بایگانی برچسب: s

بررسی اقتصادی کائولن

بیشترین مصارف کائولن در کاغذ سازی، سرامیک، رنگسازی، دیرگداز، پلاستیک، لاستیک، دارویی، حشره کش، جذب کننده، مواد پاک کننده، مواد غذایی، تهیه داروها و تهیه کودهای شیمیایی است. حدود 50 درصد از کائولن در کاغذ سازی به عنوان پرکننده و روکش، 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 مركب و پوشش دهندگي خوب و پر كردن سطوح ناهموار كاغذ از خمير سلولز و ايجاد شفافيت در كاغذاز مزاياي استفاده از كائولن در صنعت كاغذسازي مي‌باشد.قيمت مناسب كائولن طي سال هاي اخير سبب شده است تا صنايع مصرف كننده اين محصول علاقه مند به استفاده از كائولن شوند.

خواص ذیل در کائولن باعث شده است که این کانی مصارف بسیاری داشته باشد:

  • ز نظر شیمیایی در گستره وسیعی از تغییرات PH بدون تغییر باقی می ماند.
  • به عنوان سخت کننده مناسب مرکب و رنگها
  • 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
  • نرمی و غیرسایشی بودن آن
  • قابلیت اندک هدایت جریان الکتریسیته و گرما
  • ارزانی قیمت آن

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.

خصوصيات مهم كائولن

كائولن از نظر صنعتي به رس‌هايي كه داراي مقدار قابل توجهي كائولينيت باشند اطلاق مي‌گردد. ویژگی‌های خاص این ماده باعث شده تا به عنوان یک ماده پر کاربرد در صنعت معرفی شود. به طور خلاصه خصوصيات مهم كائولن، كه مصارف متعدد آن را سبب شده است مي توان به صورت زير نام برد

  • از نظر شيميايي در گستره وسيعي از تغييرات PH بدون تغيير مي‌ماند.
  • داشتن رنگ سفيد كه آن را به صورت ماده رنگي قابل استفاده مي‌سازد.
  • دارا بودن خاصيت پوششي بسيار خوب
  • نرمي و غير سايشي بودن آن
  • قابليت اندك هدايت جريان الكتريسيته و گرما
  • قيمت ارزان

چسبندگی کائولن

چسبندگي يكي از خواص مهم فيزيكي كائولن است زيرا اين ويژگي با درجه خلوص آن نسبت مستقيم دارد، يعني هرچه درجه و ميزان چسبندگي در كائولن بيشتر باشد به همان نسبت درجه خلوص كائولن نيز افزايش مي‌يابد. كائولن مرغوب كائولني است كه اگر يك تكه از آن را به زبان بزنيم روي زبان بچسبد و اين خود يكي از بهترين و ساده‌ترين روش‌هاي تشخيص كائولن است.

مشخصات کانی کائولینیت

كائولينيت، يك كاني رسي صفحه‌اي به رنگ‌هاي سفيد (در حالت خالص) و خاكستري متمايل به زرد بصورت خاك رس بسيار نرم و ظريفي است كه در اثر فشردن بين انگشتان خرد شده و پودر مي‌گردد. اين كاني به سهولت در آب و عموما در مايعات پراكنده مي‌شود، نفودناپذير بوده و در حالت خشك مقدار زيادي آب از دست مي‌دهد اما منبسط نمي‌گردد. همين خاصيت كائولن را از گروه اسمكتيت متمايز مي‌نمايد. خمير آن با آب، شكل‌پذير بوده و با پختن، شكل و رنگ آن تغيير نمي‌کند. در اثر دميدن بر روي آن بوي خاك مي‌دهد. شكستگي و كليواژ آن قاعده‌اي كامل دارد و جلاي آن تيره (خاكي) تا مرواريدي تيره مي‌باشد. داراي لمس چوب و صابوني است و مزه خاك رسي دارد. قابليت هدايت جريان الكتريسته و گرماي آن اندك است. انقباض طولي آن در 1300 درجه سانتيگراد از 6 درصد تا 17 درصد متغير مي‌باشد. و در شيشه‌سازي اين مقدار حتي به 20 درصد هم مي‌رسد. هنگام پخت به شدت منقبض مي‌شود و رفتار آن در برابر دما عموما مرتبط به آب موجود در آن، خصوصا آب شبكه‌اي، بسيار قابل توجه است. بي‌آب شدن كانه‌هاي رسي از جمله كائولينيت عموما در برابر دما، دگرگوني‌هايي را در ساختمان اين كانه پديد مي‌آورد.

کائولن (Kaolinite)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.

از مهم ترین خصوصیات کانی شناسی رس های کائولن نرمی و عدم سایندگی آنها می باشد. سختی کائولن در مقیاس موهر در حدود 2.5-2 می باشد. این نرمی در کاربردهای صنعتی آن یک مزیت محسوب می شود.

 به طور خلاصه خصوصیات مهم کائولن، که مصارف متعدد آن را سبب شده است می توان به صورت زیر نام برد:

 از نظر شیمیایی در گستره وسیعی از تغییرات pH بدون تغییر می ماند.

 داشتن رنگ سفید که آن را به صورت ماده رنگی قابل استفاده می سازد.

 دارا بودن خاصیت پوششی بسیار خوب.

 نرمی و غیر سایشی بودن آن.

 قابلیت اندک هدایت جریان الکتریسیته و گرما.

 قیمت ارزان.

مرغوب ترین کائولن ها تا حدود 20 درصد ناخالصی را دارا می باشند که به منظور کاهش این ناخالصی ها به طرق مختلف فرآوری می گردد و در هر روش نوعی خاص از این ماده حاصل می شود و هر کدام مصرف ویژه خود را دارد که علاوه بر صفات خاص ژنتیکی، نوع فرآوری نیز محصول را از یکدیگر متمایز می نماید.

کائولن کلسینی

كائولينيت در دماي 300 – 253 درجه سانتيگراد بخش زيادي از آب خود را از دست مي‌دهد و در دماي 650 درجه سانتيگراد تمامي ملكول‌هاي آب موجود در شبكه ساختماني آن بخار مي‌شود. در دماي 800 درجه سانتيگراد اين عمل پايان مي‌يابد و يك كاني به شكل نيمه بلورين بنام متاكائولن پديد مي‌آید. مجموعه واكنش هاي فوق تا پايان اين مرحله از نوع حرارت‌گير است. چنانچه دما از 800 درجه سانتيگراد بالاتر رود، ساختمان لايه‌اي كانه شكسته شده و ديگر توان جذب آب دوباره را ندارد. با این وجود، دمای خروج هیدروکسیل از ساختمان کائولینیت ارتباط مستقیمی با نظم اولیه موجود در کانی کائولینیت دارد.

در متاكائولن شـبكه Si-O تا حد زیادی بدون تغییر باقی می‌ماند اما شبکه Al-O نظم خود را کاملااز دست می‌دهد و در مجموع می‌توان گفت که متاکائولن ساختار نامنظم دارد. متاکائولن نسبت به کائولن اولیه واکنش‌پذیری بالایی دارد و در بسیاری از صنایع کاربرد دارد به عنوان مثال به عنوان ماده افزودنی پوزولانی در صنعت بتن برای افزایش استحکام استفاده می‌شود. با انجام این تغییرات به اصطلاح کائولن کلسینه می‌شود.

تاثیرات کائولن بر آفتاب سوختگی و فتوسنتز گیاهان

از آنجا که کائولن نور خورشید را از سطح گیاه بازتاب می‌دهند، این شبهه ایجاد می‌شود که استفاده از آن ها باعث اختلال در فتوسنتز گیاه می‌شود. اما مطالعاتی که برای استفاده از کائولن به منظور کاهش اثر نور و گرمای آفتاب سوختگی انجام داده‌اند نشان داده که استفاده از کائولن تاثیر نامطلوب قابل توجهی بر فتوسنتز گیاه نخواهد داشت. در ثانی مزایای جلوگیری از آفتاب‌سوختگی بیش از آسیب احتمالی آن خواهد بود.

موادی که برای محلول‌پاشی مورد استفاده قرار می‌گیرند، معمولا از پودرهایی تشکیل شده‌اند که حاصل ايجاد تغييرات در كائولن خام هستند. با افزودن تركيبات چسبنده و امولسيفاير به پودر کائولن تركيب پودری قابل تعليق در آب براي پوشش بافت قسمت‌های مختلف گیاه تهیه می‌شود. این مواد به این صورتی طراحی شده‌اند که به صورت یک لایه بر سطح محصولات قرار می‌گیرند. میزان اسپری محلول‌های پودری باید در سطح میوه یا گیاه به حدی باشد که محلول نزدیک به چکه کردن از سطح گیاه باشد. در صورت لزوم شاید کشاورزان ناچار به شستشوی محصولات پیش از عرضه به مشتری باشند.

محلول‌پاشی کائولن در سطح انواع گیاهان تزئینی، محصولات باغی، خشکبار و صیفی‌جات قابل انجام است. در ادامه نتیجه محلول‌پاشی بر روی انار، پسته و پرتقال ارائه شده است.

تاثیر آفتاب‌سوختگی بر گیاهان

در تحقیقات، باغ‌های انار استان یزد برای انتخاب بهترین روش جلوگیری از آفتاب‌سوختگی انتخاب شدند. خشكيدگي تنه وسر شاخه، مهمترين عامل خسارت‌‌زاي درختان انار در این ناحیه محسوب مي‌گردد. در اثر تابش مستقيم آفتاب بر قسمت‌هاي آفتابگير تنه و سرشاخه‌هاي درختان انار، پوست از بين‌رفته، متورق و از چوب جدا مي‌گردد. زردي، كم‌برگي، پژمردگي، ريزش برگ و كوچك ماندن ميوه از جمله علائم اوليه، درختان تحت تاثیر آفتاب‌سوختگی مي‌باشد. در مواردی که خسارت شدیدی است، معمولا سوسك چوبخوار انار نیز در درختان مشاهده می‌شود و سبزخشكي يا زردخشكي درختان صدمه ديده را بدنبال دارد. اما ريشه‌ها سالم هستند و در همان سال و يا سال‌هاي بعد پاجوش زيادي توليد ميكنند. آلودگي سمت‌دار بوده و در اكثر موارد سمت آفتابگير تنه و ناحيه فوقاني سرشاخه‌ها آسيب مي‌بينند. نتایج حاصل از چهار سال تحقيق روي اين عارضه راه‌هاي كنترل آن را مورد بررس قرار می‌دهد. نتیجه این تحقیقات نشان می‌دهد که رنگ‎آميزي تنه سرشاخه‎هاي در معرض تابش مستقيم توانسته است آنها را از سبزخشكي نجات دهد و درصد خشكيدگي را در حد ناچيزي نگه دارد. بنابراين رنگ‌آميري تنه و سرشاخه‌ها بوسيله يك ماده سفيد رنگ بي‌اثر، مثل گل‌سفيد (نوعي رس) و آرد جو در فصل بهار و تابستان روشي مؤثر و مفيد براي كنترل اين عارضه مي‌باشد.

در تحقیقی که برای بررسی اثر کائولن بر برخی ویژگی‌های فیزیولوژیک و آفتاب سوختگی پرتقال رقم واشنگتن ناول انجام شده، نتیجه‌ها نشان داد که درختان تیمار شده با 3 درصد کائولن تحت تنش کمتری نسبت به سایر تیمارها قرار گرفته‌اند.

تاثیر غلظت‌های مختلف سیلیکات آلومینیوم (کائولن) و زمان‌های متفاوت کاربرد آن در کاهش میزان عارضه آفتاب‌سوختگی میوه پسته رقم اوحدی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که کاربرد این ماده در کاهش عارضه آفتاب‌سوختگی تاثیر مثبتی داشته و غلظت 5 درصد این ماده در سه نوبت پاشش توانسته تا 50 درصد خسارت را کاهش دهد.

ذخایر کائولن

ذخایر کائولن بر اساس نحوه تشکیل به دو صورت اولیه و ثانویه تشکیل می شوندپ. ذخاير كائولين به انواع زير تقسيم مي‌شوند : ذخاير هوازده، ذخاير گرمابي، ذخاير حمل شده، ذخاير دياژنزي

ذخاير كائولين به انواع زير تقسيم مي‌شوند : ذخاير هوازده، ذخاير گرمابي، ذخاير حمل شده، ذخاير دياژنزي. ذخاير کائولن براساس نحوه تشکيل به دوصورت اوليه و ثانويه تشکيل مي‌شوند :

  • ذخاير کائولن اوليه : هوازدگي ، کرمابي و سولفاته.
  • ذخاير کائولن ثانويه : رسوبي ، کائولينيتي ، بال کلي و خاک نسوز

ذخيره کائولن داراي گستردگي لازم جهت تأمين نيازهاي اين ماده معدني در طي ساليان آينده مي‌باشد. و مقدار آن در حدود 20 ميليارد تن در جهان تخمين زده شده است. ذخاير کمربند جورجيا ، کاروليناي جنوبي در ايالات متحده امريکا بين 5 تا 10 ميليارد تن برآورد شده است. کشورهاي هندوستان ، برزيل ، چين ، انگلستان و اکراين داراي ذخاير عظيم کائولن مي باشند.

ايران در بين کشورهاي جهان با دارا بودن ذخيره اي در حدود 40 ميليون تن ، کمتر از 1% از کل ذخاير کائولن جهان را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ذخاير احتمالي کائولن در کشور بيش از 230 ميليون تن تخمين زده شده است و در سنگ هاي آذرين اسيدي از پرکامبرين تا ميوسن در استان هاي فارس ، اصفهان ، آذربايجان ، زنجان ، خراسان ، مرکزي ، قزوين و تهران پراکنده شده اند. مصرف عمده ايران در آجرهاي شاموتي، پوشش داخلي كوره ها، ديگ هاي گرمايي و كاشي مي‌باشد.

کانسارهاي کائولن و رس هاي کائوليني در 4 گروه زير براساس موقعيت جغرافيايي تقسيم بندي مي‌شوند :

الف ) ذخاير رس هاي کائوليني در بخش هاي مرکزي ايران

ب ) ذخاير رس هاي کائوليني در بخش هاي خاور ايران

ج ) رس هاي کائوليني در بخش هاي شمال و شمال باختر ايران

د) ذخاير کائوليني در بخش هاي جنوب و جنوب باختر ايران

ویژگی‌های کائولن

كائولن از نظر صنعتي به رس‌هايي كه داراي مقدار قابل توجهي كائولينيت باشند اطلاق مي‌گردد. ویژگی‌های خاص این ماده باعث شده تا به عنوان یک ماده پر کاربرد در صنعت معرفی شود. به طور خلاصه خصوصيات مهم كائولن، كه مصارف متعدد آن را سبب شده است مي توان به صورت زير نام برد؛ در ادامه برخی از این ویژگی‌ها به تفصیل مورد بررسی قرار می‎گیرد.

  • از نظر شيميايي در گستره وسيعي از تغييرات PH بدون تغيير مي‌ماند.
  • داشتن رنگ سفيد كه آن را به صورت ماده رنگي قابل استفاده مي‌سازد.
  • دارا بودن خاصيت پوششي بسيار خوب
  • نرمي و غير سايشي بودن آن
  • قابليت اندك هدايت جريان الكتريسيته و گرما
  • قيمت ارزان

سنگ کائولن برحسب نوع پيوندهايش به دو گروه پيوند نرم و پیوند سخت طبقه‌بندي مي‌شود. كائولن داراي پيوندهاي نرم عمدتا در صنايع كاشي‌سازي و چيني‌سازي و سراميك‌سازي و مجمسه‌سازي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. پيوند در اين كائولن فقط با هيدرات ميسر است. كائولن داراي پيوندهاي سخت كه عمدتا در صنايع لاستيك‌سازي و كاغذسازي مصرف دارند. پيوند در اين نوع فقط با كلسيم امكان‌پذير است و اصطلاحاً در چنين حالتي شبكه پر مي‌باشد.

از جمله خصوصيات اقتصادي مهم كائولن اندازه ريز ذرات آن مي‌باشد. این کانی از مجموعه‌هاي سستي از بلورهاي ريز كه بيشتر شكل و اندازه ثابتي دارند، تشكيل شده است. اندازه کائولن مورد استفاده در صنعت كمتر از دو ميكرون است و اندازه ذرات كائولن را بر حسب درصد وزني ذرات كوچك‌تر از دو ميكرون بيان مي‌کنند. بنابراین ریز بودن ذرات کائولن، يك مزيت اقتصادي براي آن محسوب مي‌شود. اغلب ديگر موادي كه به عنوان رنگدانه، پركننده، پوشش‌دهنده و روان‌ساز استفاده مي‌شوند، بايد به وسيله عمليات هزينه بر خردايش و آسيا كردن، كاهش اندازه داده و به پودر تبديل شوند که این موضوع علاوه بر هزينه‌دار بودن، تقليل اندازه آن ها نيز تصادفي بوده و به طور غيرمنظم شكسته مي‌شوند.

از دیگر خصوصيات صنعتي که در مورد كائولن قابل توجه است، ماهيت شيميايي خنثي آن مي‌باشد. پایداری شیمایی كائولن تحت شرايط شيميايي صنعتي و در گستره PH بين 3 تا 9 این قابلیت را ایجاد می‌کند که به راحتي به عنوان رنگدانه، پوشش و پركننده با ساير تركيبات استفاده شود. اما با وجود پایداری شیمایی کائولن در گستره وسیعی از تغییرات pH، این ماده در اسيد سولفوريك غليظ حل شده و ژل سيليسي از خود بجا مي‌گذارد. گداخته آن در اسيد كلريدريك نيز حل مي‌شود.

كائولينيت در دماي 253 – 300 درجه سانتيگراد بخش زيادي از آب خود را از دست مي‌دهد و در دماي 650 درجه سانتيگراد تمامي ملكول‌هاي آب موجود در شبكه ساختماني آن بخار مي‌شود. در دماي 800 درجه سانتيگراد اين عمل پايان مي‌يابد و يك كاني به شكل نيمه بلورين بنام متاكائولن پديد مي‌آید. مجموعه واكنش هاي فوق تا پايان اين مرحله از نوع حرارت‌گير است. چنانچه دما از 800 درجه سانتيگراد بالاتر رود، ساختمان لايه‌اي كانه شكسته شد و ديگر توان جذب آب دوباره را ندارد. در دماي 925 درجه سانتيگراد واكنش حرارت‌زايي آن آغاز مي‌شود و در اين مرحله با خارج شدن سيليس از متاكائولينيت مازاد، تركيب بصورت يك فاز شبكه اسپينل (2Al2O3 ,3 SiO2) درمي‌آید. سيليس آزاد‌شده بصورت بي‌شكل (آمورف) و يا نيمه بلورين پديدار مي‌شود. به گونه‌اي كه شناسايي آن با آزمايش ديفراكسيون اشعه ايكس امكان‌پذير نمي‌باشد. در دماي حدود 1100-950 درجه سانتيگراد اين فاز شبه اسپينل شروع به شكسته شدن كرده و بخش زيادتري از سيليس خود را آزاد مي‌كند. فرآورده پاياني اين مرحله موليتي است كه احتمالا مقدار سيليسي آن از تركيب طبيعي موليت بيشتر و سيليس پديد آمده بصورت كريستوباليت مي‌باشد كه امكان شناسائي آن با اشعه ايكس وجود دارد. كاني‌هاي بدست آمده بصورت كريستوباليت مي‌باشد كه امكان شناسائي آن با اشعه ايكس وجود دارد. كاني‌هاي بدست آمده از واكنشهاي ياد شده با بالا رفتن دما ناپايدار مي‌شوند و در اين راستا همواره بسوي نوعي ناپايداري بيشتر مي‌روند. از اين رو در دماهاي بالاتر از 1300 درجه سانتيگراد يا بيشتر از اين مسير تعادلي كاني‌هاي كامل شده و به مرحله پايداري مي‌رسند. در اين مرحلكه كاني موليت بدون سيليس مازاد پديد مي‌آید. بنابر اين فاز پاياني اين فرآيندهاي حرارتي شيميايي، موليت و كريستوباليت مي‌باشد كه مقدار كمي كوارتز و به ندرت تريديميت آن ها را همراهي مي‌کنند