Обменные катионы и анионы существенно влияют на свойства и структуру сырьевых шламов.

Глинистые минералы. Как правило, глинообразующими минералами являются: аллофан, каолинит, галлуазит, монтмориллонит и гидрослюды различного состава.

Аллофан -mAl (ОН) 3«Si (ОН) 4рНаО (или А1203 //Si02 zH20) имеет химический состав: А1203 - 23,5-41,6%; Si02 - 21,4- 39,1%; Н20 - 39-43,9%. Он является единственным представителем чисто аморфных глинистых минералов. В аллофане оба структурных элемента - алюмогидроксильный и кремнегидроксильно-кислородный -расположены беспорядочно без какой-либо симметрии. Каждый из них представляет собой сравнительно высокомолекулярное соединение, не образовавшее определенной структуры. Так, алюмогидроксильный структурный элемент имеет следующее строение: между двумя слоями плотно упакованных гидроксильных ионов расположены ионы А13+. Ион А13+ имеет координацию и равноудален от шести ионов. Следовательно формула отдельного октаэдра. По характеру химических связей образующийся алюмогидроксильный комплекс представляет собой плоский гетероцепной неорганический полимер, -вязь в главной цепи этого полимера - ковалентная, а в боковых цепях ионная. Правда, количество молекул в составе этого полимера, присутствующего в аллофане, ограничено.

Кремнекислородно-гидроксильный структурный элемент представляет собой тетраэдр Si(OH)4. Тетраэдрические группы кремнезема расположены в форме повторяющейся гексагональной сетки, образующей слой (тетраэдрический) состава Si406(OH)4. Это также плоский гетероцепной полимер с прочной ковалентной связью в главной цепи:

Между названными структурными мотивами в аллофане существуют слабые остаточные ионные связи, действуют здесь и силы Ван-дер-Ваальса.

Частички, составляющие аллофан, по данным электронной микроскопии характеризуются неопределенной формой: округлые и многогранные, комковатые, часто очень пористые.