کائولن یا کائولین چیست:
کائولن یک اصطلاح اقتصادی است که برای کانسارهای رسی تقریباً سفید به کار می رود. این کانسارها اغلب شامل کانی کائولینیت و یا فرآورده های بدست آمده از آن می باشند. در گذشته اصطلاح خاک چینی به عنوان مترادف کائولن استفاده می شد. نام کائولن از کلمه کائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاک کائولن استخراج می شده است. کائولن یا خاک چینی به رنگ سفید بیشترین کاربرد را در تولید چینی و سرامیک دارد. آمریکا، روسیه، جمهوری چک و برزیل بزرگ ترین تولید کنندگان کائولن می باشند.
سنگ کائولین برحسب نوع پیوندهایش به دو گروه پیوند نرم و سخت طبقه بندی می شود. یکی از مهم ترین خصوصیات صنعتی کائولن ماهیت شیمیایی خنثی آن می باشد. کائولن تحت شرایط شیمیایی صنعتی و در محدوده PH بین ۳ تا ۹ پایدار می باشد. بنابراین می تواند به راحتی به عنوان رنگدانه، پوشش و پرکننده با سایر ترکیبات استفاده شود.
از جمله خصوصیات اقتصادی مهم کائولن اندازه ریز ذرات آن می باشد. اغلب دیگر موادی که به عنوان رنگدانه، پرکننده ، پوشش دهنده و روان ساز استفاده می شوند، باید به وسیله عملیات هزینه بر خردایش و آسیا کردن، کاهش اندازه داده و به پودر تبدیل شوند.
صفحات بلوری نازک قدرت پوشش دهی خوبی را فراهم می آورد و برای پوشش روی کاغذ و رنگ بهتر است. کائولن اغلب در فرآینده های صنعتی به عنوان سوسپانسیون پلیمر مایع یا آب به کار می رود. ویسکوزیته یا گرانروی این اسلاری های مایع نکته ای مهم می باشد. اساساً ارزش کائولن به علت گرانروی خیلی کم آن در درصدهای جامد بالا می باشد. این خصوصیت بر خلاف ویژگی بنتونیت است.
مرغوبترین کائولن‌ها تا حدود ۲۰ 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 کائولین به انواع زیر تقسیم می شوند: ذخایر هوازده، ذخایر گرمابی، ذخایر حمل شده، ذخایر دیاژنزی
◄ کانی های مهم کائولن:
کانیهای این گروه عبارتند از : کائولینیت، دیکیت، ناکریت و هالوزیت. کائولینیت فراوانترین کانی این گروه است. ترکیب شیمیایی تمامی آنها یکسان و شامل ۲SiO2.Al2O3.2H2O است. کائولینیت فراوانترین کانی گروه کائولن است و در سیستم تری کلینیک متبلور می شود و دیکیت و ناکریت 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 ۵/۲-۱ ، دارای ۵/۳۹ درصد Al2O3 ،۵/۴۶ درصد SiO2 و ۱۴ درصد آب بوده و وزن مخصوص ۶/۲ – ۱/۲ 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 ۳۰۰ 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 ناکریت – دیکیت 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 یک نوع سنگ رسوبی است که حاوی کائولینیت و مقدار جزئی ایلیت، کلریت، کوارتز و مونتموریونیت است. ذرات کائولینیت در رس توپی در مقایسه با سایر منابع رس دار کوچکتر است. مقدار کائولینیت رس توپی ۲۰ تا ۹۵ درصد، کوارتز آن ۱۰ تا ۷۰ درصد و ایلیت و کلریت آن ۵ تا ۴۵ درصد است. مواد آلی، مونتموریونیت، ترکیبات اهن، اکسید تیتان و نمکهای محلول از جمله ناخالصیهای رس توپی هستند. رس توپی بیشتر همراه با لایه های زغال دار است و از آن جا که ذرات ریز کانیهای رسی را به همراه دارد، خاصیت شکل پذیری آن بسیار خوب است. رنگ رس توپی قهوه ای مایل به سیاه است و مصارف آن عبارتند از : سرامیکهای بهداشتی، چینی های الکتریکی، انواع کاشیها، ظروف غذاخوری، صنایع دستی و دیرگدازها.
• هالوزیت:
هالوزیت نوعی کائولین 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 (۲SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخیص هالوزیت به کمک پراش اشعه ایکس امکان 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 سرامیک است.
• دیکیت:
دیکیت نوعی کائولین است که در سیستم مونوکلینیک متبلور می شود و عمدتاً در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• ناکریت :
ناکریت نوعی کائولین 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 (ناکریت – دیکیت – کائولینیت – هالوزیت ). ناکریت کمیاب بوده و در زون های آلتراسیون تشکیل می شود.
• خاک رس آتشخوار :
بیشتر خاک رس آتشخوار از کائولینیت تشکیل گردیده، کائولین در آن به خوبی متبلور می شد و نظم مطلوبی در شبکه آن وجود دارد. خاک رس آتشخوار ، علاوه بر کائولین حاوی اکسید و هیدروکسیدهای آلومینیوم نیز هست. هر نوع خاکی که دمای بیش از ۱۵۰۰ درجه سانتی گراد را تحمل کند و میزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاک رس آتشخوار معروف است. خاک رس آتشخوار به انواع شکل پذیر ، نیمه شکل پذیر و بی شکل تقسیم می گردد. خاک رس آتشخوار، بیشتر در افقهای پایین لایه های زغال دار پیدا می شود.
مصرف عمده این خاک در تهیه آجرهای آتشخوار است که به شاموت معروفند. دیگر مصارف آن در ساخت قطعات کوره ها، دیگهای گرمابی و کاشی های نسوز است.
◄ انواع ذخایر کائولن:
ذخایر کائولین 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 ۲۰ میلیارد تن در جهان تخمین زده شده است. ذخایر کمربند جورجیا ، کارولینای جنوبی در ایالات متحده امریکا بین ۵ تا ۱۰ 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 ۴۰ میلیون تن ، کمتر از ۱% از کل ذخایر کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخایر احتمالی کائولن در کشور بیش از ۲۳۰ 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 کوره ها، دیگ های گرمایی و کاشی می باشد.
کانسارهای کائولن و رس های کائولینی در ۴ 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 کالک آلکالن و آلکالن، 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 ترکیب شیمیایی و کانی شناختی آنها ایجاد می شود. آب کافی و دمای مناسب موجب رویش گیاهان شده و در نتیجه PH آب کاهش می یابد. پایداری کانیهای متشکله سنگها متفاوت بوده و نوع تغییرات آنها نیز یکسان نیست.
عوامل مهم و مؤثر در تشکیل ذخایر کائولین هوازده عبارتند از :
آب و هوای گرم و مرطوب، کاهش PH آب، سنگ مادر غنی از آلومینیوم ، بالا بودن خلل و فرج و درزه و شکستگی در سنگ، پایین بودن سطح آبهای زیرزمینی ، زمان کافی، بالابودن میزان آبی که در سنگ جریان داشته است و شست و شو و حمل کاتیونها.
در شرایط مناسب یاد شده اکثر کانیهای سنگ به استثنای کوارتز تحت تأثیر هوازدگی شیمیایی واقع شده و به ترکیبات دیگر تغییر می کنند. پتاسیم فلدسپات با کاهش PH به کائولینیت و یا ایلیت تبدیل می شود:
پتاسیم فلدسپات + کاهش PH آب کائولینیت + SiO2+KOH
در صورتی که تمامی KOH شسته شود ، کائولینیت تشکیل خواهد شد (پایین بودن سطح آبهای زیر زمینی موجب شست و شوی کامل بیشتر کاتیونها می شود). اگر سطح آب زیرزمینی بالا باشد تمامی K، Na، Ca شسته نخواهد شد و در این حالت ایلیت و اسمکتیت تشکیل می شود.
• ذخایر گرمابی:
از تأثیر محلولهای گرمابی( که PH آنها اسیدی است) بر سنگهای حاوی کانیهای آلومین سیلیکات (نظیر فلدسپاتها، فلدسپاتوئیدها، میکاها و… ) در شرایط مناسب کائولینیت تشکیل می شود. ذخایر کائولینیت گرمابی غالباً در زون های گسلی قرار دارند، مگر درکانسارهای پورفیری (نوع قلع- مولیبدن و تنگستن) که منطقه گسترده ای را شامل می شوند. کائولینیت بخشی از زونهای آلتراسیون کانسارهای گرمابی را تشکیل می دهد.
در اکتشاف کانسارهای گرمابیAu, Ag, Sb, As,Hg, F ، زون کائولینیت راهنمای مناسبی برای تعیین موقعیت این ذخایر محسوب می شود.
خاستگاه کانسارهای کائولین 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:
کائولن ابتدا بهصورت خشک فرآوری میشود که شامل خردکن، خشککردن و نرمکردن است، که محصول آن کائولن با کاربری در سرامیک، رنگ و لاستیک است. فرآوری تر، یا شستشو با آب کانیهای غیرکائولن را از مایع رسدار جدا میکند، که در این مرحله کائولن با کاربری به عنوان پرکننده و پوشش حاصل میشود. در انواع سرندها، هیدروسیکلونها و… مایع رسی را میتوان تا حد ۳۰% جامد در مخزن تهنشینی غلیظ کرد و با سانتریفوژ کردن، ۷۵% ذرات با اندازه ۲ میکرومتری را از آن جدا کرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسیون ریزشده و بعد مراحل تورق زدایی، غربال کردن، فیلترکردن و خشک کردن و گاهی تکلیس برروی آن انجام میشود.
در حالت دیگر مایع کائولندار به دو دسته ریز و درشت با استفاده از سانتریفوژ، هیدروسیکلون یا جداسازی با آب بطور ممتد تقسیم شده و بعد ترکیبات آهندار رنگزا از آن شسته میِشود. بعد از آبگیری با تبخیر، فیلتر مکش چرخان یا فشاری، کیک کائولنی را میتوان خارج کرد و خشک نمود و یا به صورت ماده با ۷۰% جامد برای دادوستد منتقل کرد.
درتورقزدایی، ذرات کائولن به صورت مکانیکی به ذرات روشن و نازکی جدا شده و در دما C °۵۰۰ تکلیس میشوند تا ساختار بلوری مجزایی در آن بوجود آید. این عمل سبب افزایش درخشندگی و کدری کائولن می شود.
حتی بهترین کائولن های دنیا هم در حدود ۲۰ % ناخالصی دارند. بنابراین بایستی آنها را تغلیظ کرد و مواد قلیایی آن را به کمتر از ۵/۱ % رساند.
کائولن مصرفی باید دارای مشخصات ذیل باشد :
۱- درصد Al2O3 باید از ۳۰ % بیشتر باشد.
۲- میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از ۱ درصد بیشتر شود.
۳- میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به ۲/۰ درصد کاهش یابد.
۴- اکسیدهای قلیایی نباید از ۲ درصد بیشتر شود.
۵- حداکثر میزان CaO ، ۲/۰ درصد و MgO ، ۳/۰ درصد باشد.
۶- افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی های موجود باعث مرغوبیت کائولن می شود.
۷- دیر گدازی کائولن باید در حدود ۱۷۰۰ درجه سانتیگراد باشد.
۸- مدول گسیختگی آن باید بیش از ۱۰ 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 ۵۰ درصد از کائولن در کاغذسازی به عنوان پرکننده و روکش (پوشش دهنده سطح)،۲۰ درصد در صنایع سرامیک و دیرگداز، ۱۰ درصد در لاستیک سازی به عنوان پرکننده و ۲۰ 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.
◄ مصرف در صنایع داروسازی :
کائولن در صنعت داروسازی با ترکیب سیلیکات آلومینیوم آبدار شناخته شده است. این کانی در تهیه داروهای ضداسهال کاربرد دارد که این داروها هر ۴ ساعت یک بار و به مقدار ۲ تا ۶ گرم مصرف می شود. از کائولن برای تهیه پمادهای مسکن درد ، کاهش دردهای التهابی و معالجه بیماری های معده و روده استفاده می شود.
داروهای مرکب از کائولن عبارتست از : شربت کائولن پکتن ، شربت کائولن کودکان ، شربت کائولن و مرفین ، شربت کائولن و پماد کائولن می باشد.
داروهای حاوی کائولن ممکن است عوارض جانبی از قبیل : حساسیت مفرط با علائم سقوط فشار خون ، کهیر ، تب ، درد مفاصل ، تاول های سرخک مانند ، ناراحتی های گوارشی ، تهوع ، سردرد داشته باشد و با قطع دارو از بین برو
◄ مصرف به عنوان رنگدانه:
کائولن که به عنوان رنگدانه مورد استفاده قرار می‌گیرد به نوع پرکننده و پوشش کاغذ تقسیم میشود که این تقسیم‌بندی براساس درخشندگی، اندازه ذرات و ویسکوزیته آن است. کائولن کانی پرکننده ارزان، سفید یا نزدیک به سفید است که در یک دامنه وسیع از PH خنثی است. غیر ساینده و اندازه ذرات کوچک ولی فابل کنترل، هدایت گرمایی و الکتریکی کم و درخشندگی خوب است، در کاغذ، پلاستیک، رنگ، لاستیک، چسب، بتونه و… کاربرد دارد.
ترکیب شیمیایی آن بحرانی نیست به جز اینکه در رنگ تاثیر می‌گذارد، همچنین جذب روغن یا نفت آن بویژه برای رنگ یا لاستیک مهم است. خواص فوق به همراه شکل دانه‌ها، ویسکوزیته و PH به آن اجازه می‌دهد تا به‌عنوان رنگدانه پوششی کاغذ بکار رود. درخشندگی، صافی و پذیرش جوهر در کاغذهای چاپ و نوشتاری، هنری و… از خواص آن است.
در پلاستیک، کائولن برای ایجاد سطح صاف، پایداری در جهات مختلف و مقاوت در برابر مواد شیمیایی مصرف میشود (PVC، پلی‌استر ترموپلاستیک، نایلون و…).
◄ مصرف در صنایع کاغذسازی :
استفاده از کائولن در کاغذسازی باعث نرمی کاغذ خواهد شد و جذب جوهر، درخشندگی، ارزانی و پوشش مناسب از دیگر مزیت های استفاده از کائولن در صنایع کاغذسازی است.
کاغذ حتی اگر خلل وناهمواری های بین الیاف سلولزی آن بوسیله پر کننده معدنی پر شده باشد به منظور استفاده در فرایندهای کارهای چاپی مدرن، تا زمانی که پوشش سطح را نداشته باشد مناسب نیست. استفاده از پر کننده در خمیر کاغذ بخشی از شکاف ها و درزهای بین الیاف سلولز را پر کرده، لذا بسیاری از نقاط ریز مرکب چاپ در این نقاط بدرستی قرار نگرفته و کیفیت کار چاپ کاهش می‌یابد. پوشش سطحی در روی کاغذ بعث نرمی، جلاء و قدرت جذب مرکب چاپ میشود. پوشش مناسب باعث افزایش کاربرد کاغذ می‌گردد.
کائولن به سرعت در آب (حتی در آبهای سخت) پراکنده شده و به وسیله ماشین‌های مدرن پوشش دهنده، پوشش نازک به کاغذ داده میشود. کائولن پوششی مناسب برای کاغذهای پرجلا، کاغذهای سبک با پوشش LWC و کاغذهای مناسب گراور به روش غلتگی (افست) می‌باشد.
در صنعت تولید کاغذ،کائولن مورد استفاده باید به سرعت در آب معلق گردد. اندازه ذرات و دانه‌بندی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. درجه روانی (ویسکوزیته) و درصد ذرات با ابعاد کمتر از ۲ میکرون دارای اهمیت بیشتر هستند.
کائولن پوششی درجه یک ۹۲ درصد ذرات آن کمتر از ۲ میکرون و درخشندگی آن حداقل ۸۷ درصد است. کائولن پوششی درجه دو ۸۰ درصد ذرات آن کمتر از ۲ میکرون ودرخشندگی آن حداقل ۵/۸۵ درصد می‌باشد.
بطور خلاصه میتوان خواص زیر را برای کائولن جهت مصرف در صنایع کاغذسازی در نظر گرفت:
الف ـ شفافیت: حداقل شفافیت برای مصرف کائولن بعنوان پر کننده ۸۰ درصد و برای رس بعنوان پوشش ۸۵ درصداست که این عمل در مقایسه با استاندارد شفافیت مشخص میشود.
ب ـ اندازه ذرات: دقیق‌ترین روش برای تعیین اندازه ذرات و پراکندگی آنها به اصل استوک استوار است بعبارت دیگر از روی سرعت ته‌نشین شدن در سیال قطر ذرات کنترل میشود. تعیین اندازه ذرات از روی زمان نشست آنها انجام می‌گردد.
ج ـ ویسکوزیته: درجه روانی کائولن در پوشش اکغذ بسیار مهم است. در صنایع کائولن دو آزمایش ویسکوزیته انجام می‌گردد که عبارتند از HSV و LSV،که برای تعیین این دو مورد به ترتیب از ویسکازیمترهای هرکولس و فیلد براک استفاده میشود.
د ـ باقیمانده سرند: ۳۲۵ مش بعنوان مواد ساینده یا باقیمانده سرند مصطلح می‌باشد. طریقه عملی بدین صورت است که ۱۰۰ گرم نمونه را کوبیده و خوب مخلوط نموده توسط مواد شیمیایی پراکنده می نمایند. سپس وزین درصد مواد جامد را در مخلوط اندازه‌گیری نموده، مجموع باقیمانده روی سرند را وزن کرده و درصد آن را محاسبه می‌نمایند.
◄ مصرف در صنایع رنگ سازی :
استفاده از کائولن در رنگ سازی پلاستیک سبب کنترل ویسکوزیته می شود. ۱۰ % کائولن در رنگ سازی مورد مصرف دارد و باعث بالا رفتن قدرت پوشش‌دهی، روان کنندگی و پخش‌کردن رنگ میشود. در رنگ سازی از کائولن مرغوب و خالص به صورت ماده رنگی و پرکننده بهره می گیرند. در رنگ‌هایی که با آب شسته می‌شِوند نیز انواع کائولن درشت‌دانه نوع مات و انواع کائولن ریزدانه نوع شیشه‌ای را ایجاد می‌کنند.
جایگاه صنعت رنگ سازی در مصرف کائولن، همچون صنعت لاستیک سازی در طی سالیان اخیر بوده است. افزایش رقابت بین کربنات کلسیم و کائولن، باعث کاهش سهم مصرف کائولن بعنوان پر کننده در صنعت رنگ سازی بوده است. بیشترین میزان رشد مصرف کائولن در صنعت رنگ سازی در کشورهای ایالات متحده امریکا و اروپا بوده که حدود دو درصد در سال برآورد گردیده است. پیش بینی میشود که بطور کلی و در اینده نزدیک میزان رشد مصرف کائولن در این صنعت، یک درصد باشد. البته در صورت وجود رشد اقتصادی در کشورهای آسیائی همچون گذشته، این رشد به ۵/۱ درصد خواهد رسید.
مصرف کائولن در صنایع رنگ سازی در ایالات متحده امریکا از ۲۲۸ هزار تن در سال ۱۹۹۱ به ۳۲۹ هزار تن در سال ۱۹۹۷ رسید و در سال ۱۹۹۸ به ۲۶۸ هزار تن کاهش یافت. از آنجایی که تولید رنگ در ایالات متحده امریکا حدود ۳۰ درصد از کل تولید جهانی است. بنابراین مصرف کائولن در صنایع رنگسازی در جهان در سال ۱۹۹۸ معادل ۸۴۰ هزار تن برآورد گردیده است.
اصولاً کائولن بعنوان یک بسط دهنده و ماده اصلی رنگ سفید بصورت جایگزین اکسید تیتانیوم در تولید رنگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. کائولن کلسینه شده اصلی‌ترین کائولن بکار برده شده در صنایع رنگسازی است روشن بودن رنگ ضمن ناشفاف بودن،از خصوصیات کائولن مصرفی در صنایع رنگ سازی است و مشابهت خاصی با کائولن مصرفی در صنایع کاغذ دارد. سطوح صاف کائولینیت، بویژه در صنایع رنگ سازی با آرایشی خاص بر روی یکدیگر قرار گرفته که موجب استقامت ورقه رنگ شده و به آن عمر طولانی می‌دهد. بزرگترین تقاضا برای کائولن در صنعت رنگ، ساخت رنگ های مات داخلی ساختمان است. اداره استانداردهای ایالات متحده امریکا توصیه نموده که برای رنگ های خانگی حداقل ۲۰ درصد نسبت از کائولن استفاده گردد.
معمولاً تا ۱۰ درصد وزنی رنگ های براق را میتوان کائولن اضافه نمود. کائولنی که در رنگ سازی مصرف می‌گردد باید از نظر رنگ روشن و از حداقل ناخالصی برخوردار باشد. ضریب تعلیق بالایی در آب داشته و نمک های محلول آن پایین باشد. از نظر درخشندگی بین ۹۰-۸۰ درصد و ذرات آن ۸۰-۷۰ درصد زیر ۲ میکرون باشد.
◄ مصرف در صنایع لاستیک سازی :
در صنعت لاستیک سازی نیز کائولن را به عنوان ماده پرکننده به کار می برند. کائولن مقاومت در برابر سایش و صلبیت آن را افزایش می‌دهد.از کائولن خالص و نرم در لاستیک های نرم نظیر کاشی های لاستیکی و کائولن ناخالص در تهیه در لاستیک های سخت نظیر پاشنه و کف در کفش ها و لاستیک خودرو ها استفاده می شود.
مصرف کائولن در صنایع لاستیک‌سازی در سال ۱۹۹۸ معادل ۰۸/۱ میلیون تن بوده است. در طی سالهای ۱۹۹۰ الی ۱۹۹۸ مصرف جهانی لاستیک از ۰۲/۵ میلیون تن در سال ۱۹۹۱ به ۶۱/۶ میلیون تن در سال ۱۹۹۸ رسید و این نشاندهنده رشد متوسط سالیانه ۹/۳ درصد در طی دهه ۹۰ میلادی بوده است. بر اساس گزارش راسکیل رشد سالیانه ۱ درصد برای اینده‌ای نه چندان دور جهت مصرف کائولن در این صنعت پیش‌بینی میشود. مصرف کائولن در صنایع پلاستیک‌سازی موجب کاهش قیمت لاستیک می‌گردد. چون کائولن از لاستیک طبیعی و یا الاستومر بسیار ارزانتر است. کائولن مصرفی در صنایع لاستیک از نوع کائولن مرغوب نمی‌باشد. در ایالات متحده امریکا، کائولن مصرفی در این صنعت از نوع تغلیظ شده بوسیله هوا می‌باشد. در صنایعی که ذرات درشت مزاحم است مانند صنایع لاستیک که بوسیله اکستروژن شکل داده میشوند. از کائولن کلسینه شده هم در صنایع لاستیک سازی بعنوان پوشش استفاده می‌گردد. از خصوصیات عمده کائولن مصرف در صنعت لاستیک سازی این است که ۵/۹۹ درصدذرات باید زیر ۴۴ میکرون باشند.
◄ مصرف در صنایع سرامیک‌سازی:
۲۰ % کائولن به عنوان یکی از مواد اولیه و اساسی در صنایع کاشی، چینی و سرامیک‌سازی است. کائولن از انواع نسوزهای آلومینیایی است که میزان Al2O3 در آنها بسته به نوع آنها متغیر است. انواع کم آلومینا کائولن تکلیس‌شده، فلینت (۴۵-۳۵%) و انواع پرآلومینا مانند آندالوزیت، کیانیت و سیلیمانیت (۶۰-۴۰%). قدیمی‌ترین وشاید متداول ترین روش کاربرد کائولن در صنعت، استفاده از این کانه در ساخت انواع محصولات سرامیکی می‌باشد. گل چینی بیش از چهار هزار سال است که در ساخت سرامیک مورد استفاده قرار می‌گیرد. درصنعت سرامیک سازی از مجموعه روشهای فرمول سازی مواد، شکل دادن و روشهای حرارت دادن و پخت استفاده میشود.بنابراین دامنه تغییرات نوع کائولن مصرفی وسیع می‌باشد بعبارت دیگر نوع محصول و روش تولیدنوع کائولن را تعیین می‌نماید.
کائولن بدلیل ترکیب خاص شیمیایی در صنعت سرامیک مورد استفاده قرار می‌گیرد در مقابل حرارت حالت شیشه‌ای آن تغییر نمی‌کند و درخشندگی و شفافیت خاصی در محصول ایجاد می‌نماید. در تهیه سرامیک مهمترین عامل نسبت اختلاط کائولن، سیلیس و کمک ذوب (Flux) در بدنه سرامیک‌ها می‌باشد. ویژگی کائولن مصرفی در صنعت سرامیک عموماً مربوط به ناخالصیهای زیان‌آور موجود در آن است که باعث تغییر رنگ محصول بعد از پخت می‌گردد. مهمترین و مضرترین ناخالصی‌ها اکسید آهن می‌باشد. از دیگر عناصر مضر میتوان از مس، کروم و منگنز نام برد. این مشکل زمانی نمود پیدا می‌شودکه این مواد بصورت ریزدانه در رس قرار گرفته باشند، در اینصورت بصورت بدنه محصول پس از پخت ظاهر گردیده و در پخت بیسکویت چنانچه مقدار اکسیژن کوره پایین بیاید. اطراف لکه حفره‌هایی بوجود می‌اید. مقدار ۳O2Fe مجاز در سرامیک بین ۶/۰ تا ۷/۰ درصداست. اکسید آهن در کائولن جهت ساخت پرسلان باید کمتر از ۵/۰ درصد باشد زیرا تیتانیوم با آهن در بدنه سرامیک عکس‌العمل نشان می‌دهد و موجب کاهش شفافیت می‌گردد.درجه آلکالی بودن اثر خاصی بر روی شیشه‌ای بودن محصول دارد،زیرا بدنه سرامیک را متخلخل می‌نماید. کائولنی که در پرسلان بکار میرود پتاس آن باید کمتر از ۵/۱ درصد و مقدار تیتانیوم و سیلیس آن حداقل باشد.
وجود بعضی از کانی‌ها در کائولن مضر است،رس‌های طبیعی متورم کننده مانند مونت موریونیت که آب را در شبکه خود نگهداری می‌نمایند در روانی و شکل‌گیری قالب اثر می‌گذارد.در صنعت سرامیک کائولن ریز دانه ترجیح داده میشود. زیرا ریزدانه بودن موجب افزایش پلاستیسیته و افزایش مقاومت بدنه خام می‌گردد. انتخاب نوع دانه بندی بسیار مهم است، اگر چه ریز و نرمه بودن کائولن درجه ریخته‌گری را کاهش می‌دهد ولی در طول پخت موجب انقباض می‌گردد. به منظور استفاده کائولن در صنایع سرامیک سازی، آزمایشات مدول شکست، میزان شکل پذیری، رنگ پس از حرارت و انقباض در طول حرارت، میزان قالب پذیری و تعیین ویسکوزیته بر روی کائولن انجام می‌پذیرد.
◄ تولید کائولن ایران و جهان :
تولید کائولن در جهان ، طی سال های اخیر هرچند روند صعودی داشته است ولیکن متوسط نرخ رشد بسیار پایین ۰۱/۰ % آن حاکی از ثبات و تعادل نسبی در بحث تولید ، عرضه و تقاضا می باشد. دلایل اصلی این ثبات را می توان موارد ذیل دانست :
۱- کاهش شدید تولید کشورهای ایالات متحده امریکا و انگلستان که این کاهش در تولید به دلیل کاهش تقاضای کشورهای اروپایی و این کاهش تقاضا نیز خود نتیجه استفاده کشورهای اروپایی از جایگزین های کائولن ( کربنات کلسیم ) می باشد.
۲- به دلیل ارزان بودن کائولن تولیدی کشور برزیل نسبت به ایالات متحده ، کشورهای امریکای لاتین ، کائولن مصرفی خود را از کشور برزیل تأمین می کنند و این مسئله خود باعث افزایش تولید کشور برزیل و کاهش تولید ایالات متحده امریکا ( به عنوان بزرگترین تولیدکننده کائولن جهان ) شده است.
۳- با توسعه تکنولوژی معدنکاری در کشورهای خاور دور ، این کشورها با افزایش تولید کائولن قادر به تأمین نیاز کارخانجات کاغذسازی و سرامیک سازی خود شده اند که این امر باعث افزایش تولید کشورهای خاور دور و کاهش تولید ایالات متحده شده است.
تغییر در هر یک از موارد فوق می توان یک نوسان در میزان تولید کائولن در جهان را شاهد بود که این تغییر می تواند کاهش یا افزایش باشد.
علاوه بر مسائل اقتصادی و سیاسی کشورهای جهان ، بحث عرضه و تقاضا نیز تأثیر به سزایی در میزان تولید جهانی مواد معدنی دارد.
میانگین تولید جهانی کائولن ۲۱۷۸۰ هزار تن با متوسط نرخ رشد ۰۱/۰ % افزایش از ۲۱۴۰۰ هزار تن در سال ۱۹۹۷ به ۲۲۰۰۰ هزار تن در سال ۲۰۰۱ رسیده است.
در بین تولید کنندگان کائولن ، کشور ایالات متحده امریکا با میانگین تولید سالیانه ۸۹۹۸ هزارتن در رتبه اول قرار دارد. تولید این کشور با متوسط نرخ رشد ۲/۴ % کاهش از ۹۲۸۰ هزار تن در سال ۱۹۹۷ به ۸۱۱۰ هزار تن در سال ۲۰۰۱ رسیده است.
کشور انگلستان با میانگین تولید سالیانه ۲/۲۳۲۷ هزارتن در رتبه دوم قرار دارد. تولید این کشور با متوسط نرخ رشد ۶۶/۱ % کاهش از ۲۳۶۰ هزار تن در سال ۱۹۹۷ به ۲۲۰۴ هزار تن در سال ۲۰۰۱ رسیده است.
کشور برزیل با میانگین تولید سالیانه ۸/۱۶۶۵ هزارتن در رتبه سوم قرار دارد. تولید این کشور با متوسط نرخ رشد ۲۸/۷ % افزایش از ۱۳۴۹ هزار تن در سال ۱۹۹۷ به ۲۰۰۰ هزار تن در سال ۲۰۰۱ رسیده است. چین و کره جنوبی در مکان های بعدی قرار دارند.
تولید کنندگان اصلی کائولن تصفیه شده آمریکا، انگلیس، برزیل، استرالیا، آلمان ، چک و اسلواکی هستند که صادر کننده اصلی بازار انواع کائولن با کیفیت بالا را که در رنگسازی، کاغذ و پلاستیک بکار میرود ، را به خود اختصاص داده اند. کائولن با کیفیت کمتر که در نسوز، سرامیک و… کاربرد دارد ، توسط کلمبیا، کره جنوبی، ازبکستان و اکراین کنترل میشود. در این میان تولید ایران بر اساس گزارشات راسکیل ۵۰۰ هزار تن بر سال می باشد.
تعداد ۶۵ معدن کائولن و خاک نسوز در کشور در حال بهره برداری هستند که به طور متوسط حدود ۲/۱ میلیون تن کائولن و خاک نسوز در سال تولید می نمایند که حدود ۱ میلیون تن آن به فروش رسانده می شد. به طور کلی روند تولید صعودی است ولیکن در بعضی سالها نوساناتی داشته است.
میزان تولید در سال ۱۳۸۰ بیش از ۱۲ % نسبت به سال ۱۳۷۶ افزایش داشته است و این در حالی است که میزان فروش حدود ۲۶ % رشد نشان می دهد. با توجه به این اعداد و ارقام می توان گفت که تعداد و یا ظرفیت مصرف کنندگان در طی سال های تخیر افزایش یافته است.