کائولین / Kaolin

مولف : واحد تحقیق و توسعه نگین پودر الماس آسیا

کائولین یا کائولن (kaolin)
کائولن یک اصطلاح اقتصادی است که برای کانسارهای رسی تقریبا سفید به کار می رود. این کانسارها اغلب شامل کانی کائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاک چینی به عنوان مترادف کائولن استفاده می شد. نام کائولن از کلمه کائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاک کائولن استخراج می شده است. کائولن یا خاک چینی به رنگ سفید بیشترین کاربرد را در تولید چینی و سرامیک دارد. آمریکا، روسیه، جمهوری چک و برزیل بزرگ ترین تولید کنندگان کائولن می باشند.

سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یکی از مهم ترین خصوصیات صنعتی کائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. کائولن تحت شرایط شیمیایی صنعتی و در محدوده PH بین 3 تا 9 پایدار می باشد. بنابراین می تواند به راحتی به عنوان رنگدانه، پوشش و پرکننده با سایر ترکیبات استفاده شود.

از جمله خصوصیات اقتصادی مهم کائولن اندازه ریز ذرات آن می باشد. اغلب دیگر موادی که به عنوان رنگدانه، پرکننده، پوشش دهنده و روان ساز استفاده می شوند، باید به وسیله عملیات هزینه بر خردایش و آسیا کردن، کاهش اندازه داده و به پودر تبدیل شوند.

صفحات بلوری نازک قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی کاغذ و رنگ بهتر است. کائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به کار می رود. ویسکوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نکته ای مهم می باشد. اساسا ارزش کائولن به علت گرانروی خیلی کم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت است.

مرغوبترین کائولن ها تا حدود 20 درصد ناخالصی را دارا می باشند که به منظور کاهش این ناخالصی ها بطرق مختلف فرآوری می گردد و در هر روش نوعی خاص از این ماده حاصل می شود و هر کدام مصرف ویژه خود را دارد که علاوه بر صفات خاص ژنتیکی، نوع فرآوری نیز محصول را از یکدیگر متمایز می نماید. ذخایر کائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی

کانی های گروه کائولن آلومینا سیکات هایی از خانوادة رس ها هستند . که کاربرد فراوانی در صنایع مختلف دارند . تنوع مواد مصرف ، کائولین هایی با خصوصیات ویژه می طلبد که این خصوصیات باید با آرایش کائولین و نیز با شناخت و تمرکز انواع آن در محصول تامین گردد . از جمله مهم ترین پیشرفته ها در تکنولوژی فرآوری کائولین می توان به این موارد اشاره کرد : 1- استفاده از سانتریفوژ پیوسته 2- نصب بلانجرهای بزرگ در ابتدای معدن ، جایگزینی فیلتر پرس های صفحه ای و قالبی با فیلتر پرس های خلاء 3- بکارگیری تکیس کننده های بسیار بزرگ برای تولید رنگدانه هایی با درخشندگی بالا 4- کاربرد متورق سازی و نصب جداکننده های مغناطیسی با شدت زیاد کائولین در ایران با احداث کارخانه های فرآوری آن به پیشرفت هایی دست پیدا کرده است و در صنایع نه چندان مهندسی می توان از کائولین ایرانی استفاده کرد . امید است با توسعه و تجهیز کارخانه های فرآوری کیفیت کائولین های ایرانی به سطح مطلوب برسد . مقدمه : کائولین واژه ای است که معانی مختلف دارد و این بسته به آن است که این واژه کجا و چگونه مورد استفاده قرار گیرد . از نظر کانی شناسی کائولن نام یک گروه از کانی های آلومینو سیکاته آبدار است که شامل کانی های کائولینیت ، ناکریت ، دیکیت و هالویزیت است . اما وقتی واژه کائولین به صورت صفتی به کار برده می شود ، یک خاک مرکب از کائولینت خاص یا کانی های رسی وابسته می باشد که با خصوصیاتی نظیر سفیدی ، درخشندگی ، توزیع دانه بندی و سیالیت و … برای کاربردهای مختلف مناسب تشخیص داده می شود . کائولن یک کانی بی نظیر صنعتی است زیرا در دامنة گسترده PH خنثی دارد و از نظر شیمیایی مقاوم است ، سفید رنگ است ، خاصیت پوشش دهی خوبی دارد . لذا به عنوان رنگدانه جهت پر کنندگی یا پوشش دهی به کار می رود . کائولن نرم بوده هدایت حرارتی و الکتریکی کمی دارد و قیمت آن نسبت به بیشتر موادی که با آن ها رقابت می کند کم تر است . در حال حاظر صنعت سرامیک به سمتی می رود که نیاز روز افزونی به خاکهایی با مرغوبیت بالا دارد و این خاکها باید دارای ناخالصی های بسیار کمی باشند از همین رو صنعت مدرن سرامیک نیاز به کائولینی با میزان مرغوبیت بالا را دارد. مشخصات کیفی کائولن مورد مصرف هر صنعت به تبعیت از صفات مورد نظر محصول نهایی متغیر است. این تفاوت حتی در صنایع مشابه بعلت تغیرات شدید کیفی کائولن استخراجی و یا فرآوری شده معادن کاملاً‌مشهود است، ویژگی صنعت، محدوده تغییرات مورد قبول را تعیین می‌نماید و فرمول سازی مواد مصرفی یکی از رایج‌ترین راه حل‌ها در اینگونه صنایع است. مرغوبترین کائولن‌ها تا حدود 20 درصد ناخالصی را دارا می‌باشند که به منظور کاهش این ناخالصی‌ها بطرق مختلف فرآوری می‌گردد و در هر روش نوعی خاص از این ماده حاصل می‌شود و هر کدام مصرف ویژه خود را دارد که علاوه بر صفات خاص ژنتیکی، نوع فرآوری نیز محصول را از یکدیگر متمایز می‌نماید. کائولن کلسینه شده، کائولن شسته شده توسط آب، حرارت نخورده،‌پودر شده، دانه بندی شده و کائولن پر کننده و طبقه‌بندی‌های مختلف کائولن از نقطه نظر نوع فرآوری می‌باشند. کائولن در صنایع مختلف به عنوان ماده اولیه اصلی و در برخی دیگر به عنوان ماده جنبی در کنار سایر مواد بکار می‌رود. قیمت مناسب و ویژگی‌های این ماده معدنی در هر صنعت جلوه‌های خاص خود را دارد. دلیل کاربرد فراوان کائولن در صنعت، دارا بودن ویژگی های زیر است: •پرکننده و پوشش دهنده مناسب •از نظر شیمیایی در گستره وسیعی از تغییرات pH بدون تغییر باقی می ماند. •به عنوان جذب کننده مناسب مرکب و رنگ ها. •به عنوان سخت کننده در صنایع پتروشیمی. •داشتن رنگ سفید که آن را به صورت ماده رنگی قابل استفاده می سازد. •جلای خاص و قابلیت سفیدکنندگی. •خواص کاتالیزوری. •دارا بودن خاصیت پرکنندگی و پوششی بسیار خوب. •نرم کننده سطح و غیرسایشی بودن آن. •قابلیت اندک هدایت جریان الکتریسیته و گرما. •ارزانی قیمت آن. بیشترین مصارف کائولن در پر کننده، پوشش دهنده با جلای خاص و سفید کننده، منبسط کننده، ایجاد کننده مقاومت در مقابل سایش، رقیق کننده، سخت کننده در صنایع پتروشیمی، نرم کننده سطح و به عنوان کاتالیزور در صنایع مختلف،کاغذسازی، سرامیک، مرکب و رنگ سازی، دیرگداز، پلاستیک، لاستیک، دارویی، فایبرگلاس، صنایع نسوز، مصالح ساختمانی، حشره کش، جذب کننده، مواد پاک کننده، مواد غذایی، تهیه داروها، صنایع کشاورزی و تهیه کودهای شیمیایی است. در ایران از این ماده معدنی در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی کوره ها، دیگ های گرمایی و کاشی استفاده می شود. حدود 50 درصد از کائولن در کاغذسازی به عنوان پرکننده و روکش (پوشش دهنده سطح)،20 درصد در صنایع سرامیک و دیرگداز، 10 درصد در لاستیک سازی به عنوان پرکننده و 20 درصد در رنگ سازی پلاستیک استفاده می شود.قدرت جذب مرکب و پوشش دهندگی خوب و پر کردن سطوح ناهموار کاغذ از خمیر سلولز و ایجاد شفافیت در کاغذاز مزایای استفاده از کائولن در صنعت کاغذسازی می‌باشد. قیمت مناسب کائولن طی سال های اخیر سبب شده است تا صنایع مصرف کننده این محصول علاقه مند به استفاده از کائولن شوند. کائولن یا خاک چینی به رنگ سفید بیشترین کاربرد را در تولید چینی و سرامیک دارد. فصل اول : شناخت کائولین 1-1 کلیات واژه « کائولن » از kao – ling ( نام ناحیه ای در چین ) مشتق گرفته شده که برای اولین بار خاک چینی سفید رنگی در آنجا شناسایی و مورد استفاده قرار گرفته است . کائولین از نظر ترکیب شیمیایی یک نوع سیلیکات آلومینیم آبدار است و از خانواده رس ها می باشد . معمولا مقداری کوارتز ، فلدسپات ، کانی های زاید آهن دار و تیتانیم دار ، کلسیت ، زاج ، گچ و پیریت همراه با کانی های گروه کائولینیت در کائولین یافت می شود . 1-2 کانی شناسی کائولین گروه کائولینیت شامل کانی های ناکریت ، دیکیت ، کائلینیت و هالویزیت می باشد . ساختار آن ها از یک نظر مشترک است و آن این است که متناوبا از اتصال صفحات تترا ئدری سیلیس به صفحات گیبسیت تشکیل یافته اند . یک صفحه گیبسیت مستقیما روی یک صفحة تترا ئدر سیلیس قرار می گیرد بدین ترتیب که یکی از 3 گروه OH حذف شده و به وسیلة اکسیژن های رئوس 4 وجهی سیلیس که بار منفی اشباع نشده دارند جایگزین می گردند . اکسیژن های مزبور نقش یک پل را بین 2 لایه بازی می کنند و یک لایه واحد کائولن تشکیل می گردد . یک بلور واحد از کائولن فقط از یک لایه تشکیل نشده است بلکه از تعداد بسیار زیادی از این لایه ها ترکیب یافته است که به صورت کتابی که هر صفحة آن مانند یک لایه مجزا است به هم ملحق شده اند . نکته جالب این است که پیوندهای یونی بین واحدهای مجاور وجود ندارد بلکه سراسر بلور توسط پیوندهای هیدروژنی که بین گروه های OH گیبسیت و اتم های اکسیژن های سیلیسی مجاور عمل می کنند نگاه داشته شده است . لازم به ذکر است اختلاف 4 کانی گروه کائولینیت چگونگی تشکیل پیوندهای هیدروژنی بین آنهاست . 1-3- نحوه تشکیل و طبقه بندی ذخایر کائولینیت : ذخایر کائولینیت به 2 بخش قابل تقسیم هستند : 1-کائولین اولیه 2-کائولین ثانویه 1-3-1- کائولن های اولیه طبقه بندی کائولن های اولیه طبق نظر بریستو ( 1977 ) با توجه به نوع منشا آنها به قرار زیر است : – هوا زده – گرمایی – سولفاترا هوازدگی یک پدیده فراگیر است . اما در گرمای بسیار زیاد و آب و هوای مناطق حاره عمل می کند . دگرسانی گرمایی به معنای دگرسانی سنگ ها توسط چرخه آب گرم می باشد . گرما ممکن است ناشی از سرد شدن یک توده نفوذی نظیر یک گرانیت یا مربوط به چرخه عمیق آب یا گرمای تولید شده به وسیله مقادیر غیر عادی عناصر رادیواکتیو باشد . گرانیت ها متداول ترین سنگ های اولیه برای ذخایر کائولن اولیه می باشند و بخصوص گرانیت هایی که بیوتیت در آنها به مقدار کمی وجود دارد یا اصلا فاقد بیوتیت می باشند بخاطر کاهش تاثیر آهن ناشی از بیوتیت روی رنگ کائولن اثرگذار است . 1-3-2- کائولن ثانویه دامنه وسیعی از انواع کائولین در سنگ های رسوبی یافت می شود این دسته را می توان به 3 گروه تقسیم کرد : – کائولن های رسوبی – ماسه های کائولینیتی – بالکی ها و رس های سیلیسی دیاژنز در پیرایش کائولن های ثانویه و بعضی از آنهایی که کائولن ثانویه نامیده می شوند ، نظیر ماسه های کائولینیتی که ممکن است در یک سنگ شامل فلدسپات با چرخه آب زیرزمینی به وجود آمده باشند نقش مهمی را بازی می کند . همچنین هوازدگی بیشتر ، مخصوصا در نزدیکی سطح می تواند تاثیر عمیقی در تبدیل عمیقی در تبدیل یک رس با کیفیت پایین به ذخیره ای از رس خوب داشته باشد . بیشتر از 60 % تولید کائولین از ذخایر کائولین های رسوبی است . این کائولن ها به قدری سفید بوده و پس از پر عیار سازی در کاربردهایی نظیر کاغذ که در آن درخشندگی بدون حرارت دیدن اهمیت دارد استفاده می گردند . بالکی ها معمولا همیشه در آب تازه دریاچه ها در مناطق هموار و مسیر رودخانه قرار گرفته اند . خاک رس سیلیسی مواد ویژه ای هستند که اگرچه اساسا از کائولینیت تشکیل شده اند اما سنگ های غیر قابل شکستن ، سخت و با شکستگی های کنگره دار می باشند . فصل دوم : آرایش کائولین 2-1- کلیات هدف از آرایش کائولن جدا کردن ناخالصی های موجود در آن است . مبنای آرایش کائولین در بیشتر موارد طبقه بندی آن از نظر ابعاد است . زیرا با توجه به قابلیت خرد شدن بیشتر کائولن نسبت به ناخالصی های همراه آن مثل کوارتز ، میکا و … و همچنین توجه به این نکته که کائولین دارای خاصیت جذب آب شدیدی می باشد. ذکر این نکته ضروری ست که در بسیاری از موارد ساختار کانسار و وضعیت لایه ها و گر ها به نحوی است که امکان استخراج انتخابی کائولین برای رسیدن به کیفیت بهتر وجود دارد . برای این منظور لازم است از کانسار به طور منظم نمونه برداری شود و مورد آزمایش قرار گیرد و بر مبنای نتایج حاصله روش استخراج مناسب حاصل شود . 2-2- آرایش کائولن فرآوری سنگ معدن کائولین بسته به نوع مصرف دارد که از دو روش خشک و تر به دست می آید که با توجه به معارف از روش تر در معادن استفاده بیشتری می گردد . 2-3- خالص سازی کائولینیت یکی از مباحث مهمی که امروزه در صنایع مختلف دارای اهمیت بسیار است خالص بودن کائولینیت است که درخواست کائولینیت مرغوب از طرف مصرف کنندگان معادن را به سمت ارائه خاک مناسب و نزدیک تر به فرمول تئوری سوق داد . خالص سازی ها روش های گوناگونی دارد که در این قسمت به توضیح جدیدترین فناوری آن که جدا کننده های مغناطیسی با شدت زیاد هستند اشاره می کنیم . جدا کننده های مغناطیسی با شدت زیاد : ناخالصی های رنگی در کائولینیت نظیر آناتاز ، بوتایل ، هماتیت ، میکا و پیریت خاصیت مغناطیسی ضعیفی دارند لذا این ناخالصی ها را باید توسط جدا کننده های مغناطیسی با شدت زیاد حذف کرد . جدا کننده ای که برای آرایش موادی با ابعاد در حد میکرون قابل استفاده است جدا کننده مغناطیسی با گرادیان زیاد است که فیلتر پرس مغناطیسی نام گرفته است . در این جدا کننده ، در یک میدان مغناطیسی یکنواخت مقداری رشته های باریک فرو مغناطیسی که حدود 5 – 10 % فضا را اشغال می کنند قرار داده شده است . رشته های مورد نظر در محفظة تعبیه شده و در اطراف لبه های تیز این رشته های بسیار ظریف میدان مغناطیسی شدیدی را می توان به دست آورد . محفظة مذکور توسط 16 سیم پیچ هادی تو خالی که هر یک شامل یک تن مس می باشد احاطه شده است . بدین ترتیب میدان مغناطیسی بسیار شدیدی ایجاد می گردد . توان الکتریکی مصرفی آن 270 تا 500 کیلو وات می باشد . واحد بزرگ تر آن با 301 سانتی متر قابلیت فرآوری 130 تن بر ساعت کائولین را با 30 ثانیه زمان توقف وارد و 400 کیلو وات توان مصرفی آن است . با عبور مواد اولیه از بین پالپ های دستگاه در 30 ثانیه عبور کرده و کائولین عاری از مواد آهن دارد و فلزات خواهد بود . جدا کننده های مغناطیسی هر در دمای معمولی کار می کنند و نوع جدید آن که به جدا کننده های برودتی معروف هستند با کاهش درجه حرارت عمل می کنند . مزیت آن این است که توان مصرفی کمتری را لازم ، دقت کار بالاتر رفته و در زمان نیز صرفه جویی می گردد . مشاورین سی سی ال انگلستان و کارخانجات رس انگلیسی لاورینگ پاچین یک مغناطیس فوق هاوی سولنوئیدی را مورد آزمایش قرار دادند . طرح مزبور شبیه فیلتر پرس های مغناطیسی معمولی است اما عملکرد ویژه ای دارد که به مغناطیس فوق هادی امکان می دهد که انرژی بیشتری موقع قطع و وصل شدن مغناطیس حین عملیات دوره ای باقی بماند . این امر به وسیلة 2 محفظه صورت می گیرد که توسط محفظة متحرک دیگری مجزا شده اند . محفظة اخیر سوار بر ریلی است که از میان فضای خالی بین 2 دستگاه جدا کننده کشیده شده است . روش های افزایش درخشندگی کائولین : روش هایی برای افزایش کیفیت نوری کائولین خصوصا در دو دهه گذشته برای افزایش درخشندگی کائولین افزایش یافته است . بدون فرآوری و به طور طبیعی یک رس مرغوب می تواند تا 75 % درخشندگی از خود داشته باشد . مقادیر درخشندگی 90 و بالای آن با چند تکنیک پر عیار سازی صورت می گیرد . که در زیر به آن اشاره می گردد : 1-رنگزدایی و شستشوی کانی های رنگزا 2-توسعه اولترافلوتاسیون جدا سازی کانی های فوق العاده ریز ناخالصی 3-متورق سازی « تبدیل ذرات بزرگ کائولین به ذرات ریز » 4-تکلیس 5-فیلتراسیون مغناطیسی 6-فرایندهای در حال مطالعه و آینده فصل سوم : کاربردهای کائولن: 1- ذخایر کائولین در جهان: جدول 3-1 ذخایر عمده جهانی کائولین ( بر حسب میلیون تن و درصد کل ) کشور میزان ذخیره درصد کل آمریکا 7175 36.4 انگلستان 1815 9.2 برزیل 1300 6.6 هند 1000 5.1 بلغارستان 700 3.6 استرالیا 455 2.3 آفریقای جنوبی 225 1.9 عراق 210 1.1 چین 200 1 روسیه 200 1 اسپانیا 150 0.8 کانادا 150 0.8 تانزانیا 100 0.5 سایرین 6010 30.5 جمع کل ذخایر 19690 100 با توجه به جدول بالا کشورهای آمریکا ، انگلستان و روسیه بیشترین میزان تولید کائولین در جهان را دارا هستند . معرف جهانی کائولین به تفکیک مورد مصرف : مصرف جهانی کائولین به عدد تخمینی 44 میلیون تن در سال 2006 می رسد . صنعت کاغذ عمده ترین سهم را در میان مصرف کنندگان کائولین در جهان دارا می باشد . کائولین به عنوان پر کننده و پوشش دهنده در کاغذ استفاده می شود . این مورد مصرف بالغ بر 43 % کل مصرف جهان می باشد . کائولین همچنین به عنوان یک پر کننده در رنگ ، لاستیک و پلاستیک استفاده می شود . این مصارف تقریبا در حدود 11 % از مصارف کائولین در جهان را شامل می شود . رنگ ها 5 % ، لاستیک 5 % و پلاستیک ها نیز 1 % را شامل می شوند . به غیر از کاغذ و مصارف پر کننده محصولات ساختمانی از مشتریان اصلی کائولین ها هستند که در حدود 15 % از مصرف کائولین را شامل می شوند . کائولین ماده تشکیل دهنده مصارف متنوعی در صنعت ساختمان است که شامل : کاشی ها ، سیمان ، قایبرگلاس ، گچ دیواری و دیگر محصولات سرامیکی می باشند . نسوزها سومین بازار بزرگ کائولین می باشند . کائولین ماده اصلی آجرهای اسیدی است که به اشکال مختلف استفاده می شود و همچنین در مصارف دیگر نسوز مانند آجرهای مولایتی و سیلیمانیتی استفاده می شود . کائولین ها همچنین در ملات های چسبیده ، سیمان های حرارت بالا ، مخلوط های آب بندی به کار می روند که در کل حدود 11 % مصارف کائولین را شامل می شوند . دیگر بازارهای عمده برای کائولن ، سرامیک ها ، کاتالیزورها و مواد شیمیایی می باشند که بالغ بر 5 % از مصارف کائولین را شامل می شود . نوع مصرف درصد مصرف کاغذ 45 % سرامیک 5 % ساختمانی 15 % نسوزها 10 % رنگ 6 % لاستیک 5 % شیمیایی 4 % *سایر موارد 10 % * – سایر مصارف شامل جوهر ، پزشکی ، دزدگیرها و مصارف متنوع دیگر است. 3-2- کاغذ : صنعت کاغذ عمده ترین مصرف کننده کائولین می باشد که سهم بیشتری از فروش کل کائولین را دارا می باشد . کائولین در کاغذ هم به عنوان پر کننده و هم به عنوان رنگدانه و پوشش دهنده به کار می رود . بسیاری از کاغذهای مصرفی در حدود 30 % رنگدانه های مصرفی دارند که عمده ترین آن ها کائولین است . کاغذ شامل برگه های نازک از سلولز بهم چسبیده که عموما از چوب مشتق گرفته شده است . یک برگة کاغذ سلولزی برای مقاصد چاپی و سلولزی مناسب نیست زیرا سطح آن نامنظم و بعضا شفاف است . همچنین تولید یک کاغذ صاف تر و مات تر جهت بسیاری از کاربردها لازم است . که این کار را با پر کردن برگه توسط پر کننده های معدنی غیر الیافی به وسیلة پوشش دادن صورت می دهند . پر کننده های معدنی درخشندگی کاغذ ، سرعت و یکنواختی جذب جوهر در حین چاپ را نیز افزایش می دهند . علاوه بر این مزیت ها پر کننده های معدنی ارزان تر از خمیر سلولزی هستند در نتیجه استفاده از این نوع مواد قیمت تمام شده کاغذ پایین خواهد آمد . یک پر کننده کاغذ باید به طور معمول سفید ، نرم ، بدون سنگریزه و بی اثر بر روی مواد دیگر باشد . همچنین باید دانه بندی ریز داشته باشد و شکل ذرات آن پهن و مسطح باشد کائولین هایی که از فرآیند تر حاصل می شوند برای پر کردن کاغذ عالی هستند و کائولین های روش خشک اصولا برای کاغذهای ارزان تر استفاده می شوند . برای کاغذهای با کیفیت خیلی بالا علاوه بر پر کردن کاغذ یک قشر نازکی از رنگدانه پوششی برای فراهم کردن سطحی صاف و صیقلی جهت چاپ و مرغوبیت آن استفاده می شود . کائولین همچنان در زمینة رنگدانة پوششی کاغذ نیز از مصرف بالایی برخوردار است که رقیب آن کربنات کلسیم است و کانی های گروه تالک نیز بتازگی به این جمع اضافه شده اند . از بهترین این رنگدانه ها دی اکسید پتاسیم است که دارای درخشندگی و ماتی فوق العاده است اما قیمت گران آن باعث کم تر استفاده کردن از آن شده است . مهم ترین خواصی که کائولین ها را از یکدیگر جدا می کند توزیع دانه بندی و شکل ذرات هستند . استفاده از کائولن در کاغذسازی باعث نرمی کاغذ خواهد شد و جذب جوهر، درخشندگی، ارزانی و پوشش مناسب از دیگر مزیت های استفاده از کائولن در صنایع کاغذسازی است. کاغذ حتی اگر خلل وناهمواری های بین الیاف سلولزی آن بوسیله پر کننده معدنی پر شده باشد به منظور استفاده در فرآیندهای کارهای چاپی مدرن، تا زمانی که پوشش سطح را نداشته باشد مناسب نیست. استفاده از پر کننده در خمیر کاغذ بخشی از شکاف ها و درزهای بین الیاف سلولز را پر کرده، لذا بسیاری از نقاط ریز مرکب چاپ در این نقاط بدرستی قرار نگرفته و کیفیت کار چاپ کاهش می‌یابد. پوشش سطحی در روی کاغذ بعث نرمی، جلاء و قدرت جذب مرکب چاپ می‌شود. پوشش مناسب باعث افزایش کاربرد کاغذ می‌گردد. کائولن به سرعت در آب (حتی در آبهای سخت) پراکنده شده و به وسیله ماشین‌های مدرن پوشش دهنده، پوشش نازک به کاغذ داده می‌شود. کائولن پوششی مناسب برای کاغذهای پرجلا، کاغذهای سبک با پوشش LWC و کاغذهای مناسب گراور به روش غلتگی (افست) می‌باشد. در صنعت تولید کاغذ،کائولن مورد استفاده باید به سرعت در آب معلق گردد. اندازه ذرات و دانه‌بندی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. درجه روانی (ویسکوزیته) و درصد ذرات با ابعاد کمتر از 2 میکرون دارای اهمیت بیشتر هستند. کائولن پوششی درجه یک 92 درصد ذرات آن کمتر از 2 میکرون و درخشندگی آن حداقل 87 درصد است. کائولن پوششی درجه دو 80 درصد ذرات آن کمتر از 2 میکرون ودرخشندگی آن حداقل 5/85 درصد می‌باشد. بطور خلاصه می‌توان خواص زیر را برای کائولن جهت مصرف در صنایع کاغذسازی در نظر گرفت: الف ـ شفافیت: حداقل شفافیت برای مصرف کائولن بعنوان پر کننده 80 درصد و برای رس بعنوان پوشش 85 درصداست که این عمل در مقایسه با استاندارد شفافیت مشخص می‌شود. ب ـ اندازه ذرات: دقیق‌ترین روش برای تعیین اندازه ذرات و پراکندگی آنها به اصل استوک استوار است بعبارت دیگر از روی سرعت ته‌نشین شدن در سیال قطر ذرات کنترل می‌شود. تعیین اندازه ذرات از روی زمان نشست آنها انجام می‌گردد. ج ـ ویسکوزیته: درجه روانی کائولن در پوشش اکغذ بسیار مهم است. در صنایع کائولن دو آزمایش ویسکوزیته انجام می‌گردد که عبارتند از HSV و LSV،‌که برای تعیین این دو مورد به ترتیب از ویسکازیمترهای هرکولس و فیلد براک استفاده می‌شود. د ـ باقیمانده الک: 325 مش بعنوان مواد ساینده یا باقیمانده الک مطرح می‌باشد. طریقه عملی بدین صورت است که 100 گرم نمونه را کوبیده و خوب مخلوط نموده توسط مواد شیمیایی پراکنده می نمایند. سپس وزن درصد مواد جامد را در مخلوط اندازه‌گیری نموده،‌ مجموع باقیمانده روی الک را وزن کرده و درصد آن را محاسبه می‌نمایند. 3-5- سرامیک : صفت سرامیک از نظر وزن نسبت به تناژ وزنی در صنعت کاغذ بازار کوچکی است لیکن بازار پر ارزش است . برای مثال در آمریکا مصرف کائولین در سرامیک ها بالغ بر تنها 150 هزار تن در سال یا 2 % کل تقاضا است . سازندگان سرامیک به کائولین با مشخصات فیزیکی و شیمیایی ثابت نیاز دارند 1-3-5- فرآورده های زمخت : این فرآورده ها عمدتا در ساختمان بکار می روند . آجرها ، لوله های فاضلاب ، انواع سفال های سقف ، کاشی های کف ، ناودانی و قطعات مشابه در این گروه از سرامیک های صنعتی و زمخت قرار دارند . 2-3-5- فرآورده های ظریف : 1- ظروف خانگی : 2- کاشی ها : کاشی های دیواری و کاشی های ظریف کف از فرآورده های سرامیک به شمار می روند . بدنه های کاشی های کف از نوع ارتن ور و کاشی های دیوار از نوع استن ور می باشندکه کائولین در آنها مورد استفاده قرار می گیرد که کائولین تامین کننده Al2O3 ترکیب اصلی است . 3- سرامیک های بهداشتی : کاربرد اصلی این نوع فرآورده ها به صورت دستشویی و … است که معمولا از چینی های زجاجی و نیمه زجاجی استفاده می شود . در زیر یک فرمول بدنه سرامیک های بهداشتی آمده است . [ کائولین = ( 25 % ) ، بال کلی ( 25 % ) ، نفلین سیائیت ( 20 % ) ( کوارتز 30 % ) ] 4- عایق ها و مقره های الکتریکی : پرسلان های الکتریکی رایج ترین نوع عایق ها و مقره های الکتریکی هستند . این بدنه در فرکانس های کم و در تمام ولتاژها کاربرد دارند . مقاومت و یا هدایت الکتریکی و نیز خواص عایق محصول تمام شده معیار عمده و تعیین کننده در انتخاب فرمولاسیون آنهاست . در زیر یک فرمولاسیون بدنه های الکتریکی آمده است . کائولین = ( 30 % – 20 % ) – بال کلی ( 30 – 20 % ) ( سیلیس 30 – 20 % ) ( مواد فلدسپاتی 30 % ) خصوصیات کائولن سرامیکی : در صنعت سرامیک فرمولاسیون ها ، روش های ساخت و شکل دهی و اعمال حرارتی متنوعی به کار می رود . در بعضی موارد مشخصات کائولین مورد استفاده در این صنعت به نوع محصول و کارخانه آن بستگی دارد . به هنگام عدم تغییر در مشخصات حرارتی و شیشه ای شدن پودر و رضایتبخش بودن درخشندگی و نیمه شفافی محصول تمام شده کائولین هایی با ترکیب شیمیایی ثابت انتخاب می شوند . به طور کلی یکی از عمده ترین انتظارات کارخانجات از معادن تکراری بودن خاک هایشان است زیرا اگر هر ورودی خاک کارخانه با ورودی بعدی تفاوت داشته باشد فرمول و معیارهای زیادی تفاوت می کند و در نهایت محصول نهایی کیفیت ابتدایی خود را از دست می دهد علاوه بر این پلاستیسه خوب و مقاومت خام ، خشک و پخت مطلوب نیز مورد خواست است . تغییری مختصری در ترکیب یک رس می تواند به وضوح خواص انقباضی یک رس را تغییر می دهد به همین دلیل کارخانجات به طور مداوم مراقب یکنواختی ترکیب خاک ها هستند . کاربرد کائولین در لعاب ها : لعاب ، لایه شیشه ای نازکی است که سطوح بدنه های سرامیک را پوشانده و به وسیله ذوب مواد معدنی در سطح بدنه و یا به وسیله پخت بدنه در حضور بخارات قلیایی به وجود می آید . مهم ترین خواص مورد نظر در لعاب ها عبارتند از : ذوب مطلوب ، گرانروی ، کشش سطحی ، تطابق و تناسب بین لعاب و بدنه ، مقاومت شیمیایی و … می باشد . مهم ترین مواد اولیه مصرفی در لعاب ها عبارتند از سیلیس ، کائولین ، فلدسپات ها ، کربنات ها و دیگر مواد اکسیدی می باشد که بسته به نوع لعاب مصرفی استفاده می شوند . دیرگدازها : دیرگدازها به موادی اطلاق می شوند که در دماهای بالاتر از 1000 °c دارای مقاومت حرارتی ، مکانیکی و سایشی مناسب باشند . که در مکان هایی که با دمای بالا کاربرد دارند مورد استفاده قرار می گیرد . دیرگدازهایی که کائولین در آنها نقش اساسی دارند دیرگدازهای اسیدی هستند . عامل سوزندگی در آنها آلومین بوده و جز دیرگدازهای با حرارت پایین تا متوسط می باشند . کاربرد کائولین در محصولات ساختمانی : کائولین به طور وسیعی در محصولات مورد استفاده در ساختمان به کار می رود . اگرچه تشکیل دهندة اصلی هیچکدام از آنها نیست اما در مجموع کائولین های کم عیار و نامرغوب در این نوع از محصولات مصرف می گردند . محصولاتی مانند آجر ، سیمان ، فایبرگلاس ، گچ ، مصالح سقف سازی در مجموع میزان زیادی از کائولین های نامرغوب را مصرف می کنند . از محصولات فرعی این قبیل از صنایع می توان به آجر نما و عادی ، فایبرگلاس ، پشم ها و دیگر عایق های معدنی ، لوحه های دیواری گچی و دیگر فرآورده ها ، کاشی سقف سازی و ساختمانی و … می باشند . رنگ : صنعت رنگ یک مورد استفاده نسبتا کوچک برای کائولین است . در آمریکا مصرف کائولین در رنگ در حدود 4 % از کل مصرف کائولین در این کشور است . در کانادا این نسبت حتی کم تر از 2 % است . رنگ ها از پلیمرها ، رنگدانه ها ، حلال و افزودنی ها ساخته می شوند . رنگدانه ها شامل اکسیدهای سفید رنگی به عنوان عامل رنگ دهنده و بار رنگ یا پر رنگ کننده می باشند . کائولین یکی از کانی هایی است که به عنوان بار رنگ در رنگ استفاده می شود . رنگدانه های بار رنگ به 3 دلیل به رنگ اصلی اضافه می شوند : 1-کاهش رنگدانه اصلی گرانقیمت که معمولا دی اکسید تیتانیم است . 2-دادن خواص مطلوب به پوسته رنگ. 3-بهبود خواص فرآوری ، ذخیره سازی و کاربردی پوسته با رنگ های اصلی مورد استفاده در رنگ ها عبارتند از : کائولن ها ، تالک و کربنات کلسیم . اگرچه میزان مصرف این 3 کانی نوسان داشته است . باریت ها ، بنتونیت و میکا بازارهای کوچک متمرکز شده ای برای تولید رنگ های سطوح خارجی ، مقاوم در برابر خوردگی دارند . کائولن اصولا به عنوان یک رنگدانه با رنگ سفید که به طور جزئی جایگزین دی اکسید تیتانیم می شود ، در رنگ ها به کار می رود . کائولن تیکسی عمده ترین نوع کائولین است که به وسیله صنعت رنگ آمریکا استفاده می شود . نقش کائولین اینجا نیز تامین درخشندگی و ماتی زیاد است بنابراین انواع کائولین مورد استفاده در رنگ باید درخشندگی خوب و ناخالصی کم داشته باشند . خصوصا ناخالصی هایی که ممکن است در اثر هوازدگی پوسته رنگ ، تیره شوند . نکاتی که برای کائولین مورد استفاده در رنگ اهمیت دارد عبارتند از : 1-روان شوندگی آسان و مقدار کم نمک های محلول 2-توزیع دانه بندی که معمولا 70 تا 80 % کم تر از 2 میکرون 3-میزان درخشندگی بین 80 تا 90 % درصد لازم است کائولین همچنین پایداری رنگ ها را افزایش می دهد زیرا ذرات پهن کائولین تمایل به همپوشانی دارند و بدین ترتیب پوسته رنگ تقویت می شود همچنین توانایی بالایی در قدرت مخفی سازی و پوشانندگی دارد . گرایش کلی صنعت رنگ به فروش رنگ حجیم تر و با وزن کم تر ، مصرف کائولین را سودآور می کنند . کائولن که به عنوان رنگدانه مورد استفاده قرار می‌گیرد به نوع پرکننده و پوشش کاغذ تقسیم می‌شود که این تقسیم‌بندی براساس درخشندگی، اندازة ذرات و ویسکوزیته آن است. کائولن کانی پرکنندة ارزان، سفید یا نزدیک به سفید است که در یک دامنه وسیع از PH خنثی است. غیر ساینده و اندازه ذرات کوچک ولی فابل کنترل، هدایت گرمایی و الکتریکی کم و درخشندگی خوب است، در کاغذ، پلاستیک، رنگ، لاستیک، چسب، بتونه و… کاربرد دارد. ترکیب شیمیایی آن بحرانی نیست به جز اینکه در رنگ تاثیر می‌گذارد، همچنین جذب روغن یا نفت آن بویژه برای رنگ یا لاستیک مهم است. خواص فوق به همراه شکل دانه‌ها، ویسکوزیته و PH به آن اجازه می‌دهد تا به‌عنوان رنگدانة پوششی کاغذ بکار رود. درخشندگی، صافی و پذیرش جوهر در کاغذهای چاپ و نوشتاری، هنری و… از خواص آن است. استفاده از کائولن در رنگ سازی پلاستیک سبب کنترل ویسکوزیته می شود. 10 % کائولن در رنگ سازی مورد مصرف دارد و باعث بالا رفتن قدرت پوشش‌دهی، روان کنندگی و پخش‌کردن رنگ می‌شود. در رنگ سازی از کائولن مرغوب و خالص به صورت ماده رنگی و پرکننده بهره می گیرند. در رنگ‌هایی که با آب شسته می‌شِوند نیز انواع کائولن درشت‌دانه نوع مات و انواع کائولن ریزدانه نوع شیشه‌ای را ایجاد می‌کنند. جایگاه صنعت رنگ سازی در مصرف کائولن، همچون صنعت لاستیک سازی در طی سالیان اخیر بوده است. افزایش رقابت بین کربنات کلسیم و کائولن، باعث کاهش سهم مصرف کائولن بعنوان پر کننده در صنعت رنگ سازی بوده است. بیشترین میزان رشد مصرف کائولن در صنعت رنگ سازی در کشورهای ایالات متحده امریکا و اروپا بوده که حدود دو درصد در سال برآورد گردیده است. پیش بینی می‌شود که بطور کلی و در آینده نزدیک میزان رشد مصرف کائولن در این صنعت، یک درصد باشد. البته در صورت وجود رشد اقتصادی در کشورهای آسیائی همچون گذشته، این رشد به 5/1 درصد خواهد رسید. مصرف کائولن در صنایع رنگ سازی در ایالات متحده امریکا از 228 هزار تن در سال 1991 به 329 هزار تن در سال 1997 رسید و در سال 1998 به 268 هزار تن کاهش یافت. از آنجایی که تولید رنگ در ایالات متحده امریکا حدود 30 درصد از کل تولید جهانی است. بنابراین مصرف کائولن در صنایع رنگسازی در جهان در سال 1998 معادل 840 هزار تن برآورد گردیده است. اصولاً‌ کائولن بعنوان یک بسط دهنده و ماده اصلی رنگ سفید بصورت جایگزین اکسید تیتانیوم در تولید رنگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. کائولن کلسینه شده اصلی‌ترین کائولن بکار برده شده در صنایع رنگسازی است روشن بودن رنگ ضمن ناشفاف بودن،‌از خصوصیات کائولن مصرفی در صنایع رنگ سازی است و مشابهت خاصی با کائولن مصرفی در صنایع کاغذ دارد. سطوح صاف کائولینیت، بویژه در صنایع رنگ سازی با آرایشی خاص بر روی یکدیگر قرار گرفته که موجب استقامت ورقه رنگ شده و به آن عمر طولانی می‌دهد. بزرگترین تقاضا برای کائولن در صنعت رنگ، ساخت رنگ های مات داخلی ساختمان است. اداره استانداردهای ایالات متحده امریکا توصیه نموده که برای رنگ های خانگی حداقل 20 درصد نسبت از کائولن استفاده گردد. معمولاً‌ تا 10 درصد وزنی رنگ های براق را می‌توان کائولن اضافه نمود. کائولنی که در رنگ سازی مصرف می‌گردد باید از نظر رنگ روشن و از حداقل ناخالصی برخوردار باشد. ضریب تعلیق بالایی در آب داشته و نمک های محلول آن پایین باشد. از نظر درخشندگی بین 90-80 درصد و ذرات آن 80-70 درصد زیر 2 میکرون باشد. کائولین و مصرف آن در لاستیک : صنعت لاستیک به طور تخمینی 5 % از مصرف جهانی کائولین را دارد . کائولین به طور وسیعی به عنوان یک پر کننده در اجزا . تشکیل دهنده لاستیک به کار می رود . کائولین بسیار ارزان تر از لاستیک های طبیعی و نیز الاستومرهای صنعتی می باشد و نیز ممکن است خواص مفیدی را به لاستیک ها بدهد . کائولین عمدتا لاستیک های عمل آورده نشده را سفت و محکم و لاستیک های عمل آورده شده را تقویت می کند . همچنین ممکن است به عنوان یک رنگدانه ارزان قیمت عمل کند . کائولن های مورد استفاده در لاستیک سازی معمولا از کیفیت پایینی برخوردار هستند زیرا احتیاج به خواص شکلی خاصی ندارند . ذرات کائولین مصرفی باید از یکنواختی اندازه برخوردار باشند و نباید بیش از اندازه درشت باشند زیرا ذرات درشت مقاومت کششی را کاهش داده و سبب ترک خوردن خمش زودرس می شوند . همچنین سبب گسستگی دی الکتریک در لاستیک های عایقکاری می گردند کائولین های درشت دانه و به نوعی سخت در کالاهای لاستیکی غیر بلوکی نظیر پاشنه و تخت کفش ، کفپوش ها ، کاشی های کف ، عایق کابل و سیم ، تسمه های نقاله و تایرهای دوچرخه که در آن مقاومت به سایش مهم است استفاده می شوند سفتی که رس های سخت به رس های عمل آورده نشده می دهند از آن جهت مهم است که از شکم دادگی یا فروپاشی ، لوله ها ، تیوب ها و محصولات ریخته گری جلوگیری می کند . رس های نرم از نوع کائولین و بالکی در کالاهای خانگی ، اسباب بازی های و پارچه های لاستیکی و بسیاری از کالاهای قالب ریزی شده به کار می روند . میزان کائولین مورد استفاده در فرمولاسیون لاستیک بنا به وظیفه اش فرق می کند . پر کننده های رقیق در بعضی موارد ممکن است به نسبت وزنی بیش از 10 درصد در لاستیک به کار می روند . میزان بسیار زیاد پر کننده ها اغلب در کالاهای لاستیک استفاده می شوند . در صنعت لاستیک سازی نیز کائولن را به عنوان ماده پرکننده به کار می برند. کائولن مقاومت در برابر سایش و صلبیت آن را افزایش می‌دهد.از کائولن خالص و نرم در لاستیک های نرم نظیر کاشی های لاستیکی و کائولن ناخالص در تهیه در لاستیک های سخت نظیر پاشنه و کف در کفش ها و لاستیک خودرو ها استفاده می شود. مصرف کائولن در صنایع لاستیک‌سازی در سال 1998 معادل 08/1 میلیون تن بوده است. در طی سالهای 1990 الی 1998 مصرف جهانی لاستیک از 02/5 میلیون تن در سال 1991 به 61/6 میلیون تن در سال 1998 رسید و این نشاندهنده رشد متوسط سالیانه 9/3 درصد در طی دهه 90 میلادی بوده است. بر اساس گزارش راسکیل رشد سالیانه 1 درصد برای آینده‌ای نه چندان دور جهت مصرف کائولن در این صنعت پیش‌بینی می‌شود. مصرف کائولن در صنایع پلاستیک‌سازی موجب کاهش قیمت لاستیک می‌گردد. چون کائولن از لاستیک طبیعی و یا الاستومر بسیار ارزانتر است. کائولن مصرفی در صنایع لاستیک از نوع کائولن مرغوب نمی‌باشد. در ایالات متحده امریکا، کائولن مصرفی در این صنعت از نوع تغلیظ شده بوسیله هوا می‌باشد. در صنایعی که ذرات درشت مزاحم است مانند صنایع لاستیک که بوسیله اکستروژن شکل داده می‌شوند. از کائولن کلسینه شده هم در صنایع لاستیک سازی بعنوان پوشش استفاده می‌گردد. از خصوصیات عمده کائولن مصرف در صنعت لاستیک سازی این است که 5/99 درصدذرات باید زیر 44 میکرون باشند. پلاستیک ها و مصرف کائولین در آنها : پلاستیک یک مصرف کننده نسبتا کوچک برای کائولن است که در حدود 1 % مصرف کل را به خود اختصاص داده است . کاربرد کائولین در پلاستیک ها اصولا شبیه کاربرد آن در لاستیک ها است . کائولین هم به عنوان یک بار و هم یک پر کننده در این صنعت استفاده می شود و با تعداد زیادی از کانی ها برای این بازار رقابت می کند . چند نوع خاص از کائولین برای صنعت پلاستیک سازی بخصوص انواعی که به طور شیمیایی بر روی آنها کار شده است گسترش یافته است . در صنعت پلاستیک با افزایش قیمت نفت سبب افزایش پر کننده های ارزان قسمت به عنوان جایگزینی بخشی از رزین های گران قیمت شده است . کائولین برای اولین بار به عنوان یک پر کننده ارزان قیمت در سیستم های PVC به عنوان یک کمک فرآورده در پلی استرها استفاده می شود لذا مصرف کائولین در دهه های اخیر افزایش چشمگیری داشت . انواع مختلف کائولین در دیگر کاربردهای PVC نظیر کف سازی نیز به کار می رود . انواع مختلف آن جهت بهبود مقاومت ضربه ای و برد قیمت سطح استفاده می شود . همچنین کائولین استحکام ، پایداری ابعاد ، بازدارندگی شعله ، مقاومت الکتریکی ، سفتی و کاهش هزینه ها را سبب می گردد . کاربردهای کائولین در کشاورزی : مقداری کمی از کائولین در غذاهای حیوانات ، کودها ، مواد ضد آفت و محصولات وابسته در کشاورزی استفاده می شوند . کائولین یکی از چند کانی مورد استفاده در این بحث است . پر کنندگان معدنی به عنوان حاصل ها و رقیق کننده برای سموم به کار می روند . ذخیره و حمل سموم به طور ایمنی و توزیع یکنواخت آنها بخاطر شکل کنسانتره شان مسئله ساز است . بعضی از سموم ممکن است به شکل کنستانتره برای محصولات کشاورزی مضر باشند . سموم ابتدا با یک ماده حامل جهت ساختن کنستانتره ای که کار ذخیره ، حمل و جابجایی آن قبل از کاربرد ساده باشد مخلوط می شوند ماده حامل باید خصوصیاتی بدین گونه داشته باشد : 1-قابلیت جذب زیاد 2-قابلیت تفرق در مایعات 3-از نظر شیمیایی خنثی باشد و با اجزای دیگر ترکیب نشود 4-ریز دانه باشد 5-سایندگی آن کم باشد