|
||
|
تولید فلز از کانسنگ، معمولاً در یک فرآیند دو مرحله ای انجام می شود. در بیشتر کانسنگ های کبالت، مس، کروم، آهن، نیکل، سرب، قلع و روی، این مرحله شامل تولید کنسانتره ای است که عمدتاً متشکل از کانه فلزی است. این فرآیند را تغلیظ می نامند. کانی های زائد به روش های گوناگون جدا و دور ریخته می شود. سپس کنسانتره را به روش شیمیایی جدا کرده و فلز مورد نظر را از کانه فلزی جدا می کنند. این مرحله، مرحله شیمیایی نامیده می شود. در بیشتر کانسنگ های آلومینیوم و برخی از کانسنگ های اورانیم، وانادیم، طلا و دیگر کانسنگ ها، هیچ گونه کنسانتره ای تولید نمی شود، بلکه فلز را مستقیماً از کانسنگ به دست می آورند. دانش فنی و صنعت کنسانتره بسیاری از مواد معدنی فلزی و غیرفلزی، در ایران موجود است که به طور اختصار به آنها اشاره می شود.
فرآوری کانسنگ های فلزی در ایران، کانسنگ های فلزی، آهن، مس، سرب و روی مولیبدن، منگنز، کنسانتره می شوند و عیار آنها با توجه به استانداردهای مورد قبول، افزایش می یابد. کنسانتره سرب و روی و مس در ایران، یک صنعت نسبتاً جا افتاده است و چندین کارخانه کنسانتره سرب و روی و مس در ایران احداث شده است. ساخت اغلب تجهیزات مکانیکی و دانش راه اندازی آن در کشور موجود است. کنسانتره سازی کانسنگ های آهن و منگنز در ایران مرسوم شده است و راه تکاملی خود را طی می کند و هم اکنون در پاره ای از معادن انجام می شود. همچنین در کارخانه چادرملو که آماده سازی کانسنگ آهن برای ذوب صورت می گیرد، آپاتیت از کانسنک فرآوری می شود. با این حال، دانش فنی و صنعت فرآوری و کنسانتره کانسنگ های تیتان، کروم و بسیاری از مواد معدنی را هنوز در ایران نداریم.
فناوری کانی ها و سنگ های صنعتی و فرآوری آنها بیشتر کانی های صنعتی نسبت به فلزها، به فرآوری کمتری نیاز دارند. فرآوری این کانی ها، به طور عمده به پرعیار سازی آنها محدود می شود. برخی از کانی های صنعتی مانند شن و ماسه، فقط به شستشو دانه بندی احتیاج دارند. در اینجا به فرآوری برخی از کانی های صنعتی و سطح فناوری آنها پرداخته می شود. پودرهای معدنی:در این زمینه، یکی از تولید کنندگان معروف و بنام در جهان هستم ،هم به لحاظ کیفیت شیمیایی و هم به لحاظ سفیدی رنگ ماشین آلات مورد نیاز، اغلب در داخل ساخته می شود و گاه در کشورهای دیگر نیز خطوط تولید مشابهی راه اندازه کرده ایم. پاره ای از این مواد معدنی عبارتند از: میکا، تالک، باریت، کائولن، بنتونیت، نمک، سنگ آهک و مواد اولیه معدنی برای حفاری چاه های نفت و گاز
مواد اولیه برای تهیه قالب های ریخت گری: ماسه سیلیسی و بنتونیت: ماشین آلات مکانیکی، به جز لوازم توزین الکترونیکی با پیشرفت های حاصل دشه، قابل ساخت در داخل هستند. تنها در طراحی سیستم های دا کنده آبی نیاز به تمرین های زیادتری هست که با پشتیبانی از تولید کنندگان دخلی محقق خواهد شد. هم اکنون، در حال تجربه جداکننده های مغناطیسی با شدت میدان بالا هستیم.
مواد اولیه صنایع کاشی، شیشه و انواع سرامیک:در بخش خردایش اولیه، ماشین آلات داخلی است. سنگ شکن های بزرگ نیز در ایران طرحی و ساخته می شود (انواع فکی، کوبیت و کنکراشه). ماشین آلات ثانویه خردایش نیز در ایران ساخته می شود و حتی در طراحی تولید مواد اولیه سرامیک هم صاحب فناوری هستیم. در خارج کشور (کائولن ترکمنستان) نیز موفق به طراحی و ساخت کارخانه با استانداردهای بین المللی شده ایم و فقط در طراحی و ساخت مگنت پراتورها (جداکننده های مغناطیسی) با شدت میدان بالا، هنوز موفق نبوده ایم. مواد اولیه و محصولات صنایع نسوز:کلیه ماشین آلات فرآوری، پخت و شکل دادن (تا 1400 تن فشار) در ایران طراحی و ساخته می شود. همچنین ماشین های خردایش، آهن زدایی کوره کلسیناسیون، پدیدار نمودن ماده معدنی همراه با شکل دادن، در کشور قابل تهیه است. دستگاه های تولید آجر و دیگر مواد نسوز ویژه در این راستا، در ایران تولدی می شود. فقط مشکل پخت بالای 1600 درجه داریم.
انواع نمک ها:طراحی و ساخت کلیه ماشین آلات تولید انواع نمک ها، مانند نمک صنعتی و نمک خوراکی، در کشور امکان پذیر است. طراحی خط تولید سولفات سدیم به عنوان ماده اولیه مهم صنایع شوینده، در ایران امکان پذیر است و فقط در ساخت لوازم اندازه گیری هنوز مشکل داریم. صنایع معدنی – شیمیایی اساس این صنایع، بر پایه تبدیل یک ماده معدنی کم مصرف یا بی مصرف به یک ماده معدنی پرمصرف و یا تبدیل به مواد معدنی دیگر به روش های شیمیایی است. ما در این روش، در صنایع غیرفلزی نقاط ضعف زیادی داریمو به همین خاطر مجبوریم بسیاری از مواد معدنی غیرفلزی را از خارج وارد کنیم(جدول 8-2). همان طوری که گفته شد، اساس این صنایع برپایه تولید یک ماده معدنی پرمصرف از یک ماده معدنی کم مصرف و یا بی مصرف است. برای مثال، کربنات استرونسیم، یک ماده معدنی پرمصرف در صنعت است، ولی سولفات استرونسیم ماده صنعتی کم مصرفی است. در صنایع شیمی معدنی، می توان سولفات استرونسیم را به کربنات استرونسیم تبدیل کرد و از این گونه موارد بسیار است.
فناوری تولید خاک های صنعتی فرآوری و بهره گیری از خاک های صنعتی در کشور، وضعیت مطلوبی دارد. فناوری فرآوری و به کارگیری خاک های صنعتی در صنایع نسوز، کاشی، سرامیک چه از نظر سخت افزاری و چه از دیدگاه نرم افزاری، در حال گسترش است و نیاز چندانی به خرید تجهیزات از خارج نداریم.
استحصال و تولید فلز از کانسنگ فناوری استحصال و تولید فلز از کانسنگ و یا کنسانتره، در مقایسه با فناوری فرآوری، پیشرفته تر، پیچیده تر و گران تر است و در عوض، محصول به دست آمده ارزش افزوده بیشتری دارد. ایران در حال حاضر ،دانش فنی و صنعت استحصال فلزها آهن، مس، سرب، روی، طلا، آلومینیوم از کانسنگ و یا کنسانتره آنها را دارد. در همین راستا، دانش و صنعت تولدی فروکروم، فرومنگنز، فرومولیبدن موجود است. با توجه به آنچه در بخش 6 گفته شد، ملاحظه می شود که در ایران، با توجه به آنکه بسیاری از ذخایر فلزی دیگر مانند تیتانیوم، کروم، آنتیموان و ... وجود دارد، هنوز دانش فنی و صنعت استحصال آنها در کشور وجود ندارد و یا بین نسبت تولید و میزان ذخایر ارتباط منطقی دیده نمی شود. در اینجا به سطح فناوری استحصال پاره ای از فلزها در ایران می پردازیم.
- آهن و فولاد - تولید بخشی از تجهیزات مکانیکی، تأسیسات احیای مستقیم و فولادسازی مانند کوره بلند احیای مستقیم (کوره بلند میبد، طرح قایم، طرح زمزم) - دانش فنی روش احیای مستقیم (قائم) - ساخت تجهیزات مکانیکی کوره های قوس الکتریکی - دانش فنی تولید فولادهای آلیاژی در کارخانه فولاد آلیاژی ایران (این واحد، جزو مدرن ترین واحدهای تولید فولاد آلیاژی جهان اس) - دانش فنی تولید بخش عمده ای از نسوزهای مصرفی در صنعت فولاد - دانش فنی تولید و ساخت تجهیزات مکانیکی فروآلیاژهای سیلیسیم، کروم، منگنز
فروکروم روش تولید فروکروم به کرومیت معدنی بستگی دارد. در ایران، شرکت فاریاب کرومیت کلوخه ای به روش معمولی، فروکروم پرکربن تولید می کند که از نظر هزینه، انرژی مصرفی و ضریب بازیافت در سطح استاندارد جهانی است. | ||
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:49 توسط مهندس ایمان رستگار
|
|
||
|
تولید فلز از کانسنگ، معمولاً در یک فرآیند دو مرحله ای انجام می شود. در بیشتر کانسنگ های کبالت، مس، کروم، آهن، نیکل، سرب، قلع و روی، این مرحله شامل تولید کنسانتره ای است که عمدتاً متشکل از کانه فلزی است. این فرآیند را تغلیظ می نامند. کانی های زائد به روش های گوناگون جدا و دور ریخته می شود. سپس کنسانتره را به روش شیمیایی جدا کرده و فلز مورد نظر را از کانه فلزی جدا می کنند. این مرحله، مرحله شیمیایی نامیده می شود. در بیشتر کانسنگ های آلومینیوم و برخی از کانسنگ های اورانیم، وانادیم، طلا و دیگر کانسنگ ها، هیچ گونه کنسانتره ای تولید نمی شود، بلکه فلز را مستقیماً از کانسنگ به دست می آورند. دانش فنی و صنعت کنسانتره بسیاری از مواد معدنی فلزی و غیرفلزی، در ایران موجود است که به طور اختصار به آنها اشاره می شود.
فرآوری کانسنگ های فلزی در ایران، کانسنگ های فلزی، آهن، مس، سرب و روی مولیبدن، منگنز، کنسانتره می شوند و عیار آنها با توجه به استانداردهای مورد قبول، افزایش می یابد. کنسانتره سرب و روی و مس در ایران، یک صنعت نسبتاً جا افتاده است و چندین کارخانه کنسانتره سرب و روی و مس در ایران احداث شده است. ساخت اغلب تجهیزات مکانیکی و دانش راه اندازی آن در کشور موجود است. کنسانتره سازی کانسنگ های آهن و منگنز در ایران مرسوم شده است و راه تکاملی خود را طی می کند و هم اکنون در پاره ای از معادن انجام می شود. همچنین در کارخانه چادرملو که آماده سازی کانسنگ آهن برای ذوب صورت می گیرد، آپاتیت از کانسنک فرآوری می شود. با این حال، دانش فنی و صنعت فرآوری و کنسانتره کانسنگ های تیتان، کروم و بسیاری از مواد معدنی را هنوز در ایران نداریم.
فناوری کانی ها و سنگ های صنعتی و فرآوری آنها بیشتر کانی های صنعتی نسبت به فلزها، به فرآوری کمتری نیاز دارند. فرآوری این کانی ها، به طور عمده به پرعیار سازی آنها محدود می شود. برخی از کانی های صنعتی مانند شن و ماسه، فقط به شستشو دانه بندی احتیاج دارند. در اینجا به فرآوری برخی از کانی های صنعتی و سطح فناوری آنها پرداخته می شود. پودرهای معدنی:در این زمینه، یکی از تولید کنندگان معروف و بنام در جهان هستم ،هم به لحاظ کیفیت شیمیایی و هم به لحاظ سفیدی رنگ ماشین آلات مورد نیاز، اغلب در داخل ساخته می شود و گاه در کشورهای دیگر نیز خطوط تولید مشابهی راه اندازه کرده ایم. پاره ای از این مواد معدنی عبارتند از: میکا، تالک، باریت، کائولن، بنتونیت، نمک، سنگ آهک و مواد اولیه معدنی برای حفاری چاه های نفت و گاز
مواد اولیه برای تهیه قالب های ریخت گری: ماسه سیلیسی و بنتونیت: ماشین آلات مکانیکی، به جز لوازم توزین الکترونیکی با پیشرفت های حاصل دشه، قابل ساخت در داخل هستند. تنها در طراحی سیستم های دا کنده آبی نیاز به تمرین های زیادتری هست که با پشتیبانی از تولید کنندگان دخلی محقق خواهد شد. هم اکنون، در حال تجربه جداکننده های مغناطیسی با شدت میدان بالا هستیم.
مواد اولیه صنایع کاشی، شیشه و انواع سرامیک:در بخش خردایش اولیه، ماشین آلات داخلی است. سنگ شکن های بزرگ نیز در ایران طرحی و ساخته می شود (انواع فکی، کوبیت و کنکراشه). ماشین آلات ثانویه خردایش نیز در ایران ساخته می شود و حتی در طراحی تولید مواد اولیه سرامیک هم صاحب فناوری هستیم. در خارج کشور (کائولن ترکمنستان) نیز موفق به طراحی و ساخت کارخانه با استانداردهای بین المللی شده ایم و فقط در طراحی و ساخت مگنت پراتورها (جداکننده های مغناطیسی) با شدت میدان بالا، هنوز موفق نبوده ایم. مواد اولیه و محصولات صنایع نسوز:کلیه ماشین آلات فرآوری، پخت و شکل دادن (تا 1400 تن فشار) در ایران طراحی و ساخته می شود. همچنین ماشین های خردایش، آهن زدایی کوره کلسیناسیون، پدیدار نمودن ماده معدنی همراه با شکل دادن، در کشور قابل تهیه است. دستگاه های تولید آجر و دیگر مواد نسوز ویژه در این راستا، در ایران تولدی می شود. فقط مشکل پخت بالای 1600 درجه داریم.
انواع نمک ها:طراحی و ساخت کلیه ماشین آلات تولید انواع نمک ها، مانند نمک صنعتی و نمک خوراکی، در کشور امکان پذیر است. طراحی خط تولید سولفات سدیم به عنوان ماده اولیه مهم صنایع شوینده، در ایران امکان پذیر است و فقط در ساخت لوازم اندازه گیری هنوز مشکل داریم. صنایع معدنی – شیمیایی اساس این صنایع، بر پایه تبدیل یک ماده معدنی کم مصرف یا بی مصرف به یک ماده معدنی پرمصرف و یا تبدیل به مواد معدنی دیگر به روش های شیمیایی است. ما در این روش، در صنایع غیرفلزی نقاط ضعف زیادی داریمو به همین خاطر مجبوریم بسیاری از مواد معدنی غیرفلزی را از خارج وارد کنیم(جدول 8-2). همان طوری که گفته شد، اساس این صنایع برپایه تولید یک ماده معدنی پرمصرف از یک ماده معدنی کم مصرف و یا بی مصرف است. برای مثال، کربنات استرونسیم، یک ماده معدنی پرمصرف در صنعت است، ولی سولفات استرونسیم ماده صنعتی کم مصرفی است. در صنایع شیمی معدنی، می توان سولفات استرونسیم را به کربنات استرونسیم تبدیل کرد و از این گونه موارد بسیار است.
فناوری تولید خاک های صنعتی فرآوری و بهره گیری از خاک های صنعتی در کشور، وضعیت مطلوبی دارد. فناوری فرآوری و به کارگیری خاک های صنعتی در صنایع نسوز، کاشی، سرامیک چه از نظر سخت افزاری و چه از دیدگاه نرم افزاری، در حال گسترش است و نیاز چندانی به خرید تجهیزات از خارج نداریم.
استحصال و تولید فلز از کانسنگ فناوری استحصال و تولید فلز از کانسنگ و یا کنسانتره، در مقایسه با فناوری فرآوری، پیشرفته تر، پیچیده تر و گران تر است و در عوض، محصول به دست آمده ارزش افزوده بیشتری دارد. ایران در حال حاضر ،دانش فنی و صنعت استحصال فلزها آهن، مس، سرب، روی، طلا، آلومینیوم از کانسنگ و یا کنسانتره آنها را دارد. در همین راستا، دانش و صنعت تولدی فروکروم، فرومنگنز، فرومولیبدن موجود است. با توجه به آنچه در بخش 6 گفته شد، ملاحظه می شود که در ایران، با توجه به آنکه بسیاری از ذخایر فلزی دیگر مانند تیتانیوم، کروم، آنتیموان و ... وجود دارد، هنوز دانش فنی و صنعت استحصال آنها در کشور وجود ندارد و یا بین نسبت تولید و میزان ذخایر ارتباط منطقی دیده نمی شود. در اینجا به سطح فناوری استحصال پاره ای از فلزها در ایران می پردازیم.
- آهن و فولاد - تولید بخشی از تجهیزات مکانیکی، تأسیسات احیای مستقیم و فولادسازی مانند کوره بلند احیای مستقیم (کوره بلند میبد، طرح قایم، طرح زمزم) - دانش فنی روش احیای مستقیم (قائم) - ساخت تجهیزات مکانیکی کوره های قوس الکتریکی - دانش فنی تولید فولادهای آلیاژی در کارخانه فولاد آلیاژی ایران (این واحد، جزو مدرن ترین واحدهای تولید فولاد آلیاژی جهان اس) - دانش فنی تولید بخش عمده ای از نسوزهای مصرفی در صنعت فولاد - دانش فنی تولید و ساخت تجهیزات مکانیکی فروآلیاژهای سیلیسیم، کروم، منگنز
فروکروم روش تولید فروکروم به کرومیت معدنی بستگی دارد. در ایران، شرکت فاریاب کرومیت کلوخه ای به روش معمولی، فروکروم پرکربن تولید می کند که از نظر هزینه، انرژی مصرفی و ضریب بازیافت در سطح استاندارد جهانی است. | ||
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:49 توسط مهندس ایمان رستگار
|
|
||
|
تولید فلز از کانسنگ، معمولاً در یک فرآیند دو مرحله ای انجام می شود. در بیشتر کانسنگ های کبالت، مس، کروم، آهن، نیکل، سرب، قلع و روی، این مرحله شامل تولید کنسانتره ای است که عمدتاً متشکل از کانه فلزی است. این فرآیند را تغلیظ می نامند. کانی های زائد به روش های گوناگون جدا و دور ریخته می شود. سپس کنسانتره را به روش شیمیایی جدا کرده و فلز مورد نظر را از کانه فلزی جدا می کنند. این مرحله، مرحله شیمیایی نامیده می شود. در بیشتر کانسنگ های آلومینیوم و برخی از کانسنگ های اورانیم، وانادیم، طلا و دیگر کانسنگ ها، هیچ گونه کنسانتره ای تولید نمی شود، بلکه فلز را مستقیماً از کانسنگ به دست می آورند. دانش فنی و صنعت کنسانتره بسیاری از مواد معدنی فلزی و غیرفلزی، در ایران موجود است که به طور اختصار به آنها اشاره می شود.
فرآوری کانسنگ های فلزی در ایران، کانسنگ های فلزی، آهن، مس، سرب و روی مولیبدن، منگنز، کنسانتره می شوند و عیار آنها با توجه به استانداردهای مورد قبول، افزایش می یابد. کنسانتره سرب و روی و مس در ایران، یک صنعت نسبتاً جا افتاده است و چندین کارخانه کنسانتره سرب و روی و مس در ایران احداث شده است. ساخت اغلب تجهیزات مکانیکی و دانش راه اندازی آن در کشور موجود است. کنسانتره سازی کانسنگ های آهن و منگنز در ایران مرسوم شده است و راه تکاملی خود را طی می کند و هم اکنون در پاره ای از معادن انجام می شود. همچنین در کارخانه چادرملو که آماده سازی کانسنگ آهن برای ذوب صورت می گیرد، آپاتیت از کانسنک فرآوری می شود. با این حال، دانش فنی و صنعت فرآوری و کنسانتره کانسنگ های تیتان، کروم و بسیاری از مواد معدنی را هنوز در ایران نداریم.
فناوری کانی ها و سنگ های صنعتی و فرآوری آنها بیشتر کانی های صنعتی نسبت به فلزها، به فرآوری کمتری نیاز دارند. فرآوری این کانی ها، به طور عمده به پرعیار سازی آنها محدود می شود. برخی از کانی های صنعتی مانند شن و ماسه، فقط به شستشو دانه بندی احتیاج دارند. در اینجا به فرآوری برخی از کانی های صنعتی و سطح فناوری آنها پرداخته می شود. پودرهای معدنی:در این زمینه، یکی از تولید کنندگان معروف و بنام در جهان هستم ،هم به لحاظ کیفیت شیمیایی و هم به لحاظ سفیدی رنگ ماشین آلات مورد نیاز، اغلب در داخل ساخته می شود و گاه در کشورهای دیگر نیز خطوط تولید مشابهی راه اندازه کرده ایم. پاره ای از این مواد معدنی عبارتند از: میکا، تالک، باریت، کائولن، بنتونیت، نمک، سنگ آهک و مواد اولیه معدنی برای حفاری چاه های نفت و گاز
مواد اولیه برای تهیه قالب های ریخت گری: ماسه سیلیسی و بنتونیت: ماشین آلات مکانیکی، به جز لوازم توزین الکترونیکی با پیشرفت های حاصل دشه، قابل ساخت در داخل هستند. تنها در طراحی سیستم های دا کنده آبی نیاز به تمرین های زیادتری هست که با پشتیبانی از تولید کنندگان دخلی محقق خواهد شد. هم اکنون، در حال تجربه جداکننده های مغناطیسی با شدت میدان بالا هستیم.
مواد اولیه صنایع کاشی، شیشه و انواع سرامیک:در بخش خردایش اولیه، ماشین آلات داخلی است. سنگ شکن های بزرگ نیز در ایران طرحی و ساخته می شود (انواع فکی، کوبیت و کنکراشه). ماشین آلات ثانویه خردایش نیز در ایران ساخته می شود و حتی در طراحی تولید مواد اولیه سرامیک هم صاحب فناوری هستیم. در خارج کشور (کائولن ترکمنستان) نیز موفق به طراحی و ساخت کارخانه با استانداردهای بین المللی شده ایم و فقط در طراحی و ساخت مگنت پراتورها (جداکننده های مغناطیسی) با شدت میدان بالا، هنوز موفق نبوده ایم. مواد اولیه و محصولات صنایع نسوز:کلیه ماشین آلات فرآوری، پخت و شکل دادن (تا 1400 تن فشار) در ایران طراحی و ساخته می شود. همچنین ماشین های خردایش، آهن زدایی کوره کلسیناسیون، پدیدار نمودن ماده معدنی همراه با شکل دادن، در کشور قابل تهیه است. دستگاه های تولید آجر و دیگر مواد نسوز ویژه در این راستا، در ایران تولدی می شود. فقط مشکل پخت بالای 1600 درجه داریم.
انواع نمک ها:طراحی و ساخت کلیه ماشین آلات تولید انواع نمک ها، مانند نمک صنعتی و نمک خوراکی، در کشور امکان پذیر است. طراحی خط تولید سولفات سدیم به عنوان ماده اولیه مهم صنایع شوینده، در ایران امکان پذیر است و فقط در ساخت لوازم اندازه گیری هنوز مشکل داریم. صنایع معدنی – شیمیایی اساس این صنایع، بر پایه تبدیل یک ماده معدنی کم مصرف یا بی مصرف به یک ماده معدنی پرمصرف و یا تبدیل به مواد معدنی دیگر به روش های شیمیایی است. ما در این روش، در صنایع غیرفلزی نقاط ضعف زیادی داریمو به همین خاطر مجبوریم بسیاری از مواد معدنی غیرفلزی را از خارج وارد کنیم(جدول 8-2). همان طوری که گفته شد، اساس این صنایع برپایه تولید یک ماده معدنی پرمصرف از یک ماده معدنی کم مصرف و یا بی مصرف است. برای مثال، کربنات استرونسیم، یک ماده معدنی پرمصرف در صنعت است، ولی سولفات استرونسیم ماده صنعتی کم مصرفی است. در صنایع شیمی معدنی، می توان سولفات استرونسیم را به کربنات استرونسیم تبدیل کرد و از این گونه موارد بسیار است.
فناوری تولید خاک های صنعتی فرآوری و بهره گیری از خاک های صنعتی در کشور، وضعیت مطلوبی دارد. فناوری فرآوری و به کارگیری خاک های صنعتی در صنایع نسوز، کاشی، سرامیک چه از نظر سخت افزاری و چه از دیدگاه نرم افزاری، در حال گسترش است و نیاز چندانی به خرید تجهیزات از خارج نداریم.
استحصال و تولید فلز از کانسنگ فناوری استحصال و تولید فلز از کانسنگ و یا کنسانتره، در مقایسه با فناوری فرآوری، پیشرفته تر، پیچیده تر و گران تر است و در عوض، محصول به دست آمده ارزش افزوده بیشتری دارد. ایران در حال حاضر ،دانش فنی و صنعت استحصال فلزها آهن، مس، سرب، روی، طلا، آلومینیوم از کانسنگ و یا کنسانتره آنها را دارد. در همین راستا، دانش و صنعت تولدی فروکروم، فرومنگنز، فرومولیبدن موجود است. با توجه به آنچه در بخش 6 گفته شد، ملاحظه می شود که در ایران، با توجه به آنکه بسیاری از ذخایر فلزی دیگر مانند تیتانیوم، کروم، آنتیموان و ... وجود دارد، هنوز دانش فنی و صنعت استحصال آنها در کشور وجود ندارد و یا بین نسبت تولید و میزان ذخایر ارتباط منطقی دیده نمی شود. در اینجا به سطح فناوری استحصال پاره ای از فلزها در ایران می پردازیم.
- آهن و فولاد - تولید بخشی از تجهیزات مکانیکی، تأسیسات احیای مستقیم و فولادسازی مانند کوره بلند احیای مستقیم (کوره بلند میبد، طرح قایم، طرح زمزم) - دانش فنی روش احیای مستقیم (قائم) - ساخت تجهیزات مکانیکی کوره های قوس الکتریکی - دانش فنی تولید فولادهای آلیاژی در کارخانه فولاد آلیاژی ایران (این واحد، جزو مدرن ترین واحدهای تولید فولاد آلیاژی جهان اس) - دانش فنی تولید بخش عمده ای از نسوزهای مصرفی در صنعت فولاد - دانش فنی تولید و ساخت تجهیزات مکانیکی فروآلیاژهای سیلیسیم، کروم، منگنز
فروکروم روش تولید فروکروم به کرومیت معدنی بستگی دارد. در ایران، شرکت فاریاب کرومیت کلوخه ای به روش معمولی، فروکروم پرکربن تولید می کند که از نظر هزینه، انرژی مصرفی و ضریب بازیافت در سطح استاندارد جهانی است. | ||
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:49 توسط مهندس ایمان رستگار
|
|
||
|
تولید فلز از کانسنگ، معمولاً در یک فرآیند دو مرحله ای انجام می شود. در بیشتر کانسنگ های کبالت، مس، کروم، آهن، نیکل، سرب، قلع و روی، این مرحله شامل تولید کنسانتره ای است که عمدتاً متشکل از کانه فلزی است. این فرآیند را تغلیظ می نامند. کانی های زائد به روش های گوناگون جدا و دور ریخته می شود. سپس کنسانتره را به روش شیمیایی جدا کرده و فلز مورد نظر را از کانه فلزی جدا می کنند. این مرحله، مرحله شیمیایی نامیده می شود. در بیشتر کانسنگ های آلومینیوم و برخی از کانسنگ های اورانیم، وانادیم، طلا و دیگر کانسنگ ها، هیچ گونه کنسانتره ای تولید نمی شود، بلکه فلز را مستقیماً از کانسنگ به دست می آورند. دانش فنی و صنعت کنسانتره بسیاری از مواد معدنی فلزی و غیرفلزی، در ایران موجود است که به طور اختصار به آنها اشاره می شود.
فرآوری کانسنگ های فلزی در ایران، کانسنگ های فلزی، آهن، مس، سرب و روی مولیبدن، منگنز، کنسانتره می شوند و عیار آنها با توجه به استانداردهای مورد قبول، افزایش می یابد. کنسانتره سرب و روی و مس در ایران، یک صنعت نسبتاً جا افتاده است و چندین کارخانه کنسانتره سرب و روی و مس در ایران احداث شده است. ساخت اغلب تجهیزات مکانیکی و دانش راه اندازی آن در کشور موجود است. کنسانتره سازی کانسنگ های آهن و منگنز در ایران مرسوم شده است و راه تکاملی خود را طی می کند و هم اکنون در پاره ای از معادن انجام می شود. همچنین در کارخانه چادرملو که آماده سازی کانسنگ آهن برای ذوب صورت می گیرد، آپاتیت از کانسنک فرآوری می شود. با این حال، دانش فنی و صنعت فرآوری و کنسانتره کانسنگ های تیتان، کروم و بسیاری از مواد معدنی را هنوز در ایران نداریم.
فناوری کانی ها و سنگ های صنعتی و فرآوری آنها بیشتر کانی های صنعتی نسبت به فلزها، به فرآوری کمتری نیاز دارند. فرآوری این کانی ها، به طور عمده به پرعیار سازی آنها محدود می شود. برخی از کانی های صنعتی مانند شن و ماسه، فقط به شستشو دانه بندی احتیاج دارند. در اینجا به فرآوری برخی از کانی های صنعتی و سطح فناوری آنها پرداخته می شود. پودرهای معدنی:در این زمینه، یکی از تولید کنندگان معروف و بنام در جهان هستم ،هم به لحاظ کیفیت شیمیایی و هم به لحاظ سفیدی رنگ ماشین آلات مورد نیاز، اغلب در داخل ساخته می شود و گاه در کشورهای دیگر نیز خطوط تولید مشابهی راه اندازه کرده ایم. پاره ای از این مواد معدنی عبارتند از: میکا، تالک، باریت، کائولن، بنتونیت، نمک، سنگ آهک و مواد اولیه معدنی برای حفاری چاه های نفت و گاز
مواد اولیه برای تهیه قالب های ریخت گری: ماسه سیلیسی و بنتونیت: ماشین آلات مکانیکی، به جز لوازم توزین الکترونیکی با پیشرفت های حاصل دشه، قابل ساخت در داخل هستند. تنها در طراحی سیستم های دا کنده آبی نیاز به تمرین های زیادتری هست که با پشتیبانی از تولید کنندگان دخلی محقق خواهد شد. هم اکنون، در حال تجربه جداکننده های مغناطیسی با شدت میدان بالا هستیم.
مواد اولیه صنایع کاشی، شیشه و انواع سرامیک:در بخش خردایش اولیه، ماشین آلات داخلی است. سنگ شکن های بزرگ نیز در ایران طرحی و ساخته می شود (انواع فکی، کوبیت و کنکراشه). ماشین آلات ثانویه خردایش نیز در ایران ساخته می شود و حتی در طراحی تولید مواد اولیه سرامیک هم صاحب فناوری هستیم. در خارج کشور (کائولن ترکمنستان) نیز موفق به طراحی و ساخت کارخانه با استانداردهای بین المللی شده ایم و فقط در طراحی و ساخت مگنت پراتورها (جداکننده های مغناطیسی) با شدت میدان بالا، هنوز موفق نبوده ایم. مواد اولیه و محصولات صنایع نسوز:کلیه ماشین آلات فرآوری، پخت و شکل دادن (تا 1400 تن فشار) در ایران طراحی و ساخته می شود. همچنین ماشین های خردایش، آهن زدایی کوره کلسیناسیون، پدیدار نمودن ماده معدنی همراه با شکل دادن، در کشور قابل تهیه است. دستگاه های تولید آجر و دیگر مواد نسوز ویژه در این راستا، در ایران تولدی می شود. فقط مشکل پخت بالای 1600 درجه داریم.
انواع نمک ها:طراحی و ساخت کلیه ماشین آلات تولید انواع نمک ها، مانند نمک صنعتی و نمک خوراکی، در کشور امکان پذیر است. طراحی خط تولید سولفات سدیم به عنوان ماده اولیه مهم صنایع شوینده، در ایران امکان پذیر است و فقط در ساخت لوازم اندازه گیری هنوز مشکل داریم. صنایع معدنی – شیمیایی اساس این صنایع، بر پایه تبدیل یک ماده معدنی کم مصرف یا بی مصرف به یک ماده معدنی پرمصرف و یا تبدیل به مواد معدنی دیگر به روش های شیمیایی است. ما در این روش، در صنایع غیرفلزی نقاط ضعف زیادی داریمو به همین خاطر مجبوریم بسیاری از مواد معدنی غیرفلزی را از خارج وارد کنیم(جدول 8-2). همان طوری که گفته شد، اساس این صنایع برپایه تولید یک ماده معدنی پرمصرف از یک ماده معدنی کم مصرف و یا بی مصرف است. برای مثال، کربنات استرونسیم، یک ماده معدنی پرمصرف در صنعت است، ولی سولفات استرونسیم ماده صنعتی کم مصرفی است. در صنایع شیمی معدنی، می توان سولفات استرونسیم را به کربنات استرونسیم تبدیل کرد و از این گونه موارد بسیار است.
فناوری تولید خاک های صنعتی فرآوری و بهره گیری از خاک های صنعتی در کشور، وضعیت مطلوبی دارد. فناوری فرآوری و به کارگیری خاک های صنعتی در صنایع نسوز، کاشی، سرامیک چه از نظر سخت افزاری و چه از دیدگاه نرم افزاری، در حال گسترش است و نیاز چندانی به خرید تجهیزات از خارج نداریم.
استحصال و تولید فلز از کانسنگ فناوری استحصال و تولید فلز از کانسنگ و یا کنسانتره، در مقایسه با فناوری فرآوری، پیشرفته تر، پیچیده تر و گران تر است و در عوض، محصول به دست آمده ارزش افزوده بیشتری دارد. ایران در حال حاضر ،دانش فنی و صنعت استحصال فلزها آهن، مس، سرب، روی، طلا، آلومینیوم از کانسنگ و یا کنسانتره آنها را دارد. در همین راستا، دانش و صنعت تولدی فروکروم، فرومنگنز، فرومولیبدن موجود است. با توجه به آنچه در بخش 6 گفته شد، ملاحظه می شود که در ایران، با توجه به آنکه بسیاری از ذخایر فلزی دیگر مانند تیتانیوم، کروم، آنتیموان و ... وجود دارد، هنوز دانش فنی و صنعت استحصال آنها در کشور وجود ندارد و یا بین نسبت تولید و میزان ذخایر ارتباط منطقی دیده نمی شود. در اینجا به سطح فناوری استحصال پاره ای از فلزها در ایران می پردازیم.
- آهن و فولاد - تولید بخشی از تجهیزات مکانیکی، تأسیسات احیای مستقیم و فولادسازی مانند کوره بلند احیای مستقیم (کوره بلند میبد، طرح قایم، طرح زمزم) - دانش فنی روش احیای مستقیم (قائم) - ساخت تجهیزات مکانیکی کوره های قوس الکتریکی - دانش فنی تولید فولادهای آلیاژی در کارخانه فولاد آلیاژی ایران (این واحد، جزو مدرن ترین واحدهای تولید فولاد آلیاژی جهان اس) - دانش فنی تولید بخش عمده ای از نسوزهای مصرفی در صنعت فولاد - دانش فنی تولید و ساخت تجهیزات مکانیکی فروآلیاژهای سیلیسیم، کروم، منگنز
فروکروم روش تولید فروکروم به کرومیت معدنی بستگی دارد. در ایران، شرکت فاریاب کرومیت کلوخه ای به روش معمولی، فروکروم پرکربن تولید می کند که از نظر هزینه، انرژی مصرفی و ضریب بازیافت در سطح استاندارد جهانی است. | ||
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:49 توسط مهندس ایمان رستگار
|
|
||
|
تولید فلز از کانسنگ، معمولاً در یک فرآیند دو مرحله ای انجام می شود. در بیشتر کانسنگ های کبالت، مس، کروم، آهن، نیکل، سرب، قلع و روی، این مرحله شامل تولید کنسانتره ای است که عمدتاً متشکل از کانه فلزی است. این فرآیند را تغلیظ می نامند. کانی های زائد به روش های گوناگون جدا و دور ریخته می شود. سپس کنسانتره را به روش شیمیایی جدا کرده و فلز مورد نظر را از کانه فلزی جدا می کنند. این مرحله، مرحله شیمیایی نامیده می شود. در بیشتر کانسنگ های آلومینیوم و برخی از کانسنگ های اورانیم، وانادیم، طلا و دیگر کانسنگ ها، هیچ گونه کنسانتره ای تولید نمی شود، بلکه فلز را مستقیماً از کانسنگ به دست می آورند. دانش فنی و صنعت کنسانتره بسیاری از مواد معدنی فلزی و غیرفلزی، در ایران موجود است که به طور اختصار به آنها اشاره می شود.
فرآوری کانسنگ های فلزی در ایران، کانسنگ های فلزی، آهن، مس، سرب و روی مولیبدن، منگنز، کنسانتره می شوند و عیار آنها با توجه به استانداردهای مورد قبول، افزایش می یابد. کنسانتره سرب و روی و مس در ایران، یک صنعت نسبتاً جا افتاده است و چندین کارخانه کنسانتره سرب و روی و مس در ایران احداث شده است. ساخت اغلب تجهیزات مکانیکی و دانش راه اندازی آن در کشور موجود است. کنسانتره سازی کانسنگ های آهن و منگنز در ایران مرسوم شده است و راه تکاملی خود را طی می کند و هم اکنون در پاره ای از معادن انجام می شود. همچنین در کارخانه چادرملو که آماده سازی کانسنگ آهن برای ذوب صورت می گیرد، آپاتیت از کانسنک فرآوری می شود. با این حال، دانش فنی و صنعت فرآوری و کنسانتره کانسنگ های تیتان، کروم و بسیاری از مواد معدنی را هنوز در ایران نداریم.
فناوری کانی ها و سنگ های صنعتی و فرآوری آنها بیشتر کانی های صنعتی نسبت به فلزها، به فرآوری کمتری نیاز دارند. فرآوری این کانی ها، به طور عمده به پرعیار سازی آنها محدود می شود. برخی از کانی های صنعتی مانند شن و ماسه، فقط به شستشو دانه بندی احتیاج دارند. در اینجا به فرآوری برخی از کانی های صنعتی و سطح فناوری آنها پرداخته می شود. پودرهای معدنی:در این زمینه، یکی از تولید کنندگان معروف و بنام در جهان هستم ،هم به لحاظ کیفیت شیمیایی و هم به لحاظ سفیدی رنگ ماشین آلات مورد نیاز، اغلب در داخل ساخته می شود و گاه در کشورهای دیگر نیز خطوط تولید مشابهی راه اندازه کرده ایم. پاره ای از این مواد معدنی عبارتند از: میکا، تالک، باریت، کائولن، بنتونیت، نمک، سنگ آهک و مواد اولیه معدنی برای حفاری چاه های نفت و گاز
مواد اولیه برای تهیه قالب های ریخت گری: ماسه سیلیسی و بنتونیت: ماشین آلات مکانیکی، به جز لوازم توزین الکترونیکی با پیشرفت های حاصل دشه، قابل ساخت در داخل هستند. تنها در طراحی سیستم های دا کنده آبی نیاز به تمرین های زیادتری هست که با پشتیبانی از تولید کنندگان دخلی محقق خواهد شد. هم اکنون، در حال تجربه جداکننده های مغناطیسی با شدت میدان بالا هستیم.
مواد اولیه صنایع کاشی، شیشه و انواع سرامیک:در بخش خردایش اولیه، ماشین آلات داخلی است. سنگ شکن های بزرگ نیز در ایران طرحی و ساخته می شود (انواع فکی، کوبیت و کنکراشه). ماشین آلات ثانویه خردایش نیز در ایران ساخته می شود و حتی در طراحی تولید مواد اولیه سرامیک هم صاحب فناوری هستیم. در خارج کشور (کائولن ترکمنستان) نیز موفق به طراحی و ساخت کارخانه با استانداردهای بین المللی شده ایم و فقط در طراحی و ساخت مگنت پراتورها (جداکننده های مغناطیسی) با شدت میدان بالا، هنوز موفق نبوده ایم. مواد اولیه و محصولات صنایع نسوز:کلیه ماشین آلات فرآوری، پخت و شکل دادن (تا 1400 تن فشار) در ایران طراحی و ساخته می شود. همچنین ماشین های خردایش، آهن زدایی کوره کلسیناسیون، پدیدار نمودن ماده معدنی همراه با شکل دادن، در کشور قابل تهیه است. دستگاه های تولید آجر و دیگر مواد نسوز ویژه در این راستا، در ایران تولدی می شود. فقط مشکل پخت بالای 1600 درجه داریم.
انواع نمک ها:طراحی و ساخت کلیه ماشین آلات تولید انواع نمک ها، مانند نمک صنعتی و نمک خوراکی، در کشور امکان پذیر است. طراحی خط تولید سولفات سدیم به عنوان ماده اولیه مهم صنایع شوینده، در ایران امکان پذیر است و فقط در ساخت لوازم اندازه گیری هنوز مشکل داریم. صنایع معدنی – شیمیایی اساس این صنایع، بر پایه تبدیل یک ماده معدنی کم مصرف یا بی مصرف به یک ماده معدنی پرمصرف و یا تبدیل به مواد معدنی دیگر به روش های شیمیایی است. ما در این روش، در صنایع غیرفلزی نقاط ضعف زیادی داریمو به همین خاطر مجبوریم بسیاری از مواد معدنی غیرفلزی را از خارج وارد کنیم(جدول 8-2). همان طوری که گفته شد، اساس این صنایع برپایه تولید یک ماده معدنی پرمصرف از یک ماده معدنی کم مصرف و یا بی مصرف است. برای مثال، کربنات استرونسیم، یک ماده معدنی پرمصرف در صنعت است، ولی سولفات استرونسیم ماده صنعتی کم مصرفی است. در صنایع شیمی معدنی، می توان سولفات استرونسیم را به کربنات استرونسیم تبدیل کرد و از این گونه موارد بسیار است.
فناوری تولید خاک های صنعتی فرآوری و بهره گیری از خاک های صنعتی در کشور، وضعیت مطلوبی دارد. فناوری فرآوری و به کارگیری خاک های صنعتی در صنایع نسوز، کاشی، سرامیک چه از نظر سخت افزاری و چه از دیدگاه نرم افزاری، در حال گسترش است و نیاز چندانی به خرید تجهیزات از خارج نداریم.
استحصال و تولید فلز از کانسنگ فناوری استحصال و تولید فلز از کانسنگ و یا کنسانتره، در مقایسه با فناوری فرآوری، پیشرفته تر، پیچیده تر و گران تر است و در عوض، محصول به دست آمده ارزش افزوده بیشتری دارد. ایران در حال حاضر ،دانش فنی و صنعت استحصال فلزها آهن، مس، سرب، روی، طلا، آلومینیوم از کانسنگ و یا کنسانتره آنها را دارد. در همین راستا، دانش و صنعت تولدی فروکروم، فرومنگنز، فرومولیبدن موجود است. با توجه به آنچه در بخش 6 گفته شد، ملاحظه می شود که در ایران، با توجه به آنکه بسیاری از ذخایر فلزی دیگر مانند تیتانیوم، کروم، آنتیموان و ... وجود دارد، هنوز دانش فنی و صنعت استحصال آنها در کشور وجود ندارد و یا بین نسبت تولید و میزان ذخایر ارتباط منطقی دیده نمی شود. در اینجا به سطح فناوری استحصال پاره ای از فلزها در ایران می پردازیم.
- آهن و فولاد - تولید بخشی از تجهیزات مکانیکی، تأسیسات احیای مستقیم و فولادسازی مانند کوره بلند احیای مستقیم (کوره بلند میبد، طرح قایم، طرح زمزم) - دانش فنی روش احیای مستقیم (قائم) - ساخت تجهیزات مکانیکی کوره های قوس الکتریکی - دانش فنی تولید فولادهای آلیاژی در کارخانه فولاد آلیاژی ایران (این واحد، جزو مدرن ترین واحدهای تولید فولاد آلیاژی جهان اس) - دانش فنی تولید بخش عمده ای از نسوزهای مصرفی در صنعت فولاد - دانش فنی تولید و ساخت تجهیزات مکانیکی فروآلیاژهای سیلیسیم، کروم، منگنز
فروکروم روش تولید فروکروم به کرومیت معدنی بستگی دارد. در ایران، شرکت فاریاب کرومیت کلوخه ای به روش معمولی، فروکروم پرکربن تولید می کند که از نظر هزینه، انرژی مصرفی و ضریب بازیافت در سطح استاندارد جهانی است. | ||
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:49 توسط مهندس ایمان رستگار
|
|
||
|
تولید فلز از کانسنگ، معمولاً در یک فرآیند دو مرحله ای انجام می شود. در بیشتر کانسنگ های کبالت، مس، کروم، آهن، نیکل، سرب، قلع و روی، این مرحله شامل تولید کنسانتره ای است که عمدتاً متشکل از کانه فلزی است. این فرآیند را تغلیظ می نامند. کانی های زائد به روش های گوناگون جدا و دور ریخته می شود. سپس کنسانتره را به روش شیمیایی جدا کرده و فلز مورد نظر را از کانه فلزی جدا می کنند. این مرحله، مرحله شیمیایی نامیده می شود. در بیشتر کانسنگ های آلومینیوم و برخی از کانسنگ های اورانیم، وانادیم، طلا و دیگر کانسنگ ها، هیچ گونه کنسانتره ای تولید نمی شود، بلکه فلز را مستقیماً از کانسنگ به دست می آورند. دانش فنی و صنعت کنسانتره بسیاری از مواد معدنی فلزی و غیرفلزی، در ایران موجود است که به طور اختصار به آنها اشاره می شود.
فرآوری کانسنگ های فلزی در ایران، کانسنگ های فلزی، آهن، مس، سرب و روی مولیبدن، منگنز، کنسانتره می شوند و عیار آنها با توجه به استانداردهای مورد قبول، افزایش می یابد. کنسانتره سرب و روی و مس در ایران، یک صنعت نسبتاً جا افتاده است و چندین کارخانه کنسانتره سرب و روی و مس در ایران احداث شده است. ساخت اغلب تجهیزات مکانیکی و دانش راه اندازی آن در کشور موجود است. کنسانتره سازی کانسنگ های آهن و منگنز در ایران مرسوم شده است و راه تکاملی خود را طی می کند و هم اکنون در پاره ای از معادن انجام می شود. همچنین در کارخانه چادرملو که آماده سازی کانسنگ آهن برای ذوب صورت می گیرد، آپاتیت از کانسنک فرآوری می شود. با این حال، دانش فنی و صنعت فرآوری و کنسانتره کانسنگ های تیتان، کروم و بسیاری از مواد معدنی را هنوز در ایران نداریم.
فناوری کانی ها و سنگ های صنعتی و فرآوری آنها بیشتر کانی های صنعتی نسبت به فلزها، به فرآوری کمتری نیاز دارند. فرآوری این کانی ها، به طور عمده به پرعیار سازی آنها محدود می شود. برخی از کانی های صنعتی مانند شن و ماسه، فقط به شستشو دانه بندی احتیاج دارند. در اینجا به فرآوری برخی از کانی های صنعتی و سطح فناوری آنها پرداخته می شود. پودرهای معدنی:در این زمینه، یکی از تولید کنندگان معروف و بنام در جهان هستم ،هم به لحاظ کیفیت شیمیایی و هم به لحاظ سفیدی رنگ ماشین آلات مورد نیاز، اغلب در داخل ساخته می شود و گاه در کشورهای دیگر نیز خطوط تولید مشابهی راه اندازه کرده ایم. پاره ای از این مواد معدنی عبارتند از: میکا، تالک، باریت، کائولن، بنتونیت، نمک، سنگ آهک و مواد اولیه معدنی برای حفاری چاه های نفت و گاز
مواد اولیه برای تهیه قالب های ریخت گری: ماسه سیلیسی و بنتونیت: ماشین آلات مکانیکی، به جز لوازم توزین الکترونیکی با پیشرفت های حاصل دشه، قابل ساخت در داخل هستند. تنها در طراحی سیستم های دا کنده آبی نیاز به تمرین های زیادتری هست که با پشتیبانی از تولید کنندگان دخلی محقق خواهد شد. هم اکنون، در حال تجربه جداکننده های مغناطیسی با شدت میدان بالا هستیم.
مواد اولیه صنایع کاشی، شیشه و انواع سرامیک:در بخش خردایش اولیه، ماشین آلات داخلی است. سنگ شکن های بزرگ نیز در ایران طرحی و ساخته می شود (انواع فکی، کوبیت و کنکراشه). ماشین آلات ثانویه خردایش نیز در ایران ساخته می شود و حتی در طراحی تولید مواد اولیه سرامیک هم صاحب فناوری هستیم. در خارج کشور (کائولن ترکمنستان) نیز موفق به طراحی و ساخت کارخانه با استانداردهای بین المللی شده ایم و فقط در طراحی و ساخت مگنت پراتورها (جداکننده های مغناطیسی) با شدت میدان بالا، هنوز موفق نبوده ایم. مواد اولیه و محصولات صنایع نسوز:کلیه ماشین آلات فرآوری، پخت و شکل دادن (تا 1400 تن فشار) در ایران طراحی و ساخته می شود. همچنین ماشین های خردایش، آهن زدایی کوره کلسیناسیون، پدیدار نمودن ماده معدنی همراه با شکل دادن، در کشور قابل تهیه است. دستگاه های تولید آجر و دیگر مواد نسوز ویژه در این راستا، در ایران تولدی می شود. فقط مشکل پخت بالای 1600 درجه داریم.
انواع نمک ها:طراحی و ساخت کلیه ماشین آلات تولید انواع نمک ها، مانند نمک صنعتی و نمک خوراکی، در کشور امکان پذیر است. طراحی خط تولید سولفات سدیم به عنوان ماده اولیه مهم صنایع شوینده، در ایران امکان پذیر است و فقط در ساخت لوازم اندازه گیری هنوز مشکل داریم. صنایع معدنی – شیمیایی اساس این صنایع، بر پایه تبدیل یک ماده معدنی کم مصرف یا بی مصرف به یک ماده معدنی پرمصرف و یا تبدیل به مواد معدنی دیگر به روش های شیمیایی است. ما در این روش، در صنایع غیرفلزی نقاط ضعف زیادی داریمو به همین خاطر مجبوریم بسیاری از مواد معدنی غیرفلزی را از خارج وارد کنیم(جدول 8-2). همان طوری که گفته شد، اساس این صنایع برپایه تولید یک ماده معدنی پرمصرف از یک ماده معدنی کم مصرف و یا بی مصرف است. برای مثال، کربنات استرونسیم، یک ماده معدنی پرمصرف در صنعت است، ولی سولفات استرونسیم ماده صنعتی کم مصرفی است. در صنایع شیمی معدنی، می توان سولفات استرونسیم را به کربنات استرونسیم تبدیل کرد و از این گونه موارد بسیار است.
فناوری تولید خاک های صنعتی فرآوری و بهره گیری از خاک های صنعتی در کشور، وضعیت مطلوبی دارد. فناوری فرآوری و به کارگیری خاک های صنعتی در صنایع نسوز، کاشی، سرامیک چه از نظر سخت افزاری و چه از دیدگاه نرم افزاری، در حال گسترش است و نیاز چندانی به خرید تجهیزات از خارج نداریم.
استحصال و تولید فلز از کانسنگ فناوری استحصال و تولید فلز از کانسنگ و یا کنسانتره، در مقایسه با فناوری فرآوری، پیشرفته تر، پیچیده تر و گران تر است و در عوض، محصول به دست آمده ارزش افزوده بیشتری دارد. ایران در حال حاضر ،دانش فنی و صنعت استحصال فلزها آهن، مس، سرب، روی، طلا، آلومینیوم از کانسنگ و یا کنسانتره آنها را دارد. در همین راستا، دانش و صنعت تولدی فروکروم، فرومنگنز، فرومولیبدن موجود است. با توجه به آنچه در بخش 6 گفته شد، ملاحظه می شود که در ایران، با توجه به آنکه بسیاری از ذخایر فلزی دیگر مانند تیتانیوم، کروم، آنتیموان و ... وجود دارد، هنوز دانش فنی و صنعت استحصال آنها در کشور وجود ندارد و یا بین نسبت تولید و میزان ذخایر ارتباط منطقی دیده نمی شود. در اینجا به سطح فناوری استحصال پاره ای از فلزها در ایران می پردازیم.
- آهن و فولاد - تولید بخشی از تجهیزات مکانیکی، تأسیسات احیای مستقیم و فولادسازی مانند کوره بلند احیای مستقیم (کوره بلند میبد، طرح قایم، طرح زمزم) - دانش فنی روش احیای مستقیم (قائم) - ساخت تجهیزات مکانیکی کوره های قوس الکتریکی - دانش فنی تولید فولادهای آلیاژی در کارخانه فولاد آلیاژی ایران (این واحد، جزو مدرن ترین واحدهای تولید فولاد آلیاژی جهان اس) - دانش فنی تولید بخش عمده ای از نسوزهای مصرفی در صنعت فولاد - دانش فنی تولید و ساخت تجهیزات مکانیکی فروآلیاژهای سیلیسیم، کروم، منگنز
فروکروم روش تولید فروکروم به کرومیت معدنی بستگی دارد. در ایران، شرکت فاریاب کرومیت کلوخه ای به روش معمولی، فروکروم پرکربن تولید می کند که از نظر هزینه، انرژی مصرفی و ضریب بازیافت در سطح استاندارد جهانی است. | ||
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:49 توسط مهندس ایمان رستگار
|
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:49 توسط مهندس ایمان رستگار
|
|
||
|
تولید فلز از کانسنگ، معمولاً در یک فرآیند دو مرحله ای انجام می شود. در بیشتر کانسنگ های کبالت، مس، کروم، آهن، نیکل، سرب، قلع و روی، این مرحله شامل تولید کنسانتره ای است که عمدتاً متشکل از کانه فلزی است. این فرآیند را تغلیظ می نامند. کانی های زائد به روش های گوناگون جدا و دور ریخته می شود. سپس کنسانتره را به روش شیمیایی جدا کرده و فلز مورد نظر را از کانه فلزی جدا می کنند. این مرحله، مرحله شیمیایی نامیده می شود. در بیشتر کانسنگ های آلومینیوم و برخی از کانسنگ های اورانیم، وانادیم، طلا و دیگر کانسنگ ها، هیچ گونه کنسانتره ای تولید نمی شود، بلکه فلز را مستقیماً از کانسنگ به دست می آورند. دانش فنی و صنعت کنسانتره بسیاری از مواد معدنی فلزی و غیرفلزی، در ایران موجود است که به طور اختصار به آنها اشاره می شود.
فرآوری کانسنگ های فلزی در ایران، کانسنگ های فلزی، آهن، مس، سرب و روی مولیبدن، منگنز، کنسانتره می شوند و عیار آنها با توجه به استانداردهای مورد قبول، افزایش می یابد. کنسانتره سرب و روی و مس در ایران، یک صنعت نسبتاً جا افتاده است و چندین کارخانه کنسانتره سرب و روی و مس در ایران احداث شده است. ساخت اغلب تجهیزات مکانیکی و دانش راه اندازی آن در کشور موجود است. کنسانتره سازی کانسنگ های آهن و منگنز در ایران مرسوم شده است و راه تکاملی خود را طی می کند و هم اکنون در پاره ای از معادن انجام می شود. همچنین در کارخانه چادرملو که آماده سازی کانسنگ آهن برای ذوب صورت می گیرد، آپاتیت از کانسنک فرآوری می شود. با این حال، دانش فنی و صنعت فرآوری و کنسانتره کانسنگ های تیتان، کروم و بسیاری از مواد معدنی را هنوز در ایران نداریم.
فناوری کانی ها و سنگ های صنعتی و فرآوری آنها بیشتر کانی های صنعتی نسبت به فلزها، به فرآوری کمتری نیاز دارند. فرآوری این کانی ها، به طور عمده به پرعیار سازی آنها محدود می شود. برخی از کانی های صنعتی مانند شن و ماسه، فقط به شستشو دانه بندی احتیاج دارند. در اینجا به فرآوری برخی از کانی های صنعتی و سطح فناوری آنها پرداخته می شود. پودرهای معدنی:در این زمینه، یکی از تولید کنندگان معروف و بنام در جهان هستم ،هم به لحاظ کیفیت شیمیایی و هم به لحاظ سفیدی رنگ ماشین آلات مورد نیاز، اغلب در داخل ساخته می شود و گاه در کشورهای دیگر نیز خطوط تولید مشابهی راه اندازه کرده ایم. پاره ای از این مواد معدنی عبارتند از: میکا، تالک، باریت، کائولن، بنتونیت، نمک، سنگ آهک و مواد اولیه معدنی برای حفاری چاه های نفت و گاز
مواد اولیه برای تهیه قالب های ریخت گری: ماسه سیلیسی و بنتونیت: ماشین آلات مکانیکی، به جز لوازم توزین الکترونیکی با پیشرفت های حاصل دشه، قابل ساخت در داخل هستند. تنها در طراحی سیستم های دا کنده آبی نیاز به تمرین های زیادتری هست که با پشتیبانی از تولید کنندگان دخلی محقق خواهد شد. هم اکنون، در حال تجربه جداکننده های مغناطیسی با شدت میدان بالا هستیم.
مواد اولیه صنایع کاشی، شیشه و انواع سرامیک:در بخش خردایش اولیه، ماشین آلات داخلی است. سنگ شکن های بزرگ نیز در ایران طرحی و ساخته می شود (انواع فکی، کوبیت و کنکراشه). ماشین آلات ثانویه خردایش نیز در ایران ساخته می شود و حتی در طراحی تولید مواد اولیه سرامیک هم صاحب فناوری هستیم. در خارج کشور (کائولن ترکمنستان) نیز موفق به طراحی و ساخت کارخانه با استانداردهای بین المللی شده ایم و فقط در طراحی و ساخت مگنت پراتورها (جداکننده های مغناطیسی) با شدت میدان بالا، هنوز موفق نبوده ایم. مواد اولیه و محصولات صنایع نسوز:کلیه ماشین آلات فرآوری، پخت و شکل دادن (تا 1400 تن فشار) در ایران طراحی و ساخته می شود. همچنین ماشین های خردایش، آهن زدایی کوره کلسیناسیون، پدیدار نمودن ماده معدنی همراه با شکل دادن، در کشور قابل تهیه است. دستگاه های تولید آجر و دیگر مواد نسوز ویژه در این راستا، در ایران تولدی می شود. فقط مشکل پخت بالای 1600 درجه داریم.
انواع نمک ها:طراحی و ساخت کلیه ماشین آلات تولید انواع نمک ها، مانند نمک صنعتی و نمک خوراکی، در کشور امکان پذیر است. طراحی خط تولید سولفات سدیم به عنوان ماده اولیه مهم صنایع شوینده، در ایران امکان پذیر است و فقط در ساخت لوازم اندازه گیری هنوز مشکل داریم. صنایع معدنی – شیمیایی اساس این صنایع، بر پایه تبدیل یک ماده معدنی کم مصرف یا بی مصرف به یک ماده معدنی پرمصرف و یا تبدیل به مواد معدنی دیگر به روش های شیمیایی است. ما در این روش، در صنایع غیرفلزی نقاط ضعف زیادی داریمو به همین خاطر مجبوریم بسیاری از مواد معدنی غیرفلزی را از خارج وارد کنیم(جدول 8-2). همان طوری که گفته شد، اساس این صنایع برپایه تولید یک ماده معدنی پرمصرف از یک ماده معدنی کم مصرف و یا بی مصرف است. برای مثال، کربنات استرونسیم، یک ماده معدنی پرمصرف در صنعت است، ولی سولفات استرونسیم ماده صنعتی کم مصرفی است. در صنایع شیمی معدنی، می توان سولفات استرونسیم را به کربنات استرونسیم تبدیل کرد و از این گونه موارد بسیار است.
فناوری تولید خاک های صنعتی فرآوری و بهره گیری از خاک های صنعتی در کشور، وضعیت مطلوبی دارد. فناوری فرآوری و به کارگیری خاک های صنعتی در صنایع نسوز، کاشی، سرامیک چه از نظر سخت افزاری و چه از دیدگاه نرم افزاری، در حال گسترش است و نیاز چندانی به خرید تجهیزات از خارج نداریم.
استحصال و تولید فلز از کانسنگ فناوری استحصال و تولید فلز از کانسنگ و یا کنسانتره، در مقایسه با فناوری فرآوری، پیشرفته تر، پیچیده تر و گران تر است و در عوض، محصول به دست آمده ارزش افزوده بیشتری دارد. ایران در حال حاضر ،دانش فنی و صنعت استحصال فلزها آهن، مس، سرب، روی، طلا، آلومینیوم از کانسنگ و یا کنسانتره آنها را دارد. در همین راستا، دانش و صنعت تولدی فروکروم، فرومنگنز، فرومولیبدن موجود است. با توجه به آنچه در بخش 6 گفته شد، ملاحظه می شود که در ایران، با توجه به آنکه بسیاری از ذخایر فلزی دیگر مانند تیتانیوم، کروم، آنتیموان و ... وجود دارد، هنوز دانش فنی و صنعت استحصال آنها در کشور وجود ندارد و یا بین نسبت تولید و میزان ذخایر ارتباط منطقی دیده نمی شود. در اینجا به سطح فناوری استحصال پاره ای از فلزها در ایران می پردازیم.
- آهن و فولاد - تولید بخشی از تجهیزات مکانیکی، تأسیسات احیای مستقیم و فولادسازی مانند کوره بلند احیای مستقیم (کوره بلند میبد، طرح قایم، طرح زمزم) - دانش فنی روش احیای مستقیم (قائم) - ساخت تجهیزات مکانیکی کوره های قوس الکتریکی - دانش فنی تولید فولادهای آلیاژی در کارخانه فولاد آلیاژی ایران (این واحد، جزو مدرن ترین واحدهای تولید فولاد آلیاژی جهان اس) - دانش فنی تولید بخش عمده ای از نسوزهای مصرفی در صنعت فولاد - دانش فنی تولید و ساخت تجهیزات مکانیکی فروآلیاژهای سیلیسیم، کروم، منگنز
فروکروم روش تولید فروکروم به کرومیت معدنی بستگی دارد. در ایران، شرکت فاریاب کرومیت کلوخه ای به روش معمولی، فروکروم پرکربن تولید می کند که از نظر هزینه، انرژی مصرفی و ضریب بازیافت در سطح استاندارد جهانی است. | ||
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:49 توسط مهندس ایمان رستگار
|
کائولین چیست:
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
از جمله خصوصیات اقتصادی مهم كائولن اندازه ریز ذرات آن می باشد. اغلب
دیگر موادی كه به عنوان رنگدانه، پركننده ، پوشش دهنده و روان ساز استفاده
می شوند، باید به وسیله عملیات هزینه بر خردایش و آسیا كردن، كاهش اندازه
داده و به پودر تبدیل شوند.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:48 توسط مهندس ایمان رستگار
|
کائولین چیست:
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
از جمله خصوصیات اقتصادی مهم كائولن اندازه ریز ذرات آن می باشد. اغلب
دیگر موادی كه به عنوان رنگدانه، پركننده ، پوشش دهنده و روان ساز استفاده
می شوند، باید به وسیله عملیات هزینه بر خردایش و آسیا كردن، كاهش اندازه
داده و به پودر تبدیل شوند.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:48 توسط مهندس ایمان رستگار
|
کائولین چیست:
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
از جمله خصوصیات اقتصادی مهم كائولن اندازه ریز ذرات آن می باشد. اغلب
دیگر موادی كه به عنوان رنگدانه، پركننده ، پوشش دهنده و روان ساز استفاده
می شوند، باید به وسیله عملیات هزینه بر خردایش و آسیا كردن، كاهش اندازه
داده و به پودر تبدیل شوند.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:48 توسط مهندس ایمان رستگار
|
کائولین چیست:
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
از جمله خصوصیات اقتصادی مهم كائولن اندازه ریز ذرات آن می باشد. اغلب
دیگر موادی كه به عنوان رنگدانه، پركننده ، پوشش دهنده و روان ساز استفاده
می شوند، باید به وسیله عملیات هزینه بر خردایش و آسیا كردن، كاهش اندازه
داده و به پودر تبدیل شوند.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:48 توسط مهندس ایمان رستگار
|
کائولین چیست:
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
از جمله خصوصیات اقتصادی مهم كائولن اندازه ریز ذرات آن می باشد. اغلب
دیگر موادی كه به عنوان رنگدانه، پركننده ، پوشش دهنده و روان ساز استفاده
می شوند، باید به وسیله عملیات هزینه بر خردایش و آسیا كردن، كاهش اندازه
داده و به پودر تبدیل شوند.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:48 توسط مهندس ایمان رستگار
|
کائولین چیست:
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
از جمله خصوصیات اقتصادی مهم كائولن اندازه ریز ذرات آن می باشد. اغلب
دیگر موادی كه به عنوان رنگدانه، پركننده ، پوشش دهنده و روان ساز استفاده
می شوند، باید به وسیله عملیات هزینه بر خردایش و آسیا كردن، كاهش اندازه
داده و به پودر تبدیل شوند.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:48 توسط مهندس ایمان رستگار
|
کائولین چیست:
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
از جمله خصوصیات اقتصادی مهم كائولن اندازه ریز ذرات آن می باشد. اغلب
دیگر موادی كه به عنوان رنگدانه، پركننده ، پوشش دهنده و روان ساز استفاده
می شوند، باید به وسیله عملیات هزینه بر خردایش و آسیا كردن، كاهش اندازه
داده و به پودر تبدیل شوند.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:48 توسط مهندس ایمان رستگار
|
کائولین چیست:
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
از جمله خصوصیات اقتصادی مهم كائولن اندازه ریز ذرات آن می باشد. اغلب
دیگر موادی كه به عنوان رنگدانه، پركننده ، پوشش دهنده و روان ساز استفاده
می شوند، باید به وسیله عملیات هزینه بر خردایش و آسیا كردن، كاهش اندازه
داده و به پودر تبدیل شوند.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:48 توسط مهندس ایمان رستگار
|
کائولین چیست:
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
از جمله خصوصیات اقتصادی مهم كائولن اندازه ریز ذرات آن می باشد. اغلب
دیگر موادی كه به عنوان رنگدانه، پركننده ، پوشش دهنده و روان ساز استفاده
می شوند، باید به وسیله عملیات هزینه بر خردایش و آسیا كردن، كاهش اندازه
داده و به پودر تبدیل شوند.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:48 توسط مهندس ایمان رستگار
|
کائولین چیست:
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
از جمله خصوصیات اقتصادی مهم كائولن اندازه ریز ذرات آن می باشد. اغلب
دیگر موادی كه به عنوان رنگدانه، پركننده ، پوشش دهنده و روان ساز استفاده
می شوند، باید به وسیله عملیات هزینه بر خردایش و آسیا كردن، كاهش اندازه
داده و به پودر تبدیل شوند.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:47 توسط مهندس ایمان رستگار
|
کائولین چیست:
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
از جمله خصوصیات اقتصادی مهم كائولن اندازه ریز ذرات آن می باشد. اغلب
دیگر موادی كه به عنوان رنگدانه، پركننده ، پوشش دهنده و روان ساز استفاده
می شوند، باید به وسیله عملیات هزینه بر خردایش و آسیا كردن، كاهش اندازه
داده و به پودر تبدیل شوند.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:47 توسط مهندس ایمان رستگار
|
کائولین چیست:
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
از جمله خصوصیات اقتصادی مهم كائولن اندازه ریز ذرات آن می باشد. اغلب
دیگر موادی كه به عنوان رنگدانه، پركننده ، پوشش دهنده و روان ساز استفاده
می شوند، باید به وسیله عملیات هزینه بر خردایش و آسیا كردن، كاهش اندازه
داده و به پودر تبدیل شوند.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:47 توسط مهندس ایمان رستگار
|
کائولین چیست:
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
از جمله خصوصیات اقتصادی مهم كائولن اندازه ریز ذرات آن می باشد. اغلب
دیگر موادی كه به عنوان رنگدانه، پركننده ، پوشش دهنده و روان ساز استفاده
می شوند، باید به وسیله عملیات هزینه بر خردایش و آسیا كردن، كاهش اندازه
داده و به پودر تبدیل شوند.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:47 توسط مهندس ایمان رستگار
|
کائولین چیست:
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
از جمله خصوصیات اقتصادی مهم كائولن اندازه ریز ذرات آن می باشد. اغلب
دیگر موادی كه به عنوان رنگدانه، پركننده ، پوشش دهنده و روان ساز استفاده
می شوند، باید به وسیله عملیات هزینه بر خردایش و آسیا كردن، كاهش اندازه
داده و به پودر تبدیل شوند.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:47 توسط مهندس ایمان رستگار
|
کائولین چیست:
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
از جمله خصوصیات اقتصادی مهم كائولن اندازه ریز ذرات آن می باشد. اغلب
دیگر موادی كه به عنوان رنگدانه، پركننده ، پوشش دهنده و روان ساز استفاده
می شوند، باید به وسیله عملیات هزینه بر خردایش و آسیا كردن، كاهش اندازه
داده و به پودر تبدیل شوند.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:47 توسط مهندس ایمان رستگار
|
کائولین چیست:
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
از جمله خصوصیات اقتصادی مهم كائولن اندازه ریز ذرات آن می باشد. اغلب
دیگر موادی كه به عنوان رنگدانه، پركننده ، پوشش دهنده و روان ساز استفاده
می شوند، باید به وسیله عملیات هزینه بر خردایش و آسیا كردن، كاهش اندازه
داده و به پودر تبدیل شوند.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:47 توسط مهندس ایمان رستگار
|
کائولین چیست:
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
از جمله خصوصیات اقتصادی مهم كائولن اندازه ریز ذرات آن می باشد. اغلب
دیگر موادی كه به عنوان رنگدانه، پركننده ، پوشش دهنده و روان ساز استفاده
می شوند، باید به وسیله عملیات هزینه بر خردایش و آسیا كردن، كاهش اندازه
داده و به پودر تبدیل شوند.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:47 توسط مهندس ایمان رستگار
|
کائولین چیست:
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
كائولن یك اصطلاح اقتصادی است كه برای كانسارهای رسی تقریباً سفید به كار می رود. این كانسارها اغلب شامل كانی كائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاك چینی به عنوان مترادف كائولن استفاده می شد. نام كائولن از كلمه كائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج می شده است. كائولن یا خاك چینی به رنگ سفید بیشترین كاربرد را در تولید چینی و سرامیك دارد. آمریكا، روسیه، جمهوری چك و برزیل بزرگ ترین تولید كنندگان كائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یكی از مهم ترین خصوصیات صنعتی كائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. كائولن 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 پركننده با سایر تركیبات استفاده شود.
از جمله خصوصیات اقتصادی مهم كائولن اندازه ریز ذرات آن می باشد. اغلب
دیگر موادی كه به عنوان رنگدانه، پركننده ، پوشش دهنده و روان ساز استفاده
می شوند، باید به وسیله عملیات هزینه بر خردایش و آسیا كردن، كاهش اندازه
داده و به پودر تبدیل شوند.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
صفحات بلوری نازك قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی كاغذ و رنگ بهتر است. كائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به كار می رود. ویسكوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نكته ای مهم می باشد. اساساً ارزش كائولن به علت گرانروی خیلی كم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت 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. ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ كانی های مهم كائولن:
كانیهای این گروه عبارتند از : كائولینیت، دیكیت، ناكریت و هالوزیت. كائولینیت فراوانترین كانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل 2SiO2.Al2O3.2H2O است. كائولینیت فراوانترین كانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیكیت و ناكریت در سیستم مونوکلینیک متبلور می شوند.
• کائولینیت Kaolinit :
کائولن با نام کانی شناسی کائولینیت با فرمول شیمیایی (OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم تری کلینیک و سختی حدود 5/2-1 ، دارای 5/39 درصد Al2O3 ،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتی مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب ، بوی شدید خاک می دهد. این کانی اغلب دارای پلاستیسیته بوده و عملاً در آب ، اسیدهای سرد و رقیق ، اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ و ئیدروکسیدهای قلیایی نامحلول حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگها گرانیتی، گنایس ها، کوارتز، پورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند.
کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود. اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متئوریک هیدروترمال، که حرارت از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتر تشکیل شده اند.
کائولینیت در مقایسه با ناكریت – دیكیت از نظم کمتری برخوردار است و به همین دلیل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزیت در مقایسه با بقیه کوچکتر است. کائولینیت در زون های هوازده و آلتراسیون سنگ های آذرین و دگرگونی به ویژه فلدسپارها تشکیل می شود.
• رس توپی:
رس توپی یك نوع سنگ رسوبی است كه حاوی كائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، كلریت، كوارتز و مونتموریونیت است. ذرات كائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولینیت رس توپی 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ایلیت و كلریت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، تركیبات اهن، اكسید تیتان و نمكهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا كه ذرات ریز كانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شكل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیكهای بهداشتی، چینی های الكتریكی، انواع كاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی كائولین است که به دو حالت آب دار و بدون آب یافت می شود و ترکیب نوع آب دار آن مشابه بقیه است و تنها دو مولکول اضافی آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به كمك پراش اشعه ایكس امكان پذیر است. هالوزیت بیشتر در زونهای آلتراسیون و بندرت در زونهای هوازده ساپرولیت یافت می گردد. عمده مصارف آن در تهیه سیمان پورتلند و تهیه نسوزها و سرامیك است.
• دیکیت:
دیكیت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناكریت :
ناکریت نوعی كائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود. نحوه قرار گیری ورقه های کائولینیت در ناکریت منظم است و بر همین اساس بلورهای آنها بزرگترند و به سمت هالوزیت کاملاً بی نظم است (ناكریت - دیكیت - كائولینیت - هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاك رس آتشخوار :
بیشتر خاك رس آتشخوار از كائولینیت تشكیل گردیده، كائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار ، علاوه بر كائولین حاوی اكسید و هیدروكسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاكی كه دمای بیش از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذیر ، نیمه شكل پذیر و بی شكل تقسیم می گردد. خاك رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاك در تهیه آجرهای آتشخوار است كه به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، دیگهای گرمابی و كاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر كائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی. ذخایر کائولن براساس نحوه تشکیل به دوصورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوند :
· ذخایر کائولن اولیه : هوازدگی ، کرمابی و سولفاته.
· ذخایر کائولن ثانویه : رسوبی ، کائولینیتی ، بال کلی و خاک نسوز
ذخیره کائولن دارای گستردگی لازم جهت تأمین نیازهای این ماده معدنی در طی سالیان آینده می باشد و مقدار آن در حدود 20 میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین 5 تا 10 میلیارد تن برآورد شده است. کشورهای هندوستان ، برزیل ، چین ، انگلستان و اکراین دارای ذخایر عظیم کائولن می باشند.
ایران در بین کشورهای جهان با دارا بودن ذخیره ای در حدود 40 میلیون تن ، کمتر از 1% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از 230 میلیون تن تخمین زده شده است و در سنگ های آذرین اسیدی از پرکامبرین تا میوسن در استان های فارس ، اصفهان ، آذربایجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزی ، قزوین و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ایران در آجرهای شاموتی، پوشش داخلی كوره ها، دیگ های گرمایی و كاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در 4 گروه زیر براساس موقعیت جغرافیایی تقسیم بندی می شوند :
الف ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های مرکزی ایران
ب ) ذخایر رس های کائولینی در بخش های خاور ایران
ج ) رس های کائولینی در بخش های شمال و شمال باختر ایران
د) ذخایر کائولینی در بخش های جنوب و جنوب باختر ایران
• ذخایر هوازده:
سنگهای غنی از آلومینیوم نظیر شیلها، آرکوزهای غنی از الکالی فلدسپات ، آذرین فلدسپاتوئید دار ( نفلین سینیت ) ، بازالت كالك آلكالن و آلكالن، گرانیتهای فوق آلومینیوم و... در شرایط آب و هوایی گرم و مرطوب در سطح زمین تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و تغییرات زیادی در تركیب شیمیایی و كانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب كافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب كاهش می یابد. پایداری كانیهای متشكله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یكسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشكیل ذخایر كائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، كاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شكستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان كافی، بالابودن میزان آبی كه در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل كاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اكثر كانیهای سنگ به استثنای كوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به تركیبات دیگر تغییر می كنند. پتاسیم فلدسپات با كاهش PH به كائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + كاهش PH آب كائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی كه تمامی KOH شسته شود ، كائولینیت تشكیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی كامل بیشتر كاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمكتیت تشكیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( كه PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی كانیهای آلومین سیلیكات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میكاها و... ) در شرایط مناسب كائولینیت تشكیل می شود. ذخایر كائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر دركانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) كه منطقه گسترده ای را شامل می شوند. كائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون كانسارهای گرمابی را تشكیل می دهد.
در اكتشاف كانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون كائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای كائولین به سه گروه برجا ، رسوبی و گرمابی طبقه بندی می شوند. عمده ذخایر کائولن ایران در اثر دگرسانی سنگ های آذرین ( ریولیت و آندزیت ) و عمدتاً در کمربندهای آتشفشانی دوران سوم به ویژه در ائوسن جای دارند. معادن کائولن زنوز ، کوشک نصرت و قازان راغی از این نوع معادن می باشد.
◄ روشهای فرآوری:
كائولن ابتدا بهصورت خشك فرآوری میشود كه شامل خردكن، خشككردن و نرمكردن است، كه محصول آن كائولن با كاربری در سرامیك، رنگ و لاستیك است. فرآوری تر، یا شستشو با آب كانیهای غیركائولن را از مایع رسدار جدا میكند، كه در این مرحله كائولن با كاربری به عنوان پركننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیكلونها و... مایع رسی را میتوان تا حد 30% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ كرد و با سانتریفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 میكرومتری را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال كردن، *****كردن و خشك كردن و گاهی تكلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع كائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیكلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد تركیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، ***** مكش چرخان یا فشاری، كیك كائولنی را میتوان خارج كرد و خشك نمود و یا به صورت ماده با 70% جامد برای دادوستد منتقل كرد.
درتورقزدایی، ذرات كائولن به صورت مكانیكی به ذرات روشن و نازكی جدا شده و در دما C °500 تكلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و كدری كائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود 20 % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از 5/1 % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
1- درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.
2- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.
3- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.
4- اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.
5- حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.
6- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
7- دیر گدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.
8- مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
◄ کاربرد کائولن در صنعت:
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.
• 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.
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.
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:47 توسط مهندس ایمان رستگار
|
توليدكنندگان کائولن در ايران
تنها
كارخانه كانهآرائي كائولن در ايران متعلق به شركت خاك چيني ايران است.
اين كارخانه در بخش زنوز از شهرستان مرند آذربايجان شرقي واقع است.
در
تاريخ 30/5/72 اين كارخانه شروع به فعاليت نموده است، ظرفيت توليد در سال
72 برابر با 75 هزار تن در سال بوده است كه از سال 74 به بعد به 150 هزار
تن افزايش يافته است.
دراين كارخانه كائولن در دو خط توليد (روش خشك-
روش مرطوب) تغليظ ميگردد. محصول خط توليد با روش مرطوب، كائولن رشتهاي با
مقدار 25 درصد 3O2Al و با روش خشك براساس سفارش مشتري توليد ميگردد كه در
آن ميزان 3O2Al حدود 20 درصد است، اين كارخانه ميتواند انواع كائولن براي
مصارف مختلف عمدتاً نظير مصارف پوششي و پركننده و همچنين ظروف سراميك و
چيني را توليد نمايد.
تجهيزات خط توليد كارخانه از شركتهاي آلماني
خريداري شده است. طراحي و ساخت توسط شركت PSP از كشور چك صورت گرفته است.
ميزان سرمايهگذاري ارزي اين كارخانه 12 ميليون دلار بوده كه در سال 1364
اولين گشايش آن انجام گرفته است. كل ميزان سرمايهگذاري (ريالي و ارزي)
انجام شده 120000 ميليون ريال برآورد و ذكر شده است كه توسط سازمان صنايع
ملي و شركتهاي تابعه،شركت سرمايهگذاري تامين اجتماعي و اهالي مرند تامين
شده است.
براساس مطالعات صورت گرفته بر روي نمونههاي مختلف كانسار،
مشخص شده كه ناخالصي عمدهاي كه خواص تكنولوژيكي اين كانسار را خدشه دار
نموده، كوارتز ميباشد. گرچه كوارتز كانيه همراه اكثر كائولن هاي موجود در
طبيعت ميباشد، اما بخاطر طبيعت سخت آن در مقايسه با رسها، در بخشهاي
دانه درشت كائولنها تجمع دارند و در بخشهاي ريز دانه يعني كمتر از 5 ميكرون
بندرت يافت ميشود. بطور مثال نتايج كاني شناسي كائولن كورن وال در
انگلستان نشان ميدهد كه كوارتز در ذرات درشتتر از 20 ميكرون يافت ميشود و
در بخش ريزتر در قسمت عمدهاي از آن وجود ندارد. بهمين جهت با يك جدايش
فيزيكي در دانهبندي آن، كوارتز را از كائولن جدا مينمايند. اين امر در
خصوص كائولن زنوز صادق نيست و ذرات كوارتز تا دانهبنديهاي ريز حتي زير 20
ميكرون همراه كائولينيت يافت ميشوند.
براساس مطالعاتي كه بر روي كائولن
زنوز ورت گرفته، مشخص شده كه امكان جدايش كوارتز كه به علت خاصيت سايندگي
سبب محدوديت مصرف آن در صنايع كاغذسازي ميگردد از طريق فلوكولاسيون
انتخابي وجود دارد.
1)كارخانه كائولن شويي زنوز
عمليات اكتشافي معدن
زنوز كه در شهريور ماه سال 1364 آغاز شده بود در خرداد ماه سال 1364 با
1606 متر حفاري اكتشافي بكار خود خاتمه داد. بنا به گزارش «شركت صنايع خاك
چيني» عمق ماده معدني 220 متر و تعداد 7 پله باز شده اعلام شده است. شروع
عمليات استخراج در اين مرحله و حمل به كارخانه در نيمه دوم 1369 صورت گرفته
است.
ماشينآلات نصب شده براي احداث كارخانه 1676 تن وزن داشت كه 1312
تن آن ساخت چكسلواكي (PSP) و 116 تن آن ساخت آلمان غربي و 248 تن ساخت داخل
است.
براي كارخانه سه خط توليد رد نظر گرفته شده است كه عبارت از خطوط
تر و خشك و درجه كاشي ميباشد خطوط تر و خشك هر يك دو محصول تر و خشك
دارند. ميزان توليد هر يك از سه خط توليد آنها در سال بشرح زير است:
خطتر درجه يك : 33000 تن، خط خشك درجه يك، 16000 تن
خطتر درجه دو : 12000 تن، خط خشك درجه دو، 29000 تن
ميزان توليد كائولن درجه كاشي: 76000 تن
الف ـ فرآيند توليد
جهت
شستشو و تغليظ كائولن، سنگهاي معدني بايد از مراحل مختلفي بگذرند تا خواص
شيميايي و فيزيكي مورد نظر را پيدا كنند. اين مراحل بطور پيوسته انجام
گرفته و هر مرحله مكمل مرحله قبلي ميباشد. مراحل گوناگون فرآيند تغليظ سنگ
معدن زنوز عبارتند از:
1- استخراج مواد خام از معدن
2- ذخيره سازي مواد خام
3- خرد كردن سنگ توسط سنگ شكنهاي اوليه و ثانويه
4- همگن سازي
5- خرد كردن ثانويه توسط آسياها
6- تغليظ
ب ـ مراحل شستشو كائولن درخط توليد
شكل 19 فلوشيت خط توليد كارخانه كائولن شويي زنوز را نشان ميدهد.
شكل شماره 19: فلوشيت خط توليد كارخانه كائولن شوئي زنوز
ج ـ مراحل مختلف توليد كائولن تغليظ نشده معدن زنوز
مراحل مختلف توليد كائولن دركارخانه زنوز به صورت فهرست وار عبارتند از:
1- استخراج و محل از معدن
2- سنگ شكن فكي
3- سنگ شكن مخروطي
4- خط توليد كائولنهاي 2ZK – 1ZK – 1ZHK
5- گالري ارسال كائولن به بخش هموژنيزاسيون
6- بخش هموژنيزاسيون (دستگاههاي انباشد و برداشت).
7- سيلوي ذخيره خط خشك
8- آسيای غلطكي خط خشك
9- سيستم توليد هواي گرم براي آسيا غلطكي
10- سيكلون اوليه
11- فيلتر
12- سيكلون ثانويه
13- كلاسيفاير
14- فيلتر جدا كننده
15- سيلوي ذخيره كائولن زير 20 ميكرون خط خشك
16- سيلوي ذخيره كائولن زير 50 ميكرون خط خشك
17- سيلوي ذخيره كائولن زير 100 ميكرون خط خشك
18- سيلوی ذخيره خط تر
19- آسياي چكشي خط تر (دو عدد)
20- سرند
21- بلانجز استوانهاي
22- سرند حلزوني
23- محل جدايش اولين باطله
24- تانك ذخيره دو غالب كائولن
25- مرحله اول هيدروسيكلون ها به قطر 350 ميليمتر
26- مرحله دوم هيدروسيكلون ها به قطر 150 ميليمتر
27- مرحله سوم هيدروسيكلون ها به قطر 10/50 ميليمتر
28- مرحله چهارم هيدروسيكلون ها به قطر 5/50 ميليمتر
29- تانك جمع آوري ته ريز هيدروسيكلون ها
30- هيدروسيكلون هاي بازيافت به قطر 150 ميليمتر
31- مرحله دوم جدايش باطلهها (2ZS)
32- تانك لاملايري (lamlayers) بازيافت كائولن درجه دو
33- استخر تهنشيني و تزريق پلي الكتروليت و بازيافت آب
34- تانك همگن كننده (سه عدد)
35- فيلتر پرس (دو عدد)
36- توليد كيك از ته ريز هيدروسيكلون هاي مرحله اول
37- دستگاه رشته ساز
38- خشك كن مرحله اول
39- سيستم توليد هواي گرم براي خشك كنها
40- خشك كن مرحله دوم
41- آسيا و جدا كننده براي كائولن ميكرونيزه تر
(Zonoz Wet Micronized Kaolin) (ZWMK)
42- تهيه كائولن رشتهاي
43- سيلوي ذخيره كائولن
44- سيلوي ذخيره كائولن رشتهاي
45- گالري و محل انبار كائولن كيك درجه دو
46-ارسال براي واحد توزيع و بسته بندي
47- خط بستهبندي در كيسههاي يك تني
48- خط كيسه پركني 30 كيلوگرم ZWMK – 2ZMK – 1ZMK
49- خط بستهبندي پالت هاي يك تني
50- بارگيري به تريلر
51- بارگيري به بونگر
52- بارگيري فله به كمپرسي اتاق دار سر پوشيده
د- مصارف گوناگون كائولن فرآوري شده كارخانه زنوز
مصارف
گوناگون كائولن فرآوري شده در جدول 41 درج گرديده است. همانطور كه ملاحظه
ميگردد اين كارخانه 10 نوع كائولن توليد ميكند كه در كارخانجات بيشماري
قابل مصرف ميباشد.
جدول شماره 41: موارد مصرف و كاربرد كائولنهاي توليدي شركت خاك چيني ايران
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:46 توسط مهندس ایمان رستگار
|
توليدكنندگان کائولن در ايران
تنها
كارخانه كانهآرائي كائولن در ايران متعلق به شركت خاك چيني ايران است.
اين كارخانه در بخش زنوز از شهرستان مرند آذربايجان شرقي واقع است.
در
تاريخ 30/5/72 اين كارخانه شروع به فعاليت نموده است، ظرفيت توليد در سال
72 برابر با 75 هزار تن در سال بوده است كه از سال 74 به بعد به 150 هزار
تن افزايش يافته است.
دراين كارخانه كائولن در دو خط توليد (روش خشك-
روش مرطوب) تغليظ ميگردد. محصول خط توليد با روش مرطوب، كائولن رشتهاي با
مقدار 25 درصد 3O2Al و با روش خشك براساس سفارش مشتري توليد ميگردد كه در
آن ميزان 3O2Al حدود 20 درصد است، اين كارخانه ميتواند انواع كائولن براي
مصارف مختلف عمدتاً نظير مصارف پوششي و پركننده و همچنين ظروف سراميك و
چيني را توليد نمايد.
تجهيزات خط توليد كارخانه از شركتهاي آلماني
خريداري شده است. طراحي و ساخت توسط شركت PSP از كشور چك صورت گرفته است.
ميزان سرمايهگذاري ارزي اين كارخانه 12 ميليون دلار بوده كه در سال 1364
اولين گشايش آن انجام گرفته است. كل ميزان سرمايهگذاري (ريالي و ارزي)
انجام شده 120000 ميليون ريال برآورد و ذكر شده است كه توسط سازمان صنايع
ملي و شركتهاي تابعه،شركت سرمايهگذاري تامين اجتماعي و اهالي مرند تامين
شده است.
براساس مطالعات صورت گرفته بر روي نمونههاي مختلف كانسار،
مشخص شده كه ناخالصي عمدهاي كه خواص تكنولوژيكي اين كانسار را خدشه دار
نموده، كوارتز ميباشد. گرچه كوارتز كانيه همراه اكثر كائولن هاي موجود در
طبيعت ميباشد، اما بخاطر طبيعت سخت آن در مقايسه با رسها، در بخشهاي
دانه درشت كائولنها تجمع دارند و در بخشهاي ريز دانه يعني كمتر از 5 ميكرون
بندرت يافت ميشود. بطور مثال نتايج كاني شناسي كائولن كورن وال در
انگلستان نشان ميدهد كه كوارتز در ذرات درشتتر از 20 ميكرون يافت ميشود و
در بخش ريزتر در قسمت عمدهاي از آن وجود ندارد. بهمين جهت با يك جدايش
فيزيكي در دانهبندي آن، كوارتز را از كائولن جدا مينمايند. اين امر در
خصوص كائولن زنوز صادق نيست و ذرات كوارتز تا دانهبنديهاي ريز حتي زير 20
ميكرون همراه كائولينيت يافت ميشوند.
براساس مطالعاتي كه بر روي كائولن
زنوز ورت گرفته، مشخص شده كه امكان جدايش كوارتز كه به علت خاصيت سايندگي
سبب محدوديت مصرف آن در صنايع كاغذسازي ميگردد از طريق فلوكولاسيون
انتخابي وجود دارد.
1)كارخانه كائولن شويي زنوز
عمليات اكتشافي معدن
زنوز كه در شهريور ماه سال 1364 آغاز شده بود در خرداد ماه سال 1364 با
1606 متر حفاري اكتشافي بكار خود خاتمه داد. بنا به گزارش «شركت صنايع خاك
چيني» عمق ماده معدني 220 متر و تعداد 7 پله باز شده اعلام شده است. شروع
عمليات استخراج در اين مرحله و حمل به كارخانه در نيمه دوم 1369 صورت گرفته
است.
ماشينآلات نصب شده براي احداث كارخانه 1676 تن وزن داشت كه 1312
تن آن ساخت چكسلواكي (PSP) و 116 تن آن ساخت آلمان غربي و 248 تن ساخت داخل
است.
براي كارخانه سه خط توليد رد نظر گرفته شده است كه عبارت از خطوط
تر و خشك و درجه كاشي ميباشد خطوط تر و خشك هر يك دو محصول تر و خشك
دارند. ميزان توليد هر يك از سه خط توليد آنها در سال بشرح زير است:
خطتر درجه يك : 33000 تن، خط خشك درجه يك، 16000 تن
خطتر درجه دو : 12000 تن، خط خشك درجه دو، 29000 تن
ميزان توليد كائولن درجه كاشي: 76000 تن
الف ـ فرآيند توليد
جهت
شستشو و تغليظ كائولن، سنگهاي معدني بايد از مراحل مختلفي بگذرند تا خواص
شيميايي و فيزيكي مورد نظر را پيدا كنند. اين مراحل بطور پيوسته انجام
گرفته و هر مرحله مكمل مرحله قبلي ميباشد. مراحل گوناگون فرآيند تغليظ سنگ
معدن زنوز عبارتند از:
1- استخراج مواد خام از معدن
2- ذخيره سازي مواد خام
3- خرد كردن سنگ توسط سنگ شكنهاي اوليه و ثانويه
4- همگن سازي
5- خرد كردن ثانويه توسط آسياها
6- تغليظ
ب ـ مراحل شستشو كائولن درخط توليد
شكل 19 فلوشيت خط توليد كارخانه كائولن شويي زنوز را نشان ميدهد.
شكل شماره 19: فلوشيت خط توليد كارخانه كائولن شوئي زنوز
ج ـ مراحل مختلف توليد كائولن تغليظ نشده معدن زنوز
مراحل مختلف توليد كائولن دركارخانه زنوز به صورت فهرست وار عبارتند از:
1- استخراج و محل از معدن
2- سنگ شكن فكي
3- سنگ شكن مخروطي
4- خط توليد كائولنهاي 2ZK – 1ZK – 1ZHK
5- گالري ارسال كائولن به بخش هموژنيزاسيون
6- بخش هموژنيزاسيون (دستگاههاي انباشد و برداشت).
7- سيلوي ذخيره خط خشك
8- آسيای غلطكي خط خشك
9- سيستم توليد هواي گرم براي آسيا غلطكي
10- سيكلون اوليه
11- فيلتر
12- سيكلون ثانويه
13- كلاسيفاير
14- فيلتر جدا كننده
15- سيلوي ذخيره كائولن زير 20 ميكرون خط خشك
16- سيلوي ذخيره كائولن زير 50 ميكرون خط خشك
17- سيلوي ذخيره كائولن زير 100 ميكرون خط خشك
18- سيلوی ذخيره خط تر
19- آسياي چكشي خط تر (دو عدد)
20- سرند
21- بلانجز استوانهاي
22- سرند حلزوني
23- محل جدايش اولين باطله
24- تانك ذخيره دو غالب كائولن
25- مرحله اول هيدروسيكلون ها به قطر 350 ميليمتر
26- مرحله دوم هيدروسيكلون ها به قطر 150 ميليمتر
27- مرحله سوم هيدروسيكلون ها به قطر 10/50 ميليمتر
28- مرحله چهارم هيدروسيكلون ها به قطر 5/50 ميليمتر
29- تانك جمع آوري ته ريز هيدروسيكلون ها
30- هيدروسيكلون هاي بازيافت به قطر 150 ميليمتر
31- مرحله دوم جدايش باطلهها (2ZS)
32- تانك لاملايري (lamlayers) بازيافت كائولن درجه دو
33- استخر تهنشيني و تزريق پلي الكتروليت و بازيافت آب
34- تانك همگن كننده (سه عدد)
35- فيلتر پرس (دو عدد)
36- توليد كيك از ته ريز هيدروسيكلون هاي مرحله اول
37- دستگاه رشته ساز
38- خشك كن مرحله اول
39- سيستم توليد هواي گرم براي خشك كنها
40- خشك كن مرحله دوم
41- آسيا و جدا كننده براي كائولن ميكرونيزه تر
(Zonoz Wet Micronized Kaolin) (ZWMK)
42- تهيه كائولن رشتهاي
43- سيلوي ذخيره كائولن
44- سيلوي ذخيره كائولن رشتهاي
45- گالري و محل انبار كائولن كيك درجه دو
46-ارسال براي واحد توزيع و بسته بندي
47- خط بستهبندي در كيسههاي يك تني
48- خط كيسه پركني 30 كيلوگرم ZWMK – 2ZMK – 1ZMK
49- خط بستهبندي پالت هاي يك تني
50- بارگيري به تريلر
51- بارگيري به بونگر
52- بارگيري فله به كمپرسي اتاق دار سر پوشيده
د- مصارف گوناگون كائولن فرآوري شده كارخانه زنوز
مصارف
گوناگون كائولن فرآوري شده در جدول 41 درج گرديده است. همانطور كه ملاحظه
ميگردد اين كارخانه 10 نوع كائولن توليد ميكند كه در كارخانجات بيشماري
قابل مصرف ميباشد.
جدول شماره 41: موارد مصرف و كاربرد كائولنهاي توليدي شركت خاك چيني ايران
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:46 توسط مهندس ایمان رستگار
|
توليدكنندگان کائولن در ايران
تنها
كارخانه كانهآرائي كائولن در ايران متعلق به شركت خاك چيني ايران است.
اين كارخانه در بخش زنوز از شهرستان مرند آذربايجان شرقي واقع است.
در
تاريخ 30/5/72 اين كارخانه شروع به فعاليت نموده است، ظرفيت توليد در سال
72 برابر با 75 هزار تن در سال بوده است كه از سال 74 به بعد به 150 هزار
تن افزايش يافته است.
دراين كارخانه كائولن در دو خط توليد (روش خشك-
روش مرطوب) تغليظ ميگردد. محصول خط توليد با روش مرطوب، كائولن رشتهاي با
مقدار 25 درصد 3O2Al و با روش خشك براساس سفارش مشتري توليد ميگردد كه در
آن ميزان 3O2Al حدود 20 درصد است، اين كارخانه ميتواند انواع كائولن براي
مصارف مختلف عمدتاً نظير مصارف پوششي و پركننده و همچنين ظروف سراميك و
چيني را توليد نمايد.
تجهيزات خط توليد كارخانه از شركتهاي آلماني
خريداري شده است. طراحي و ساخت توسط شركت PSP از كشور چك صورت گرفته است.
ميزان سرمايهگذاري ارزي اين كارخانه 12 ميليون دلار بوده كه در سال 1364
اولين گشايش آن انجام گرفته است. كل ميزان سرمايهگذاري (ريالي و ارزي)
انجام شده 120000 ميليون ريال برآورد و ذكر شده است كه توسط سازمان صنايع
ملي و شركتهاي تابعه،شركت سرمايهگذاري تامين اجتماعي و اهالي مرند تامين
شده است.
براساس مطالعات صورت گرفته بر روي نمونههاي مختلف كانسار،
مشخص شده كه ناخالصي عمدهاي كه خواص تكنولوژيكي اين كانسار را خدشه دار
نموده، كوارتز ميباشد. گرچه كوارتز كانيه همراه اكثر كائولن هاي موجود در
طبيعت ميباشد، اما بخاطر طبيعت سخت آن در مقايسه با رسها، در بخشهاي
دانه درشت كائولنها تجمع دارند و در بخشهاي ريز دانه يعني كمتر از 5 ميكرون
بندرت يافت ميشود. بطور مثال نتايج كاني شناسي كائولن كورن وال در
انگلستان نشان ميدهد كه كوارتز در ذرات درشتتر از 20 ميكرون يافت ميشود و
در بخش ريزتر در قسمت عمدهاي از آن وجود ندارد. بهمين جهت با يك جدايش
فيزيكي در دانهبندي آن، كوارتز را از كائولن جدا مينمايند. اين امر در
خصوص كائولن زنوز صادق نيست و ذرات كوارتز تا دانهبنديهاي ريز حتي زير 20
ميكرون همراه كائولينيت يافت ميشوند.
براساس مطالعاتي كه بر روي كائولن
زنوز ورت گرفته، مشخص شده كه امكان جدايش كوارتز كه به علت خاصيت سايندگي
سبب محدوديت مصرف آن در صنايع كاغذسازي ميگردد از طريق فلوكولاسيون
انتخابي وجود دارد.
1)كارخانه كائولن شويي زنوز
عمليات اكتشافي معدن
زنوز كه در شهريور ماه سال 1364 آغاز شده بود در خرداد ماه سال 1364 با
1606 متر حفاري اكتشافي بكار خود خاتمه داد. بنا به گزارش «شركت صنايع خاك
چيني» عمق ماده معدني 220 متر و تعداد 7 پله باز شده اعلام شده است. شروع
عمليات استخراج در اين مرحله و حمل به كارخانه در نيمه دوم 1369 صورت گرفته
است.
ماشينآلات نصب شده براي احداث كارخانه 1676 تن وزن داشت كه 1312
تن آن ساخت چكسلواكي (PSP) و 116 تن آن ساخت آلمان غربي و 248 تن ساخت داخل
است.
براي كارخانه سه خط توليد رد نظر گرفته شده است كه عبارت از خطوط
تر و خشك و درجه كاشي ميباشد خطوط تر و خشك هر يك دو محصول تر و خشك
دارند. ميزان توليد هر يك از سه خط توليد آنها در سال بشرح زير است:
خطتر درجه يك : 33000 تن، خط خشك درجه يك، 16000 تن
خطتر درجه دو : 12000 تن، خط خشك درجه دو، 29000 تن
ميزان توليد كائولن درجه كاشي: 76000 تن
الف ـ فرآيند توليد
جهت
شستشو و تغليظ كائولن، سنگهاي معدني بايد از مراحل مختلفي بگذرند تا خواص
شيميايي و فيزيكي مورد نظر را پيدا كنند. اين مراحل بطور پيوسته انجام
گرفته و هر مرحله مكمل مرحله قبلي ميباشد. مراحل گوناگون فرآيند تغليظ سنگ
معدن زنوز عبارتند از:
1- استخراج مواد خام از معدن
2- ذخيره سازي مواد خام
3- خرد كردن سنگ توسط سنگ شكنهاي اوليه و ثانويه
4- همگن سازي
5- خرد كردن ثانويه توسط آسياها
6- تغليظ
ب ـ مراحل شستشو كائولن درخط توليد
شكل 19 فلوشيت خط توليد كارخانه كائولن شويي زنوز را نشان ميدهد.
شكل شماره 19: فلوشيت خط توليد كارخانه كائولن شوئي زنوز
ج ـ مراحل مختلف توليد كائولن تغليظ نشده معدن زنوز
مراحل مختلف توليد كائولن دركارخانه زنوز به صورت فهرست وار عبارتند از:
1- استخراج و محل از معدن
2- سنگ شكن فكي
3- سنگ شكن مخروطي
4- خط توليد كائولنهاي 2ZK – 1ZK – 1ZHK
5- گالري ارسال كائولن به بخش هموژنيزاسيون
6- بخش هموژنيزاسيون (دستگاههاي انباشد و برداشت).
7- سيلوي ذخيره خط خشك
8- آسيای غلطكي خط خشك
9- سيستم توليد هواي گرم براي آسيا غلطكي
10- سيكلون اوليه
11- فيلتر
12- سيكلون ثانويه
13- كلاسيفاير
14- فيلتر جدا كننده
15- سيلوي ذخيره كائولن زير 20 ميكرون خط خشك
16- سيلوي ذخيره كائولن زير 50 ميكرون خط خشك
17- سيلوي ذخيره كائولن زير 100 ميكرون خط خشك
18- سيلوی ذخيره خط تر
19- آسياي چكشي خط تر (دو عدد)
20- سرند
21- بلانجز استوانهاي
22- سرند حلزوني
23- محل جدايش اولين باطله
24- تانك ذخيره دو غالب كائولن
25- مرحله اول هيدروسيكلون ها به قطر 350 ميليمتر
26- مرحله دوم هيدروسيكلون ها به قطر 150 ميليمتر
27- مرحله سوم هيدروسيكلون ها به قطر 10/50 ميليمتر
28- مرحله چهارم هيدروسيكلون ها به قطر 5/50 ميليمتر
29- تانك جمع آوري ته ريز هيدروسيكلون ها
30- هيدروسيكلون هاي بازيافت به قطر 150 ميليمتر
31- مرحله دوم جدايش باطلهها (2ZS)
32- تانك لاملايري (lamlayers) بازيافت كائولن درجه دو
33- استخر تهنشيني و تزريق پلي الكتروليت و بازيافت آب
34- تانك همگن كننده (سه عدد)
35- فيلتر پرس (دو عدد)
36- توليد كيك از ته ريز هيدروسيكلون هاي مرحله اول
37- دستگاه رشته ساز
38- خشك كن مرحله اول
39- سيستم توليد هواي گرم براي خشك كنها
40- خشك كن مرحله دوم
41- آسيا و جدا كننده براي كائولن ميكرونيزه تر
(Zonoz Wet Micronized Kaolin) (ZWMK)
42- تهيه كائولن رشتهاي
43- سيلوي ذخيره كائولن
44- سيلوي ذخيره كائولن رشتهاي
45- گالري و محل انبار كائولن كيك درجه دو
46-ارسال براي واحد توزيع و بسته بندي
47- خط بستهبندي در كيسههاي يك تني
48- خط كيسه پركني 30 كيلوگرم ZWMK – 2ZMK – 1ZMK
49- خط بستهبندي پالت هاي يك تني
50- بارگيري به تريلر
51- بارگيري به بونگر
52- بارگيري فله به كمپرسي اتاق دار سر پوشيده
د- مصارف گوناگون كائولن فرآوري شده كارخانه زنوز
مصارف
گوناگون كائولن فرآوري شده در جدول 41 درج گرديده است. همانطور كه ملاحظه
ميگردد اين كارخانه 10 نوع كائولن توليد ميكند كه در كارخانجات بيشماري
قابل مصرف ميباشد.
جدول شماره 41: موارد مصرف و كاربرد كائولنهاي توليدي شركت خاك چيني ايران
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:46 توسط مهندس ایمان رستگار
|
توليدكنندگان کائولن در ايران
تنها
كارخانه كانهآرائي كائولن در ايران متعلق به شركت خاك چيني ايران است.
اين كارخانه در بخش زنوز از شهرستان مرند آذربايجان شرقي واقع است.
در
تاريخ 30/5/72 اين كارخانه شروع به فعاليت نموده است، ظرفيت توليد در سال
72 برابر با 75 هزار تن در سال بوده است كه از سال 74 به بعد به 150 هزار
تن افزايش يافته است.
دراين كارخانه كائولن در دو خط توليد (روش خشك-
روش مرطوب) تغليظ ميگردد. محصول خط توليد با روش مرطوب، كائولن رشتهاي با
مقدار 25 درصد 3O2Al و با روش خشك براساس سفارش مشتري توليد ميگردد كه در
آن ميزان 3O2Al حدود 20 درصد است، اين كارخانه ميتواند انواع كائولن براي
مصارف مختلف عمدتاً نظير مصارف پوششي و پركننده و همچنين ظروف سراميك و
چيني را توليد نمايد.
تجهيزات خط توليد كارخانه از شركتهاي آلماني
خريداري شده است. طراحي و ساخت توسط شركت PSP از كشور چك صورت گرفته است.
ميزان سرمايهگذاري ارزي اين كارخانه 12 ميليون دلار بوده كه در سال 1364
اولين گشايش آن انجام گرفته است. كل ميزان سرمايهگذاري (ريالي و ارزي)
انجام شده 120000 ميليون ريال برآورد و ذكر شده است كه توسط سازمان صنايع
ملي و شركتهاي تابعه،شركت سرمايهگذاري تامين اجتماعي و اهالي مرند تامين
شده است.
براساس مطالعات صورت گرفته بر روي نمونههاي مختلف كانسار،
مشخص شده كه ناخالصي عمدهاي كه خواص تكنولوژيكي اين كانسار را خدشه دار
نموده، كوارتز ميباشد. گرچه كوارتز كانيه همراه اكثر كائولن هاي موجود در
طبيعت ميباشد، اما بخاطر طبيعت سخت آن در مقايسه با رسها، در بخشهاي
دانه درشت كائولنها تجمع دارند و در بخشهاي ريز دانه يعني كمتر از 5 ميكرون
بندرت يافت ميشود. بطور مثال نتايج كاني شناسي كائولن كورن وال در
انگلستان نشان ميدهد كه كوارتز در ذرات درشتتر از 20 ميكرون يافت ميشود و
در بخش ريزتر در قسمت عمدهاي از آن وجود ندارد. بهمين جهت با يك جدايش
فيزيكي در دانهبندي آن، كوارتز را از كائولن جدا مينمايند. اين امر در
خصوص كائولن زنوز صادق نيست و ذرات كوارتز تا دانهبنديهاي ريز حتي زير 20
ميكرون همراه كائولينيت يافت ميشوند.
براساس مطالعاتي كه بر روي كائولن
زنوز ورت گرفته، مشخص شده كه امكان جدايش كوارتز كه به علت خاصيت سايندگي
سبب محدوديت مصرف آن در صنايع كاغذسازي ميگردد از طريق فلوكولاسيون
انتخابي وجود دارد.
1)كارخانه كائولن شويي زنوز
عمليات اكتشافي معدن
زنوز كه در شهريور ماه سال 1364 آغاز شده بود در خرداد ماه سال 1364 با
1606 متر حفاري اكتشافي بكار خود خاتمه داد. بنا به گزارش «شركت صنايع خاك
چيني» عمق ماده معدني 220 متر و تعداد 7 پله باز شده اعلام شده است. شروع
عمليات استخراج در اين مرحله و حمل به كارخانه در نيمه دوم 1369 صورت گرفته
است.
ماشينآلات نصب شده براي احداث كارخانه 1676 تن وزن داشت كه 1312
تن آن ساخت چكسلواكي (PSP) و 116 تن آن ساخت آلمان غربي و 248 تن ساخت داخل
است.
براي كارخانه سه خط توليد رد نظر گرفته شده است كه عبارت از خطوط
تر و خشك و درجه كاشي ميباشد خطوط تر و خشك هر يك دو محصول تر و خشك
دارند. ميزان توليد هر يك از سه خط توليد آنها در سال بشرح زير است:
خطتر درجه يك : 33000 تن، خط خشك درجه يك، 16000 تن
خطتر درجه دو : 12000 تن، خط خشك درجه دو، 29000 تن
ميزان توليد كائولن درجه كاشي: 76000 تن
الف ـ فرآيند توليد
جهت
شستشو و تغليظ كائولن، سنگهاي معدني بايد از مراحل مختلفي بگذرند تا خواص
شيميايي و فيزيكي مورد نظر را پيدا كنند. اين مراحل بطور پيوسته انجام
گرفته و هر مرحله مكمل مرحله قبلي ميباشد. مراحل گوناگون فرآيند تغليظ سنگ
معدن زنوز عبارتند از:
1- استخراج مواد خام از معدن
2- ذخيره سازي مواد خام
3- خرد كردن سنگ توسط سنگ شكنهاي اوليه و ثانويه
4- همگن سازي
5- خرد كردن ثانويه توسط آسياها
6- تغليظ
ب ـ مراحل شستشو كائولن درخط توليد
شكل 19 فلوشيت خط توليد كارخانه كائولن شويي زنوز را نشان ميدهد.
شكل شماره 19: فلوشيت خط توليد كارخانه كائولن شوئي زنوز
ج ـ مراحل مختلف توليد كائولن تغليظ نشده معدن زنوز
مراحل مختلف توليد كائولن دركارخانه زنوز به صورت فهرست وار عبارتند از:
1- استخراج و محل از معدن
2- سنگ شكن فكي
3- سنگ شكن مخروطي
4- خط توليد كائولنهاي 2ZK – 1ZK – 1ZHK
5- گالري ارسال كائولن به بخش هموژنيزاسيون
6- بخش هموژنيزاسيون (دستگاههاي انباشد و برداشت).
7- سيلوي ذخيره خط خشك
8- آسيای غلطكي خط خشك
9- سيستم توليد هواي گرم براي آسيا غلطكي
10- سيكلون اوليه
11- فيلتر
12- سيكلون ثانويه
13- كلاسيفاير
14- فيلتر جدا كننده
15- سيلوي ذخيره كائولن زير 20 ميكرون خط خشك
16- سيلوي ذخيره كائولن زير 50 ميكرون خط خشك
17- سيلوي ذخيره كائولن زير 100 ميكرون خط خشك
18- سيلوی ذخيره خط تر
19- آسياي چكشي خط تر (دو عدد)
20- سرند
21- بلانجز استوانهاي
22- سرند حلزوني
23- محل جدايش اولين باطله
24- تانك ذخيره دو غالب كائولن
25- مرحله اول هيدروسيكلون ها به قطر 350 ميليمتر
26- مرحله دوم هيدروسيكلون ها به قطر 150 ميليمتر
27- مرحله سوم هيدروسيكلون ها به قطر 10/50 ميليمتر
28- مرحله چهارم هيدروسيكلون ها به قطر 5/50 ميليمتر
29- تانك جمع آوري ته ريز هيدروسيكلون ها
30- هيدروسيكلون هاي بازيافت به قطر 150 ميليمتر
31- مرحله دوم جدايش باطلهها (2ZS)
32- تانك لاملايري (lamlayers) بازيافت كائولن درجه دو
33- استخر تهنشيني و تزريق پلي الكتروليت و بازيافت آب
34- تانك همگن كننده (سه عدد)
35- فيلتر پرس (دو عدد)
36- توليد كيك از ته ريز هيدروسيكلون هاي مرحله اول
37- دستگاه رشته ساز
38- خشك كن مرحله اول
39- سيستم توليد هواي گرم براي خشك كنها
40- خشك كن مرحله دوم
41- آسيا و جدا كننده براي كائولن ميكرونيزه تر
(Zonoz Wet Micronized Kaolin) (ZWMK)
42- تهيه كائولن رشتهاي
43- سيلوي ذخيره كائولن
44- سيلوي ذخيره كائولن رشتهاي
45- گالري و محل انبار كائولن كيك درجه دو
46-ارسال براي واحد توزيع و بسته بندي
47- خط بستهبندي در كيسههاي يك تني
48- خط كيسه پركني 30 كيلوگرم ZWMK – 2ZMK – 1ZMK
49- خط بستهبندي پالت هاي يك تني
50- بارگيري به تريلر
51- بارگيري به بونگر
52- بارگيري فله به كمپرسي اتاق دار سر پوشيده
د- مصارف گوناگون كائولن فرآوري شده كارخانه زنوز
مصارف
گوناگون كائولن فرآوري شده در جدول 41 درج گرديده است. همانطور كه ملاحظه
ميگردد اين كارخانه 10 نوع كائولن توليد ميكند كه در كارخانجات بيشماري
قابل مصرف ميباشد.
جدول شماره 41: موارد مصرف و كاربرد كائولنهاي توليدي شركت خاك چيني ايران
+ نوشته شده در یکشنبه هشتم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 15:46 توسط مهندس ایمان رستگار
|
سرامیک مشتق از کلمه keramos یونانی است که به معنی سفالینه یا شئی پخته شده است. در واقع منشا پیدایش این علم همان سفالینههای ساخته شده توسط انسانهای اولیه هستند. در واقع قبل از کشف و استفاده فلزات، بشر از گلهای رس به علت وفور و فراوانی آنها و همچنین شکلگیری بسیار خوب آنها در در صورت مخلوط شدن با آب و درجه حرارت نسبتاً پایین پخت آنها استفاده میکرد. آلومینوسیلیکاتها که خاکهای رسی خود آنها به حساب میآیند، از عناصر آلومینیوم، سیلیسم و اکسیژن ساخته میشوند که این سه عنصر بر روی هم حدود 85 درصد پوسته جامد کره زمین را تشکیل میدهند. این سه عنصر فراوانترین عناصر پوسته زمین هستند.