi (primjerice,

staklenoj ploči) u valjčiće promjera 3 mm. Valjčići bi se kod te debljine trebali početi

kidati ili pucati. Ako se to ne dogaĎa, valjčići se ponovno stišću u grumenčiće i pokus se

ponavlja. Tim se postupkom uzorku pomalo oduzima voda (smanjuje vlaţnost). Valjčiće

koji su počeli pucati na 3 mm spremamo u zatvorenu posudu, a zatim ih vaţemo i

stavljamo sušiti da odredimo vlaţnost. Tako dobijemo granicu plastičnosti, w P (Kvasička

2007).


13/45

8

Slika 4-1. Casagrandeov aparat (Kvasička 2007)

Atterbergova granica plastičnosti i tečenja za natrijem bogate smektite je 75,

odnosno 500, te za kalcijem bogate smektite 90, odnosno 160. Paralelno s tim,

Atterbergova granica plastičnosti za kaolinit je od 35 do 45, dok je granica tečenja od 50

do 75. S tom se usporedbom pokazuje da smektit obično zahtijeva više vode nego ostali

minerali glina da razviju plastična svojstva i veoma se sakuplja sušenjem. Neki bentoniti

imaju izraţena svojstva upijanja, upijajući vodu čak pet puta više nego što je njihova teţina

i petneast puta više nego što im je volumen uz dosljedno povećanje volumena, formirajući

pritom ţelatinastu masu. Neki nebubreći bentoniti prilikom kontakta s kiselinom, postiţu

sposobnost da upiju ili uklone obojene tvari iz ulja i masti (Chang 2001).


14/45

9

5. PROCESI OPLEMENJIVANJA

Bentonitna leţišta u većini slučajeva eksploatiraju se otvorenim kopom. Dobiveni

bentoniti izrazito su kruti, čak i oni čija količina vlage doseţe 30%. U početku se ruda

drobi ili reţe, te ako je potrebno tretira natrijevim karbonatom (Na2CO3). Bentonit je

naknadno sušen (prirodno na zraku ili u sušioniku) da se dobije odreĎeni udio vlage. U

završnoj fazi bentonit prolazi kroz sita (ako je u obliku granula) ili se melje (da se dobije

prah). Za posebne potrebe, bentonit se pročišćava uklanjajući jalovne minerale, tretirajući

sa kiselinama da se dobiju bentoniti osjetljivi na kiseline ili tretirajući sa organskim

materijalom da se dobiju organo-gline (Kutlić et al. 2012).

U početnoj fazi obrade bentonita, koriste se rotirajuće peći u kojima se suši dakoličina vlage dosegne 5-8%, te se usitnjava sa valjcima visoke brzine. U idućoj fazi

odvajaju se različite frakcije korištenjem sita ili ciklona (Kutlić et al. 2012).

Prstenasti valjci za usitnjavanje sluţe nam smanjenje veličine zrna, te nam

istovremeno sluţe za sušenje, transport i oplemenjivanje (slika 5-1). Ulazna frakcija

veličine je 50 mm, te se usitnjava na različite veličine koje variraju od maksim alne 3,36

mm, pa do minimalne 0,037 mm. Vlaţni bentoniti sa 15-32% vlage, suše se na

fluidiziranom loţištu dok udio vlage ne padne izmeĎu 7-11%. Fullerova zemlja sadrţi 47%

vlage, te se na fluidiziranom loţištu suši dok ne dosegne 30-35%. Sistem pritiska zraka

pomaţe nam pri uklanjanju prašine i sitnijih čestica (Kutlić et al. 2012).

Najbitnije svojstvo montmorilonita, da zadrţi meĎuslojnu vodu i da se proširi, se

gubi ukoliko se suši (grije) za idućim temperaturama: Za litijem bogati 105-125 C,

vodikom ili kalcijem bogati 300-390C, te natrijem bogati montmorilonit 390-490 C. Za

mnoge natrijem bogate bentonite temperatura sušenja do 205 C moţe se smatrati

sigurnom i bentonit moţe biti osušen i smočen nebrojeno mnogo puta, a da ne izgubi

svojstva bubrenaj (Kutlić et al. 2012).


15/45

10

Slika 5-1. Tehnološka shema oplemenjivanja bentonita (Kutlić et al. 2012)

5.1. Mljevenje i oplemenjivanje

Proces mljevenja bentonita je jednostavan. Tek iskopani bentonit često sadrţava

znatan udio vlage. Glina se zatim suši na zraku da se udio vlage smanji s 30% na 7%.

Osušena glina prolazi kroz drobilicu s valjcima (ili neku drugu vrstu drobilice), te prelazi

na transportnu traku koja vodi do rotacijskih ili cilindričnih sušionika na uljni pogon

(Chang 2001).


16/45

11

Slika 5-2. Mljevenje bentonita (Chang 2001)

Selektivna obrada koristi se u različitim industrijama za dobivanje specijalnih

proizvoda glina. Ekstruderi se koriste za gnječenje i miješanje gline s aditivima koji mogu

poboljšati viskoznost i disperzijska svojstva (slika 5-2). Bentonit bogat kalcijem loše bubri

te se povezuje s natrijem u otopini natrijeva karbonata i pritom povećava svojstvo bubrenja. Kvaliteta isplake dobivena bentonitima moţe se uvelike poboljšati s aditivima

kao što su polimeri velike molekularne mase. Bentoniti bogati ţeljezom kemijski se

tretiraju natrijevim hidrosulfitom i mješavinom natrijeva sulfida i oksalne kiseline (Change

2001).

Bentonit osjetljiv na kiselinu obično je dobiven zakiseljavanjem kalcijem bogatih

bentonita s mineralnim kiselinama da bi se povećala svojstva sorpcije. Postupak je sličan

kao i prije navedeni do koraka u kojemu se dodaje kiselina i kuha na pari otprilike jedan

sat. Dobiveni mulj prenosi se na sustav za kontinuirano zgušnjavanje, gdje se topljive soli i

višak kiseline ispiru. Dobivena muljnica pušta se kroz rotacijski filtar do rotacijskog

sušionika, gdje se udio vlage smanjuje na 10% do 15% (Chang 2001).

Bentoniti s organskom ovojnicom dobivaju se tako da natrijem bogati bentonit

reagira s polarnom organskom molekulom. Kiselost koja se razvije tijekom reakcije

povećava se s polarnosti organske molekule i moţe biti dovoljna da zamijeni adsorbiranu

vodu. U tom obliku bentonit postaje vodootporan ili hidrofoban. U slučaju visokopolarnih


17/45

12

molekula, slojevi debljine od nekoliko molekula mogu biti adsorbirani na površini

bentonita. Bentonit takoĎer moţe biti potpuno presvučen organskim molekulama

(organskom ovojnicom) koje se mogu smjestiti izmeĎu slojeva bentonita dovodeći do

tiksotropijskog bubrenja (Chang 2001).

6. INDUSTRIJSKA UPOTREBA BENTONITA

Bentonit je jedan od svestranijih minerala koji se koristi u industrijske svrhe.

Najviše se koristi za isplake, kao pijesak u ljevaonicama kalupa, za dekolorizaciju i za

peletiranje ţeljeznih ruda (Chang 2001).

6.1. Trgovačke vrste bentonita

Bentonitna glina kvalitativno se dijeli na pet različitih tipova: Kalcijem bogati

bentonit, aktivirani bentoniti, prirodni natrijem bogati bentoniti, organofilni benoniti i

bentoniti osjetljivi na kiselinu (Kutlić et al. 2012).

(i) Kalcijem bogati bentonit ili neosjetljivi bentonit je vrsta u kojoj dominiraju Ca2+

ili Mg2+ ioni u prijelaznim slojevima.

(ii) Aktivirani bentoniti imaju početni sastav od Ca2+ iona u prijelaznim slojevima,

te kasnijim tehnološkim procesom (koji se naziva «alkalijska aktivacija») sastav prelazi u

Na2+.

(iii) Prirodni natrijem bogati bentoniti je tipični bentonit tipa Wyoming, ali je

pronaĎen i na nekim drugim lokacijama. U njegovoj strukturi dominiraju Na2+ ioni u

prijelaznim slojevima. Ca2+ i Mg2+ varijante su uobičajena pojava u ovoj vrsti bentonita.

(iv) Organofilni bentoniti ili organo-gline katione zamjenjuju polarnim organskim

molekulama u prijelaznim slojevima. Ova vrsta glina je hidrofobna i moţe bubriti u

organskim otopinama (Kutlić et al. 2012).


18/45

13

6.2. Isplake

Funkcija isplaka je odstranjivanje strugotina, stvaranje pritiska, odrţavanje

bušotinske zone stabilnom, podmazivanje prilikom bušenja i zaštita radnog područja.

Viskoznost isplake mnogo je veća od viskoznosti vode, te je takoĎer izrazito tiksotropična.

Ta karakteristika isplakama omogućuje odstranjivanje strugotina da se one ne slegnu na

dno bušotine (slika 5-3). Neprobojna oplata mora biti izgraĎena oko zidova bušotine kako

bi se spriječilo prodiranje isplake u vanjske naslage i nepotrebno zaustavljanje radova

(Chang 2001).

Slika 6-1. K orištenje bentonita kao isplake (Hochbahn 2013)

Bentonit podiţe prinos veći od 100 barela po toni, te je oko 5% gline prikladno za

dobivanje ţeljene viskoznosti. Bentonit je izrazito tiksotropan, ima visoku čvrstoću gela i

izvrstan je zbog niske propusnosti isplačnog obloga. Bentonit koristimo za podizanje

viskoznosti i kao suspenziju u isplakama. Preostalo vaţno svojstvo bentonita, ključno u

isplakama jest sposobnost stvaranja neophodnog sloja glina na zidovima bušotine (Chang

2001).

Bitne odlike za bentonite koji se koriste kao isplake su: (i) svojstvo suspendiranja i

filtriranja, (ii) količina krupnog materijala, (iii) udio vlage (Chang 2001).


19/45

14

6.3. Pijesak u ljevaonicama kalupa

Pijesak za kalupljenje korišten u ljevaonicama je smjesa pijeska i bentonita. Ti

materijali osiguravaju veliku snagu vezanja i plastičnost. Bentoniti bogati kalcijem i

natrijem koriste se za kalupljenje gline (Chang 2001).

6.4. Dekolorizacija ulja

Bentoniti osjetljivi na kiselinu široko su rasprostranjeni za dekolorizaciju minerala,

povrća i ţivotinjskog ulja. TakoĎer se koriste za uklanjanje mirisa, dehidraciju i

neutraliziranje ulja. U dekolorizaciji, bentoniti se koriste za pripremanje različite vrstehrane, a takoĎer moţe biti dodan u krutom stanju ili kao suspenzija u vodi (Chang 2001).

6.5. Peletiranje ţeljeznih ruda

Peletiranje je tehnološki proces u kojemu se neki materijal (ruda, ugljen, koks)

tretira tako da se od njega formiraju granulati (peleti). Peleti (slika 6-2) se uglavnom

prepoznaju po cilindričnom obliku, a kao takvi dobri su za manipulaciju i automatizaciju u

potrošnji. Bentoniti se znatno koriste u peletiranju ruda ţeljeza. Za poboljšanje rada

visokih peći koristi se koncentrat fino izdrobljene rude koja je peletirana u male kuglice

promjera 2,45 cm. Količina bentonita potrebnog za peletizaciju je 0,5% rude. Zbog svojih

odličnih svojstava sušenja, natrijev bentonit se najčešće koristi (Chang 2001).


20/45

15

Slika 6-2. Bentonitni peleti (MGS 2011)

6.6. Upotreba bentonita u zaštiti okoliša

Moderni deponij mora biti konstruiran da spriječi migraciju tekućina iz otpada.Trenutno se koriste slojeviti sistemi sastavljeni od zbijenog glinenog sloja i sintetičke

membrane, te slojeva za drenaţu i prikupljanje tekućine. Curenje tekućine moţe nastati

zbog pucanja pri sušenju ukoliko je postotak gline previsok. Za spriječavanje pucanja

koristi se mješavina pijeska i bentonitne gline. Bentonit je posebno dobra vrsta gline za

stvaranje nepropusnih barijera zbog izrazitog svojstva bubrenja. Pijesak pridonosi

mehaničku stabilnost i pri kontaktu sa glinom spriječava njeno sakupljanje (Mollins et al.

1995).

Bentonitni tepisi pripadaju skupini materijala poznatih pod nazivom geosintetici.

Taj naziv obuhvaća niz industrijskih proizvoda načinjenih uglavnom od umjetnih

materijala koji se koriste u raznim područjima graditeljstva: prometnice, hidrotehnički i

geotehnički objekti, geotehnologija u zaštiti okoliša itd. Bentonitni tepih definira se kao

tvornički proizvedena hidraulička barijera koja se sastoji od gline učvršćene na jedan il i

dva sloja sintetičkog materijala. To je dakle kompozit koji se sastoji od mineralne i

sintetičke komponente. Detaljnije se moţe reći da je mineralna komponenta uglavnom bentonitna glina ali moţe biti i neki drugi materijal vrlo niske propusnosti. Glina se nalazi


21/45

16

izmeĎu dva geotekstila te moţe biti na njih dodatno pričvršćena ljepljenjem, iglanjem ili

prošivanjem. Postoje takoĎer i izvedbe gdje se kao sintetička komponenta koristi

geomembrana. Na trţištu nailazimo na širok raspon bentonitnih tepiha različitih

proizvoĎača i različitih izvedbi. Bentonitni tepisi dijele se u dvije velike skupine: armirani

i nearmirani bentonitni tepisi. Armirani bentonitni tepisi ojačani su protkanim ili

prošivenim vlaknima čime se ostvaruje veća unutrašnja posmična čvrstoća. Nearmirani

bentonitni tepisi se u posljednje vrijeme sve manje pojavljuju na trţištu (Kovačević Zelić

et al. 2006).

U odlagalištima otpada, bentonitni tepisi mogu se naći unutar temeljnog i

pokrovnog brtvenog sustava, bilo kao zamjena za zbijenu glinu ili kao njezin nadomjestak.

Prema mjestu ugradnje i namjeni za koju se ugraĎuju, bentonitni tepisi moraju zadovoljitirazličite kriterije. Tako su za tepihe ugraĎene u temeljni brtveni sustav vaţni kriteriji:

hidraulička provodljivost, kemijska kompatibilnost, kapacitet sorpcije i otpornost na

dugotrajna djelovanja (npr. utjecaj kemijskih tvari ili termičko djelovanje). Za završni

pokrov odgovarajući kriteriji su: kontaktna i unutrašnja posmična čvrstoća, utjecaj

isušivanja, otpornost na ciklus smrzavanje-odmrzavanje. (Kovačević Zelić et al. 2006).

Slika 6-2. Geosintetički glineni slojevi (Global Source 2013)


22/45

17

6.7. Upotreba bentonita u odlagalištima radioaktivnog otpada

Potrošeni nuklearni otpad zatvara se u nepropusne spremnike. Spremnici se

smještaju u deponijske rupe na dubinu 400-700 m, te su okruţene tamponskim

materijalom. Sve šupljine, okna i tuneli se popune i zabrtve. Svrha tampona je da izolira

spremnike od vanjskog tlaka, pruţajući zaštitu od podzemnih voda i drugih štetnih

utjecaja, te spriječava prodor radioaktivnog materijala u slučaju puknuća spremnika. Zbog

svojih svojstava bentonit je jedan od materijala koji se koristi kao tampon i ispuna.

(Janković 2012)

Slika 6-3. Izolacija spremnika bentonitnom glinom (SKB 2006)


23/45

18

7. GENEZA

Pojam bentonitne gline odnosi se na vrstu gline načinjene većinom od smektita, bez

obzira na mjesto nastanka i fizičke karakteristike dobivene prisutnošću različitih minerala.Bentoniti mogu nastati od vulkanskog materijala, preteţno staklastih stijena u tri procesa:

i. in situ, alternacijom vulkanskog stakla u vodenom okruţenju

ii. hidrotermalnom alternacijom magmatskih stijena

iii. deuteričkom alternacijom iz magmatskih materijala, tijekom reakcije

plinova i fluida s već formiranom magmatskom stijenom (Christidis et al.

1995).

Proces alternacije bentonita iz vulkanskog pepela nije u potpunosti objašnjen,

meĎutim većina znanstvenika vjeruje da alternacija nastupila nakon taloţenja. Vaţnu

ulogu u procesu alternacije imaju sljedeći faktori: nedostatak kisika, prisutnost vode,

uklanjanje ostalih kemijskih komponenata te moguća prisutnost bikarbonata, natrijeva

klorida i magnezijevih soli iz morske vode (Heathman 1939).

8. SVJETSKA NALAZIŠTA

Okoliš u kojemu nastupa alternacija vulkanskog pepela ili tufa u bentonit široko je

rasprostranjen, što pokazuje opseţno područje pripadajućih sedimentnih stijena. To su: (i)

područja plitkih mora (USA, Engleska, Njemačka), (ii) slatkovodna jezera i rijeke

(Kanada, Češka, Novi Zeland), (iii) lagune i estuariji (Egipat, Pakistan), (iv) pustinje

(Australija), (v) tla bogata ugljenom (Australija i Kanada) (Chang 2001).


24/45

19

8.1 USA i Kanada

Slika 8-1. Nalazišta bentonita Sjeverne Amerike i Kanade

Bentoniti su široko rasprostranjeni u SAD-u (slika 8-1), posebno u naslagama iz

tercijara i krede. Najveću proizvodnju bentonita nalazimo u regiji Black Hill u Juţnoj

Dakoti, te Wyomingu i Montani. SAD kao vodeća zemlja u eksploataciji bentonita ima

najbolje dokumentirane formacije, kao što su Sucker Creek, Easter Oregon i Clay Spur

leţište. Postanak bentonitne gline u Wyomingu veţe se ponajviše uz materijal dobiven od

vulkanskog pepela. Bentoniti u tom području veţu se isključivo za vulkanski pepeo jer

njihova fizička svojstva ovise o naslijeĎenoj strukturi i mineraloškom sastavu. PotvrĎeno

je da su silikatni šejlovi u okolici Black Hillsa i proslojeni s bentonitima otprilike istog

kemijskog sastava. Šejlovi su prvobitno nastali od vulkanskog pepela pomiješanog s


25/45

20

organskim materijalom i različitim nečistoćama, dok su bentonitni meĎuslojevi nastali iz

čistog vulkanskog pepela Postoji veliki broj bentonitnih leţišta u drţavama kroz koje se

proteţe gorje Rockey Mountains. Najbolje istraţena leţišta su leţišta Cheto oblasti u

Arizoni i Dolina Armagosa u Nevadi. Leţišta bentonita takoĎer su pronaĎena u

Mississippiju i Aljasci. Bentoniti iz regije Black Hills4 bogata su natrijem i smatraju se

najkvalitetnijim u svijetu, dok su kalcijem bogata leţišta naĎena u Arizoni, Nevadi,

Mississippiju i Texasu. Minerali koje nailazimo u bentonitima Wyominga su: kvarc,

kristobalit, feldspati i mica, dok su bentoniti Arizone (poznati i kao bentoniti Cheto tipa –

mahovinasti agregati) bogati kaolinitom, te su bijele do sive boje. Većina bentonita Nevade

su nastala iz alteriranog pepela, dok je manji dio nastao kao rezultat hidrotermalne reakcije

s riolitnim vulkanskim stijenama. Glavna leţišta Fullerove zemlje u SAD-u nalazimo u

naslagama iz pleistocena u Porter Creeku. U Kanadi nalazimo bentonite nastale

alternacijom dacitnog ili riolitnog pepela, te su najčešće bogati kalcijem. Regija Pembina

drţave Manitoba poznata je po neobičnoj pojavi bentonita. Tijekom oksidacije pirita u

šejlovima nastaje sumporna kiselina koja reagira s glinama prilikom čega nastaje kiseli

bentonit (Change 2001).

4 Regija Black Hills pripada Saveznoj Američkoj Drţavi Wyoming, te su po njoj bentoniti dobili svjetski

poznato ime, “Wyoming bentonites” (bentoniti Wyominga)


26/45

21

8.2 Juţna Amerika

Slika 8-2. Nalazišta bentonita u Argentini

U Argentini najpoznatiji su bentoniti iz razdoblja trijasa u oblastima Mendoza

(nalazišta La Turca i La Salada) i San Juan (nalazište El Capitan), te iz paleocena i eocena

u Patagoniji (slika 8-2). Leţišta iz razdoblja trijasa nastala su alteracijom tufova čiji su

slojevi ispresijecanim pijeskom i konglomeratima (Chang 2001).


27/45

22

8.3 Europa

Slika 8-3. Nalazišta bentonita Europe

Bentonitna leţišta pronaĎena su na mnogim područjima u Europi (slika 8-3), a to

su: Engleska, Njemačka, Poljska, Austria, Bugarska, Cipar, Grčka, Italija, Rumunjska,MaĎarska, Španjolska, bivši SSSR (Chang 2001).

U Engleskoj glavni sastav bentonita čini smektit, te spada pod Fullerovu zemlju.

Najveća nalazišta su naslage iz krede u Londonskom bazenu, te naslage jure u Somersetu.

Na obje lokacije boja bentonita je plava kad je svjeţ, a ţuta kad je podvrgnut

atmosferilijama. Vjeruje se da je Fullerova zemlja tip bentonita koji je nastao alternacijom

vulkanskog tufa, unatoč tomu vulkanska aktivnost nije zabiljeţena u regiji. Prostrana

leţišta bentonita nalazimo u okolici Moosberga i Landshuta u Bavarskoj regiji u


28/45

23

Njemačkoj. Bentoniti ove regije imaju svijetloţutu do sivu boju i posjeduju voštani sjaj. U

Italiji, velika nalazišta bentonita naĎena su na otocima Ponza i Sardinija. U oba slučaja

riječ je o bentonitima bogatim kalcijem visoke čistoće. Na otoku Ponza bentoniti su

mekani u višim slojevima leţišta. Mekani dio prostire se do dubine od 6 metara, te u

dubljim dijelovima postaje tvrĎi i prelazi iz boje slonovače u blijedoplavu. Leţište je

produkt deuterične i hidrotermalne alternacije riolita (Chang 2001).

Slika 7-1. Leţišta bentonita otoka Milos (Christidis et al. 1995)


29/45

24

U Grčkoj, koja je druga drţava svijeta u eksploataciji bentonitne gline, nailazimo

na nekoliko vulkanskih otoka. Velika većina eksploatacije odvija se u istočnom dijelu

otoka Milos u Egejskom moru (slika 7-1). Leţišta bentonita s otoka Milosa moţemo

podijeliti u 3 skupine s obzirom na zemljopisnu raspodijeljenost:

i. Asporo Horio i Tsantili

ii.

Ankeria i Koufi

iii. Ano Komia, Kato Komio i Rema.

Leţišta su uslojena i većina je slojeva različitog sastava, te nailazimo na različite

slojeve bentonita (slika 7-2). Razlikuju se po boji materijala ili litološkim karakteristikama.

Bentoniti iz prve i druge skupine imaju tamnozelenu do tamnoplavu boju, dok u višim

slojevima nailazimo na blijedoţutu boju, što je najvjerojatnije utjecaj oksidacije ţeljeza

prilikom kontakta s atmosferilijama tijekom duljeg vremena. Treća skupina karakteristična

je po blijedosivoj boji koji je mjestimično i bijela. U leţištima svih skupina nailazimo na

crvene i blijedoţute mrlje koje su se pojavile prilikom oksidacije ţeljezovih oksida i

sulfata(Christidis et al. 1995).

a)

leţište Ankeria

1) plavozeleni plastični bentonit

2) svijeltoţuti bentonit

3) ţućkasti bentonit sa slojevima opala

4)

sivi bentonit

b)

leţište Aspro Horio 5) plavozeleni bentonit brećaste teksture

ruţičastocrveni bentonit

6) sivi bentonit

7) ţućkasti bentonti sa slojevima opala u

višim slojevima

Slika 7-2. Presjeci leţišta Ankeria i Aspro Horio (Christidis et al. 1995)


30/45

25

Leţišta bentonita otoka Milos imaju dobro definirane gornje granice, dok niţi

slojevi nisu dobro razjašnjeni. Alternacija matične stijene je gotovo završena, a samo je

manji svjeţi dio jezgre ostao za procjenu. Inenzitet alternacije omogućuje samo indirektne

zaključke o svojstvima matične stijene. MeĎutim, geološke i prostorne karakteristike

pokazuju da su leţišta druge i treće skupine nastala in situ vjerojatno od piroklastičnih

tokova, dok su leţišta prve skupine nastala od rasprostranjenih vulkanskih breča. Geološki,

stratigrafski i paleontološki dokazi upućuju na taloţenje piroklastičnih tokova u

podvodnim uvjetima. MeĎutim, nije sigurno je li matična stijena eruptirala pod zemljom ili

u morskoj vodi. Većina je preteţno brečaste teksture koja podsjeća na hijaloklastit

(Christidis et al. 1995).

Mineraloška i kemijska svojstva pokazuju da bentoniti s otoka Milosa moţda i nisu potekli iz istog izvora. TakoĎer, znatno različita svojstva stijena ukpućuju na postojanje

najmanje dviju vulkanskih regija koje su bile aktivne tijekom donjeg pleistocena, a svaka

regija imala je po nekoliko vulkanskih centara. Prva regija ima andezitno-dacitna5 svojstva,

a pod nju spadaju bentoniti prve i druge skupine. Druga regija ima kisela svojstva svojstva

i u nju spadaju bentoniti treće skupine. Postojanje mješovitih bentonita upućuje na to da su

se karakteristike vulkanizama moţda promijenile s vremenom u svakom vulkanskom

centru

Izvorne stijene bentonita prve i druge skupine moguće da su bile neutralne stijene s

umjerenom količinom magnezija, što objašnjava izvor magnezijeva oksida. Pretpostavlja

se da je glavni izvor magnezijeva oksida iz matične stijene, dok relativno mali unos

magnezija proizlazi iz morske vode. Izrazit unos magnezija ne nailazimo u bentonitima

treće skupine (Christidis et al. 1995).

Za izvorne stijene treće skupine pretpostavlja se da su nastale piroklastičnim

tokovima, u kojima temperatura u podzemnim uvjetima varira izmeĎu 300 i 850 °C. Takve

temperature smatraju se previsokima za formiranje bentonita, unatoč tomu što bi

temperature u takvom podvodnom okruţenju trebale biti znatno niţe. Postoji mogućnost da

je izmjena kontrolirana snaţnom reakcijom izmeĎu „relativno toplih“ staklastih stijena i

hladne morske vode (Christidis et al. 1995).

5 Andezit i dacit pripadaju magmateskim stijenama efuzivnog nastanka, ali različita sadrţaja SiO2. Andezit pripada neutralnim magmatskim stijenama sa sadrţajem SiO2 52-63% teţ, dok dacit pripada kiselimmagmatskim stijenama sa sadrţajem SiO2 >63% teţ. (Vrkljan 2001).


31/45

26

Velika leţišta bentonita iz razdoblja krede i tercijara nalaze se u Rumunjskoj u

regijama Banat i Transilvaniji. Bentoniti ovih regija nastaju kao produkt alternacije

vulkanskog pepela, dok manjim dijelom kao jezerski sedimenti, te nailazimo na natrijom i

kalcijom bogate varijante. MeĎu mnogim nalazištima bentonitne gline u bivšem SSSR -u

najvaţnija su ona u Gruziji i Azerbajdţanu (nalazište Dash Salakhly). Bentoniti

Azerbajdţana većinom su nastali dijagenetskom alternacijom tufa i vulkanskog pepela u

marinskom okruţenju, a slojevi su ispresijecani vapnencima i šejlovima. Na području

Azerbajdţana pronaĎena su leţišta bogata kalcijem i natrijem. U Gruziji se nalaze velika

nalazišta bentonita koja variraju u starosti od jure do tercijara. Najpoznatije leţište je u

okolici Askane, tzv. Askanit. Bentoniti te regije produkt su alternacije andezitnog tufa

nalik na plovučac te nastaju najčešće hidrotermalnim procesima (Chang 2001).

8.4 Azija

Slila 8-4. Nalazišta bentonita Azije


32/45

27

U Indiji su leţišta bentonita pronaĎena u regiji Barmer nedaleko od Rajasthana, te

su slojevi ispresijecani krečnjačkim pijescima i konglomeratima, i pripadaju leţištima

čistog kalcita. U Japanu se nalaze dobro razvijena leţišta bentonita u pokrajinama

Yamagata, Gumma, Niigata i na otoku Hokkaido (slika 8-4). Leţišta su većinom nastala

alternacijom vulkanskog pepela, plovučca i tufa s istodobnim deuteričnim ili

hidrotermalnim procesima. Kina posjeduje prostrana leţišta bentonita, a dva najveća su

rudnici Hei-Shin u oblasi Liaoning i Linan u Zhejiang oblasti (Chang 2001).

8.5 Afrika

Slika 8-5. Nalazišta bentonita Afrike

Bentoniti su široko rasprostranjeni na području Alţira, uz rijeku Chelif nedaleko od

Mostaganema (slika 8-5), gdje nalazimo pepeljaste siltove iz razdoblja miocena. Struktura

pepela sačuvana je u bentonitima te upućuje na alternacijski nastanak. U Maroku,

najrasprostranjenija leţišta su na području regije Taourirt, koji su slični bentonitima iz

Alţira (Chang 2001).


33/45

28

9. BENTONITI U HRVATSKOJ

Bentonitne gline u Hrvatsk oj nalaze se u području Dinarida u naslagama različitih

starosti:

(i) unutar srednjetrijaskih sedimenata, tj unutar vulkanogeno-sedimentne serije

stijema. Pojavljuju se kod Donjeg Pazarišta u Lici i nedaleko od Potočila u kninskoj

Dinari;

(ii) u gornjejur skim taloţinama izgraĎenih od vapnenaca, dolomitiziranih

vapnenaca te dolomita u izmjeni sa radiolarskim i kalcedonskim roţnjacima nalazimo ih na

Svilaju;

(iii) donjomiocenske su starosti slojevi pješčenjaka i konglomeratičnih pješčenjaka

s bentonitnom glinom u okolici Bednje i Gornje Jelenske koje je posebno iz razloga što se

jedino nalazi unutar slatkovodnih sedimenata;

(iv) u badenskim naslagama, u horizontima s piroklastičnim materijalima

(vitroklastični tufovi i tufiti) istaloţenim u marinskome sedimentacijskom bazenu

lagunarnog tipa, nalaze se u Poljanskoj Luci, potom nedaleko od Radoboja i u Banskom

Brdu u Baranji (gdje još nije istraţena), a stratigrafskom horizontu vjerojatno pripadaju i

gline u Muvrinskom jarku i Ognjilu u Moslavačkoj gori (Marković 1998).

Dinaridi predstavljaju juţni ogranak alpinsko-mediteranskog orogenetskog pojasa i

pruţaju se u smjeru SZ-JI, odnosno od Juţnih Alpa prema Helenidima u ukupnoj duţini od

oko 700 km. Dinaridi su borano-navlačne i ljuskave strukture, i u svome središnjem dijelu

pokazuju pravilan zonalan raspored karakterističnih mezozojsko-paleogenskih

tektonostratigrafskih jedinica. Od jugozapada prema sjeveroistoku izdvojene su sljedeće

jedinice (Pamić et al. 1998):

i.

Jadransko-dinarska karbonatna platforma, odnosno Vanjski Dinaridi, koja

se sastoji od karbonatnih stijena mezozoika i paleogena, klastita donjeg

trijasa i paleogenog fliša

ii. Karbonatno-klastične formacije pasivnog kontinentalnog ruba koje

obuhvaćaju: Bosanski fliš (Flish Bosniaque), Slovenski fliš (Zona Slovene)

i Oštrc formaciju.


34/45

29

Slika 9-1. Geološka karta sjeverozapadnih i centralnih Dinarida i Zagorje-Mid-

Transdanubijske zone s ucrtanim poloţajem istraţivanih paleozojskih područja (Marković

1998).

iii. Dinarsko-ofiolotna zona koja uz ofiolite sadrţava i mezozojske radiolare i

šejlove interstratificirane s bazaltima, kaotični ofiolitni melanţ sa šejlno-

siltitnim matriksom i karbonatima srednjotrijaske do gornjojurske starosti


35/45

30

iv. Sava-Vardar zona koja se sastoji od gornjokrednog do paleogenetskog fliša,

ofiolitnog melanţa s blokovima vapnenaca gornjokredne do paleogenetske

starosti i šejlnim matriksom.

v. Paleozojsko-trijaske jedinice, navučene preko flišnih formacija pasivnog

kontinentalnog ruba, a na mjestima preko istočnog ruba Jadransko-dinarske

karbonatne platforme (slika 9-1).

9.1. Lika

U Lici su bentonitne gline otkrivene i istraţivane u okolici Donjeg Pazarišta i u

Divoselu, nedaleko od Gospića, te spadaju pod leţišta bentonita srednjeg trijasa (Marković 1998).

9.1.1. Donje Pazarište

U predjelu Donjeg Pazarišta bentonitna je glina naĎena unutar srednjotrijaske

vulkanogeno-sedimentne serije stijena sjeverno od Jovanić drage, odnosno juţno od

Španjuše. Slijed naslaga zastupljen je u donjem dijelu vapnencima proslojcimakristalovitričkih tufova i roţnjaka, a najviše su razvijeni kristalovitrični i vitrični tufovi i

produkti njihove izmjene. Produkt je te izmjene i oko 20 m duga te do 0,80 m debela leća

sivozelene gline, razvijena unutar naslaga tufa (Marković 1998).

9.1.2. Divoselo

Prva opseţnija istraţivanja učinjena su 1980./1981. godine. Raskopima i bušotinama dubokim 20–25 m istraţen je prostor površine 300 m x 300 m u kojemu se

pojavljuju tufovi i r azličite gline (Marković 1998).

U pozitivnim prospekcijskim bušotinama naĎene su ispod tankog kvartarnog

pokrivača (0,50 – 3,60 m) gline različita izgleda, boja, sastava i debljine, a unutar njih

horizonti alteriranih tufova. Do dubine 10 m uglavnom se nalazilo 1 – 3 horizonta

bentonitnih glina, najčešće odvo jenih tufovima. Debljina prvog sloja glina je 0,30 – 0,50

m, drugog 1,60 – 2,20 trećega oko 2 m. Zbog erozija često nema prvoga, a ponegdje ni


36/45

31

drugoga horizonta. U jednoj je bušotini utvrĎena glina debljine 13,20 m za koju se

pretpostavlja da bi većim dijelom mogla biti bentonitna, a u drugoj je na dubini od 24,30 m

probušena bentonitna glina koja najvjerojatnije ne pripada ni jedom od prije spomenutih

horizonata. (Marković 1998).

U sastavu bentonitnih glina nalaze se montmorilonit, kvarc, a u nekim uzorcima

kaoliniti, ilit, klorit, kristobalit, feldspat i getit. Posebno je značajna pojava tamnozelene

gline koja monomineralni agregat montmorilonita. Glavni je mineral crvenosmeĎim

podinskim glinama kaolinit, a sporedni montmorilonit (Marković 1998).

9.2. Dinara-Svilaja

Bentonitne gline otvorene su u Svilaji na dvjema lokacijama nazvanim po

obliţnjim selima Štikovu i Maovicama, a nalaze se unutar malmatskih Lemeš naslaga

(gornja jura) izgraĎenih od vapnenaca, dolomitiziranih vapnenaca te dolomita u izmjeni s

radiolarskim i kalcedonskim roţnjacima (Marković 1998).

Veličina leţišta Štikovo po pruţanju moţe se pratiti na više od 200 m, dok leţište

Maovice doseţe i preko 300 m

.

Glavni je mineralni sastojak glina montmorilonit (40 – 70%), a ostatak parageneze

čine kalcit, kristobalit, kvar c, feldspati, zeolit, kalcedon, opal, muskovit i dr. (Marković

1998).


37/45

32

Slika 9-2. Presjek leţišta Maovice – Štikovo (Braun 1991)

U neposrednoj krovini donjeg sloja leţišta Maovice-Štikovo naĎena su dva

proslojka alteriranih tufova debljine oko 5 cm, u kojima je silicifikacija bila dominantan

proces alternacije (slika 9-2). Pojedini proslojci su bogatiji biogenom komponentom u

kojoj se zapaţaju krupne radiolarije, alge i spikule spongija u masi kristobalita. U gornjem

sloju sloju bentonitnih glina u donjem se dijelu nalazi oko 1,5 m debeo dio bijele siltozne

gline, na kojoj leţi oko 0,40 m zelenkaste gline gotovo bez siltozne komponente u

granulometrijskom sastavu. Najviši dio sloja debljine oko 1,2 m izgraĎen je opet od izrazito siltozne bijele gline (Braun 1991).


38/45

33

9.3. Gornja Jelenska

Leţišta bentonitnih glina koncentrirana su u okolici Gornje Jelenske (6 km od

Popovače) nalaze se u dvije stratigrafske razine. Istočno od Jelenskog Potoka – na lokaciji

Draga, Krč i Široki Jarak – gline se nalaze unutar slatkovodnih donjomiocenskih naslaga,

dok se zapadno od Jelenskog Potoka – u predjelu Muvrinskog Jarka i Ognjila – pojavljuju

slične gline, prema geološk im odnosima vjerojatno badenske (Marković 1998).

U paragenezi glina sudjeluju: montmorilonit (osnovni sastojak, čiji sadrţaj u glini

varira izmeĎu 60 i 80%), feldspati, biotit, muskovit, kvarc, opal, zeoliti, kalcit, tridimit,

kristobalit (Braun 1991).

U leţištu Gornja Jelenska zapaţena su tri sloja bentonitnih glina u kontinentalnim,

vjerojatno jezerskim naslagama helveta (slika 9-3).

Neposrednu podinu III. sloja čine zelenkasti do plavičasti siltozni i dijelom

glinoviti finozrnati pijesci, koji prelaze u tufitične siltite i gline i zatim bentonitne gline.

Izravni kontakt izmeĎu podine i sloja gline je oštar, pri čemu se u bazi sloja bentonita

mjestimice zapaţaju ruţičasti i smečkasti trakasti proslojci. U sloju gline zapaţa se da

najniţi djelovi redovito sadrţe mnogo biotita. Količina biotita i veličina listića se prema

gore smanjuje, tako da su u višim dijelovima mikroskopskih dimenzija (Braun 1991).

II. (srednji) sloj bentonitne gline takoĎer ima oštar kontakt s podlogom i predstavlja

drugi horizont alteriranih vitroklastičnih tufova u stratigrafskom stupu. Oštar kontakt s

podinom uzrokovan je vrlo naglim taloţenjem piroklastičnog materijala (Braun 1991).

Oštrim kontak tom je I. (gornji) sloj bentonitne gline vezan s podlogom, koju

takoĎer čine tufovi. Bentonit ovog sloja je zapravo treći sloj alteriranih vitroklastičnih

tufova u stratigrafskom stupu helvetskih sedimenata. Neposrednu krovinu sloja I.

bentonitnih glina čini tufit (Braun 1991).


39/45

34

Slika 9-3. Presjek leţišta Gornja Jelenska (Braun 1991)

Osim u gospodarstvenom smislu leţište gline zanimljivo je i po tome što su u

njemu naĎeni ostaci fosilnih slonova vrste Gomphotherium angustidens i Dinotherium

bavaricum (Marković 1998).


40/45

35

9.4. Poljanska Luka – Pregrada – Radoboj

Od Poljanske Luke do Pregrade i daleko istočnije u okolici Radoboja nalaze se

bentonitne gline u badenskim naslagama, u horizontima s piroklastičnim materijalima

(vitr oklastični tufovi, tufiti) istaloţenim u marinskom sedimentacijskom bazenu

lagunarnog tipa (Marković 1998).

Slika 9-4. Presjek leţišta Poljanska Luka (Braun 1991)


41/45

36

U bentonitnim glinama Poljanske Luke odreĎeni su slijedeći minerali:

montmorilonit, feldspati, zeoliti, opal, kristobalit, kvarc, dolomit, hidromuskovit, biotit,

muskovit i gel-pirit (Braun 1991).

Neposrednu podinu donjeg sloja bentonitnih glina izgraĎuju tufiti, pri čemu je prijelaz iz podinskih lapora u bentonitnu glinu oštar (slika 9-4). Donji sloj gline (II. sloj)

debeo je izmeĎu 0.6 i 1.0 m, glina je preteţito sive boje, vrlo tvrda, školjkastog loma i

neravnog prijeloma. Struktura stijene je piroklastično-vitroklastična (Braun 1991).

Glavni (I. sloj) gline debeo je gotovo 0.80 m, oštro ograničen i prema podini i

prema krovini, koju čine alterirani tufovi (Braun 1991).

9.5. Bednja

Na području Bednje nailazimo na nekoliko leţišta donjomiocenske do

srednjomiocenske starosti, to su: Šaša (slojevi debljine 0,3-0,6 m), Šeprun (područje od 2

km2 sa slojevima gline 0,9-2m), Vrbno (područje od 1 km2 sa slojevima gline 1-1,6 m) i

Purga – Medvedi (slojevi debljine 0,4-1 m debljine) (Marković 1998).

U bentonitnim glinama Bednje odreĎeni su slijedeći minerali: montmorilonit,

plagioklasi, kvarc, zeoliti, kristobalit, opal, trimidit, kalcit, klorit, piroksen, biotit, muskovit

i apatit (Braun 1991).

Bentonitna glina na lokalitetu Bednja-Šaša zalijeţe u obliku nepravilnog pločastog

tijela debljine od 10 do 35 m unutar krupnozrnatih litoidnih subgrauvaknih i subarkoznih

arenita donjeg miocena. Kontakt s krovinskim i podinskim pješčenjacima je tektonski

(Braun 1991).


42/45

37

10. ZAKLJUČAK

Minerale gline dijelimo u dvije skupine ovisno o strukturi. Minerali dvoslojne

strukture pripadaju grupi kaolini, dok minerali troslojne strukture pripadaju grupi

smektita. Montmorilonit pripada skupini smektita. Montmorilonit nastaje trošenjem ili

hidrotermalnom metamorfozom pri niskoj temperaturi, osobito izmjenom kiselih tufova,

pri čemu nastaje posebna vrsta stijene, poznata kao bentonit. Bentonitna glina sastoji se

preteţito od montmorilonita, te od kvarca, tinjca, feldspata, kalcita, gipsa, kaolinita

kristobalita i trimidita. Boja bentonita varira od maslinasto zelene do bijele, te udio vode

moţe dosezati i 40%. Bentonite, kao i sve filosilikate, karakterizira slojevita struktura i

odlična kalavost po slojevima zbog slabih Van der Walsovih privlačnih sila meĎu njima.

Glavne fizikalne karakteristike su bubrenje pri kontaktu sa vodom koje doseţe i do

nekoliko puta većeg volumena od početnog, te stvaranje tiksotropskog gela. Bentonit spada

meĎu polivalentne minerale koji se koriste u industrijske svrhe, a naĎena mu je primjena i

u medicini, graĎevini, poljoprivredi, farmaciji. Sam proces oplemenjivanja bentonita je

jednostavan i ekonomski isplativ, te se sastoji od sušenja, mljevenja i naknadnog mi ješanja

s aditivima koji uvelike poboljšavaju njegovu kvalitetu. Bentoniti su naĎeni gotovo po

cijelom svijetu, a najveća leţišta nalaze se u: Italiji, Njemačkoj, Engleskog, SAD-u,

Gruziji, Japanu. U Hrvatskoj ga ima kod Gospića, Donjeg Pazarišta u Lici, u Poljanskoj

Luci, u okolici Bednje i Moslavačke gore. Bentonitna glina Bednje glasi za najkvalitetniju

glinu u Hrvatskoj, dok je bentonitna glina Gornje Jelenske posebno kvalitetna za upotrebu

u ljevarstvu. Daljnjom prospekcijom omogućava se otvaranje novih leţišta, te razmatranje

ekstrapolacije već iskorištenih. Razvoj eksploatacije ide u korak sa razvojem tehnologije,

što nam omogućuje korištenja vanbilančnih rezervi koje su u prošlosti bile ekonomski

neisplative i zanemarivane.


43/45

38

11. LITERATURA

Braun, K., 1991. Mineraloško – petrografske karakteristike i geneza leţišta

bentonitnih glina Maovice, Gornje Jelenske, Bednje i Poljanske Luke. Acta

Geologica 21 (1), str. 1-34.

Chang, L.Y.L., 2001. Industrial mineralogy: Materials, Processes, and Uses. 1. izd.

Prentice Hall.

Christidis, G.E., Scott, P.W., Marcopoulos, T., 1995. Origin of the bentonite

deposits of eastern Milos, Aegen, Greece: Geological, mineralogical, and

Geochemical evidence. Clay and Clay Minerals, 43 (1), str 63-77.

Clem, A.G., Doehler, R.W., 1961. Industrial applications of bentonite. Clay and

Clay Minerals, 10, str 272-283.

Global Source., 2011. Bentonite Geosynthetic Clay Liners. URL:

http://p.globalsources.com/IMAGES/PDT/B1059568231/Geosynthetic-Clay-

Liner.jpg (14.9.2013)

Heathman J.H., 1939. Bentonite in Wyoming. The geological survey of Wyoming,

28, str 1-20.

Hochbahn., 2013. Ausheben & aufbauen. URL:

http://u4.hochbahn.de/files/image/ausheben_aufbauen/bentonit_2.jpg (11.9. 2013.)

Janković, B., Klanfar M., 2012. Leţišta i mogućnosti eksploatacije bentonita u

Hrvatskoj. Zagreb: Rudarsko-geološko-naftni zbornik, 24, str 35-39.

Kovačević Zelić, B., Kovačić, D., Vrkljan, I., 2006. Bentonitni tepisi uodlagalištima otpada. URL:

http://www.sloged.si/LinkClick.aspx?fileticket=6vz1B2tLwrc%3D&tabid=128

(14.9.2013)

Kutlić, A., Bedeković, G., Sobota, I., 2012. Oplemenjivanje bentonita. Zagreb:

Rudarsko-geološko-naftni zbornik, 24, str 61-65.

Kvasička, P., Domitrović, D., 2007. Mehanika tla. Interna skripta. Zagreb:Rudarsko-Geološko-Naftni fakultet.

http://p.globalsources.com/IMAGES/PDT/B1059568231/Geosynthetic-Clay-Liner.jpghttp://p.globalsources.com/IMAGES/PDT/B1059568231/Geosynthetic-Clay-Liner.jpghttp://p.globalsources.com/IMAGES/PDT/B1059568231/Geosynthetic-Clay-Liner.jpghttp://u4.hochbahn.de/files/image/ausheben_aufbauen/bentonit_2.jpghttp://u4.hochbahn.de/files/image/ausheben_aufbauen/bentonit_2.jpghttp://www.sloged.si/LinkClick.aspx?fileticket=6vz1B2tLwrc%3D&tabid=128http://www.sloged.si/LinkClick.aspx?fileticket=6vz1B2tLwrc%3D&tabid=128http://www.sloged.si/LinkClick.aspx?fileticket=6vz1B2tLwrc%3D&tabid=128http://u4.hochbahn.de/files/image/ausheben_aufbauen/bentonit_2.jpghttp://p.globalsources.com/IMAGES/PDT/B1059568231/Geosynthetic-Clay-Liner.jpghttp://p.globalsources.com/IMAGES/PDT/B1059568231/Geosynthetic-Clay-Liner.jpg


44/45

39

Marković, S., 1998. Hrvatske mineralne sirovine. Zagreb: Institut za geološka

istraţivanja.

MGS., 2011. Borehole Sealing. URL:

https://reader009.{domain}/reader009/html5/0726/5b59ee0b615b2/5b59ee237572f.jpg (11.9.2013.)

Midwest Research Institute, 1994. Emission Factor Documentation, Clay

Processing. URL: http://www.epa.gov/ttnchie1/ap42/ch11/bgdocs/b11s25.pdf

(14.9.2013)

Mollins, L.H., Steward, D. I., Cousens, T.W., 1995. Predicting the properties of

bentonite – sand mixture. Clay minerals, 31, 243-252.

North Carolina State University. Additives and Ingredients, their Composition,

Functions, Strategies for Use. Mini-Encyclopedia of Papermaking Wet-End

Chemistry. URL: http://www4.ncsu.edu/~hubbe/miniency/Slide10.GIF

(11.9.2013.)

Pamić, J., Gušić I., Jelaska V., 1998. Geodynamic evolution of the Central

Dinarides. Tectonophysic, 297, str 251-268.

Panoch, K., 2011. Bentonit na studny. URL: http://www.bentonit-na-

studny.cz/images/bentonit-na-studny-izolace.jpg (11.9.2013.)

Slovenec, D. i Bermanec, V., 2003. Sistematska mineralogija – mineralogija

silikata, Zagreb: Rudarsko-Geološko-Naftni fakultet.

Svenk Karlbranslehantering AB., 2006 Spent Fuel Repository. URL:

http://www.skb.se/FileOrganizer/_Extranet/Engelska%20webben/Barriarer

na-eng-510px.jpg

Vrkljan, M., 2001. Mineralogija i petrologija: osnove i primjena. 1. izd. Zagreb:

Rudarsko-Geološko-Naftni fakultet.

WordPress., 2012. The Javelina Clays. URL:

https://reader009.{domain}/reader009/html5/0726/5b59ee0b615b2/5b59ee23e0d7e.png (11.9.2013)

http://www.mgs.co.uk/data/images/147/large.jpghttp://www.mgs.co.uk/data/images/147/large.jpghttp://www.epa.gov/ttnchie1/ap42/ch11/bgdocs/b11s25.pdfhttp://www.epa.gov/ttnchie1/ap42/ch11/bgdocs/b11s25.pdfhttp://www.epa.gov/ttnchie1/ap42/ch11/bgdocs/b11s25.pdfhttp://www4.ncsu.edu/~hubbe/miniency/Slide10.GIFhttp://www4.ncsu.edu/~hubbe/miniency/Slide10.GIFhttp://www4.ncsu.edu/~hubbe/miniency/Slide10.GIFhttp://www.bentonit-na-studny.cz/images/bentonit-na-studny-izolace.jpghttp://www.bentonit-na-studny.cz/images/bentonit-na-studny-izolace.jpghttp://www.bentonit-na-studny.cz/images/bentonit-na-studny-izolace.jpghttp://www.bentonit-na-studny.cz/images/bentonit-na-studny-izolace.jpghttp://www.skb.se/FileOrganizer/_Extranet/Engelska%20webben/Barriarerna-eng-510px.jpghttp://www.skb.se/FileOrganizer/_Extranet/Engelska%20webben/Barriarerna-eng-510px.jpghttp://www.skb.se/FileOrganizer/_Extranet/Engelska%20webben/Barriarerna-eng-510px.jpghttp://aneyefortexas.files.wordpress.com/2012/03/montmorillonite.pnghttp://aneyefortexas.files.wordpress.com/2012/03/montmorillonite.pnghttp://aneyefortexas.files.wordpress.com/2012/03/montmorillonite.pnghttp://www.skb.se/FileOrganizer/_Extranet/Engelska%20webben/Barriarerna-eng-510px.jpghttp://www.skb.se/FileOrganizer/_Extranet/Engelska%20webben/Barriarerna-eng-510px.jpghttp://www.bentonit-na-studny.cz/images/bentonit-na-studny-izolace.jpghttp://www.bentonit-na-studny.cz/images/bentonit-na-studny-izolace.jpghttp://www4.ncsu.edu/~hubbe/miniency/Slide10.GIFhttp://www.epa.gov/ttnchie1/ap42/ch11/bgdocs/b11s25.pdfhttp://www.mgs.co.uk/data/images/147/large.jpg


45/45

Documents

Svojstva, geneza i upotreba bentonitne gline