آشنايي با ذخاير کائولن و مصارف آن در صنعت

[.MohammadReza. 19850]

◄ کائولين چيست:

 

كائولن يك اصطلاح اقتصادي است كه براي كانسارهاي رسي تقريباً سفيد به كار مي رود. اين كانسارها اغلب شامل كاني كائولينيت و يا فرآورده هاي بدست آمده از آن مي باشند. در گذشته اصطلاح خاك چيني به عنوان مترادف كائولن استفاده مي شد. نام كائولن از كلمه كائولينگ چيني به معناي تپه سفيد مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج مي شده است. كائولن يا خاك چيني به رنگ سفيد بيشترين كاربرد را در توليد چيني و سراميك دارد. آمريكا، روسيه، جمهوري چك و برزيل بزرگ ترين توليد كنندگان كائولن مي باشند.

 

سنگ کائولين برحسب نوع پيوندهايش به دو گروه پيوند نرم و سخت طبقه بندي مي شود. يكي از مهم ترين خصوصيات صنعتي كائولن ماهيت شيميايي خنثي آن مي باشد. كائولن تحت شرايط شيميايي صنعتي و در محدوده PH بين 3 تا 9 پايدار مي باشد. بنابراين مي تواند به راحتي به عنوان رنگدانه، پوشش و پركننده با ساير تركيبات استفاده شود.

از جمله خصوصيات اقتصادي مهم كائولن اندازه ريز ذرات آن مي باشد. اغلب ديگر موادي كه به عنوان رنگدانه، پركننده ، پوشش دهنده و روان ساز استفاده مي شوند، بايد به وسيله عمليات هزينه بر خردايش و آسيا كردن، كاهش اندازه داده و به پودر تبديل شوند.

صفحات بلوري نازك قدرت پوشش دهي خوبي را فراهم مي آورد و براي پوشش روي كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآينده هاي صنعتي به عنوان سوسپانسيون پليمر مايع يا آب به كار مي رود. ويسكوزيته يا گرانروي اين اسلاري هاي مايع نكته اي مهم مي باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروي خيلي كم آن در درصدهاي جامد بالا مي باشد. اين خصوصيت بر خلاف ويژگي بنتونيت است.

مرغوبترين کائولن‌ها تا حدود 20 درصد ناخالصي را دارا مي‌باشند که به منظور کاهش اين ناخالصي‌ها بطرق مختلف فرآوري مي‌گردد و در هر روش نوعي خاص از اين ماده حاصل مي‌شود و هر کدام مصرف ويژه خود را دارد که علاوه بر صفات خاص ژنتيکي، نوع فرآوري نيز محصول را از يکديگر متمايز مي‌نمايد. ذخاير كائولين به انواع زير تقسيم مي شوند: ذخاير هوازده، ذخاير گرمابي، ذخاير حمل شده، ذخاير دياژنزي

 

◄ كاني هاي مهم كائولن:

 

كانيهاي اين گروه عبارتند از : كائولينيت، ديكيت، ناكريت و هالوزيت. كائولينيت فراوانترين كاني اين گروه است. ترکيب شيميايي تمامي آنها يکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولينيت فراوانترين كاني گروه کائولن است و در سيستم تري کلينيک متبلور مي شود و ديكيت و ناكريت در سيستم مونوکلينيک متبلور مي شوند.

[.MohammadReza. 19850]

• کائولينيت Kaolinit :

کائولن با نام کاني شناسي کائولينيت با فرمول شيميايي (OH)8 (Si4O10) Al4 در سيستم تري کلينيک و سختي حدود 5/2-1 ، داراي 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتي مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفيد مايل به زرد و گاهي هم کمي سبز يا آبي رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوي شديد خاک مي دهد. اين کاني اغلب داراي پلاستيسيته بوده و عملاً در آب ، اسيدهاي سرد و رقيق ، اسيد کلريدريک و اسيد سولفوريک گرم و غليظ و ئيدروکسيدهاي قليايي نامحلول حل مي شود.

اغلب ذخاير کائوليني در اثر هوازدگي و تجزيه سنگهاي ولکانيکي حاوي سيلکات آلومينيوم بوجود مي آيند. سنگها گرانيتي، گنايس ها، کوارتز، پورفيري ها و همچنين رسوبات حاوي فلدسپاتها، ميکا و زئوليت جهت ايجاد کائولينيت مناسب مي باشند که در اثر هوازدگي و تجزيه شيميائي مواد قليائي و مقداري از SO2 خارج شده و کوارتز و ساير کاني هاي همراه بصورت ترکيب باقي مي مانند.

کائولن ممکن است نتيجه آلتراسيون هيدروترمال باشد. در اين صورت، محلول هيدروترمال سردتر از 300 درجه سانتي گراد در داخل سنگهاي با فلدسپات بالا، سبب شستن يونهاي Ca++,K+, Na+ و ساير کاتيون ها و رسوب آنها با H+ بيشتر مي شود. اغلب اين گونه ذخاير در ارتباط با سيستم متئوريک هيدروترمال، که حرارت از سنگهاي ولکانيکي مشتق مي شود، مي باشند.

ذخاير بزرگي از کائولينيت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجي ترين قسمتهاي سيستم هيدروترمالي، مرتبط با باتوليت هاي گرانيتي وجود دارند که به عمق چندين کيلومتر تشکيل شده اند.

کائولينيت در مقايسه با ناكريت – ديكيت از نظم کمتري برخوردار است و به همين دليل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزيت در مقايسه با بقيه کوچکتر است. کائولينيت در زون هاي هوازده و آلتراسيون سنگ هاي آذرين و دگرگوني به ويژه فلدسپارها تشکيل مي شود.

 

• رس توپي:

رس توپي يك نوع سنگ رسوبي است كه حاوي كائولينيت و مقدار جزئي ايليت، كلريت، كوارتز و مونتموريونيت است. ذرات كائولينيت در رس توپي در مقايسه با ساير منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولينيت رس توپي 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ايليت و كلريت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلي، مونتموريونيت، تركيبات اهن، اكسيد تيتان و نمكهاي محلول از جمله ناخالصيهاي رس توپي هستند. رس توپي بيشتر همراه با لايه هاي زغال دار است و از آن جا كه ذرات ريز كانيهاي رسي را به همراه دارد، خاصيت شكل پذيري آن بسيار خوب است. رنگ رس توپي قهوه اي مايل به سياه است و مصارف آن عبارتند از : سراميكهاي بهداشتي، چيني هاي الكتريكي، انواع كاشيها، ظروف غذاخوري، صنايع دستي و ديرگدازها.

[.MohammadReza. 19850]

• هالوزيت:

هالوزيت نوعي كائولين است که به دو حالت آب دار و بدون آب يافت مي شود و ترکيب نوع آب دار آن مشابه بقيه است و تنها دو مولکول اضافي آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).

تشخيص هالوزيت به كمك پراش اشعه ايكس امكان پذير است. هالوزيت بيشتر در زونهاي آلتراسيون و بندرت در زونهاي هوازده ساپروليت يافت مي گردد. عمده مصارف آن در تهيه سيمان پورتلند و تهيه نسوزها و سراميك است.

 

• ديکيت:

ديكيت نوعي كائولين است که در سيستم مونوکلينيک متبلور مي شود و عمدتاً در زون هاي آلتراسيون تشکيل مي شود.

 

• ناكريت :

ناکريت نوعي كائولين است که در سيستم مونوکلينيک متبلور مي شود. نحوه قرار گيري ورقه هاي کائولينيت در ناکريت منظم است و بر همين اساس بلورهاي آنها بزرگترند و به سمت هالوزيت کاملاً بي نظم است (ناكريت - ديكيت - كائولينيت - هالوزيت ). ناکريت کمياب بوده و در زون هاي آلتراسيون تشکيل مي شود.

 

• خاك رس آتشخوار :

بيشتر خاك رس آتشخوار از كائولينيت تشكيل گرديده، كائولين در آن به خوبي متبلور مي شد و نظم مطلوبي در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولين حاوي اكسيد و هيدروكسيدهاي آلومينيوم نيز هست. هر نوع خاكي كه دماي بيش از 1500 درجه سانتي گراد را تحمل کند و ميزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذير ، نيمه شكل پذير و بي شكل تقسيم مي گردد. خاك رس آتشخوار، بيشتر در افقهاي پايين لايه هاي زغال دار پيدا مي شود.

مصرف عمده اين خاك در تهيه آجرهاي آتشخوار است كه به شاموت معروفند. ديگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، ديگهاي گرمابي و كاشي هاي نسوز است.

◄ انواع ذخاير کائولن:

 

ذخاير كائولين به انواع زير تقسيم مي شوند: ذخاير هوازده، ذخاير گرمابي، ذخاير حمل شده، ذخاير دياژنزي. ذخاير کائولن براساس نحوه تشکيل به دوصورت اوليه و ثانويه تشکيل مي شوند :

· ذخاير کائولن اوليه : هوازدگي ، کرمابي و سولفاته.

· ذخاير کائولن ثانويه : رسوبي ، کائولينيتي ، بال کلي و خاک نسوز

 

 

ذخيره کائولن داراي گستردگي لازم جهت تأمين نيازهاي اين ماده معدني در طي ساليان آينده مي باشد و مقدار آن در حدود 20 ميليارد تن در جهان تخمين زده شده است. ذخاير کمربند جورجيا ، کاروليناي جنوبي در ايالات متحده امريکا بين 5 تا 10 ميليارد تن برآورد شده است. کشورهاي هندوستان ، برزيل ، چين ، انگلستان و اکراين داراي ذخاير عظيم کائولن مي باشند.

ايران در بين کشورهاي جهان با دارا بودن ذخيره اي در حدود 40 ميليون تن ، کمتر از 1% از کل ذخاير کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخاير احتمالي کائولن در کشور بيش از 230 ميليون تن تخمين زده شده است و در سنگ هاي آذرين اسيدي از پرکامبرين تا ميوسن در استان هاي فارس ، اصفهان ، آذربايجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزي ، قزوين و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ايران در آجرهاي شاموتي، پوشش داخلي كوره ها، ديگ هاي گرمايي و كاشي مي باشد.

کانسارهاي کائولن و رس هاي کائوليني در 4 گروه زير براساس موقعيت جغرافيايي تقسيم بندي مي شوند :

الف ) ذخاير رس هاي کائوليني در بخش هاي مرکزي ايران

ب ) ذخاير رس هاي کائوليني در بخش هاي خاور ايران

ج ) رس هاي کائوليني در بخش هاي شمال و شمال باختر ايران

د) ذخاير کائوليني در بخش هاي جنوب و جنوب باختر ايران

[.MohammadReza. 19850]

• ذخاير هوازده:

سنگهاي غني از آلومينيوم نظير شيلها، آرکوزهاي غني از الکالي فلدسپات ، آذرين فلدسپاتوئيد دار ( نفلين سينيت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانيتهاي فوق آلومينيوم و... در شرايط آب و هوايي گرم و مرطوب در سطح زمين تحت تأثير هوازدگي شيميايي واقع شده و تغييرات زيادي در تركيب شيميايي و كاني شناختي آنها ايجاد مي شود. آب كافي و دماي مناسب موجب رويش گياهان شده و در نتيجه PH آب كاهش مي يابد. پايداري كانيهاي متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغييرات آنها نيز يكسان نيست.

عوامل مهم و مؤثر در تشكيل ذخاير كائولين هوازده عبارتند از :

آب و هواي گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غني از آلومينيوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگي در سنگ، پايين بودن سطح آبهاي زيرزميني ، زمان كافي، بالابودن ميزان آبي كه در سنگ جريان داشته است و شست و شو و حمل كاتيونها.

در شرايط مناسب ياد شده اكثر كانيهاي سنگ به استثناي كوارتز تحت تأثير هوازدگي شيميايي واقع شده و به تركيبات ديگر تغيير مي كنند. پتاسيم فلدسپات با كاهش PH به كائولينيت و يا ايليت تبديل مي شود:

پتاسيم فلدسپات + كاهش PH آب كائولينيت + SiO2+KOH

در صورتي كه تمامي KOH شسته شود ، كائولينيت تشكيل خواهد شد (پايين بودن سطح آبهاي زير زميني موجب شست و شوي كامل بيشتر كاتيونها مي شود). اگر سطح آب زيرزميني بالا باشد تمامي K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در اين حالت ايليت و اسمكتيت تشكيل مي شود.

 

• ذخاير گرمابي:

از تأثير محلولهاي گرمابي( كه PH آنها اسيدي است) بر سنگهاي حاوي كانيهاي آلومين سيليكات (نظير فلدسپاتها، فلدسپاتوئيدها، ميكاها و... ) در شرايط مناسب كائولينيت تشكيل مي شود. ذخاير كائولينيت گرمابي غالباً در زون هاي گسلي قرار دارند، مگر دركانسارهاي پورفيري (نوع قلع- موليبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده اي را شامل مي شوند. كائولينيت بخشي از زونهاي آلتراسيون كانسارهاي گرمابي را تشكيل مي دهد.

در اكتشاف كانسارهاي گرمابيAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولينيت راهنماي مناسبي براي تعيين موقعيت اين ذخاير محسوب مي شود.

خاستگاه کانسارهاي كائولين به سه گروه برجا ، رسوبي و گرمابي طبقه بندي مي شوند. عمده ذخاير کائولن ايران در اثر دگرساني سنگ هاي آذرين ( ريوليت و آندزيت ) و عمدتاً در کمربندهاي آتشفشاني دوران سوم به ويژه در ائوسن جاي دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغي از اين نوع معادن مي باشد.

[.MohammadReza. 19850]

◄ روشهاي فرآوري:

كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوري ميشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربري در سراميك، رنگ و لاستيك است. فرآوري تر، يا شستشو با آب كانيهاي غيركائولن را از مايع رسدار جدا ميكند، كه در اين مرحله كائولن با كاربري به عنوان پركننده و پوشش حاصل ميشود. در انواع سرندها، هيدروسيكلونها و... مايع رسي را ميتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشيني غليظ كرد و با سانتريفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 ميكرومتري را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسيون ريزشده و بعد مراحل تورق زدايي، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهي تكليس برروي آن انجام ميشود.

در حالت ديگر مايع كائولندار به دو دسته ريز و درشت با استفاده از سانتريفوژ، هيدروسيكلون يا جداسازي با آب بطور ممتد تقسيم شده و بعد تركيبات آهندار رنگزا از آن شسته ميِشود. بعد از آبگيري با تبخير، ***** مكش چرخان يا فشاري، كيك كائولني را ميتوان خارج كرد و خشك نمود و يا به صورت ماده با 70% جامد براي دادوستد منتقل كرد.

درتورقزدايي، ذرات كائولن به صورت مكانيكي به ذرات روشن و نازكي جدا شده و در دما C °500 تكليس ميشوند تا ساختار بلوري مجزايي در آن بوجود آيد. اين عمل سبب افزايش درخشندگي و كدري كائولن مي شود.

حتي بهترين کائولن هاي دنيا هم در حدود 20 % ناخالصي دارند. بنابراين بايستي آنها را تغليظ کرد و مواد قليايي آن را به کمتر از 5/1 % رساند.

کائولن مصرفي بايد داراي مشخصات ذيل باشد :

1- درصد Al2O3 بايد از 30 % بيشتر باشد.

2- ميزان اکسيدهاي آهن Fe2O3 نبايد از 1 درصد بيشتر شود.

3- ميزان اکسيد تيتانيوم TiO2 بايد به 2/0 درصد کاهش يابد.

4- اکسيدهاي قليايي نبايد از 2 درصد بيشتر شود.

5- حداکثر ميزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.

6- افزايش ميزان کائولينيت نسبت به ساير کاني هاي موجود باعث مرغوبيت کائولن مي شود.

7- دير گدازي کائولن بايد در حدود 1700 درجه سانتيگراد باشد.

8- مدول گسيختگي آن بايد بيش از 10 کيلوگرم بر سانتي متر مربع باشد.

 

 

◄ کاربرد کائولن در صنعت:

بيشترين مصارف کائولن در پر کننده، پوشش دهنده با جلاي خاص و سفيد کننده، منبسط کننده، ايجاد کننده مقاومت در مقابل سايش، رقيق کننده، سخت کننده در صنايع پتروشيمي، نرم کننده سطح و به عنوان کاتاليزور در صنايع مختلف،کاغذسازي، سراميک، مرکب و رنگ سازي، ديرگداز، پلاستيک، لاستيک، دارويي، فايبرگلاس، صنايع نسوز، مصالح ساختماني، حشره کش، جذب کننده، مواد پاک کننده، مواد غذايي، تهيه داروها، صنايع کشاورزي و تهيه کودهاي شيميايي است.

 

 

• پرکننده و پوشش دهنده مناسب

• از نظر شيميايي در گستره وسيعي از تغييرات pH بدون تغيير باقي مي ماند.

• به عنوان جذب کننده مناسب مرکب و رنگ ها.

• به عنوان سخت کننده در صنايع پتروشيمي.

• داشتن رنگ سفيد که آن را به صورت ماده رنگي قابل استفاده مي سازد.

• جلاي خاص و قابليت سفيدکنندگي.

• خواص کاتاليزوري.

• دارا بودن خاصيت پرکنندگي و پوششي بسيار خوب.

• نرم کننده سطح و غيرسايشي بودن آن.

• قابليت اندک هدايت جريان الکتريسيته و گرما.

 

در ايران از اين ماده معدني در آجرهاي شاموتي، پوشش داخلي کوره ها، ديگ هاي گرمايي و کاشي استفاده مي شود. حدود 50 درصد از کائولن در کاغذسازي به عنوان پرکننده و روکش (پوشش دهنده سطح)،20 درصد در صنايع سراميک و ديرگداز، 10 درصد در لاستيک سازي به عنوان پرکننده و 20 درصد در رنگ سازي پلاستيک استفاده مي شود.قدرت جذب مرکب و پوشش دهندگي خوب و پر کردن سطوح ناهموار کاغذ از خمير سلولز و ايجاد شفافيت در کاغذاز مزاياي استفاده از کائولن در صنعت کاغذسازي مي‌باشد.

قيمت مناسب کائولن طي سال هاي اخير سبب شده است تا صنايع مصرف کننده اين محصول علاقه مند به استفاده از کائولن شوند. کائولن يا خاک چيني به رنگ سفيد بيشترين کاربرد را در توليد چيني و سراميک دارد.

[.MohammadReza. 19850]

◄ مصرف در صنايع داروسازي :

كائولن در صنعت داروسازي با ترکيب سيليکات آلومينيوم آبدار شناخته شده است. اين کاني در تهيه داروهاي ضداسهال کاربرد دارد که اين داروها هر 4 ساعت يک بار و به مقدار 2 تا 6 گرم مصرف مي شود. از کائولن براي تهيه پمادهاي مسکن درد ، کاهش دردهاي التهابي و معالجه بيماري هاي معده و روده استفاده مي شود.

داروهاي مرکب از کائولن عبارتست از : شربت کائولن پکتن ، شربت کائولن کودکان ، شربت کائولن و مرفين ، شربت کائولن و پماد کائولن مي باشد.

داروهاي حاوي کائولن ممکن است عوارض جانبي از قبيل : حساسيت مفرط با علائم سقوط فشار خون ، کهير ، تب ، درد مفاصل ، تاول هاي سرخک مانند ، ناراحتي هاي گوارشي ، تهوع ، سردرد داشته باشد و با قطع دارو از بين برو

 

 

 

◄ مصرف به عنوان رنگدانه:

کائولن که به عنوان رنگدانه مورد استفاده قرار مي‌گيرد به نوع پرکننده و پوشش کاغذ تقسيم مي‌شود که اين تقسيم‌بندي براساس درخشندگي، اندازة ذرات و ويسکوزيته آن است. کائولن کاني پرکنندة ارزان، سفيد يا نزديک به سفيد است که در يک دامنه وسيع از PH خنثي است. غير ساينده و اندازه ذرات کوچک ولي فابل کنترل، هدايت گرمايي و الکتريکي کم و درخشندگي خوب است، در کاغذ، پلاستيک، رنگ، لاستيک، چسب، بتونه و... کاربرد دارد.

ترکيب شيميايي آن بحراني نيست به جز اينکه در رنگ تاثير مي‌گذارد، همچنين جذب روغن يا نفت آن بويژه براي رنگ يا لاستيک مهم است. خواص فوق به همراه شکل دانه‌ها، ويسکوزيته و PH به آن اجازه مي‌دهد تا به‌عنوان رنگدانة پوششي کاغذ بکار رود. درخشندگي، صافي و پذيرش جوهر در کاغذهاي چاپ و نوشتاري، هنري و... از خواص آن است.

در پلاستيک، کائولن براي ايجاد سطح صاف، پايداري در جهات مختلف و مقاوت در برابر مواد شيميايي مصرف مي‌شود (PVC، پلي‌استر ترموپلاستيک، نايلون و...).

 

 

◄ مصرف در صنايع کاغذسازي :

استفاده از کائولن در کاغذسازي باعث نرمي کاغذ خواهد شد و جذب جوهر، درخشندگي، ارزاني و پوشش مناسب از ديگر مزيت هاي استفاده از کائولن در صنايع کاغذسازي است.

کاغذ حتي اگر خلل وناهمواري هاي بين الياف سلولزي آن بوسيله پر کننده معدني پر شده باشد به منظور استفاده در فرايندهاي کارهاي چاپي مدرن، تا زماني که پوشش سطح را نداشته باشد مناسب نيست. استفاده از پر کننده در خمير کاغذ بخشي از شکاف ها و درزهاي بين الياف سلولز را پر کرده، لذا بسياري از نقاط ريز مرکب چاپ در اين نقاط بدرستي قرار نگرفته و کيفيت کار چاپ کاهش مي‌يابد. پوشش سطحي در روي کاغذ بعث نرمي، جلاء و قدرت جذب مرکب چاپ مي‌شود. پوشش مناسب باعث افزايش کاربرد کاغذ مي‌گردد.

کائولن به سرعت در آب (حتي در آبهاي سخت) پراکنده شده و به وسيله ماشين‌هاي مدرن پوشش دهنده، پوشش نازک به کاغذ داده مي‌شود. کائولن پوششي مناسب براي کاغذهاي پرجلا، کاغذهاي سبک با پوشش LWC و کاغذهاي مناسب گراور به روش غلتگي (افست) مي‌باشد.

در صنعت توليد کاغذ،کائولن مورد استفاده بايد به سرعت در آب معلق گردد. اندازه ذرات و دانه‌بندي از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. درجه رواني (ويسکوزيته) و درصد ذرات با ابعاد کمتر از 2 ميکرون داراي اهميت بيشتر هستند.

کائولن پوششي درجه يک 92 درصد ذرات آن کمتر از 2 ميکرون و درخشندگي آن حداقل 87 درصد است. کائولن پوششي درجه دو 80 درصد ذرات آن کمتر از 2 ميکرون ودرخشندگي آن حداقل 5/85 درصد مي‌باشد.

بطور خلاصه مي‌توان خواص زير را براي کائولن جهت مصرف در صنايع کاغذسازي در نظر گرفت:

الف ـ شفافيت: حداقل شفافيت براي مصرف کائولن بعنوان پر کننده 80 درصد و براي رس بعنوان پوشش 85 درصداست که اين عمل در مقايسه با استاندارد شفافيت مشخص مي‌شود.

ب ـ اندازه ذرات: دقيق‌ترين روش براي تعيين اندازه ذرات و پراکندگي آنها به اصل استوک استوار است بعبارت ديگر از روي سرعت ته‌نشين شدن در سيال قطر ذرات کنترل مي‌شود. تعيين اندازه ذرات از روي زمان نشست آنها انجام مي‌گردد.

ج ـ ويسکوزيته: درجه رواني کائولن در پوشش اکغذ بسيار مهم است. در صنايع کائولن دو آزمايش ويسکوزيته انجام مي‌گردد که عبارتند از HSV و LSV،‌که براي تعيين اين دو مورد به ترتيب از ويسکازيمترهاي هرکولس و فيلد براک استفاده مي‌شود.

د ـ باقيمانده سرند: 325 مش بعنوان مواد ساينده يا باقيمانده سرند مصطلح مي‌باشد. طريقه عملي بدين صورت است که 100 گرم نمونه را کوبيده و خوب مخلوط نموده توسط مواد شيميايي پراکنده مي نمايند. سپس وزين درصد مواد جامد را در مخلوط اندازه‌گيري نموده،‌ مجموع باقيمانده روي سرند را وزن کرده و درصد آن را محاسبه مي‌نمايند.

 

 

◄ مصرف در صنايع رنگ سازي :

استفاده از کائولن در رنگ سازي پلاستيک سبب کنترل ويسکوزيته مي شود. 10 % کائولن در رنگ سازي مورد مصرف دارد و باعث بالا رفتن قدرت پوشش‌دهي، روان کنندگي و پخش‌کردن رنگ مي‌شود. در رنگ سازي از کائولن مرغوب و خالص به صورت ماده رنگي و پرکننده بهره مي گيرند. در رنگ‌هايي که با آب شسته مي‌شِوند نيز انواع کائولن درشت‌دانه نوع مات و انواع کائولن ريزدانه نوع شيشه‌اي را ايجاد مي‌کنند.

جايگاه صنعت رنگ سازي در مصرف کائولن، همچون صنعت لاستيک سازي در طي ساليان اخير بوده است. افزايش رقابت بين کربنات کلسيم و کائولن، باعث کاهش سهم مصرف کائولن بعنوان پر کننده در صنعت رنگ سازي بوده است. بيشترين ميزان رشد مصرف کائولن در صنعت رنگ سازي در کشورهاي ايالات متحده امريکا و اروپا بوده که حدود دو درصد در سال برآورد گرديده است. پيش بيني مي‌شود که بطور کلي و در اينده نزديک ميزان رشد مصرف کائولن در اين صنعت، يک درصد باشد. البته در صورت وجود رشد اقتصادي در کشورهاي آسيائي همچون گذشته، اين رشد به 5/1 درصد خواهد رسيد.

مصرف کائولن در صنايع رنگ سازي در ايالات متحده امريکا از 228 هزار تن در سال 1991 به 329 هزار تن در سال 1997 رسيد و در سال 1998 به 268 هزار تن کاهش يافت. از آنجايي که توليد رنگ در ايالات متحده امريکا حدود 30 درصد از کل توليد جهاني است. بنابراين مصرف کائولن در صنايع رنگسازي در جهان در سال 1998 معادل 840 هزار تن برآورد گرديده است.

اصولاً‌ کائولن بعنوان يک بسط دهنده و ماده اصلي رنگ سفيد بصورت جايگزين اکسيد تيتانيوم در توليد رنگ مورد استفاده قرار مي‌گيرد. کائولن کلسينه شده اصلي‌ترين کائولن بکار برده شده در صنايع رنگسازي است روشن بودن رنگ ضمن ناشفاف بودن،‌از خصوصيات کائولن مصرفي در صنايع رنگ سازي است و مشابهت خاصي با کائولن مصرفي در صنايع کاغذ دارد. سطوح صاف کائولينيت، بويژه در صنايع رنگ سازي با آرايشي خاص بر روي يکديگر قرار گرفته که موجب استقامت ورقه رنگ شده و به آن عمر طولاني مي‌دهد. بزرگترين تقاضا براي کائولن در صنعت رنگ، ساخت رنگ هاي مات داخلي ساختمان است. اداره استانداردهاي ايالات متحده امريکا توصيه نموده که براي رنگ هاي خانگي حداقل 20 درصد نسبت از کائولن استفاده گردد.

معمولاً‌ تا 10 درصد وزني رنگ هاي براق را مي‌توان کائولن اضافه نمود. کائولني که در رنگ سازي مصرف مي‌گردد بايد از نظر رنگ روشن و از حداقل ناخالصي برخوردار باشد. ضريب تعليق بالايي در آب داشته و نمک هاي محلول آن پايين باشد. از نظر درخشندگي بين 90-80 درصد و ذرات آن 80-70 درصد زير 2 ميکرون باشد.

 

 

◄ مصرف در صنايع لاستيک سازي :

در صنعت لاستيک سازي نيز کائولن را به عنوان ماده پرکننده به کار مي برند. کائولن مقاومت در برابر سايش و صلبيت آن را افزايش مي‌دهد.از کائولن خالص و نرم در لاستيک هاي نرم نظير کاشي هاي لاستيکي و کائولن ناخالص در تهيه در لاستيک هاي سخت نظير پاشنه و کف در کفش ها و لاستيک خودرو ها استفاده مي شود.

مصرف کائولن در صنايع لاستيک‌سازي در سال 1998 معادل 08/1 ميليون تن بوده است. در طي سالهاي 1990 الي 1998 مصرف جهاني لاستيک از 02/5 ميليون تن در سال 1991 به 61/6 ميليون تن در سال 1998 رسيد و اين نشاندهنده رشد متوسط ساليانه 9/3 درصد در طي دهه 90 ميلادي بوده است. بر اساس گزارش راسکيل رشد ساليانه 1 درصد براي اينده‌اي نه چندان دور جهت مصرف کائولن در اين صنعت پيش‌بيني مي‌شود. مصرف کائولن در صنايع پلاستيک‌سازي موجب کاهش قيمت لاستيک مي‌گردد. چون کائولن از لاستيک طبيعي و يا الاستومر بسيار ارزانتر است. کائولن مصرفي در صنايع لاستيک از نوع کائولن مرغوب نمي‌باشد. در ايالات متحده امريکا، کائولن مصرفي در اين صنعت از نوع تغليظ شده بوسيله هوا مي‌باشد. در صنايعي که ذرات درشت مزاحم است مانند صنايع لاستيک که بوسيله اکستروژن شکل داده مي‌شوند. از کائولن کلسينه شده هم در صنايع لاستيک سازي بعنوان پوشش استفاده مي‌گردد. از خصوصيات عمده کائولن مصرف در صنعت لاستيک سازي اين است که 5/99 درصدذرات بايد زير 44 ميکرون باشند.

 

 

◄ مصرف در صنايع سراميک‌سازي:

20 % کائولن به عنوان يکي از مواد اوليه و اساسي در صنايع کاشي، چيني و سراميک‌سازي است. کائولن از انواع نسوزهاي آلومينيايي است که ميزان Al2O3 در آنها بسته به نوع آنها متغير است. انواع کم آلومينا کائولن تکليس‌شده، فلينت (45-35%) و انواع پرآلومينا مانند آندالوزيت، کيانيت و سيليمانيت (60-40%). قديمي‌ترين وشايد متداول ترين روش کاربرد کائولن در صنعت، استفاده از اين کانه در ساخت انواع محصولات سراميکي مي‌باشد. گل چيني بيش از چهار هزار سال است که در ساخت سراميک مورد استفاده قرار مي‌گيرد. درصنعت سراميک سازي از مجموعه روش‌هاي فرمول سازي مواد،‌ شکل دادن و روش‌هاي حرارت دادن و پخت استفاده مي‌شود.بنابراين دامنه تغييرات نوع کائولن مصرفي وسيع مي‌باشد بعبارت ديگر نوع محصول و روش توليدنوع کائولن را تعيين مي‌نمايد.

کائولن بدليل ترکيب خاص شيميايي در صنعت سراميک مورد استفاده قرار مي‌گيرد در مقابل حرارت حالت شيشه‌اي آن تغيير نمي‌کند و درخشندگي و شفافيت خاصي در محصول ايجاد مي‌نمايد. در تهيه سراميک مهمترين عامل نسبت اختلاط کائولن، سيليس و کمک ذوب (Flux) در بدنه سراميک‌ها مي‌باشد. ويژگي کائولن مصرفي در صنعت سراميک عموماً مربوط به ناخالصي‌هاي زيان‌آور موجود در آن است که باعث تغيير رنگ محصول بعد از پخت مي‌گردد. مهمترين و مضرترين ناخالصي‌ها اکسيد آهن مي‌باشد. از ديگر عناصر مضر مي‌توان از مس، کروم و منگنز نام برد. اين مشکل زماني نمود پيدا مي‌شودکه اين مواد بصورت ريزدانه در رس قرار گرفته باشند، در اينصورت بصورت بدنه محصول پس از پخت ظاهر گرديده و در پخت بيسکويت چنانچه مقدار اکسيژن کوره پايين بيايد. اطراف لکه حفره‌هايي بوجود مي‌ايد. مقدار 3O2Fe مجاز در سراميک بين 6/0 تا 7/0 درصداست. اکسيد آهن در کائولن جهت ساخت پرسلان بايد کمتر از 5/0 درصد باشد زيرا تيتانيوم با آهن در بدنه سراميک عکس‌العمل نشان مي‌دهد و موجب کاهش شفافيت مي‌گردد.درجه آلکالي بودن اثر خاصي بر روي شيشه‌اي بودن محصول دارد،‌زيرا بدنه سراميک را متخلخل مي‌نمايد. کائولني که در پرسلان بکار مي‌رود پتاس آن بايد کمتر از 5/1 درصد و مقدار تيتانيوم و سيليس آن حداقل باشد.

وجود بعضي از کاني‌ها در کائولن مضر است،‌رس‌هاي طبيعي متورم کننده مانند مونت موريونيت که آب را در شبکه خود نگهداري مي‌نمايند در رواني و شکل‌گيري قالب اثر مي‌گذارد.در صنعت سراميک کائولن ريز دانه ترجيح داده مي‌شود. زيرا ريزدانه بودن موجب افزايش پلاستيسيته و افزايش مقاومت بدنه خام مي‌گردد. انتخاب نوع دانه بندي بسيار مهم است، اگر چه ريز و نرمه بودن کائولن درجه ريخته‌گري را کاهش مي‌دهد ولي در طول پخت موجب انقباض مي‌گردد. به منظور استفاده کائولن در صنايع سراميک سازي، آزمايشات مدول شکست، ميزان شکل پذيري، رنگ پس از حرارت و انقباض در طول حرارت، ميزان قالب پذيري و تعيين ويسکوزيته بر روي کائولن انجام مي‌پذيرد.

 

 

◄ توليد کائولن ايران و جهان :

توليد کائولن در جهان ، طي سال هاي اخير هرچند روند صعودي داشته است وليکن متوسط نرخ رشد بسيار پايين 01/0 % آن حاکي از ثبات و تعادل نسبي در بحث توليد ، عرضه و تقاضا مي باشد. دلايل اصلي اين ثبات را مي توان موارد ذيل دانست :

1- کاهش شديد توليد کشورهاي ايالات متحده امريکا و انگلستان که اين کاهش در توليد به دليل کاهش تقاضاي کشورهاي اروپايي و اين کاهش تقاضا نيز خود نتيجه استفاده کشورهاي اروپايي از جايگزين هاي کائولن ( کربنات کلسيم ) مي باشد.

2- به دليل ارزان بودن کائولن توليدي کشور برزيل نسبت به ايالات متحده ، کشورهاي امريکاي لاتين ، کائولن مصرفي خود را از کشور برزيل تأمين مي کنند و اين مسئله خود باعث افزايش توليد کشور برزيل و کاهش توليد ايالات متحده امريکا ( به عنوان بزرگترين توليدکننده کائولن جهان ) شده است.

3- با توسعه تکنولوژي معدنکاري در کشورهاي خاور دور ، اين کشورها با افزايش توليد کائولن قادر به تأمين نياز کارخانجات کاغذسازي و سراميک سازي خود شده اند که اين امر باعث افزايش توليد کشورهاي خاور دور و کاهش توليد ايالات متحده شده است.

تغيير در هر يک از موارد فوق مي توان يک نوسان در ميزان توليد کائولن در جهان را شاهد بود که اين تغيير مي تواند کاهش يا افزايش باشد.

علاوه بر مسائل اقتصادي و سياسي کشورهاي جهان ، بحث عرضه و تقاضا نيز تأثير به سزايي در ميزان توليد جهاني مواد معدني دارد.

ميانگين توليد جهاني کائولن 21780 هزار تن با متوسط نرخ رشد 01/0 % افزايش از 21400 هزار تن در سال 1997 به 22000 هزار تن در سال 2001 رسيده است.

در بين توليد كنندگان کائولن ، كشور ايالات متحده امريکا با ميانگين توليد ساليانه 8998 هزارتن در رتبه اول قرار دارد. توليد اين كشور با متوسط نرخ رشد 2/4 % کاهش از 9280 هزار تن در سال 1997 به 8110 هزار تن در سال 2001 رسيده است.

كشور انگلستان با ميانگين توليد ساليانه 2/2327 هزارتن در رتبه دوم قرار دارد. توليد اين كشور با متوسط نرخ رشد 66/1 % کاهش از 2360 هزار تن در سال 1997 به 2204 هزار تن در سال 2001 رسيده است.

كشور برزيل با ميانگين توليد ساليانه 8/1665 هزارتن در رتبه سوم قرار دارد. توليد اين كشور با متوسط نرخ رشد 28/7 % افزايش از 1349 هزار تن در سال 1997 به 2000 هزار تن در سال 2001 رسيده است. چين و کره جنوبي در مكان هاي بعدي قرار دارند.

توليد كنندگان اصلي كائولن تصفيه شده آمريكا، انگليس، برزيل، استراليا، آلمان ، چك و اسلواکي هستند که صادر كننده اصلي بازار انواع كائولن با كيفيت بالا را كه در رنگسازي، كاغذ و پلاستيك بكار ميرود ، را به خود اختصاص داده اند. كائولن با كيفيت كمتر كه در نسوز، سراميك و... كاربرد دارد ، توسط كلمبيا، كره جنوبي، ازبكستان و اكراين کنترل ميشود. در اين ميان توليد ايران بر اساس گزارشات راسكيل 500 هزار تن بر سال مي باشد.

تعداد 65 معدن کائولن و خاک نسوز در کشور در حال بهره برداري هستند که به طور متوسط حدود 2/1 ميليون تن کائولن و خاک نسوز در سال توليد مي نمايند که حدود 1 ميليون تن آن به فروش رسانده مي شد. به طور کلي روند توليد صعودي است وليکن در بعضي سالها نوساناتي داشته است.

ميزان توليد در سال 1380 بيش از 12 % نسبت به سال 1376 افزايش داشته است و اين در حالي است که ميزان فروش حدود 26 % رشد نشان مي دهد. با توجه به اين اعداد و ارقام مي توان گفت که تعداد و يا ظرفيت مصرف کنندگان در طي سال هاي تخير افزايش يافته است.

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام