Каолин из глины
Каолин – это гидратизированный алюминиевый силикат каолинита (глины), имеет вид порошка белого цвета с частицами в форме пластинок.
Наименование этого вещества произошло от того, как называлась местность, в которой его обнаружили первый раз (в Китае).
Каолиновые пластинки в природной среде представляют собой «книги» или «стопки». Частица этого вещества представляет собой как поверхность, содержащую кислород, так и гидроксильную поверхность, поэтому она хорошо соединяется с соседними частицами. Поэтому работа по расщеплению слоев каолина сложнее, чем та же работа для иных плоских наполнителей, содержащих силикаты (слюда и тальк). Каолин хорошо водорастворим, для его безводного использования соединение с матрицей становится лучше с помощью поверхностной обработки.
Так как каолин является материалом с тонким рассеиванием частиц, он слоистый и химически инертный, то пригоден для того, чтобы быть функциональным наполнителем краски. У каолина слабокислый или нейтральный водородный показатель (рН) дисперсии воды (десять процентов), и его поставляют с указанным распределением частичек по размерам.
Каолин используется в промышленности, производящей лаки и краски, в качестве наполнителя (омывается от минеральных примесей слюды, хлорита, кварца). Это вещество с плоской структурой используется в покрытиях больше для визуального, а не для физического свойства, поддается смачиванию неполярными органическими жидкими веществами и обычной водой. Обработка каолина для получения наполнителя для лакокрасочных материалов проходит следующие стадии: дробление, измельчение, обогащение, классификация.
Этот наполнитель является компонентом многих промышленных продуктов:
- шпаклевки,
- заполнителя пор, краски на основе масла и водоэмульсионки,
- защитных слоев против коррозии (матовых и полуматовых).
Месторождения каолина
Каолин добывают на нескольких месторождениях, а именно:
- в Российской Федерации его месторождением являются Уральские горы,
- добывают его в странах содружества независимых государств (Казахстан, Украина),
- ведется его добыча в Великобритании,
- в Чехии,
- Соединенные Штаты Америки (в штате Джорджия),
- в Китае.
Марки каолина
Существующие марки каолина:
Каолины обычных марок структурно немодифицированые и могут сохранять кристаллизационную воду. Они отмытые и производятся водным растворением глины с дальнейшим помещением в центрифугу для того, чтобы избавиться от лишних составляющих и получить необходимое распределение размеров частичек. После очистки полученная взвесь или обезвоживается и высушивается или концентрируется в сухое вещество и предоставляется в форме гранул. Такие марки необходимо обрабатывать, чтобы улучшить их белый цвет (создание белого цвета химическими веществами, интенсивная сепарация для убирания примесей, которые могут вызывать окрашивание)- Каолин деламинированный производится перетиранием фракций грубого свойства, которые образовались после отмывания мягкой глины. После этого каолин расслаивается на широкие, тонкие пластины, улучшаются его свойства яркости, рассеивания света и барьерность.
- Каолины сухоизмельченных марок сепарируют воздухом для уменьшения числа лишних составляющих и для сотритования по параметрам. Но эти марки используются хуже из-за плохих признаков цвета и ярко выраженного абразивного признака.
- Каолины кальцинированные производятся термической обработкой вымытого и выбеленного каолина. Кальцинирование низкими температурами убирает структуры гидроксидов и выдает аморфный метакаолин (при водной потере). При этом уменьшается удельный вес, повышается прочность, повышается пористость, повышается рассеивание и яркость света. На сто процентов кальцинированная глина образуется при нагревании от одной тысячи градусов по Цельсию до тысячи ста пятидесяти градусов по Цельсию. Если необходимо, баланс рассеивания света и яркости можно изменить с помощью температуры, скорости нагревания и флюсов, которые применяют при кальцинировании. Так как каолин очень сильно влияет на визуальные свойства покрытия, то кальцинированные каолины представлены в широком ассортименте, чего не скажешь об иных функциональных наполнителях из силикатов. Цель кальцинированных каолинов – предъявить всю свою кристалличность, структурность, укрывистость и матирующие свойства, а также все параметры частиц, всю яркость и все оттенки цветов.
Каолины обычных марок структурно немодифицированые и могут сохранять кристаллизационную воду. Они отмытые и производятся водным растворением глины с дальнейшим помещением в центрифугу для того, чтобы избавиться от лишних составляющих и получить необходимое распределение размеров частичек. После очистки полученная взвесь или обезвоживается и высушивается или концентрируется в сухое вещество и предоставляется в форме гранул. Такие марки необходимо обрабатывать, чтобы улучшить их белый цвет (создание белого цвета химическими веществами, интенсивная сепарация для убирания примесей, которые могут вызывать окрашивание)Есть еще марки каолина с покрытием из диспергаторов, чтобы улучшить водное растворение для хорошего соединения с матрицами органического происхождения.
Существуют первичный и вторичный (переотложенный) каолин. Первичный каолин получается проведением процесса выветривания гранита и сланца или осадков глины (кварц). Такие каолины хорошо передают структуру той каменной породы, из которой произведены. Вторичный каолин (каолиновая глина) является результатом обогащения естественным путем первичного каолина, он является каолинитом, в котором добавлено малое количество кварца, а еще иных минеральных веществ. Промышленное производство главным образом применяет каолиновые концентраты, которые получают обогащением природных, в основном, первичных каолинов.
Таблица 1. Марки каолина и их свойства.
| Типы каолинов | Отмытый | Деламинированный | Кальцинированный | Сухоизмельченный |
|---|---|---|---|---|
| Коэффициет преломления | 1,56 | 1,56 | 1,62 | 1,56 |
| Удельный вес, г/см 3 | 2,58 | 2,58 | 2,50-2,68 | 2,58 |
| Твердость | 2 | 2 | 3-4 | 2 |
| Яркость GE | 80-92 | 86-92 | 84-97 | 65-75 |
| Средний размер частиц по методу отложения осадка, мкм | 0,2-4,8 | 0,4-10 | 0,8-2,9 | 0,3-4,8 |
| Маслоемкость, г / 100 г | 30-45 | 40-45 | 50-95 | 30-40 |
| Удельная поверхность, м 2 /г | 5-20 | 6-20 | 8-16 | 15-24 |
| pH , 10% дисперсия | 3,5-8,0 | 6,0-8,0 | 5,0-6,0 | 4,0-6,5 |
| Форма частиц | пластинки / книжки | пластинки | пластинки | пластинки / книжки |
Таблица 2.Сравнение марок каолина.
| Наименование | АО «Днипрокаолин» (Украина) КВФ-90-1 | Thiele Kaolin Co (США) KAOCAL R | Dorfner GmbH (Германия) | ЗАО «ГЕОКОМ» МИКАО R | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DORKAFILL R H | DORKAFILL R 600 | 04-98 | 03-98 | 02-98 | |||
| Массовая доля остатка на сите №0045, % | 0,01 | 0,00 | 0,02 | 0,00 | 0,01 | 0,00 | 0,00 |
| Медианный диаметр частиц (Микросайзер-201А), мкм | |||||||
| средний (D50) | 1,5 | 1,6 | 5,2 | 2,9 | 4 | 3 | 2 |
| максимальный (D98) | 12,1 | 8 | 26 | 18 | 22 | 17 | 10 |
| минимальный (D10) | 0,6 | 0,5 | 2,0 | 1,0 | 1,1 | 1,0 | 0,7 |
| Оценка цветовых предпочтений | |||||||
| белизна по CIELab (ISO 787/1, C/2°), % | 95,0 | 99 | 97,2 | 97,4 | 98,5 | 98,5 | 98,5 |
| яркость по DIN 53163 (Ry, C/2°), % | 93,9 | 99 | 96 | 96,5 | 99,3 | 99,3 | 99,3 |
| яркость по ISO 2470 (R457), % | 89,0 | 97 | 92 | 93 | 96,5 | 96,5 | 96,5 |
| белизна по ISO 11475 (D65/10°), % | 92,5 | 85 | 86 | 92 | 92 | 92 | |
| желтизна по ASTM D1925-70 (C/2°), % | 8,3 | 3,5 | 4,3 | 4,2 | 3,2 | 3,2 | 3,2 |
| Маслоемкость по ISO 787/5, г/100г | 45 | 62 | 56 | 61 | 38 | 41 | 52 |
Каолин обогащенный
Каолин обогащают сухим и мокрым способом. Процесс этого обогащения осуществляется на промышленных предприятиях, построенных близко от мест добывания каолина. В этом веществе после его обогащения содержатся сульфиды, окислитель железа и окислитель титана (зависит от каолиновой марки) в количестве от ноля целых трех десятых процента до одного процента. Эти добавки в каолине снижают его белый цвет и его стойкость к огню. Каолин после обогащения не содержит в себе растворенного в воде или слабой кислоте песка или иных примесей.
Свойства каолина
В разных областях промышленности нашел свое место каолин, так как он имеет полезные свойства как химические, так и физические: гидрофильность, дисперсность, устойчивость к огню, наличие в достаточном количестве оксида алюминия, пластичность, химическая неактивность, хорошие свойства диэлектрика после обжига, малая плотность, нет трудностей при измельчении, нет абразивных частиц.
Применение каолина
Использование сырого первичного и вторичного каолина необходимо, чтобы создавать устойчивые к огню материалы. Сырьем для создания тонких керамических изделий, для создания фарфоровых и фаянцевых предметов, а еще для создания цемента белого цвета, служит каолин. Промышленная химия применяет каолин, чтобы создавать сернокислый алюминий, оксид алюминия, пигмент ультрамарина, его применяют как носитель и наполнитель пестицидов и удобрений, а еще как катализатор химических реакций. Больше всего потребляется каолин для создания бумаги, на производстве его применяют в качестве наполнителя, чтобы сделать бумажные изделия мелованными. Еще каолин нужен как наполнитель, чтобы производить резину, пластмассу, клей, мастику, изделия парфюмерии. Применим он в медицине (всем известная белая глина). Нужен каолин и при создании лакокрасочной продукции, так как его влажность составляет всего один процент.
Рецепты продуктов промышленности, производящей лаки и краски, используют каолин в качестве распределителя диоксида титана в красках, разбавляемых в воде, для работ по архитектуре. Кальцинированные каолины при этом демонстрируют свои основные признаки: яркость, выделение диоксида титана и кроющая способность. А еще отмытый каолин в определенной мере делает лучше выделение диоксида титана и его возможно использовать, чтобы изменять уровень глянца (глянец интенсивнее, если размер частиц меньше).
Промышленность, производящая материалы из лаков и красок, в каолине ценит в первую очередь визуальные признаки, но также применяет его как функциональный наполнитель. Каолины применяются, чтобы сделать больше текучесть, повысить признаки выравнивания, прочности пленок, гладкости пленок, устойчивости к влиянию атмосферы. Так как каолины кальцинированные очень твердые, то они повышают устойчивость покрытий к износу.
При оптимизации рецептур создания краски, чтобы обеспечить лучшее соответствие цены и качества, подбор каолинового инертного наполнителя имеет важное значение.
Выбор такого наполнителя зависит от типа покрытия:
Источник
Белый портландцемент. Особенности сырьевой смеси.
Весь тех. Процесс посвящён главному вопросу обеспечить высокую степень чистоты.
Каолин, мел, маложелезистый известняк.
Весь процесс обжига должен пройти с условием, что C4AF будет в пределах 1-1,5%
1.т.к отсутствуют железистые примеси, которые в ПЦ являются плавнями и обеспечивают синтез С3S, увел. Температуру обжига до 1500-1600 0С.
2. Не применяют в качестве топлива мазут, ограничивают зольность сырья, наиболее эффективно применение газа. За счёт подъёма t обжига производительность печи снижается, стоимость клинкера возрастает т. к полностью исключить наличие железа в сырье невозможно, то предпринимают приём резкого охлаждения клинкера. Например: после выхода из печи клинкер резко охлаждают в воде t уменьш с 1600 до 5000С происходит процесс перехода FeO, Fe2O3 красящая способность ниже – отбеливание клинкера.
Для помола клинкера применяют спец. Мелющие тела (уралитовые) степень истирания низкая, состоят из глинозёма, загрязнение клинкера железом при помоле не происходит.
Футировка мельницы спец фосфорными плитками
Добавки до 20% обожжённый каолин-метакаолинит, диатомит высветленный не более 10%.
Свойства белого цемента:
БЦ-I степень белизны не менее 80%
100% — BaSO4 – эталон белизны
Сроки схватывания не ранее 45 минут
Конец не позднее 12 часов
Тонкость помола на сите 0,08 не более 12%
По прочности марки 400,500
Низкая коррозионная стойкость это связано с большим количеством C3A, так же невысокая морозостойкость, это обусловлено тем, что величина контракции усадки цементного камня будет выше.
Применение: декоративные штукатурки, цементные краски, плиточные изделия.
На базе белого ПЦ клинкера.
Отличается тем,что при помоле вводят спец. Красящие добавки, это будут природные минеральные пигменты.
Требования к пигментам:
Высокая щелочестойкость, высокая красящая способность
Для красного цемента – сурик (красная глина)
Синий- соединения кобольта
Зеленый – соединения хрома, искусственного синтезированный минеральный порошок.В зависимости от вида пигмента назначается его предельное содержание.
Ряд пигментов увел. Водопотребность цемента, огранич. Краски прим. Редко
До 0,5 % от массы клинкера втаоциалиновый пигмент.
В состав штукатурки включают гидрофобизатор.
Отличается особыми требованиями по степени белизны, весь технологический процесс производства цемента, начиная с выбора сырья, посвящен главному вопросу получить вяжущее белого цвета. Цвет цемента устанавливают путем сравнения с эталоном, за который принят сульфат бария.
В качестве сырьевых материалов применяют белую глину- каолин, мел или маложелезистый известняк. Сырьевая смесь должна содержать минимальное количество четырехкальциевого алюмоферрита С4АF.
Обжиг белого клинкера происходит при более высоких температурах 1500-1600ºС
При помоле применяют специальные мелющие тела- уралитовые (за счет истирания металлические шары загрязняют железом), футеровка мельниц специальными фарфоровыми плитами. При помоле клинкера белого цемента допускается введение следующих добавок: обожженный каолин не более 20%, диатомит не более 10%.
Требования к белому цементу:
Цемент маркируют в зависимости от степени белизны БЦ-1 (80%) первый сорт, БЦ -2 (75%) второй сорт, БЦ – 3 (68%) третий сорт.
Начало схватывания – не ранее 45 мин, конец- не позднее 12 часов. Тонкость помола по остатку на сите 008 не более 12%.
Марки по прочности 400, 500.
Сырьевые материалы для производства белого портландцемента — известняки и глинисто-песчаные породы с крайне ограниченным содержанием красящих оксидов. Известняки по этому показателю подразделяются на два класса — А и Б; максимальное допустимое содержание в известняке оксида железа — 0,15% для класса А и 0,25% — для класса Б; соответственно содержание оксидов марганца в расчете на оксид марганца (II) — 0,015% и 0,03%.
Требования к глинистому компоненту сырьевой шихты следующие (табл.).
Указанные значения обычно корректируются применительно к физико-химической характеристике
Таблица. Требования к глинисто-песчанистому сырью
| Допустимое содержание красящих оксидов, % | SiO2 | Al2Оз | |
| Материал | Fe2O3 | Ti02 | MnO |
| Каолин-сырец | 0,8 | ||
| Каолин обогащенный | 1,5 | ||
| Песчано-глинистые отходы | 1,0 | 0,8 | 60—72 |
| Полукислые глины | 1,2 | 1,0 | 65—80 |
| Кварцевые пески | 0,2 | Следы | Не менее 96 |
Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Источник
