Ионообменный состав формовочных глин характеризуется емкостью обменных катионов, их качественным и количественным составом. В настоящее время катионный обмен изучен лучше, чем анионный. В каолиновых глинах и бентонитах наиболее часто обменными катионами являются кальций, магний, водород, калий, аммоний и натрий, причем их обычная распространенность в природных глинах соответствует порядку их перечисления [32]. Наиболее обычные анионы формовочных глин — сульфат, хлор, фосфат и нитрат. Относительная распространенность этих анионов в глине пока неизвестна.
Бентониты характеризуются высокой степенью дисперсности и высокой емкостью обменных катионов (от 60 до 100 — 150 мг-экв на 100 г), в то время как каолиновые глины имеют емкость обменных катионов менее 60 мг-экв на 100 г материала. Чем. выше емкость обменных катионов, тем легче материал поддается химической активации под действием введенных в смесь химических добавок. Поэтому в наибольшей степени активирующие добавки изменяют свойства бентонитов и в наименьшей — огнеупорных глин.
Активация сопровождается повышением прочности формовочных смесей. Активирующее действие добавок зависит как от емкости, так и от состава обменных катионов. Между емкостью обменных катионов Е (мг-экв) и содержанием монтмориллонита в бентоните QM (%) имеет место следующее соотношение: Е = 2,34QM-98, из которого видно, что содержание монтмориллонита определяет емкость обменных катионов. Между названными показателями имеет место прямая взаимосвязь.
В табл. 1.18 приведены основные показатели некоторых каолиновых глин и бентонитов. Бентониты характеризуются высокими значениями емкости обменных катионов. Поэтому они легче поддаются активации, т. е. улучшению свойств путем введения активирующих добавок. Кроме различной емкости обменных катионов обращает на себя внимание различный ионообменный комплекс катионов. В одних случаях в обменном комплексе преобладают катионы щелочных металлов Na и К ,а в других—катионы щелочноземельных элементов Са2+и Mg2+. Бентониты, в ионообменном комплексе которых преобладают ионы Na+и К+, относятся к природноактивиро-ванным, например, натриевый огланлинский бентонит.