کائولن – Kaolin

کائولن از نظر صنعتی به رس هایی که دارای مقدار قابل توجهی کائولینیت باشند اطلاق می گردد. از نظر کانی شناسی کائولن جز گروهی از کانی های سیلیکات های آلومینیوم هیدراته است و شامل کائولینیت، دیکیت، ناکریت، هالویزیت، متاهالویزیت و خاک نسوز می باشد. کائولینیت ماده ای است که در حالت خالص به رنگ سفید و یا خاکستری متمایل به زرد و به صورت خاک رس بسیار نرم و ظریفی است که در اثر فشردن بین انگشتان خرد و پودر می شود.

به آسانی در آب پراکنده می شود و نفوذ ناپذیر است و در حالت خشک مقدار زیادی آب از دست می دهد اما منبسط نمی شود. خمیر آن با آب شکل پذیر است و با پختن شکل و رنگ آن تغییر نمی کند. هنگام پخت به شدت منقبض می شود و رفتار آن با تغییر دما بسیار قابل توجه است. چسبندگی یکی دیگر از خواص مهم فیزیکی کائولن است زیرا این ویژگی با درجه خلوص آن نسبت مستقیم دارد. یعنی هر چه درجه و میزان چسبندگی در کائولن بیشتر باشد به همان نسبت درجه خلوص آن نیز افزایش می یابد.

میزان آلومینای آن 39/5 درصد و سیلیس 46/5 درصد و آب 14 درصد می باشد. معمولا کائولینیت همراه با CaO، Na₂O، MgO، K₂O، TiO₂ و میکا و فلدسپات های تخریب نشده و ترکیبات محتوی کربنات ها و یا مواد آلی می باشد. اکسید آهن رنگ کائولین را قرمز رنگ می کند. کائولن در اثر هوا رنگ خود را از دست داده و قهوه ای رنگ می شود. کائولینیت در گستره وسیعی از تغییرات pH تغییر نمی کند ولی در اسید سولفوریک غلیظ حل شده و ژل سیلیسی ایجاد می شود. گداخته آن نیز در هیدروکلریک اسید حل می شود.

کائولینیت در دمای 800 درجه سانتی گراد تمام مولکول های آب خود را از دست می دهد و یک کانی به شکل نیمه بلورین به نام متاکائولن به وجود می آید. اگر کائولن آنقدر حرارت ببیند تا پیوندش بشکند Al₂O₃ و SiO₂ به دست خواهد آمد که به آن مولیت و شاموت می گویند که این ترکیبات در تولید آجرنسوز به کار می روند.

بهترین کائولن ها نیز ناخالصی دارند و باید با تغلیظ کردن، قلیایی های آن را به کمتر از 1/5 درصد رساند. وجود ترکیبات آهن دار و سنگ های ولکانیک آندزیتی و بازالتی و فلدسپات های دگرگون شده باعث کاهش کیفیت کائولن می شود. سولفات کلسیم (گچ) نیز از ناخالصی های کائولن محسوب می شود و باعث می شود نقطه ذوب آن کاهش یابد. نقطه گداز بالا، ظرفیت کم آب و پایداری در برابر دمای بالا سبب می شود تا کائولن  ماده ای مهم در بین خاک های رس نسوز به شمار آید.

تولید کائولن

استخراج مواد خام از معدن، خرد کردن سنگ توسط سنگ شکن ها، همگن سازی، خرد کردن توسط آسیاب ها و تغلیظ فرآیندی است که طی آن کائولن به دست می آید. به منظور کاهش ناخالصی ها این ماده به طرق مختلف فرآوری می شود و در هر روش نوع خاصی از این ماده به دست می آید. به عنوان مثال کائولن کلسینه شده، کائولن شسته شده توسط آب، حرارت نخورده، پودر شده، دانه بندی شده و متاکائولن پر کننده هر کدام فرآوری متفاوت داشته اند.

کاربردهای کائولن

کائولن در صنایع چینی و سرامیک سازی به کنترل خواص شکل پذیری ماده خام کمک می کند و استحکام فرآورده را در برابر دما، گرما و خشکی بالا می برد و به صیقل پذیری سطح پوشیده شده کمک می کند. کیفیت مطلوب در کائولن مورد مصرف در صنعت سرامیک باعث درخشندگی خوب بعد از پخته شدن، مقاومت و شکل پذیری آن می شود. کائولن مطلوب برای پوشش کاغذ باید سفید باشد، در آب به سرعت معلق شود، درجه غلظت پایین داشته باشد و دارای دانه بندی ریز باشد. مقدار کوارتز کائولن باید کم باشد تا فرسایش ماشین آلات را کاهش دهد. کائولن در لاستیک سازی وقتی به اندازه کمتر از 18 درصد استفاده شود قدرت کشش لاستیک را بالا می برد و درجه از هم پاشیده شدن را کم می کند. در صنعت لاستیک سازی از کائولن کلسینه شده به عنوان پوشش استفاده می کنند.

در رنگ سازی به عنوان ماده اصلی رنگ سفید به عنوان جایگزین اکسید تیتانیم استفاده می شود. کائولن کلسینه شده اصلی ترین ماده در صنایع رنگ سازی است. کائولن در صنایع پلاستیک (در ساخت PVC، نایلون، پلی استر)، نسوزها، مصالح ساختمانی (ساخت آجر، کاشی کف، پوشش سقف، آسفالت، سیمان های سفید، دیوار های پیش ساخته گچی) و کشاورزی (کود های شیمیایی و آفت کش ها) به کار می رود. همچنین در چسب سازی، فایبر گلاس، لوازم آرایشی بهداشتی و دارویی (خمیر دندان، ماسک های صورت، کرم های ضد آفتاب) و به عنوان کاتالیزور (تصفیه آب، صنایع نفت، تولید زئولیت های مصنوعی) استفاده می شود.