گروه آموزشی شیمی شهرستان قاین

کائولن در صنایع مختلف ‌به‌عنوان ماده اولیه اصلی یا ماده جانبی در کنار دیگر مواد به کار می‌رود.
کائولن دارای خواصی چون خاصیت پوششی بسیار خوب، داشتن رنگ سفید، ثابت بودن خواص فیزیکی با تغییرات PH، کم بودن قابلیت هدایت گرمایی و الکتریکی، نرم بودن، سایندگی و قیمت ارزان است.
مهم‌ترین کاربردهای کائولن ‌به‌عنوان رنگدانه در کاغذ، پلاستیک، رنگ، لاستیک، چسب، پلاستیک‌سازی، کاغذ‌سازی، رنگ‌سازی، لاستیک‌سازی، سرامیک‌سازی، صنایع نسوز، در صنایع شیمیایی به‌عنوان کاتالیزور، افزودنی سیمان، تولید زئولیت و سولفات آلومینیوم، فایبرگلاس، ظروف دارویی و حشره‌کش‌ها را می‌توان نام برد.

مصرف كائولن بعنوان كاتاليزور در صنايع مختلف و ديگر صنايع منجمله صنايع شيميايي و داروئي از ديگر مصارف اين كانه در جهان در سال 1999 بوده كه معادل 3 درصد مصرف جهاني را شامل مي‌شده است.
كائولن در تهيه نوارهاي مغناطيسي به منظور افزايش كيفيت و جلوگيري از ورم و چروكيدگي، در داروها بعنوان پركننده و در توليد حشره‌كش‌ها بعنوان حامي سم، در صنايع بهداشتي و آرايشي بعنوان پاك كننده و پر كننده و در صنايع گچ بعنوان كنترل زمان گيرايش گچ كاربرد دارد.
يكي از مصرف كائولن كه اخيراً‌ بر روي آن كار شده و هنوز هم تحقيق و بررسي بر روي آن ادامه دارد، استفاده از آن در توليد آلومينا در صنايع آلومينيوم سازي و تهيه زئوليت مي‌باشد.
ميزان مصرف ظاهري کائولن در جهان در طي اين دوره ( 1997 – 2001) با نرخ رشد 26/0-%، از 23309 هزار تن در سال 1997 به 22789 هزار تن در سال 1999 و 23081 هزار تن در سال 2001 کاهش يافته است

استانداردها:
بهترين كائولن‌ها 20 درصد ناخالصي دارند. از اين رو بايد كائولن را تغليظ كرد و مواد قليائي (Na₂O + K₂O +CaO) آن را به كمتر از 5/1 درصد رسانيد.
وجود عدسي هاي آهن‌دار و سنگ هاي ولكانيك آندزيتي تا بازالتي و فلدسپات هاي دگرسان نشده باعث پائين آمدن كيفيت كائولن مي‌شود. سولفات كلسيم (گچ) نقطه ذوب كائولن را پائين مي‌آورد.
حداكثر انقباض كائولن 12 درصد است و براي بالا بردن آن مي‌توان به آن مونت موريونيت افزود. كائولن مصرفي در كاشي‌سازي، در روند گامه‌هاي گوناگون شكل دادن و گرم كردن، ‌شكل‌پذري و تحمل حرارت، نبايد با از دست دادن آب نقصان حجم پيدا كند،‌در غير اينصورت براي اين گونه صنايع كار آمد نيست. اين پديده كه بعنوان چروك خوردن همراه با ايجاد ترك (Sherinkage) نام دارد، در صنايع كاشي‌سازي از اهميتي ويژه برخوردار است.
كائولن مصرفي در صنعت بايد داراي مشخصات عمومي زير باشد :
1- درصد آلومين (Al₂O₃)  آن بايستي از 30 درصد به بالا باشد تا مرغوبيت پيدا كند.
2- ميزان اكسيدهاي آهن (₃Fe ₂ O  )   نبايد از 1 درصد بيشتر باشد.
3- ميزان اكسيد تيتانيوم (₂TiO) بايد به 2/0 درصد كاهش يابد.
4- جمع اكسيدهاي قليايي نبايد از 2 درصد فراتر باشد.
5- حداكثر ميزان CaO، 2/0 درصد و MgO، 3/0 درصد باشد.
6- افزايش ميزان كائولينيت نسبت به ساير كانيهاي موجود باعث مرغوبيت كائولن مي‌شود. بطور معمول درصد اين ماده خاكي بايد از 70 درصد بيشتر باشد.
7- ديرگذاري كائولن بايد در حدود 1700 درجه سانتيگراد باشد.
8- مدل گسيختگي(Modulus of Rupture)آن مي بايست بيش از 2kg/cm 10 باشد.
اگر كائولن آنقدر گرما بپذيرد تا پيوندش بشكند، ₃₂ O Al ، SiO₂ بدست خواهد آمد كه به آن موليت و شاموت گويند (فرآورده‌اي كه در توليد آجر نسوز بكار مي‌رود).
نقطه گداز بالا،‌ظرفيت كم آب و پايداري در برابر دماي بالا سبب مي‌شود تا كائولن ماده‌اي مهم در بين خاكهاي رس نسوز بشمار آيد. كائولن در صنايع چيني و سراميك‌سازي به كنترل خواص شكل‌پذيري ماده خام كمك مي‌كند و استحكام فرآورده را در برابر دما و گرما و خشكي بالا مي‌برد و به صيقل‌پذيري سطح پوشيده شده كمك مي‌كند.
كائولن مطلوب براي پوشش كاغذ بايد سفيد باشد و در آب به سرعت معلق شود. درجه غلظت پائين داشته باشد و داراي دانه‌بندي ريزي باشد. مقدار كوارتز كائولن بايد كم باشد تا فرسايش ماشين‌آلات را كاهش دهد. كائولن شسته شده مرغوب بيشتر خواص بالا را دارد. يك راه ارزشيابي كائولن مرغوب در پوشش كاغذ، شفافيت آن است.
كائولن در لاستيك‌سازي وقتي به اندازه كمتر از 18 درصد حجم بكار گرفته شود قدرت كشش لاستيك را بالا مي‌برد و درجه از هم پاشيدن آن را كم مي‌كند.
كيفيت مطلوب در كائولن مورد مصرف در صنعت سراميك، درخشندگي خوب بعد از پخته شدن، مقاومت و شكل‌پذيري و درجه غلظت است.
رنگ سفيد،خاصيت پوشش خوب، نرم بودن، نداشتن ويژگي سايندگي،‌ ضريب هدايت حرارتي و الكتريكي پايين و قيمت به نسبت ارزان محسنات كائولن است.
صنعت كاغذ:
50 % کائولن در صنعت کاغذ سازي استفاده مي شود که در آن كائولن به اندازه ريز (90% ذرات كوچكتر از 2 ميكرومتر) و درشت (50% كوچكتر از 2 ميكرومتر) تقسيم شده و مي‌بايست رس‌هاي با ويسكوزيته كم مورد استفاده قرار گيرند. در صنعت کاغذ سازي کائولن به عنوان ماده پرکننده و روکش استفاده مي شود. درخشندگي بر اساس استاندارد متغير است، محتوي باكتري و قارچ محلول آن مي‌بايست به دقت كنترل شود.
با كاربري پركننده:
كائولينيت بيشتر از 90%، Fe₂O₃ و TiO₂ كمتر از 1%، كوارتز ساينده كم (2-1%)، درخشندگي بالاي 80%، اندازه ذرات 50 تا 70% زير 2 ميكرومتر.
با كاربري در پوشاننده‌ها:
كائولينيت 100-90%، Fe₂O₃ كم (8/1-5/0%)، تقريبا بدون كوارتز ساينده، درخشندگي 85%، اندازه ذرات 80 تا 100% آنها كمتر از 2 ميكرومتر، ويسكوزيته بروك‌فيلد كمتر از cpe 7000، خواص رئولوژيكي نقش مهمي دارند، مي‌بايست توانايي پخش در آب و تشكيل يك مايع آبكي با ويسكوزيته كم را داشته باشد.
با كاربري درسراميك:
85-75% كائولينيت توليد شده در صنايع سراميك به مصرف مي رسد، چراكه ديگر كاني‌ها در رنگ، ويسكوزيته و سايندگي تاثير مي‌گذارند. كائولن مورد استفاده در چيني استخواني مي‌بايست درخشندگي 91-83% در دماي 1180C و كمتر از9/0% Fe₂O₃ داشته باشد. اندازه دانه در مقاومت و سختي موثر است، لذا انواع ريزتر براي چيني استخواني، حدواسط براي ظروف سفالي و انواع درشت براي سرويس بهداشتي كاربرد دارد.
باكاربري نسوز:
انواع نسوز كائولينيت بايد تا دماي 1500 C صلابت خود را حفظ كند، برپايه مناسب بودن و درجه آن به 4 دسته تقسيم مي‌شوند. آزمايشات مختلفي براي سنجش درجه نسوزي و مقاومت دربرابر حرارت، فرسايش و تخلخل آن انجام مي‌شود. رس‌هاي مورد استفاده در نسوز ممكن است براساس مقدار Al₂O₃ تقسيم‌بندي شوند كه نوع كم آهن و كم‌آلكالي ارجحيت دارد.
درفايبرگلاس:
به عنوان منشاء Al₂O₃ و SiO₂ شناخته مي‌شود، در حالت معمول% 37 Al₂O₃ و% 44 SiO₂ با حداكثر %1 Fe₂O₃ ، 2% Na₂O و 1% آب.
مواد آرايشي:
حداكثر 2 ppm آرسنيك، 20 ppm فلزات سنگين، 250 ppm كلريدها، 15% وزني نقصان در اثرحرارت دادن، PH 5/0 ± 5/7.
بازيافت:
بازيافت روزافزون كاغذ بيش از هرچيز در بازار خميره كاغذ موثر است تا در بازار انواع كاني‌هاي پركننده يا پوشاننده. بعلاوه بيشتر كاغذ بازيافت شده در چاپ روزنامه مصرف شده كه هرچند كم به كائولن نيازمند است.
بعد از بازيافت كاغذ، هركاني پركننده آن يا رنگدانه پوششي به‌ صورت يك مايع مخلوط جداشده كه درحال حاضر دفع مي‌شود. بنابراين در حال حاضر چنين كاغذي وقتي بازيافت مي‌شود براي كاربردهاي مجدد به كائولن تازه محتاج است. فايبرگلاس به مقدار كمي بازيافت مي‌شود. سفال‌هاي شكسته در موارد محدودي مصرف مي‌شوند و نسوزها براي چند مرتبه بازيافت مي‌شوند كه در استفاده مجدد، ساخت نسوزهاي رسي در نظر نيست.
جايگزين‌ها:
كائولن داراي خواصي چون دارا بودن خاصيت پوششي بسيار خوب، داشتن رنگ سفيد،ثابت بودن خواص فيزيكي با تغييرات PH، كم بودن قابليت هدايت گرمايي و الكتريكي، نرم بودن و ساينده بودن و ارزاني قيمت مي‌باشد. اين ويژگيها باعث شده است كه از نظر كاني و يا تركيبات جايگزيني براي اين ماده معدني در صنعت دچار محدوديت شويم.
جايگزيني تركيبات ديگر به جاي كائولن نياز به مطالعات وسيعي در زمينه‌هاي خواص كاربردي و شاخص‌هاي اقتصادي دارد. اين مطالعات بايد به صورت موردي در بخش‌هاي مختلف صنعت صورت پذيرد.
رنگ سازي
كائولن اصولاً بعنوان يك رنگدانه،‌با رنگ سفيد كه به طور جزئي جايگزين دي‌اكسيد تيتانيم مي‌شود، در رنگ‌ها بكار مي‌رود. كائولن همچنين پايداري رنگها را افزايش مي‌دهد زيرا ذرات پهن كائولن تمايل به همپوشاني دارند و بدين ترتيب پوسته رنگ تقويت مي‌شود. در اين نقش كائولن با ميكا، تالك و ديگر كانيهاي سيليكاتي رقابت مي‌كند.
ماده ضد بلوكه‌شدن:
دياتوميت، سيليس‌ته‌نشستي، تالك.
جذب‌كننده، حمل كننده:
آتاپولگيت، بنتونيت، دياتوميت، پيت، پوميس، پيروفيليت، سپيوليت، تالك، ورميكوليت، زئوليت.
سراميك:
فايبرگلاس، مشابه‌هاي پلاستيكي.
پركننده و پوشش دهنده
كائولن عموماً‌بعنوان بهترين كاني پركننده و پوشش دهنده در دسترس براي كاغذ شناخته شده و در آينده نيز چنين پيش‌بيني مي‌شود.
كربنات كلسيم در صنعت كاغذسازي رقيب كائولن بوده و كانيهاي گروه تالك نيز اگر مشخصات فني لازم را داشته باشند، ممكن است جانشين كائولن گردند.
در توليد سموم دفع آفات، كائولن به عنوان يك حامل و پر كننده معدني براي سم به كار گرفته مي‌شود. به جز كائولن مناسبترين پركنندگان معدني كه بعنوان حامل و رقيق كننده استفاده مي‌شوند عبارتند از دولوميت، فولرزارت، تالك، ژيپس، آهك،‌پرليت و پيروفيليت.
تري‌هيدرات‌آلومينيم، باريت، كربنات كلسيم، فلدسپار، ميكا، نفلين‌سينيت، پرليت، پيروفيليت، تالك، سيليس ميكروكريستالين، پودر سيليس و سيليس سنتز‌شده، ولاستونيت.
ريخته‌گري:
بوكسيت و آلومينا، كروميت، اليوين، پرليت، پيروفيليت، ماسه‌سليسي، ورميكوليت، زيركن.
نسوز:
آندالوزيت، بوكسيت، كروميت، كيانيت، دولوميت، گرافيت، منيزيت، اليوين، پيروفيليت، سيليس، سيليمانيت، زيركن.
اصلاح خاك:
بنتونيت، دياتوميت، ژيپس، پرليت، ورميكوليت، زئوليت.
پلاستيك
در پلاستيكها كاربرد اصلي كائولن در پر كردن PVC،‌ نايلون ها و پلي‌استرهاست كه رقباي عمده‌اش كربنات كلسيم و كانيهاي سيليكاتي هستند.
از نظر مصرف کائولن، رتبه اول را کاغذسازي و بعد از آن سراميک سازي، صنعت ديرگدازها و لاستيك‌سازي رتبه‌هاي دوم تا چهارم را در جهان به خود اختصاص داده اند.
بزرگترين صنعت مصرف كننده كائولن در اين سال، صنعت كاغذسازي بوده است بطوري كه 45 دصد كائولن مصرفي، در اين صنعت مورد استفاده قرار گرفته است. اصولاً بزرگترين مناطق توليد كننده كاغذ در جهان، عمده‌ترين مصرف كننده كائولن در جهان هستند (مناطق امريكاي شمالي و اروپاي غربي) در آسيا از ديرباز در صنايع سراميك‌سازي مصرف شده است و اين در حاليست كه مصرف اين كانه در صنعت كاغذسازي در اين قاره با افزايش كارخانه‌هاي سازنده انواع كاغذ و تغييرات در تكنولوژي ساخت در حال افزايش مي‌باشد. صنعت كاغذسازي، بزرگترين مصرف كننده اين كانه در ايالات متحده آمريكا، ژاپن و آلمان بوده است، در حاليكه در كره جنوبي و تايوان صنعت سراميك سازي، بعنوان بازار اصلي مصرف اين كانه اعلام گرديده است.
بزرگترين مصرف كننده كائولن در سال 1998، ايالات متحده امريكا با 05/7 ميليون تن بوده است. از ديگر كشورهاي مهم مصرف كننده كائولن در اين سال مي‌توان از كره جنوبي با 4/2 ميليون تن، ژاپن با 5/1 ميليون تن، تايوان با 1 ميليون تن را نام برد. مصرف كننده عمده ديگر كشور آلمان است كه ميزان مصرف ظاهري آن در سال 1997 معادل 4/2 ميليون تن بوده است.

حدود سه درصد از مصارف نهائي كائولن در سال 1999 در صنعت رنگسازي بوده است. در اين صنعت از خصوصيات ويژه كائولن در زمينه سهولت در پخش معلق ماندن، قدرت كنترل ويسكوزيته و رنگ سفيد آن استفاده مي‌شود.
در صنايع لاستيك‌سازي در طي سال 1999 معادل 4 درصد مصرف جهاني (08/1 ميليون تن) كائولن مورد استفاده قرار گرفته است. كائولن مورد استفاده در اين صنعت عمدتاً از نوع بسيار نرم و در لاسيتك‌هاي سخت نظير پاشنه كفش و پوشش كابل از نوع كائولن با دانه‌بندي درشت‌تر از 2 ميكرون است.
در صنايع پلاستيك كائولن جانشين پلي‌مرهاي گران قيمت شده و موجب ارزاني محصول گرديده است. مصرف نهائي در اين صنعت طي سال 1999 معادل 5/0 درصد مصرف جهاني و برابر با 135 هزار تن بوده است. بعد از صنعت كاغذسازي و مصارف كاربردي كائولن بعنوان پركننده، بزرگترين مصرف كننده كائولن صنايه ساختماني مي‌باشند. 12 درصد كائولن مصرفي در سال 1999 بعنوان ماده اصلي دريك طيف گسترده صنايع ساختماني بكار رفته است. اين طيف شامل صنايع آجر،‌سيمان،‌فايبرگلاس، پوشش‌هاي سقف و ديوارهاي گچي مي‌باشد.
صنعت سراميك‌سازي در بين مصرف كنندگان كائولن مقام دوم را بخود اختصاص داده است. حدود 16 درصد مصرف نهائي كائولن جهان درسال 1999 مربوط به اين صنعت بوده است.

صنعت دير گدازها از ديگر مصرف كننده عمده كائولن در سال 1999 بوده است. ميزان مصرف كائولن در اين صنعت در اين سال معادل 4050 هزار تن بوده است.