کائولن چیست و بالکلی چیست، با معرفی کاربرد و آنالیز

تاريخچه کائولن

واژه كائولن از سلسله جبال بلند كائولينگ به معني قله مرتفع در ناحيه جيان كسي در كشور چين گرفته شده است كه از خاك چيني سفيد رنگ تشكيل شده است.

در اواسط دوران تانگ، قبل از ميلاد مسيح، صنعتگران چيني قدم هاي نخستين را در تصفيه و پاك نمودن مواد اوليه جهت توليد كالاهايي برتر و عاري از نقص برداشته بودند. اين تحولات ابتدا منجر به ساخت برخي ظروف سفالين با سنگ‌نما به رنگ سفيد شد كه در تهيه آنها از خاك كائولن استفاده مي‌گرديد. آميختن فلاسپات ها با كائولن منجر به تهيه ظروف مزبور گرديد. كه نوع بدنه آنها از استحكام، سفيدي متمايل به زرد و شفافيت متوسطي برخوردار بوده است.

بعلت استقبال فراوان از اين ظروف، عرضه آنها در بازارهاي جهاني افزايش پيدا كرد. اولين كارخانجات صنعتي ظروف پرسيلن يا چيني در چينگ ـ ته ـ چن تأسيس شد كه صدها سال در اين زمينه فعاليت مي‌كردند. يكي از كشفيات قابل توجهي كه در آن زمان حاصل گرديد و بعدها مورد تقليد و دوباره سازي ساير صنعتگران قرار گرفت. استفاده از كبالت بخاطر رنگ آبي حاصل از آن در ترسيم نقوش بر روي ظروف مزبور بود. كبالت قبلاً بوسيله ايرانيان بر روي ظروف سفالين مورد استفاده قرار گرفته و از طريق آنها نيز به صنعتگران چين منتقل شده بود. بطور كلي تمام مراحل ساخت، اصول اوليه و فرمول چگونگي تهيه چيني آلات هميشه نزد چينيان مخفي نگهداشته مي‌شد و آن ها همواره اين اسرار را بصورت گنجي پاسداري مي‌كردند.

كشور ژاپن را نيز از دير زمان مي‌توان جزء يكي از اولين و بزرگترين توليد كنندگان كالاهاي پرسيلن (چيني‌آلات) محسوب نمود. محصولات اين كشور هميشه به تعداد فراوان و با مرغوبيتي متوسط در سطح جهان عرضه مي‌شده است. فرآورده‌هاي ژاپن اغلب از نقوش و فرمهاي تقليدي برخوردار بودند و گرچه از جهات تكنيكي در سطح عالي قرار داشتند ولي به لحاظ عدم ابتكار توليدات نامحدود، محصولات چيني اين كشور به لحاظ اهميت در دوره دوم جهاني قرار دارد.

در چين سفرهاي ماركوپلوو ديگران قطعاتي از چيني‌هاي ساخت وارد اروپا گرديد. در آن زمان اروپائيان ظروفي خشن و ابتدائي توليد مي‌كردند كه پس از مشاهده قطعات چيني كوشش فراواني در ساختن ظروف چيني بكار بردند. صنعتگران اروپائي با اضافه كردن گرد شيشه به خاكهاي سفيد رنگ سعي نمودند كه محصولات چيني مشابه محصولات كشور چين را توليد نمايند ولي اين كشف تا سال 1709 كه مقارن با شروع تحولات صنعتي در اروپا مي‌باشد، بوقوع نپيوست.

در آن زمان يعني اواخر قرن 18 ميلادي سفالگران با تجربه پي مي‌بردند كه تمام رازها در تركيب كائولن، سيليس و فلدسپات نهفته است و گفته مي‌شود كه اين كشف براي اولين بار توسط بانگر كه شاگرد يك دوافروش آلماني بود انجام گرفته است، ولي امروزه اين كشف را به گرافونت شرينهاس نسبت مي‌دهند. در برخي نوشته‌ها به چگونگي روش ساخت چيني و ورود آن بصورت مخفيانه به اروپا توسط ميسيونرهاي مذهبي اروپائي اشاره شده است. اين كشف به سرعت در تمام اروپا اشاعه پيدا كرد و كارخانجات چيني سازي در سرتاسر اين قاره احداث گرديد.

در انگلستان خاك سفيدي كه از منطقه كورنوال استخراج مي‌شود پرسيلن ادت به معني خاك چيني مي‌نامند. در طي سالهاي اخير همراه با گسترش دانش و كشف خواص گوناگون كائولن، اين ماده جايگاه خاصي در صنعت كسب كرده و امروزه بعنوان ماده اوليه اصلي يا جنبي و كاتاليزور در بسياري از صنايع استفاده مي‌گردد.

كائولن در ايران نيز از دير باز مورد توجه بوده و آثار حفريات قديمي از قبيل تونل و گودالهاي متعدد، حكايت بر شناخت آن نزد پيشينيان ايران زمين دارد. تاريخ معدنكاري بر روي كائولن در ايران به درستي معلوم نيست. در قرن نهم اين اشياء در بين ايرانيان بسيار رايج بوده و سفالگران سلاجقه و صفويه سعي فراوان در بازسازي آنها كردند. در عصر صفويان تعدادي از صنعتگران چيني نيز جهت تعليم و آموزش به ايران آمدند ولي از اين آموزش نتايج مطلوبي حاصل نشد. بجز آنكه ايرانيان بشدت تحت تأثير نقوش و رنگهاي هنرمندان چيني قرار گرفتند. از آن به بعد بتدريج پي به اهميت و خواص كائولن بردند و در صنايع مختلف از آن استفاده كردند.

مشخصات کائولن ، آنالیز کائولن و کاربرد کائولن

كائولن يك اصطلاح اقتصادي است كه براي كانسارهاي رسي تقريباً سفيد به كار مي رود و از نظر صنعتي به رسي هايي كه داراي مقدار قابل توجهي كائولينيت باشند،اطلاق مي‌شود. اين كانسارها اغلب شامل كاني كائولينيت و يا فرآورده هاي بدست آمده از آن مي باشند. در گذشته اصطلاح خاك چيني به عنوان مترادف كائولن استفاده مي شد. نام كائولن از كلمه كائولينگ چيني به معناي تپه سفيد مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج مي شده است.

كائولن از مجموعة كانيهاي رسي بوده و فرمول شيميايي آن H₄Al₂Si₂O₉ مي باشد.كاني هاي كائولن شامل كائولينيت، ديكيت، ناكريت و هالوزيت مي باشد. فراوان ترين كاني اين گروه كائولينيت مي باشد. همه اين كاني ها جزء كاني هاي آلومينو- سيليكات مي باشند كه در سيستم مونوكلينيك و يا تري كلينيك متبلور مي شوند. از مهم ترين خصوصيات كاني شناسي رس هاي كائولن نرمي و عدم سايندگي آنها مي باشد. سختي كائولن در مقياس موهر در حدود 2-5/2 مي باشد. اين نرمي در كاربردهاي صنعتي آن يك مزيت محسوب مي شود.

رس هاي كائولن اكثراً از آلتراسيون كاني هاي آلومينيوم سيليكات در نواحي گرم و مرطوب بوجود مي آيند. فلدسپات ها از جمله كاني هاي عمومي منشاء پيدايش آنها مي باشد. پلاژيوكلاز فلدسپارها (سديم يا پتاسيم) معمولاً در ابتدا كائولينه مي شوند. فلدسپارهاي پتاسيك به كندي آلتره شده و توليد كائولن هاي مخلوط با سريسيت دانه ريز، ايليت يا هيدروموسكويت مي كند.

كائولن يا خاك چيني به رنگ سفيد بيشترين كاربرد را در توليد چيني و سراميك دارد.

به طور خلاصه خصوصيات مهم كائولن، كه مصارف متعدد آن را سبب شده است مي توان به صورت زير نام برد:

1. از نظر شيميايي در گستره وسيعي از تغييرات PH بدون تغيير مي ماند.
2. داشتن رنگ سفيد كه آن را به صورت ماده رنگي قابل استفاده مي سازد.
3. دارا بودن خاصيت پوششي بسيار خوب
4. نرمي و غير سايشي بودن آن
5. قابليت اندك هدايت جريان الكتريسيته و گرما
6. قيمت ارزان

كائولن از نظر صنعتي به رس‌هايي كه داراي مقدار قابل توجهي كائولينيت باشند اطلاق مي‌گردد. كائولينيت، يك كاني رسي صفحه اي به رنگ هاي 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. سختي آن يك (در مقياس موس) و در حالت متبلور به 5/2- 2 مي‌رسد. وزن مخصوص آن ³gr/cm2.6 و نقطه ذوب 1785 درجه سانتی گراد مي‌باشد.

كائولن از نظر كاني شناسي جزء گروه كاني هاي سيليكات آلومينيوم آبدار است. فرمول عمومي كائولن H₄Al₂Si₂O₉ مي‌باشد كه داراي 5/39درصدAl₂O₃ 3،/46درصدSiO₂و14درصد آب است.

اين کاني به سهولت در آب و عموماً‌ در مايعات پراكنده مي‌شود، نفود ناپذير بوده و در حالت خشك مقدار زيادي آب از دست مي دهد اما منبسط نمي‌گردد. همين خاصيت كائولن را از گروه اسمكتيت متمايز مي‌نمايد. خمير آن با آب، شكل پذير بوده و با پختن، شكل و رنگ آن تغيير نمي كند. 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 عموماً‌ مرتبط به آب موجود در آن، خصوصاً‌ آب بشكه‌اي، بسيار قابل توجه است. بي آب شدن كانه‌هاي رسي از جمله كائولينيت عموماً در برابر دما، دگرگوني هايي را در ساختمان اين كانه پديد مي‌آورد.

چسبندگي يكي ديگر 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. کائولن از نظرکاني شناسي جزء کاني هاي سيليکاته آلومينيوم آبدار است.

كانيهاي اين گروه عبارتند از : كائولينيت، ديكيت، ناكريت و هالوزيت و همچنين متاهالويزيت و خاك نسوز مي‌باشد.

از جمله خصوصيات اقتصادي مهم كائولن اندازه ريز ذرات آن مي باشد. اغلب ديگر موادي كه به عنوان رنگدانه، پركننده، پوشش دهنده و روان ساز استفاده مي شوند، بايد به وسيله عمليات هزينه بر خردايش و آسيا كردن، كاهش اندازه داده و به پودر تبديل شوند. علاوه بر هزينه بري، تقليل اندازه آنها نيز تصادفي بوده و به طور غيرمنظم شكسته مي شوند. كائولن از مجموعه هاي سستي از بلورهاي ريز كه بيشتر شكل و اندازه ثابتي دارند، تشكيل شده است و نيز اندازه مورد استفاده در صنعت كمتر از دو ميكرون بوده و اين يك مزيت اقتصادي براي آن محسوب مي شود. بنابراين در صنعت نيز اندازه ذرات كائولن را بر حسب درصد وزني ذرات كوچك تر از دو ميكرون بيان مي كند.

از خصوصيات شيميائي ديگر كائولينيت آن است كه در گستره وسيعي از تغييرات PH تغيير نمي‌كند ولي در اسيد سولفوريك غليظ حل شده، ژل سيليسي از خود بجا مي‌گذارد. گداخته آن در اسيد كلريدريك نيز حل مي‌شود.

يكي از مهم ترين خصوصيات صنعتي كائولن ماهيت شيميايي خنثي آن مي باشد. كائولن تحت شرايط شيميايي صنعتي و در محدوده PH بين 3 تا 9 پايدار مي باشد. بنابراين مي تواند به راحتي به عنوان رنگدانه، پوشش و پركننده با ساير تركيبات استفاده شود.

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 مي‌آيد. 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 حرارت زايي آن آغاز مي‌شود و در اين مرحله با خارج شدن سيليس از متاكائولينيت مازاد، تركيب بصورت يك فاز شبكه اسپينل (₂SiO3 ,₃O₂Al2) درمي‌آيد. سيليس آزاد شده 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 احتمالاً‌ 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 مي‌آيد. بنابر اين فاز پاياني اين فرآيندهاي حرارتي شيميايي، موليت و كريستوباليت مي‌باشد كه مقدار كمي كوارتز و بندرت تريديميت آنها را همراهي مي‌كنند.

سنگ کائولين برحسب نوع پيوندهايش به دو گروه پيوند نرم و سخت تقسيم مي‌شوند:

1- كائولن داراي پيوندهاي نرم كه عمدتاً در صنايع كاشي‌سازي و چيني‌سازي و سراميك‌سازي و مجمسه‌سازي مورد استفاده قرار ميگيرند. پيوند در اين كائولن فقط با هيدرات ميسر است.

2- كائولن داراي پيوندهاي سخت كه عمدتاً در صنايع لاستيك‌سازي و كاغذ‌سازي مصرف دارند. پيوند در اين نوع فقط با كلسيم امكان‌پذير است و اصطلاحاً‌ در چنين حالتي شبكه پر مي‌باشد.

روش های اکتشاف کائولن

اكتشاف كائولن همانند اكتشاف هركانسار غيرفلزي ديگر، شامل سه مرحله نمونه‌برداري، تجزيه و اندازه‌گيري كميت‌هاي موردنياز و بالاخره تحليل داده‌ها، بخصوص مطالعه تغيير‌پذيري كميت‌هاي موردنياز دركل نهشته (كانسار) مي‌باشد. سپس با حذف مناطقي كه كيفيت مناسب را دارا نمي‌باشند، بايد به محاسبه و تعيين ذخيره و نهايتاً رسم منحني‌هاي عيار ذخيره پرداخت. دراينجا بحث عيار كمي پيچيده‌تر از عيار دركانسارهاي فلزي است، زيرا دركانسارهاي غيرفلزي، بخصوص در كانه‌هاي رسي، تركيب شيميايي و خواصي كه مي‌تواند مفيد يا مضر باشند از پيچيدگي بيشتري برخوردار هستند، بنابراين منظور از عيار در اينجا حدود قابل قبول خواص كائولن مي‌باشد. حال در ذيل به هريك از مراحل فوق‌الذكر مي‌پردازيم:

1) نمونه‌برداري

شكي نيست كه به منظور طراحي بهينه نمونه‌برداري از يك كانسار كائولن، مي‌بايستي قبلاً اطلاعاتي درمورد موقعيت كانسار بدست آورد و به درك صحيحي از موقعيت زمين‌شناسي آن دست يافت. بنابراين بخش بزرگي ژنز كانسار ضروري است. اين امر از آن جهت با اهميت است كه مي‌تواند ما را در شناخت تغيير‌پذيرهاي اوليه و كميت‌هاي مهم ياري دهد. براي مثال دريك كانسار كائولن هيدروترمال (هيپوژن) كه شدت فرآيند كائولينيتيزاسيون بشدت تابع عمق است، ممكن است مقدار سيليس اضافي كه همراه اين نوع كانسارها ديده مي‌شود، در زون سليسيفيكاسيون، بشدت افزايش يابد. درهمين تيپ كانسارها، ممكن است بعلت تغييرپذيري شدت ليچينگ، مقدار عناصر قليايي و قليايي خاكي دربخشي از كانسار از مرغوبيت و كيفيت مطلوب برخوردار نباشد، و يا زونهاي پيريتي كه ممكن است با اين تيپ كانسارها همراه نباشند، پس از اكسيداسيون موجب افزايش مقدار كاني‌هاي آهن‌دار شده و از مرغوبيت بخشي از كانسار بكاهد.

همچنين موقعيت فضائي كانسار (توسعه ابعاد كانسار در سه جهت) نيز از اهميت خاصي برخوردار است، زيرا در كانسارهاي هيدروترمال با شيب تند، اغلب متغييرهاي فوق در امتداد قائم منطقه‌بندي مي‌شوند، درصورتي كه در كانسارهاي با شيب ملايم از اين نوع، همين تغييرات، ممكن است با شيب ملايم نسبت به عمق ديده شود ولي تغييرات جانبي در تعداد شمالي- جنوبي و يا خاوري- باختري ممكن است بيشتر باشد.

درمورد كانسارهاي برجاي كائولن، درك صحيحي از پالئوژئوگرافي نيز مي‌تواند درمحلي با انباشتگي زياد و يا كم در اكتشاف كمك نمايد و درمورد كانسارهاي رسوبي كه فاز حمل و نقل را نيز تحمل نموده‌اند، جهت جريان آبهاي سطحي درجهت كشف بخش‌هاي ضخيم‌ نيز مي‌تواند مفيد واقع گردد. اطلاعات زير در شناخت ژنز كانسار بسيار مهم بشمار مي‌روند.

مشخصات سنگ‌شناسي، كاني‌شناسي و همچنين وضع ريزش‌هاي جوي و توپوگرافي ناحيه منشاء كه با مستقيماً از طريق هوازدگي باعث توليد كاني‌هاي رسي از جمله كائولن گرديده و يا براي مثال توليد ماسه سنگ فلدسپاتي را سبب شده كه خود مي‌تواند در تحولات بعدي به كائولن تبديل شود.

وضع تكتونيكي ناحيه منشاء، كه خود بشدت روي سطوح پالئوتوپوگرافي اثر داشته و آن را كنترل مي‌نمايد. علاوه برآن عوامل تكتونيكي مي‌تواند در تغيير دادن نسبت تخريب شيميايي (توليد كائولن در ناحيه منشاء) به تخريب مكانيكي (توليد ماسه سنگ فلدسپاتي يا ميكايي) مؤثر واقع گردد. درحالتي كه نسبت تخريب مكانيكي به شيميايي بالا باشد، ماسه سنگ فلدسپاتي پس از حمل و نقل و رسوبگذاري در محيط رسوبي، شانس تبديل شدن به موادرسي از جمله كائولن را دارا مي‌باشد.

مورفولوژي حوضه‌هاي رسوبي و همچنين توزيع انرژي در آنها نيز از اهميت خاصي برخوردار است، زيرا در حوضه‌هاي رسوبي پرانرژي، مخلوط ماسه و رس كائولني شانس بسيار زيادي براي جداكردن ايندو از يكديگر داشته و درنتيجه باعث بالا رفتن عيار كائولن رسوبي خواهد شد.

الف‌ ـ طراحي نمونه‌برداري سطحي

به منظور طراحي نمونه‌برداري سطحي، لازم است تا اطلاعاتي كه در فوق به آنها اشاره شد. در مورد ژنز كانسار، در اختيار قرار بگيرد و سپس براساس تغييرات لايه‌بندي و شناخت امتداد و حداكثر و حداقل تغييرپذيري‌هاي سطحي ممكن، اقدام به برداشت تعدادي نمونه در امتداد پروفيل كه امكان تغييرپذيري بر روي آنها حداكثر است نمود. سپس براساس اطلاعات حاصل از آناليز نمونه‌ها، در صورت نياز به برداشت نمونه سطحي بيشتر اقدام نمود.

ب ـ نمونه‌گيري عمقي

جهت نمونه‌گيري عمقي، اقدام به حفاري مغزه‌گيري با استفاده از شبكه‌هاي حفاري مي‌گردد براي حفاري با قطر زياد موردنظر هستند، استفاده از گل حفاري بنتونيتي بدليل امكان آلودگي ماده معدني در حفاري كائولن محدود گرديده است. تعيين مناسب‌ترين مكانهاي حفاري اوگري يا مغزه‌اي براساس اطلاعات بدست آمده از مطالعات سطحي امكان‌پذير مي‌باشد.

2) تعيين تست‌هاي لازم

تعيين تست‌هاي لازم جهت اندازه‌گيري خواص مهم و ويژه‌اي كه برحسب مورد مصرف تكنولوژيكي ماده معدني تغيير خواهدكرد. بسيار با اهميت است. دراين خصوص ليستي از متغيرهاي مختلف در ذيل ذكر شده است، ولي لازم به توضيح است كه در همه موارد نيازي به اندازه‌گيري همه اين متغيرهاي نخواهد بود. بلكه از بين آنها مي‌توان با توجه به اهداف مصرفي ماده معدني، تعدادي از آنها را كه در ارزيابي ماده معدني مفيد واقع مي‌شوند، انتخاب نمود.

الف ـ تعيين تركيب شيميايي:

شامل اكسيدهاي اصلي: MgO_ CaO-FeO-Al₂O₃-SiO₂-Na₂O-K₂O

تعيين عناصر كمياب نظير: ارسنيك، آنتيموان، جيوه، بر

ب ـ تعيين تركيب كاني‌شناسي:

از آنجا كه ممكن است كائولن همراه كاني‌هاي رسي ديگر از خانواده اسمكيت (مونت موريونيت)، اليت، سريسيت باشد درنتيجه شناخت آنها ضروري است.

ج ـ تعيين دانه‌بندي

درمورد كائولن‌هاي نرم كه معمولاً در كانسارهاي رسوبي توسعه يافته، در آبهاي شيرين تشكيل مي‌شوند، ماكروكريستالهاي كائولينيت، دانه درشت‌ترند، درصورتي كه كائولن‌هائي كه در حوضه‌هاي رسوبي آب شور تشكيل مي‌شوند، معمولاً دانه ريزترند.

د ـ درجه سفيدي

اين عامل تا حدودي تابع مقدار آهن و ساير اكسيدها و هيدروكسيدهاي فلزي است.

ه ـ تعيين قدرت جذب و تعادل يوني

و ـ تعيين نقطه ذوب

ز ـ تعيين نقطه شيشه‌اي شدن

ح ـ تعيين وزن مخصوص

ت ـ تعيين وزن نسوزندگي

ي ـ تعيين رنگ پس از پخت

محاسبات آماري و تخمين تغييرپذيري خواص اندازه‌گيري شده

تعيين عيار

پس از بررسي‌هاي سطحي و آناليز نمونه‌هاي عمقي، عيار ماده معدني (ماده معدني با كيفيت مناسب) و همچنين ضخامتي كه در آن، عيار ثابت درنظر گرفته مي‌شود. مشخص مي‌گردد و سپس كل كانسار به بلوكهاي متفاوتي از نظر كيفيت تقسيم مي‌شود.

تهيه نقشه‌هاي موردنياز زمين‌شناسي و توپوگرافي (محاسبه ذخيره هر بلوك كه در سراسر آن خواص مفيد يا مضر ماده معدني ثابت فرض مي‌شود).

رسم منحني‌هاي كيفيت ذخيره براساس اطلاعات بدست آمده از كليه بلوكها

ارزيابي اقتصادي كانسار

در ارزيابي يك ذخيره كائولن، پارامترهاي تجاري مهم بوده، و درتمام مراحل اكتشاف بايد مورد توجه قرار بگيرد. از جمله شفافيت، رنگ پخت، سفيدي، قطر اجزاء، خواص شكل‌پذيري و خواص حرارتي.

كاربرد روش ژئوفيزيكي در شناسايي زون هاي كائولن

يكي از روش هاي متداول و مؤثر در شناسايي و تعيين زون هاي غني از كائولن استفاده از روشهاي ژئوفيزيكي مي‌باشد.

در اكتشاف كائولن چنانچه تمايز خاك چيني و سنگهاي دربرگيرنده قانع كننده نباشد، روشهاي ژئوفيزيكي مي‌تواند جهت تشخيص و تعيين كانسار و كاهش هزينه‌هاي حفاري مورد استفاده قرار بگيرد.

برای این کار ابتدا برداشت پروفيل ژئوفيزيكي با روش IP و سپس مطالعه دقيق كاني‌شناختي و سنگ شناختي، براي تفكيك زونهاي آلتره و تهيه نقشه دقيق گسترش ماده معدني انجام مي‌گيرد. در مرحله بعد درصورت مثبت بودن شواهد و دلايل كاني‌سازي، مطالعه ژئوفيزيكي دقيق با روشهاي الكتريكي انجام مي‌پذيرد.

كاربرد داده‌هاي ماهواره‌اي و ژئوفيزي هوايي در اكتشاف كائولن

عكسبرداري هوايي و استفاده از عكسهاي هوايي در بررسيهاي زمين‌شناسي سابقه طولاني دارد. در تكامل بررسي فوق، مطالعه منابع معدني با استفاده از سنجش از دور ماهواره‌اي پا بر عرضه گذاشته است. استفاده از مشخصه‌هايي كه مواد معدني و كانسارهاي مختلف در نگاره‌هاي هوايي نشان مي‌دهد، به تحليل و ارزيابي كانسار و سنگهاي ميزبان كمك مي‌نمايد. تغييرات رنگي تابع عوامل مختلف نظير هوازدگي سنگ بستر، پوشش گياهي و ساير عوارض طبيعي زمين است. اساس كار بدين صورت است كه امواج الكترومغناطيس منعكس شده از اشياء توسط دستگاه‌هاي حساس كه در داخل ماهواره جاي گرفته‌اند مثبت شده و بصورت نوار يا فيلم به زمين مخابره مي‌شود.

اصولاً اكتشاف هر ماده معدني، شامل دوقسمت مي‌باشد. در اين قسمت به نحوه اكتشاف در يك منطقه معدني پرداخته مي‌شود، يا بعبارت ديگر چه مراحلي بايد طي شود تا يك معدن بطور دقيق و علمي شناسايي و تعيين ذخيره گردد.

پس از بررسي‌هاي نقشه‌هاي زمين‌شناسي با مقياس كوچك، مناطق موردنظر تعيين و براي پيجويي مقدماتي اكيپ‌هاي پيجويي شروع بكار مي‌نمايد.

اكيپ‌هاي پيجويي كه در واقع يا بندگان معدن مي‌باشند با استفاده از نقشه‌هاي توپوگرافي و جغرافيا و همچنين عكس‌هاي هوايي شروع به تجسس مي‌نمايند و پس از بررسي كامل منطقه از نظر زمين‌شناسي، چينه‌شناسي، رسوبگذاري، تكتونيك، برداشت نمونه از لايه‌هاي حاوي ماده معدني اقدام به تهيه گزارش نموده و درصورتي كه نتايج مطالعه صحرائي و نتايج آزمايشگاهي مثبت باشد منطقه قابل كار تشخيص داده مي‌شود. در اين حالت ممكن است نقشه‌هاي كوچك مقياس نيز تهيه گردد و بدين ترتيب كار گروه پيجوئي خاتمه مي‌يابد.

گروه اكتشافي از اين مرحله به بعد وارد عمل مي‌شود. هرگروه اكتشافي متشكل از قسمتهاي زمين‌شناسي، حفاري و نقشه‌برداري است كه زيرنظر سرپرست گروه كار مي‌كنند.

روش‌هاي عمده استخراج کائولن

به روش‌هاي مختلف روباز استخراج مي‌شود. انواع بيل‌ها، كج‌بيل‌ها، اسكراپر و… در استخراج كائولن بكار مي‌رود. همچنين استخراج بوسيله لدرهاي هيدروليكي يا شياركش‌ها صورت گرفته و انتقال آن به محل كارخانه با كاميون، تسمه‌نقاله، خطوط لوله و… انجام مي‌پذيرد.

كائولن‌هاي نرم و شكننده با فشار آب كه از دور توسط مونيتور كنترل مي‌شود، برداشت مي‌شود. معدنكاري به‌صورت انتخابي براساس داده‌هاي حفاري صورت مي‌گيرد.

استخراج كائولن در دنيا عمدتاً بصورت روباز صورت مي‌پذيرد. هر چند در استخراج اين ماده معدني، ماشين‌آلات و تجهيزات خاصي موردنياز نمي‌باشد. اما وجود ماشين آلاتي از قبيل لودر، بولدوزر، كاميون، تانكر، پيكور، ديزل ژنراتور … با تعداد متفاوت برحسب ظرفيت استخراج اجتناب‌ناپذير است. از آنجائي كه بايد سعي شود كه دربرداشت ماده معدني، ناخالصي‌ها و كاني‌هاي همراه كائولن به ميزان حداقل ممكن باشد. لذا استخراج آن بايد دقت كافي صورت پذيرد.

به منظور انتخاب يك روش استخراج مناسب بايد اطلاعات زمين‌شناسي كانسار از قبيل وضعيت توده معدني، شكل، شيب،

اندازه، عيار و توزيع كاني مورد توجه قرار گيرند. همچنين داده‌هاي زمين‌شناسي و معدني كانسار از قبيل وضعيت سنگ معدني و سنگ‌هاي درون‌گير، گسل‌ها، درزه‌ها و عوامل تكتونيكي و نيز آبهاي سطحي و فشارهاي طبقات مدنظر قرار داده شوند.

روش های متداول فرآوری کائولن

كائولن ابتدا به‌صورت خشك فرآوري مي‌شود كه شامل خردكن، خشك‌كردن و نرم‌كردن است، كه محصول آن كائولن با كاربري در سراميك، رنگ و لاستيك است. فرآوري‌ تر، يا شستشو با آب كاني‌هاي غيركائولن را از مايع رس‌دار جدا مي‌كند، كه در اين مرحله كائولن با كاربري به عنوان پركننده و پوشش حاصل مي‌شود. در انواع سرندها، هيدروسيكلون‌ها و… مايع رسي را مي‌توان تا حد 30% جامد در مخزن ته‌نشيني غليظ كرد و با سانتريفوژ كردن، 75% ذرات با اندازه 2 ميكرومتري را از آن جدا كرد، ذرات درشت با اولترافلوتاسيون ريزشده و بعد مراحل تورق زدايي، غربال كردن، فيلتركردن و خشك كردن و گاهي تكليس برروي آن انجام مي‌شود.

در حالت ديگر مايع كائولن‌دار به دو دسته ريز و درشت با استفاده از سانتريفوژ، هيدروسيكلون يا جداسازي با آب بطور ممتد تقسيم شده و بعد تركيبات آهن‌دار رنگ‌زا از آن شسته مي شود. بعد از آبگيري با تبخير، فيلتر مكش چرخان يا فشاري، كيك كائولني را مي‌توان خارج كرد و خشك نمود و يا به‌ صورت ماده با 70% جامد براي دادوستد منتقل كرد.

درتورق‌زدايي، ذرات كائولن به صورت مكانيكي به ذرات روشن و نازكي جدا شده و در دما C °500 تكليس مي‌شوند تا ساختار بلوري مجزايي در آن بوجود آيد. اين عمل سبب افزايش درخشندگي و كدري كائولن مي شود.

حتي بهترين کائولن هاي دنيا هم در حدود 20 % ناخالصي دارند. بنابراين بايستي آنها را تغليظ کرد و مواد قليايي آن را به کمتر از 5/1 % رساند.

کائولن مصرفي بايد داراي مشخصات ذيل باشد :

1-درصد Al₂O₃ بايد از 30 % بيشتر باشد.

2-ميزان اکسيدهاي آهنFe₂O₃  نبايد از 1 درصد بيشتر شود.

3-ميزان اکسيد تيتانيوم TiO₂ بايد به 2/0 درصد کاهش يابد.

4-اکسيدهاي قليايي نبايد از 2 درصد بيشتر شود.

5-حداکثر ميزان CaO، 2/0 درصد و MgO، 3/0 درصد باشد.

6-افزايش ميزان کائولينيت نسبت به ساير کاني هاي موجود باعث مرغوبيت کائولن مي شود.

7-دير گدازي کائولن بايد در حدود 1700 درجه سانتيگراد باشد.

8-مدول گسيختگي آن بايد بيش از 10 کيلوگرم بر سانتي متر مربع باشد.

هدف از آرايش كائولن جدا كردن ناخالصيهاي موجود در آن است. به طور كلي عمل جدا كردن ناخالصي‌هايي نظير زاج، گچ، پيريت و فلدسپات‌ها تجزيه نشده از كائولن را كانه‌آرايي كائولن مي‌گويند و اصطلاحاً به عمل جدا كردن عناصر مزاحم نظير سديم، پتاسيم و كلسيم توسط آب، كائولن‌شويي گفته مي‌شود.

مبناي آرايش كائولن در بيشتر موارد طبقه بندي آن از نظر ابعاد است، زيرا با توجه به قابليت خرد شدن بيشتر كائولن نسبت به ناخالصي‌هاي همراه آن مثل كوارتز، ميكا و همچنين توجه به اين نكته كه كائولن داراي خاصيت جذب آب شديدي مي‌باشد و در وقت كم بصورت خميري با شكل‌پذيري زياد و نيز در وقت زياد بصورت ذرات دانه ريز در آب معلق مي‌شود، مي‌توان آن را از ناخالصي هاي همراه جدا كرد. مراحل آرايش كائولن بسته به كيفيت ماده معدني و مشخصات مورد نظر در محصول آراسته ممكن است بسيار ساده يا پيچيده باشد. در بسياري از موارد بافت كانسنگ به نحوي است كه در تماس با آب در ابعاد طبيعي يا پس از خرد شدن تنها در مرحله سنگ‌شكني، ذرات كائولن از ناخالصي هاي همراه جدا شده بصورت دانه ريز در محيط پراكنده مي‌شوند. بالطبع آرايش اين نوع مواد ساده‌تر است، زيرا ناخالصي هاي همراه كائولن بصورت ذرات دانه درشت وجود دارند. برعكس در بعضي موارد ديگر، بافت ماده اوليه كائولن بسيار دانه ريز و متراكم است و تنها در تماس با آب ذرات كائولن نمي‌توانند از ناخالصي ها جدا شوند در اين موارد گاهي لازم است كه ماده معدني تا ابعاد دانه ريزتري آسيا شود.

آسيا كردن ماده معدني از يك طرف هزينه عمليات را بشدت افزايش مي‌دهد و از طرف ديگر باعث خرد شدن بخشي از ناخالصي ها تا ابعاد ميكروني مي‌شود. در نتيجه اين قبيل ناخالصي ها نيز همراه محصول آراسته كائولن باقي مانده و كيفيت آن را كاهش خواهند داد.

ذكر اين نكته ضروريست كه در بسياري از موارد ساختار كانسار وضيعت لايه‌ها و رگه‌ها به نحوي است كه امكان استخراج انتخابي كائولن براي رسيدن به كيفيت بهتر وجود دارد، براي اين منظور لازم است از كانسار بطور منظم نمونه برداري شود و مورد آزمايش قرار گيرد و بر مبناي نتايج حاصله روش استخراج انتخاب شود.

امروزه پيشرفت هاي زيادي كه در زمينه فرآوري كائولن صرت گرفته، كه به اقتضاي خواص مورد نظر صنايع مصرف كننده بوده است. بخصوص صنعت كاغذ‌سازي كه مصرف كننده عمده كائولن بعنوان پوشش دهنده مي‌باشد.

پيشرفت هاي ويژه در اين زمينه عبارتند از:

1-استفاده از سانتريفوژ پيوسته جهت طبقه‌بندي مواد از ابعاد ميكروني

2-كاربرد همزه‌هاي قوي و بزرگ جهت تفرق كائولن در كارگاه مستقر در معدن

3-حمل و نقل كائولن بصورت پالپ

4-جايگزيني فيلتر پرسهاي صفحه‌اي و قابي با صافيهاي خلاء‌استوانه‌اي،دوار و پيوسته.

5-بكارگيري خشك كن‌هاي افشانگي

6-نصب تكليش كنند‌ه‌ها جهت توليد رنگدانه با درخشندگي زياد

7-گسترش تكنيكهاي فلوتاسيون جهت حذف ناخالصيهاي بسيار ريز آهن و تيتانيم.

8-توسعه تكنيك هاي متورق سازي كه صفحات انباشته شده ذرات را به صفحات مجزا و بزرگ با خواص پر كنندگي و پوششي خوب جدا كنند.

9- توسعه جدا كننده‌هاي مغناطيسي با شدت زياد.

روش فرآوري سنگ معدني كائولن به نوع مصرف محصول بستگي دارد اساساً‌ دو فرآيند كلي متفاوت در صنايع توليد كائولن بكار مي‌رود،‌فرآيند خشك و فرآيند تر.

الف) روش خشك

هر چند امروزه در اكثر معادن،‌روشه اي خشك بعلت بازدهي و دقت كمتر به تدريج جاي خود را به روش هاي تر داده‌اند. با اين وصف ممكن است بعلت كيفيت ماده اوليه، استفاده از روش هاي خشك امكان‌پذير باشد و با كمبود آب در ناحيه معدني و يا هزينه زياد تهيه آب مورد نياز، استفاده از روش هاي خشك را ضروري مي‌سازد.

در صورت استفاده از روش هاي خشك رطوبت ماده اوليه بايستي كمتر از 1 تا 2 درصد باشد و در صورتي كه بيشتر از اين مقدار باشد خشك كردن آن در كوره (معمولاً‌ كوره‌هاي دوار) الزاميست. عمليات خشك كردن را مي توان در حين آسيا كردن مواد‌، ‌با دميدن هواي گرم به داخل آسيا انجام داد. تلاطم هوا و ذرات در داخل آسيا و توجه به اين نكته كه قسمت هاي سطحي قطعات ماده اوليه بلافاصله پس از خشك شدن بصورت ذرات ريز در هوا متفرق مي‌شوند، باعث مي‌شود كه قسمت هاي مياني قطعات در تماس با هواي گرم قرار گيرد و با ايجاد سيستم تبادل حرارت بسيار خوب در محيط، عمليات خشك كردن تقريباً‌فوري انجام گيرد. خرد كردن كائولن به روش خشك را مي‌توان با آسياهاي گلوله‌اي، چكشي و غلطكي انجام داد. طبقه‌بندي مواد خرد شده توسط كلاسيفايرهاي هوايي انجام مي‌شود.

كلاسيفاير مناسب براي كائولن با تركيبي از جريان هواي رو به بالا و نيروي گريز از مركز كار مي‌كند و از دو مخروط، كه يكي در داخل ديگري قرار گرفته است تشكيل شده است. جريان هوا بين اين دو مخروط داخلي را يك و نتيلاتو تامين مي‌كند. براي آنكه هوا بتواند در مسيري بسته جريان داشته باشد، برشي در جداره مخروط داخلي ايجاد شده است. مواد اوليه از طريق يك محور تونلي وارد كلاسيفاير مي‌شود و به توسط يك صفحه گردان در داخل كلاسيفاير توزيع مي‌شوند. اولين طبقه‌بندي در اثر جريان هواي رو به بالا و طبقه‌بندي دوم توسط پره‌هاي چرخان كه در بالاي كلاسيفاير نصب شده‌اند انجام مي‌شود. ذرات دانه درشت در اثر نيروي گريز از مركز به بدنه مخروطي داخلي بر مي‌خورد و در امتداد آن به طرف پايين حركت مي‌كند و از دهانه مخروط خارج مي‌شود مخروط خارجي نقش يك سيكلون گردگير را ايفا مي‌كند. ذرات كائولن در امتداد جدار مخروط خارجي به طرف پايين حركت مي‌كنند و هواي تميز شده از طريق برش مخروط مياني به مسير برگردانده مي‌شود. حد جدايش اين وسيله را مي‌توان با تنظيم تعداد تيغه‌هاي و انتيلاتور و چرخان و سرعت گردش آن كنترل كرد.

محصول اين روش عموماً‌ بعنوان پر كننده‌هاي ارزان در لاسيتك، پلاستيك و صنعت كاغذ (در جايگاه درخشندگي حساسيت زيادي ندارد) استفاده مي‌شود.

ب) روش تر

در اين روش كائولن با افزودن مواد شيميايي متفرق سازي در يك همزن بالنجر به صورت يك پالپ در مي‌آيد. آنگاه پالپ مزبور توسط كلاسيفايرهاي جامي يا سيكلونها از شن و ماسه عاري شده و سپس به دو بخش دانه درشت و دانه ريز با استفاده از سانتريفوژهاي پيوسته، هيدروسيكلون ها، جداكننده‌هاي آبي يا سرندهاي لرزان طبقه بندي مي‌گردد.

بخش دانه ريز از اين كلاسيفايرها در معرض جدا كننده‌هاي مغناطيسي با شدت زياد جهت حذف اوليه آناتاز قرار داده مي‌شود. و نيز بار حذف اكسيد آهن مورد فروشوئي قرار مي‌گيرد. اما وقتي يك رس درخشندگي كافي و خصوصيات پوششي خوبي دارد،‌ مي‌تواند مستقيماً‌ به مرحله فروشوئي وارد شود، بدون اينكه تحت فرآيند جدايش مغناطيسي و يا متورق سازي قرار گيرد.

فرآيند فروشوئي با استفاده از محلول اسيد سولفوريكو در حضور يك عامل احيا كننده نظير هيدروسولفيت سديم يا روي جهت حفظ انحلال آهن و جلوگيري از تشكيل هيدروكسيد آهن سه ظرفيتي انجام مي‌شود. زاج نيز جهت لخته شده رس به آن اضافه مي‌شود تا به آبكشي كمك كند رس شسته شده با استفاده از سانتريفوژ با سرعت زياد،‌صافي هاي خلاء دوار يا فيلتر پرس آبكشي مي‌شود.

بدون استفاده از جدا كننده مغناطيسي محصول نهایي مي‌توان درخشندگي در حدود 85-75 ISO داشته باشد. رس هائي با درخشندگي بالاي 90ISO از تلفيق جدا كننده مغناطيسي و فلوتاسيونو يا فلوكولاسيون انتخابي در خط توليد بدست مي‌آيند. هر يك از اين روش ها مزايا و محدوديت هاي خاص خود را دارند و بنابراين تركيبي از دو يا سه روش فوق در صنعت جهت رسيدن به بهترين كائولن از ماده خام متداول است.

روش هاي زيادي براي فرآوري كائولن در دنيا به كار مي‌رود. يكي از روشهاي قديمي روش سنگ جوري دستي است كه شامل انتخاب و جدا كردن قطعات نسبتاً‌درشت ناخالصي هاي كائولن (در حد بزرگتر از چند سانتيمتر) روي نوار نقاله توسط تعدادي كارگر است.

با توجه به قابليت خرد شدن بيشتر كائولن نسبت به اكثر ناخالصي هاي همراه آن، درصورتي كه ابعاد ناخالصي ها پس از آزاد شدن كائولن بزرگتر از چند ميليمتر باشد، مي‌توان آن ها را توسط سرند از ناخالصي ها جدا كرد. سرند كردن ممكن است به طريقه خشك يا تر انجام شود.

روش كانال هاي طويل،روش قديمي است كه در آن از كانال طويلي با شيب كم استفاده مي‌شود كه در مسير آن حفره‌هائي پيش‌بيني شده است. ناخالصي‌هاي موجود در كائولن با توجه به ابعاد بزرگتري كه دارند و همچنين ناخالصيهايي كه داراي جرم مخصوص بيشتري هستند عمدتاً‌در داخل حفره‌ها سقوط مي‌كنند. كائولن آراسته پس از عبور از كانال خارج مي‌شود. اشكال اين روش طولاني بودن مسير و زمان بيشتر مورد نياز براي آرايش و همچنين احتياج داشتن به تعداد زيادي كارگر است.

2) فيلتراسيون

در اين مرحله آبگير، تجهيزات اصلي مورد استفاده عبارتند از: فيلت پرس ها، سانتريفوژهاي با سرعت زياد، فيلترها خلاء گردان و فيلترهاي لوله‌اي، فيلتر پرس هاي صفحه‌اي پالپي را كه درصد جامد كمي دارد، با اعمال فشار تغليظ كرده به حدود 70% جامد مي‌رسانند. اين عمل در فشاري درحدود 8 تا 9 باز انجام مي‌شود. كيك فشرده شده در حاليكه هنوز بخاطر رطوبت خود چسبنده است بايد بطور دستي از دستگاه پرس تخليه شود.

با استفاده از فيلت استوانه‌اي گردان غلظت پالپ به 65-55 درصد جامد افزايش مي‌يابد. يك فيلتر بزرگ (با حدود 4 متر قطر و 11 متر طول) مي‌تواند 12 تا 15 تن بر سرعت رس از درجه پوشش و 30 تن بر ساعت رس از درجه پر كننده توليد كند. يكي از وظايف مهم فرآيند فيلتراسيون حذف مواد شيميايي از رس است. جهت تسهيل در اين كار از دوش آب استفاده مي‌شود.

قابل ذكر است كه انتخب فيلتر تا اندازه زيادي به نوع خشك‌كن مورد استفاده در مرحله بعدي بستگي دارد. فيلترهاي خلاء گردان مي‌توانند ظرفيتهاي توليد بالايي داشته باشند (و كاهش درهزينه كارگر)، اما كيكي را شامل 35% رطوبت توليد مي‌كنند. انواع جديد فيلتر پرس هاي با فشار زياد مي‌توانند محصولي شامل 24% رطوبت و فيلترهاي لوله‌اي نيز محصولي با 18-16% رطوبت مي‌دهند. در مورد فيلترهاي لوله‌اي،‌كيكي حاصل مي‌شود كه براي بيشتر مشتريان قابل قبول است (بخصوص براي پر كردن كاغذ) و بنابراين مرحله خشك كن حذف مي‌گردد.

3- عمليات خشك كردن و خشك كن‌ها

انواع تجهيزات متداول جهت خشك كردن كائولن عبارتند از : خشك كن‌هاي نواري (Converyer Dryers)، خشك كن‌هاي آپرون (Apron Dryers)،‌خشك كن‌هاي گردان،‌خشك كن‌هاي استوانه‌اي و خشك كن‌هاي با بستر معلق، ‌در سالهاي اير دو نوع جديد خشك كن‌هاي افشانگي و خشك كن‌هاي سريع بوئل محبوبيت فراواني كسب كرده‌اند. خشك كن‌هاي گردان با حرارت غير مستقيم بطور تيپيك 23 متر طول و 3 متر قطر دارد و، ظرفيت تبخيري آنها در حدود 2 تن بر ساعت و ظرفيت توليدي آن ها 10 تن بر ساعت مي‌باشد. مراحل اساسي كار عبارتند از : پخش كردن پالپ بصورت قطرات كوچك، ‌اختلاط قطرات با گازهاي گرم، خشك كردن قطرات و بازيابي مواد جامد. پخش مواد جامد. براي پخش كردن پالپ مي‌توان با هر يك از انواع اين خشك كن‌، از افشانك ديسكي يا انژكتوري استفاده كرد. گفته مي‌شود كه خشك كردن بصورت افشانگي احتمال بوجود آمدن ذرات سختي كه ضمن فرآيند خشك كردن شكل مي‌گيرد را كاهش مي‌دهد

در صنايع معدني، عمده‌ترين كاربرد خشك‌كن‌هاي افشانكي در مورد كائولن است كه معمولاً‌متشكل از ذراتي عمدتاً‌كوچكتر از 2 ميكرون است. كيك فيلتر با افزايش مقدار كمي پلي فسفات سديم (بعنوان عامل متفرق كننده) بصورت پالپ درمي‌آيد و توسط پمپ به خشك‌كن منتقل مي‌شود خشك كن‌هاي افشانگي انعطاف پذيري ساير خشك‌كن‌ها را ندارند و براي خشك كردن مواد بصورت كيك فيلتر مناسب نيستند، بلكه بايد مواد را به حالت پالپ به آنها منتقل كرد.

نوع ديگر تجهيزات خشك كردن كه در صنعت استفاده مي‌شود، خشك كن‌هاي «بابستر سيال» هستند كه مخصوصاً براي خشك كردن محصول بصورت پلت مناسبند و نيز آسياي ساينده هربرتؤ كه در آن ذرات رس بوسيله تيغه‌هاي گردان درون اتاقكي كه چرخه هواي گرم در آن وجود دارد به پودر دانه‌ريزي تبديل مي‌شود.

اگر يك مشتري رس پودر شده لازم داشته باشد، محصول خشك كن مي‌تواند به داخل آسيا كه با هواي گرم جاروب مي‌شود وارد گشته كه در آنجا هم آسيا شده و هم رطوبت آن به 1% تقليل مي‌يابد. محصولي با 1% رطوبت كاملاً‌بصورت گرد و غبار قابل پراكنده شدن است و لذا بايد بسته‌بندي شود. در مورد خشك كردن نكات زير قابل اشاره است:

٭ رس خشك با كيك فشرده شده،‌جهت دستيابي به محصولي با 25% رطوبت و يا با پالپ براي افزايش غلظت آن از 65-55% به 80-70% جهت كاربرد در صنعت كاغذ مخلوط مي‌گردد.

٭ كيك فيلتر همچنين مي‌تواند به شكل نودول بيرون داده شود، سپس خشك شده آن آسيا مي‌گردد تا محصولي كه رس اسيدي ناميده مي‌شود بدست آيد.

٭ اكثر كاخانجات بزرگ، بيشتر از يك روش خشك كردن در اختيار دارند و مي‌توانند خط توليد را به تناسب نياز مشتري به نوع خاصي از محصول تمام شده تنظيم كنند.

تجهيزات عمده مورد استفاده در فرآوري كائولن به روش تر

1) كالاسيفايرهاي جامي

2) روشي كه براي آرايش كائولن در غرب كاروليناي شمالي، جورجيا و فلوريدا بيشتر بكار رفته است استفاده از كلاسيفاير جامي است. اين كلاسيفاير از طرفي به شكل جام تشكيل شده است. كائولن به حالت پالپ از قسمت مركزي جام وارد مي‌شود و در اين قسمت ذرات درشت ته‌نشين مي‌شوند و كائولن آرايش يافته به آرامي از پيرامون جام سرازي مي‌شود.

ابعاد جام بستگي به حجم پالپ اوليه و ابعاد كوچكترين ذراتي كه بايد ته‌نشين شوند دارد. ذرات ته‌نشين شده توسط تيغه‌هايي كه به كمك تعدادي بازو به آرامي دوران مي‌كنند. به طرف مركز جام هدايت شده و از دريچه ته ريز خارج مي‌شوند. سپس براي بازيابي كائولن باقيمانده در بين اين ذرات،‌آن ها را با آب صافي شستشو مي‌دهند و با عبور مواد از زير تعدادي دوش آب عمليات شستشو را كامل مي‌كنند، بدين ترتيب مي‌توان به دو محصول قابل استفاده،‌يكي كائولن عاري از ماسه و ديگري ماسه عاري از كائولن دست يافت.

2)هيدروسيکلون ها

چنانچه آزاد كردن كائولن از ناخالصي هاي همراه، مستلزم خرد كردن ماده اوليه تا ابعاد كوچكتر باشد، به منظور تسريع در جدا شدن ابعادي ذرات، از وسايلي استفاده مي‌شود كه براساس نيروي گريز از مركز كار مي‌كنند. رايج‌ترين وسيله از اين نوع هيدروسيكلون است. اين وسيله از ظرفي استوانه‌اي – مخروطي تشكيل شده است كه مواد به حالت پالپ به طور مماسي از قسمت استوانه وارد آن مي‌شوند و در نتيجه حركت استوانه‌اي درشت‌ترين ذرات كه معمولاً‌ ناخالصي هاي همراه كائولن هستند،‌ به جداره مخروطي شكل ظرف چسبيده و خروج آنها از دهانه زيرين ظرف كه در رأس مخروط قرار گرفته است (ته ريز هيدروسيكلون) خارج مي‌شوند. بسته به نوع ماده اوليه و مشخصات مورد نظر در محلول آراسته نهائي مي‌توان سرريز هيدروسيكلون را براي بهتر كردن كيفيت آن طي يك يا چند مرحله ديگر توسط هيدروسيكلون آرايش داد و يا براي بازيابي كائولن باقيمانده در ته ريز هيدروسيكلون، اين بخش را در هيدروسيكلون ديگر آرايش داد. كوچكترين حد جدايش قابل دستيابي در هيدروسيكلون‌ها در حدود 5 ميكرون است.

3) دستگاه گريز از مركز (سانتريفوژ)

دستگاههاي گريز از مركز به عكس هيدروسيكلون ها كه دستگاه هايي ساكن هستند، از ظرفي به شكل جام، استوانه و يا مخلوط كه با سرعتي زياد (در حدود rpm 3500) حول محور خود گردش مي‌كند. تشكيل شده‌اند. در دستگاه گريز از مركز،‌ به علت نيروي گريز از مركز شديدي كه بر ذرات وارد مي‌شود، سرعت ته‌نشين شدن ذرات افزايش پيدا مي‌كند و مي‌توان ضمن صرفه‌جويي قابل توجه در فضا و دستمزد، كائولن را در ابعاد خيلي كوچك طبقه‌بندي كرد. رايج‌ترين نوع اين وسيله از ظرفي لوله‌اي شكل تشكيل شده است كه در داخل آن مارپيچي با سرعت كمي متفاوت با مخروط دوران مي‌كند.

ماده اوليه به حالت پالپ از قسمت مركزي وارد مي‌شود. ذرات دانه درشت تحت نيروي گريز از مركز به طرف جدار داخلي ظرف هدايت و توسط مارپيچ از قسمت رأس مخروط خارج مي‌شوند ذرات دانه ريز هم كه عمدتاً‌متشكل از كائولن هستند از قسمت قاعده مخروط بيرون مي‌آيند. كوچكترين حد جدايش قابل دستيابي در دستگاه هاي گريز از مركز در حدود چند ميكرون است. اين وسيله كم حجم و با ظرفيت زياد است. انواع بزرگ آن كه تنها سطحي معادل 14 متر مربع را اشغال مي‌كنند، مي‌توانند 100 تن ماده اوليه در ساعت آرايش دهند.

هدف از روش هاي فوق‌الذكر در حقيقت طبقه بندي مواد خصوصاً در دانه‌بندي خيلي كوچك است. با توجه به طبيعت كائولن و خاك هاي رسي كه بسيار ريزدانه‌اند، مي‌توان با جدا كردن ذرات درشت كيفيت كائولن را افزايش داد.

4) جدا كننده مغناطيسي با شدت زياد

ناخالصي‌هاي رنگي در كائولن نظير آناتاز، روتيل، گوتيت،‌هماتيت، ميكا و پيريت خاصيت مغناطيسي ضعيفي دارند، لذا اين ناخالصي ها را بايد توسط جدا كننده‌هاي مغناطيسي با شدت زياد حذف كرد. جدا كننده‌اي كه براي آرايش مواردي با ابعاد در حد ميكرون (مشابه كائولن) قابل استفاده است،‌جدا كننده مغناطيسي با گراديان زياد است كه فيلتر مغناطيسي نام گرفته است. در اين جدا كننده در يك ميدان مغناطيسي يكنواخت مقداري رشته‌هاي باريك فرو مغناطيسي كه حدود 5 تا 10 درصد فضا را اشغال مي‌كنند، قرار داده شده است.

رشته‌هاي مورد نظر در محفظه‌اي كه بطور تيپيك 211 سانتيمتر قطر و 50 سانتيمتر عمق دارند تعبيه شده‌اند. در اطراف لبه‌هاي تيز اين رشته‌‌هاي بسيار ظريف ميدان مغناطيسي شديدي در حدود يك كيلو گوس را مي‌توان بدست آورد، محفظه مذكور توسط 16 سيم پيچ‌هاي توخالي كه هر يك شامل يك تن مس مي‌باشند، احاطه شده است. و ميداني مغناطيسي باشدت 15 تا 20 كيلو گوس را ايجاد مي‌نمايد. توان الكتريكي مصرفي 270 تا 500 كيلو وات مي‌باشد. واحدبزرگتر آن با قطر 301 سانتيمتر قابليت فرآوري 130 تن بر ساعت كائولن را با 30 ثانيه زمان توقف دارد و 400 كيلو وات توان مصرفي آن است.

هنگام عبور ماده اوليه كائولن به حالت پالپ از فضاي موجود در بين اين رشته‌ها ذرات پارامغناطيسي فوق‌الذكر جذب آنها مي‌شوند و محصول خارج شده عاري از آهن خواهد بود،‌كار اين وسيله متناوب است،‌زيرا به تدريج سطح رشته‌ها از ذرات جذب شده پوشيده مي‌شود، لذا بايستي پالپ ورودي و همچنين ميدان مغناطيسي را قطع و با عبور آب صاف از داخل دستگاه،‌ ذرات پارامغناطيسي را خارج كرد. اين عمليات طي يك سيكل تقريباً‌20 دقيقه‌اي انجام مي‌شود. تكنيك جدايش مغناطيسي پيشرفت قابل ملاحظه‌اي در صنعت كائولن بوجود آورده و فرآوري كائولن هايي با عيارهاي پايين‌تر را ممكن ساخته است. در نتيجه اين عمليات ذخاير اقتصادي كائولن در جنوب شرقي ايالات متحده به بيش از دو برابر افزايش يافته است.

5) فلوتاسيون

حذف ناخالصي هاي تيتانيم- آهن از رس بوسيله فرآيند فلوتاسيون معمولي كاري مشكل است. قطر اين ناخالصي ها معمولاً كوچكتر از 2 ميكرون بوده و مقادير كمي از آن ها در رس وجود دارند. در صنعت مدت زيادي است كه دشوار فلوتاسيون ذرات كمتر از 10-5 ميكرون توسط سلولهاي فلوتاسيون مشخص شده است و يك دليل ارائه شده براي اين امر است كه حباب هاي توليد شده در سلولهاي فلوتاسيون معمولي براي جذب ذرات ريز، بسيار بزرگ هستند و بنابراين سرعت فلوتاسيون پايين است. غيرعادي نيست. هر آزمايش كامل فلوتاسيون در آزمايشگاه 45 تا 200 دقيقه جهت حذف ناخالصي هاي تيتانيم – آهن از رس طول طول بكشد، فرآيند فلوتاسيون حامل تكنيكي است كه براي شناور كردن ذرات ريز آناتاز از رس با استفاده از يك سلول فلوتاسيون معمولي طراحي شده است، در اين تكنيك ذرات حامل كه قبلاً آماده شده‌اند، در اندازه‌هاي بهينه (نظير كلسيت زير 325 مش) به خط فلوتاسيون اضافه مي‌شوند و بدين ترتيب آنها مي‌توانند ذرات آناتاز حامل بوسيله يك كلكتور مناسب نظير اسيدهاي چرب، روغن تال (Tail oil )آماده شده و در يك مخرن جداگانه با گل آب رس مخلوط ميگردند. بدين ترتيب ذرات آناتاز آبران (هيدورفوب) طي يك مكانيزم جذب هيدروفوبيكي به ذرات كلسيت مي‌چسبند و مزيت ديگر اين فرآيند (بهبود سينيتيك فلوتاسيون) را نشان مي‌دهد. به اين دليل است كه درخشندگي كائولن مورد عمل را در بازيابي بالاتر بهبود مي‌بخشد.

پترونات كلسيم نيز در اين فرآيند استفاده مي‌شود كه نقش اول آن ممكن است فعال كردن آناتاز باشد اين ماده شامل 41% كمپلكس سولفونات كلسيم و 59% نفت است و همچنين بعنوان يك امولسيون ساز براي كلكتور نفتي انجام وظيفه مي‌كند. مقدار زيادي نيز سولفات آمونيوم (Kg/ton 27/2) بكار مي‌رود اما نقش آن در اين فرآيند مشخص نيست. اضافه كردن كفساز نيز لازم نيست زيرا هم اسيد چرب و هم سولفونات نفت كف كافي را توليد مي‌كنند.

آماده‌سازي حامل كلسيتي كلكتور بسيار ساده‌تر است. كاني كلسيت (325 مش) با روغن تال (Kg/ton 8/1) در حضور سرد سوز آور (Kg/ton 113/0) آماده مي‌شود. مقدار كاني حاصل مورد استفاده از30 تا 200 درصد وزني رس متغير است. قسمتي از اين كاني حامل بازيابي شده دوباره وارد خط مي‌شود. كانيهاي ديگري مثل كوارتز. باريت، سيليس، گوگرد، فلوريت و… نيز ممكن است بعنوان كاني حامل مورد استفاده قرار گيرند، اما كلسيت به علت ارزانتر بودن و وفور بيشتر مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

پالپ آماده شده وارد سلولهاي فلوتاسيون اوليه مي‌شود و بخش شناور شده طي سه مرحله ديگر شسته مي‌شود كه محصول شناور شده نهايي عمدتاً‌ آناتاز است. نمودار ساده نشده‌اي از فرايند فلوتاسيون كائولن با استفاده ازكلكتور كلسيتي در شكل آورده شده است.

فلوتاسيون حامل بطور موفقيت آميزي بوسيله شركت معدني و شيميايي « انگلهارد» از سال 1961 جهت توليد كائولن مورد استفاده در پوشش كاغذ با درخشندگي 90 + بكار گرفته شده است. ليكن اين فرآيند معايب زير را نيز دارد:

1- مصرف مواد زيادي براي آماده سازي كاني حامل مورد نياز است.

2-فرآيند فلوتاسيون در غلظت هاي پائيني از پالپ (كمتر از 20% جامد) موثر است كه طبعاً‌ هزينه آبكشي را افزايش مي‌دهد.

3- كاني حامل اضافه شده بايد اساساً‌ از محصول رس حذف شده و جهت برگشتن به خط بازيابي گردد.

4- حضور كاني حامل و مواد شيميايي باقيمانده در رس اثرات زيان آوري روي محصول نهائي دارد.

جهت مطالعه مكانيزم فلوتاسيون حامل،‌پتانسيل هاي سطحي آناتاز، كائولينيت كلسيت در 1/10 = PH اندازه‌گيري شد. محققين دريافتند كه آنها همه منفي و داراي مقادير تقريباً مشابه هستند به همين دليل امكان جاذبه الكتروستاتيكي بين آناتاز و كلسيت رد شد. نتيجه اينكه چسبندگي مزبور بوسيله واكنش هيدروفوبيك بين كانيهاي موجود در كلكتور فراهم مي‌شود. از آنجايي كه كلكتور روي هر سه كاني جذب سطحي دارد، هيچ دليل مشخصي براي فرآيند چسبندگي انتخابي بين آناتاز و كلسيت وجود ندارد. ولي محققين نشان داده‌اند كه پتانسيل‌هاي سطحي كائولينيت پس از يك همزدن شديد كاهش مي يابند. در حاليكه در مورد آناتاز تغييري در پتانسيل‌هاي سطحي صورت نمي‌گيرد. لذا پژوهشگران حدس زدند كه جذب كلكتور بر روي كائولينيت در مقايسه با آناتاز ضعيف مي‌باشد. همان گونه كه عنوان شده است،‌همزدن شديد ممكن است نقش مهم ديگري در فلوتاسيون حامل داشته باشد. ممكن است كه همزدن شديد توسط فلوكولاسيون برشي را براي ذراتي كه توسط كلكتور پوشانده شده‌اند فراهم كند. اين اثر اولين بار در سال 1975 توسط «وارن» مشاهده شد. بطور ساده فلوكولاسين مزبور موقعي رخ مي‌دهد كه انرژي همزدن شديد بر انرژي مانع چسبندگي غلبه كند.

«كاندي» (1969) فرآيندهاي فلوتاسيوني را كه گسترش داد كه نياز به كاني حامل ندارند. روال ساده اين فرآيند دو قسمتي است، ابتدا گل آب كائولن توسط همزدنشديد با حداقل HP/ton 25 انرژي لازم آماده مي‌شود، «كاندي» فهميد كه اين بهم ردنباعث از بين رفتن آلودگي سطحي كه اختلاف اثر كلكتور بر روي ذرات متفاوت دو كاني را كاهش مي‌دهد، موثر است. در بخش دوم خمير رس درحضور فعال كننده‌اي كه محلول در آب يك فلز قليايي خاكي يا يك فلز سنگين است، آماده مي‌شود.

«يانگ و ديگران» (1985)، فرآيند فلوتاسيوني را توسعه داده‌اند كه براي پرعيار سازي رس در غلظت هاي بالا طراحي شده است. مزيت هاي اين فرآيند عبارتند از: هزينه آبكشي كمتر و بازدهي بيشتر. اصول اصلي اين فرآيند شبيه به فرآيند فعالسازي «كاندي» است،‌جز آنكه گل آب رسي قبل از آماده‌سازي در معرض يك رنگزدائي اكسيداسيون قرار مي‌گيرند و يك پلي اكريلات محلول در آب قبل از فلوتاسيون بعنوان متفرق ساز به رس اضافه مي‌شود.

فرآيند فلوتاسيون ديگري كه بايد در اينجا به آن اشاره شود فلوتاسيون روغني است اين فرآيند شبيه فلوتاسيون معمولي است فقط در يك موردتفاوت دارند و آن اين است كه در فلوتاسيون معمولي، بجاي جمع‌آوري ناخالصيهاي رنگي (آناتاژ) با استفاده از حباب هوا، از مايعات غير محلول در آب استفاده مي‌شود،‌بعد از آماده سازي و افزودن شيميايي به رس مقداري نفتا يا مايعات غيرقابل حل در آب به پالپ افزوده مي‌شود و با همزدن زياد آن يك امولسيوني روغني در آب بوجود مي‌آيد. وقتي همزدن متوقف مي‌شود قطرات روغنهاي آناتاز بر روي سطح مي‌آيند كه مي‌توان آنها را جمع‌اوري نمود. در مرحله بعد مايع روغني يا ميع نامحلول در آب براي استفاده مجدد بازيابي مي‌شود. نمودار ساده شده اين فرآيند در شكل نمايش داده شده است. از فرآيند فلوتاسيون روغني براي ذرات خيلي ريز رس كه فلوتاسيون معمولي عملكرد خوبي روي آنها ندارند، استفاده مي‌شود ميزان درخشندگي 92 تا 93 شامل رسهايي است كه 95% آنها كمتر از 2 ميكرون هستند. مهمترين عيب فلوتاسيون روغني كنترل دقيقي است كه بايد روي آن انجام شود تا بازيابي خوب محلول حفظ شود، در ضمن بايستي مايع غير محلول بخوبي بازيابي شده بطور كه به اقتصادي بودن پروژه لطمه نزند.

7)كواگولاسيون ـ فلوكولاسيون انتخابي

اگر چه فرآيندهاي فلوتاسيون مختلف در حذف ناخالصي تيتانيم- آهن از رس هاي نسبتاً درشت دانه موفق بوده‌اند،‌ليكن توفيق كمي در مورد رسهاي دانه ريز داشته‌اند. بعنوان مثال فرآيندهاي مختلف فلوتاسيون در مورد رس هاي نسبتاً‌ درشت دانه جورجيا مركزي موفق و در مورد رس هاي بسيار دانه ريز جورجياي شرقي تقريباً ناموفق بوده‌اند. كائولن جورجياي شرقي معمولاً بطور تقريبي به ميزان 90% ازذرات كمتر از 2 ميكرون و در حدود 50% كمتر از 25/0 ميكرون در حالت خام تشكيل يافته است. فرآيندهايي از كواگولاسيون و فلوكولاسيون انتخابي وجود دارند، كه از اواخر دهه 60 گسترش يافته‌اند. شكرت «جي. ام. ام هابر» با استفاده از اين روشها، رسي با درخشندگي 90 + از ماده خام جورجياي شرقي از اوايل دهه 70 توليد مي‌كرده است.

با كنترل دقيقي محيط يوني در يك سوسپانسيون كائولن اين مكان وجود دارد كه كائولن را در حالت پراكنده نگهداشته و اجازه دهيم كه ناخالصي هاي رنگي لخته شوند (فلوكولاسيون).

محيط مناسب يوني براي فلوكولاسيون آناتاز ممكن است از راههاي مختلف مهيا شده باشد. شايد ساده‌ترين حالت، ايجاد تفرق بيش از حد ذرات كائولن باشد كه اين عمل توسط متفلق ساز‌هاي شيميايي مي‌تواند انجام شود از جمله اين متفرق سازها مي‌توان به پلي فسفات تتراسديم و هگزامتافسفات سديم اشاره كرد. وقتي مقدار مناسبي مواد شيميايي وارد محلول شوند. ذرات ريز كائولن كاملاً متفرق شده و در اين حالت ذرات آناتاز بهم چسبيده و لخته مي‌شوند، ذرات لخته شده رش مي‌كنند تا جائي كه اندازه آن ها نسبت به ذرات كائولن قابل توجه مي‌شود. در اين حالت لخته‌هاي آناتاز در ميان سوسپانسيون قابل تميز است. لايه بالايي كه كائولن خالص شده را در بر مي‌گيرد و لايه پائيني كه شامل آناتاز لخته شده است.

در فرآيندهاي مختلفي كه در بالا شرح داده شده، مقدار كمي از ناخالصيهاي موجود در رس بطور انتخابي بهم چسبيده و لخته مي‌شوند.

«مينارد» (1979) فرآيندي را گزارش كرد كه در آن كائولينيت توسط يك پليمر آنيوني با مولكول سنگين و پايدار، ‌لخته مي‌شود و ناخالصي هاي آهن و تيتانيم در سوسپانسيون باقي مي‌مانند. ليكن مقاديري از ناخالصي هاي در رس گير كرده، به همراه آن ته‌نشين مي‌شوند. لذا بايد اين لخته‌ها را با مخلوط‌كن قوي دوباره متفرق كرده، چند بار شست.

اگر چه فرآيندهاي كواگولاسيون- فلوكولاسيون موفقيت خود را در حذف ناخالصي ها از رس هاي جورجياي شرقي كه شامل ذرات بسيار ريز هستند ثابت كرده‌اند، ولي معايبي بشرح زير از اين روش گزارش شده است:

1- عموماً‌براي اين فرآيند نياز است كه غلظت پالپ كمتر از 20% باشد، لذا مقادير قابل ملاحظه‌اي آب بايد جدا گردد.

2- بازيابي محصول معمولاً بخاطر درگير شدن رس در لخته‌هاي ته‌نشين شده، پايين است.

3- پليمر لخته ساز باقيمانده در محصول نهائي تاثيرات زيان آوري دارد.

4- از آنجايي كه رسها داراي منشاء‌هاي گوناگوني هستند، لذا بايد آزمايشات زيادي براي ايجاد محيط يوني مناسب جهت فلوكولاسيون انتخابي انجام داد.

7) روش هاي بيولوژيكي

ميكرو ارگانيسم‌ها مي‌توانند با تاثير بيولوژيكي كه منجر به ايجاد محيطي اكسيد كننده يا احيا كننده مي‌شود، مواد خالصي را به حالت محلول در آورند. لازم به تذكر است كه در نتيجه عوامل بيولوژيكي، عملي عكس نيز ممكن است انجام شود، يعني ممكن است عناصر محلول تبديل به تركيبات غير محلول شده ته‌نشين شوند. كمتر ماده‌اي مي‌تواند تحت تاثير عوامل بيولوژيكي قرار نگيرد. تاثير اين عوامل بر روي ذخاير ذغالسنگ، گوگرد و فسفات از دير زمان شناخته شده است، در سالهاي اخير نيز بررسي هاي انجام شده نشان داده است كه سيليكات ها نيز تحت تاثير عوامل بيولوژيكي به حالت محلول در مي‌آيند حتي كانيهايي كه به عنوان غير محلول شناخته شده بودند نمي‌توانند در مقابل اين عوامل مقاومت كنند.

ميكروارگانيسم‌هاي هتروتروپيك مختلفي قادر به انحلال آهن از كانيهاي اكسيده آهن (ليمونيت،‌گوتيت و هماتيت) هستند. انحلال با تشكيل اسيدهاي آلي و ساير متابوليت‌ها به صورت عوامل كمپلكس و همچنين احياي آهن به طريقه آنزيمي و غير آنزيمي است.با پرورش نوعي قارچ در 30 درجه سانتيگراد در محيطي مغذي حاوي ملاس چغندر به عنوان منبع كربن و انرژي و استفاده از آن مي‌توان آهن موجود در كائولن را كاهش داد.

8) الكترواسمز

يكي از روشهايي كه در دهه دوم و سوم قرن حاضر در اروپاي غربي بكار مي‌رفت، روش الكترواسمز است. اين روش با توجه به هزينه‌هاي زيادي كه دارد (معادل Kwh 88 به ازاي هر تن ماده اوليه)، تنها در صورت در اختيار داشتن انرژي ارزان قابل استفاده است.

در اين روش از باردار شدن مواد جامد در آب و جذب آنها روي الكترودهايي با بار مخالف استفاده مي‌شود. نخست تصور مي‌شد كه در شرايطي از محيط كه ذرات كائولن با منفي دارند،‌ ناخالصي هاي همراه آن مثل كوارتز،‌ ميكا و كانيهاي آهن بار مثبت دارند، بنابراين ذرات كائولن روي كاتد جمع مي‌شوند. حال آنكه چنين نيست بنابراين اين روش مي‌تواند براي فيلتراسيون الكتريكي ذرات خيلي دانه ريز بكار رود.

بر مبناي اين روش، واحدهايي هنوز در انگلستان در حال كار هستند در اين واحدها ماده اوليه كائولن، پس از به تعليق در آمدن در آب، ابتدا از حوضچه‌هايي عبور داده مي‌شود و بدين ترتيب ذرات دانه درشت آن جدا مي‌شودن و بدين ترتيب ذرات دانه درشت آن جدا مي شوند سپس به داخل كانالهاي طويلي بطور 160 متر، عرض 3/1 متر و عمق 5/0 متر هدايت مي‌شود. در اين كانال ها كه مدت توقف مواد در آنها 70 دقيقه است، بخشي از كائولن با غلظت وزني 31% ته‌نشين مي‌شود كه پس از خشك شدن به عنوان محصول درجه 2 در صنايع كاغذسازي مصرف مي‌شود. سرريز كانال ها كه داراي محصول دانه ريز و با عيار بسيار زياد است، به دستگاه الكترواسمز هدايت مي‌شود. اين وسيله تشكيل شده است از بدنه‌اي از جنس شبكه‌اي فلزي به شكل نيم استوانه در نقش كاتد و محوري گردان در داخل آن بطول 5/1 متر و قطر 6/0 متر در نقش آند.

اين وسيله با جرياني يك سو بشدت 70 آمپر و ولتاژ 10 ولت تغذيه مي‌شود. ذرات كائولن روي آند مي‌چسبند و لايه‌اي به ضخامت 3 ميليمتر تشكيل مي‌دهند كه از روي آند تراشيده مي‌شود. در اين روش تنها 9% كائولن در آب خروجي باقي مي‌ماند.

روش هاي افزايش درخشندگي كائولن

روش هايي جهت كمبود كيفيت نوري كائولن خصوصاً در دو دهه‌ گذشته براي افزايش درخشندگي كائولن گسترش يافته‌اند. نظر به اين كه روش هاي فوق (روش هاي افزايش درخشندگي خود نيز نوعي از متدهاي فرآوري كائولن مي‌باشد لذا مي‌توان روش هاي افزايش درخشندگي را در زمره روش هاي فرآوري آورد). بطور طبيعي و بدون فرآوري،‌رسي با كيفيت خوب مي‌تواند درخشندگي در دود 75 تا 85 ISO داشته باشد. مقادير درخشندگي 90 و بالاتر از آن با استفاده از چند تكنيك پر عيار سازي ويژه قابل دسترسي است. اين تكنيك ها بقرار زيرند:

1- آسانترين اين روش ها رنگ زدايي است. فرايند شستشويي كه در آن كانيهاي آهن‌دار بوسيله افزودن يك ماده احيا كننده (معمولاً‌هيدروسولفيت سديم) در PH پايين (كه مي‌توان با افزودن اسيد سولفوريك و يا سولفات آمونيوم به آن رسيد) حذف مي‌شوند.

2- از طريق توسعه اولترا فلوتاسيون، جداسازي كاني هاي فوق‌العاده ريز امكان پذير شده است. در اين روش، يك كاني حامل را براي حمل ذرات بسيار دانه ريز كانه‌هاي آهن و تيتانيم بكار مي‌برند كه با فلوته شدن آنها درخشندگي محصول به حدود 90 مي‌رسد.

3- متورق سازي فرآيند ديگري است كه طي آن ذرات بزرگ كائولن (كه شامل توده‌هايي انباشته از صفحات شش گوش هستند) به ذرات نازك اما با صفحات مجزاي عريض مي‌شكنند. اين ذرات با ايجاد صفحات جديد تمايل به سفيدي بيشتري نسبت به يك رس طبيعي پيدا مي‌كنند. صفحات نازك بدست آمده از متورق سازي، يك پوشش عالي را براي كاغذ با وزن كمتر فراهم مي‌كنند.

4- تكليس: اگر چه تكليس كائولن‌هاي درشت و رس هاي كائولينيتي عمل متداول براي توليد شاموتها و كلوخه‌هاي نسوز (براي مثال بعنوان فرايندي جهت افزايش خواص نسوزندگي) مي‌باشد، ولي اين فرايند مي‌تواند همچنين بر روي ذرات ريز و سفيدتر كائولن جهت بهبود و افزايش درخشندگي و نيز بهبود سختي، ماتي و… اعمال گردد. اين كائولن جهت بهبود و افزايش درخشندگي و نيز بهبود سختي، ماتي و… اعمال گردد. اين كائولنه ا بطور فزاينده‌اي در لاستيك، رنگ هاي كائوچويي و پلاستيك ها مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

دو نوع كائولن كه اعمال حرارتي بر روي آنها انجام كه است براي دستيابي به خواص پوشش ويژه گسترش يافته‌اند. اين دو نع كائولن ا عبارتند از :

1- كائولن هايي كه بطور ناقص تكليس شده‌اند.

2- كائولن هايي كه بطور كامل تكليس شده‌اند.

دسته اول تا جايي حرارت داده مي‌شوند كه گروه‌هاي هيدروكسيلي كه در ساختمان بلور كائولينيت وجود دارند، بصورت بخار آب خارج شوند. درجه حرارت مزبور عموماً در حدود 650 تا 700 درجه سيليس (بسته به ميزان ماده‌اي كه مورد تكليس قرار مي‌گيرد) مي‌باشد. اين فرايند حرارتي رنگدانه را توليد مي‌كند، كه هنگام مخلوط شدن با پوشش دهنده‌ها وزن مخصوص موثر كمتري دارد. بعلاوه، قدرت پراكندگي نور اين محصول نسبت به رس هاي پوششي عادي بيشتر است. هنگاميكه اين كائولن بعنوان ماده‌اي افزودني به پوشش دهنده، كاغذ بكار مي‌روند تا كشساني و ماتي را در برگه‌هايي كه وزن اوليه كمي دارند افزايش دهند،‌حجيم بودن آنها يك مزيت بشمار مي‌رود. اين محصول گرانروي بالائي داشته و لذا نمي‌تواند به تنهايي بعنوان پوشش دهنده در ماشين‌هاي چاپ باعث سرعت بالا استفاده شود، ولي مي‌تواند تا حد 40% كل رنگدانه را در تركيب با ديگر انواع كائولن‌ها تشكيل دهد. افزودن اين كائولن هاي ناقص تكليس شده به تركيب پوشش دهنده سبب افزايش ضخامت پوشش، افزايش ماتي، كاهش عمده‌اي درافت درخشندگي و ماتي هنگام نورد كردن، بهبود پذيرش جوهر و يكنواخت‌تر شدن چاپ هاي چهار رنگ مي‌شود. كائولن ها كاملاً‌ تكليس شده، تا دمايي بين 1000 تا 1050 درجه سانتيگراد حرارت ديده‌اند. تلفيق دانه‌بندي ريز و فرآوري هاي خاص به كاهش سايندگي آنها تا حدي قابل قبول كمك مي‌كنند. اگر چه خواص فيزيكي محصول تكليس شده ظاهراً‌تغيير عمده‌اي نمي‌كنند، اما تكليس و فرآوري، درخشندگي و مشخصات پراكندگي نور را افزايش مي‌دهند.
5. فيلتراسيون مغناطيسي با نوع جديد جدا كننده‌هاي مغناطيسي، بحث هاي زيادي را در سالهاي اخير برانگيخته است و اين فرآيند بخصوص در حذف ذرات ريز آهن، تيتانيم و ميكا و… موثر است و مي‌تواند هم براي توليد رس هاي فوق‌العاده سفيد از ماده خام معمولي و هم براي افزايش عيار رس هاي حاشيه‌اي كم عيار معدني استفاده شود. با اين روش مقدار مواد شيميايي بكار رفته جهت درخشان كردن محصور مي‌تواند بطور عمده‌اي كاهش يابد.

1. فرآيندهاي آينده: پيش‌بيني در مورد فرآيندهايي كه ممكن است امروز فقط در مرحله ترسيم بر روي كاغذ باشند، مشكل است. وليكن جستجو و پژوهش براي يافتن فرآيندهاي موثر جهت افزايش درخشندگي و ديگر مشخصات رس ادامه خواهد داشت. تكنيك هاي فعلي بهبودخواهند يافت (براي مثال فيلتراسيون مغناطيسي بعنوان يك فرآيند تجارتي هنوز در مرحله، رشد خود بسر مي‌برد و براي توسعه فلوتاسيون نيز جاي بيشتري وجود دارد). فرآيند درو مايعي در حال توسعه بوسيله (شركت اقتصادي Ecc )يكي از فرآيندهاي بالقوه است كه مي‌تواند در آينده بكار گرفته شود.

روش هاي كاهش هزينه انرژي در فرآوري كائولن

در روش هاي آماده سازي رس انرژي زيادي مصرف مي‌شود، لذا در سال هاي اخير تحقيقات قابل ملاحظه‌اي جهت يافتن روش هايي كه هزينه‌هاي انرژي را كاهش دهد، انجام شده است. برخي از آنها به قرار زيرند:

1. اولين و آسانترين روش، فروش رس بصورت پالپ مي‌باشد كه در نتيجه مرحله خشك كردن محصول ضروري نخواهد بود. اين كار بايد برای مشترياني انجام گيرد كه آمادگي پذيرش پالپ را دارند البته در اين صورت اگر چه ميزان هزينه به لحاظ عدم صرف انرژي جهت خشك كردن كاهش مي‌يابد، وليكن هزينه حمل آب اضافي را بايد در قيمت تمام شده منظور كرد.

در اينجا مسيري كه پالپ طي مي‌كند شبيه مسير خشك كردن است و شامل آسيا كردن نيز مي‌باشد. مقدار كمي متفرق ساز به رس افزوده مي‌شود كه در ادامه كار در يك مخلوط‌كن با سرعت زياد مخلوط مي‌گردد. سپس كمي آب افزوده شده و نتيجتاً‌ پالپي با 70 – 65% جامد ساخته مي‌شود. پالپ حاصل به محل مورد نظر خريدار از طريق جاده يا راه آهن با توسط كشتي حمل مي‌گردد.

1. روش دوم كاهش هزينه‌هاي خشك كردن استفاده از تكنيك هاي فشرده كردن با فشار بالا مي‌باشد كه در نتيجه نيازي به خشك كردن متداول نخواهد بود.

اساس كار فشرده كردن با فشار بالا شبيه پرس معمولي است با اين تفاوت كه فشار در حدود70 باز است و توسط پرس هاي پيستوني سريع به اجرا در مي‌آيد. كيك ها سخت بوده به سهولت تخليه مي‌شوند و لذا سيستم مي‌تواند خود كار عمل كند. رطوبت كيك 25% (قابل مقايسه با 35 – 30%‌ براي پرس هاي با فشار معمولي) است و بنابراين مي‌توان بعنوان خوراك مستقيماً‌ به خشك كن منتقل شود.

خط توليد بدون بار برگشتي ساده‌تر بوده و نيز گرد و غبار محصول داخل واحد خشك كننده را كاهش مي‌دهند. يك مقايسه انرژي با مراحل فيلتراسيون، مخلوط كردن و خشك كردن معمولي نشان مي‌دهد كه سيستم فشار بالا در حدود 53 درصد انرژي براي سيستم فشار پايين را بكار مي‌برد.

1. سومين پيشرفت در شركت اقتصادي Ecc كاربرد پرس لوله‌اي است. همانطور كه از نامش پيدا است اين پرس شامل يك لوله بيروني است كه با يك لايه لاستيكي قابل انعطاف در سطح داخلي آن جفت شده است. لوله‌اي با قطر كوچكتر بصورت هم محور با لوله بيروني سوار شده است. بر روي لوله اخير روزنه‌هائي فيلتر دار تعبيه شده و توسط نگهدارنده‌ها و پارچه، فيلتر روي سطح خارجي ثابت شده است. لوله داخلي يا شمع قادر است درون لوله بيروني بطور قائم حركت كند.پالپ رس با حدود 25 درصدجامد بداخل فضاي حلقوي بين پارچه، فيلتر و جدار لاستيكي هدايت مي‌شود. وقي چرخه پرس كردن تمام مي‌شود يك انفجار هوا در پشت پارچه فيلتر رخ مي‌دهد. كيك فيلتر كه در حدود 18 درصد رطوبت دارد و متورم شده بطرف خارج حركت مي‌كند، رس در اينحالت سخت، قابل حمل و عاري از گرد و غبار است زمان پرس كردن بسته به دانه‌بندي رس متفاوت است اما اگر فرايندتمام اتوماتيك باشد تغييرات مناسب در زمان چرخه به راحتي مي‌تواند اعمال گردد.
2. فكري نو در مورد فيلتراسيون با استفاده ازاصل الكتروفورزي (مهاجرت بارهاي الكتريكي) در يك محيط الكتريكي ارائه شده است (چاپك و ديگران 1974) ذرات كائولينيت كه در PH بالاتر از 3 داراي بار منفي هستند توسط فضاي يوني بارهاي مخالف احاطه شده يك دو لايه‌اي اكتريكي تشكيل مي‌شود. در يك محيط الكتريكي، ذرات رس بسمت آند حركت مي‌كنند در حاليكه يون هاي با بار مخالف در اين فضاي يوني بطرف كاتد مي‌رود. وقتي ذرات به آند مي‌رسند روي سطح جدار آند كه براي محافظت از آند نصب شده يك كيك فيلتر شكل مي‌گيرد. كيك آندي مزبور مجدداً بوسيله، فشار الكترواسمز آبكشي مي‌شود اين عمل طي مكانيزمي رخ مي‌دهد كه در آن آب اضافي از طريق لوله‌هاي موئين كيك با بار منفي به بيرون پمپاژ مي‌شود. طبق نظر «بولينگر» فشار الكترواسمزي توليد شده در كيك فيلتر ممكن است بسيار بالا باشد، طوري كه مي‌تواند به فشار موثري در حدود 70 بار برسد. اتاقك كاتد كه با پارچه،‌فيلتر پوشيده شده جهت كمك به فيلتراسيون تحت خلاء قرار دارد.

ناخالصي هاي کائولن و ضرورت فرآوري آن

مرغوبترين كائولن، نوعي است كه حداكثر داراي 20 درصد ناخالصي باشد، به همين جهت بايد به منظور استفاده در صنايع مصرف كننده، كائولن بطور معمول داراي 48 درصد سيليس و 37 درصد آلومين و حدود 46/0 درصد اكسيد آهن، 06/0 درصد اكسيد كلسيم و 5/1 درصد اكسيد سديم و پتاسيم است. وجود لنزهاي آهن دار و سنگ هاي ولكانيكي آندزيتي تا بازالتي فلدسپات تجزيه نشده سبب كاهش كيفيت كائولن مي‌گردد.

از آنجايي كه كائولن موارد مصرف متعددي دارد و صنايع مختلف براي توليد محصولات خود نياز به كائولن‌هايي با مشخصات متفاوت دارند،‌لذا اين كانه بايد در طي مراحل مختلف و در جهت اهداف و تأمين خوراك مورد نياز صنعت فرآوري گردد.

فرآوري يا كيفيت كائولن، ‌بستگي مستقيم به ميزان درصد آلومين دارد. يعني هر چه آلومين آن بالاتر باشد. كائولين مرغوبتر و برعكس هر اندازه سيليس آن بيشتر باشد، از اهميت كمتري برخوردار است. بطور كلي در تغليظ كائولن توجه به نكات زير حائز اهميت است.

٭ ناخالصي‌هايي كه مقادير آنها نبايد از حد معيني كمتر يا بيشتر باشد. بطور مثال حد قليايي كائولن در حالت عمومي نبايد بيشتر از 5/1 درصد باشد.

٭ ناخالصي هايي كه مصرف آنها در بعضي از صنايع مضر و در صنايع ديگر چندان اهميتي ندارند نظير ناخالصي‌هايي رنگ و ميكا كه در مصارف نسوز اهميت ندارند.

٭ اندازه ذرات و دانه‌بندي آن ها، شفافيت،‌مقدار انقباض، ميزان نسوزي و مقاومت گسيختگي ويسكوزيته، مقاومت الكتريكي، ميزان شكل‌پذيري، مقدار آلومينيوم، كوارتز، اكسيد آهن و تيتان از موارد قابل توجه در مصرف كائولن در صنايع مختلف هستند.
بديهي است ميزان ناخالصي در معادن مختلف متفاوت مي‌باشند، لذا نحوه فرآوري و حذف اين ناخالصي‌ها نيز متفاوت خواهد بود.
تغليظ كائولن عبارتست از جدا كردن ناخالصي‌ها از قبيل زاج، گچ، پيريت و فلدسپات هاي تخريب نشده و… كه اين ناخالصي را اصولاً‌به دو روش خشك و مرطوب مي‌توان خارج نمود.

بعضي از عناصر مزاحم بصورت ناخالصي همراه كائولن براي صنايع مختلف بشرح زير هستند:

٭ صنعت لاستيك‌سازي: زاج، ‌هوموس به عنوان ماده همراه

٭ صنعت كاغذسازي: هوموس و كوارتز، زاج به عنوان ماده همراه

٭ صنعت سراميك و چيني سازي: زاج و اكسيد آهن

٭ صنعت پلاستيك سازي: ساير اكسيد آهن و دانه‌هاي كائوليني غيرفلسي

همچنين وجود پيريت اضافي در كائولن مضر بوده كه از طريق اضافه كردن اسيد سولفوريك PH محيط را به حدود 3 رسانده و آن را جدا مي‌كنند.

عمل جدا كردن مواد مزاحم (مثل سديم، پتاسيم، آهك) را كائولن‌شوئي گويند. كائولني كه خوب شسته شده باشد تنها 49/0-32/0% = 3Fe₂O₃ و 08/0-05/0% = Ti₂O دارد.

تغليظ كائولن در جدا كردن ناخالصي هايي مانند زاج، آلونيت،‌گچ، ‌پيريت، فلدسپات هاي دگرسان نشده تجلي مي‌يابد. كل ناخالصي‌ها را مي‌توان به دو روش خشك و مرطوب از كائولن جدا كرد. در تصفيه كائولن همه ناخالصي‌ها از جمله ريگ و ميكا بايد حذف شوند. مگر در مواردي كه كائولن براي مواد نسوز بكار مي‌رود.

 کاني هاي کائولن

• کائولينيت Kaolinit :

کائولن با نام کاني شناسي کائولينيت با فرمول شيميايي H₄Al₂Si₂O₉در سيستم تري کلينيک و سختي حدود 5/2-1، داراي 5/39 درصد Al₂O₃ ،5/46 درصد Si₂O و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتي مترمکعب و نقطه ذوب آن 1785 °C است. رنگ آن سفيد مايل به زرد و گاهي هم کمي سبز يا آبي رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب، بوي شديد خاک مي دهد. اين کاني اغلب داراي پلاستيسيته بوده و عملاً در آب، اسيدهاي سرد و رقيق، اسيد کلريدريک و اسيد سولفوريک گرم و غليظ و ئيدروکسيدهاي قليايي نامحلول حل مي شود.

اغلب ذخاير کائوليني در اثر هوازدگي و تجزيه سنگ هاي ولکانيکي حاوي سيلکات آلومينيوم بوجود مي آيند. سنگ هاي گرانيتي، گنايس ها، کوارتز، پورفيري ها و همچنين رسوبات حاوي فلدسپات ها، ميکا و زئوليت جهت ايجاد کائولينيت مناسب مي باشند که در اثر هوازدگي و تجزيه شيميائي مواد قليائي و مقداري از SO₂ خارج شده و کوارتز و ساير کاني هاي همراه بصورت ترکيب باقي مي مانند.

کائولن ممکن است نتيجه آلتراسيون هيدروترمال باشد. در اين صورت، محلول هيدروترمال سردتر از 300 درجه سانتي گراد در داخل سنگ هاي با فلدسپات بالا، سبب شستن يون هاي Ca⁺⁺,K⁺, Na⁺ و ساير کاتيون ها و رسوب آنها با H⁺ بيشتر مي شود. اغلب اين گونه ذخاير در ارتباط با سيستم متئوريک هيدروترمال، که حرارت از سنگ هاي ولکانيکي مشتق مي شود، مي باشند.
ذخاير بزرگي از کائولينيت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجي ترين قسمت هاي سيستم هيدروترمالي، مرتبط با باتوليت هاي گرانيتي وجود دارند که به عمق چندين کيلومتر تشکيل شده اند.کائولينيت در مقايسه با ناكريت- ديكيت از نظم کمتري برخوردار است و به همين دليل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزيت در مقايسه با بقيه کوچکتر است. کائولينيت در زون هاي هوازده و آلتراسيون سنگ هاي آذرين و دگرگوني به ويژه فلدسپارها تشکيل مي شود.

• رس توپي:

رس توپي يك نوع سنگ رسوبي است كه حاوي كائولينيت و مقدار جزئي ايليت، كلريت، كوارتز و مونتموريونيت است. ذرات كائولينيت در رس توپي در مقايسه با ساير منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولينيت رس توپي 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ايليت و كلريت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلي، مونتموريونيت، تركيبات اهن، اكسيد تيتان و نمك هاي محلول از جمله ناخالصي هاي رس توپي هستند. رس توپي بيشتر همراه با لايه هاي زغال دار است و از آن جا كه ذرات ريز كاني هاي رسي را به همراه دارد، خاصيت شكل پذيري آن بسيار خوب است. رنگ رس توپي قهوه اي مايل به سياه است و مصارف آن عبارتند از : سراميكهاي بهداشتي، چيني هاي الكتريكي، انواع كاشي ها، ظروف غذاخوري، صنايع دستي و ديرگدازها.
•هالوزيت:
هالوزيت نوعي كائولين است که به دو حالت آب دار و بدون آب يافت مي شود و ترکيب نوع آب دار آن مشابه بقيه است و تنها دو مولکول اضافي آب دارد. تشخيص هالوزيت به كمك پراش اشعه ايكس امكان پذير است. هالوزيت بيشتر در زون هاي آلتراسيون و بندرت در زون هاي هوازده ساپروليت يافت مي گردد. عمده مصارف آن در تهيه سيمان پورتلند و تهيه نسوزها و سراميك است.

• ديکيت:
  ديكيت نوعي كائولين است که در سيستم مونوکلينيک متبلور مي شود و عمدتاً در زون هاي آلتراسيون تشکيل مي شود.
• ناكريت :

ناکريت نوعي كائولين است که در سيستم مونوکلينيک متبلور مي شود. نحوه قرار گيري ورقه هاي کائولينيت در ناکريت منظم است و بر همين اساس بلورهاي آنها بزرگترند و به سمت هالوزيت کاملاً بي نظم است (ناكريت- ديكيت- كائولينيت- هالوزيت). ناکريت کمياب بوده و در زون هاي آلتراسيون تشکيل مي شود.

• خاك رس آتشخوار :

بيشتر خاك رس آتشخوار از كائولينيت تشكيل گرديده، كائولين در آن به خوبي متبلور مي شد و نظم مطلوبي در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار، علاوه بر كائولين حاوي اكسيد و هيدروكسيدهاي آلومينيوم نيز هست. هر نوع خاكي كه دماي بيش از 1500 درجه سانتي گراد را تحمل کند و ميزان AL₂O₃ موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذير، نيمه شكل پذير و بي شكل تقسيم مي گردد. خاك رس آتشخوار، بيشتر در افق هاي پايين لايه هاي زغال دار پيدا مي شود. مصرف عمده اين خاك در تهيه آجرهاي آتشخوار است كه به شاموت معروفند. ديگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، ديگهاي گرمابي و كاشي هاي نسوز است

مصارف عمده کائولن ، کاربرد بالکلی، آنالیز بالکلی معدن کاوان

مشخصات كيفي كائولن مورد مصرف هر صنعت به تبعيت از صفات مورد نظر محصول نهايي متغير است. اين تفاوت حتي در صنايع مشابه بعلت تغيرات شديد كيفي كائولن استخراجي و يا فرآوري شده معادن كاملاً‌مشهود است، ويژگي صنعت، محدوده تغييرات مورد قبول را تعيين مي‌نمايد و فرمول سازي مواد مصرفي يكي از رايج‌ترين راه حل‌ها در اينگونه صنايع است.

مرغوبترين كائولن‌ها تا حدود 20 درصد ناخالصي را دارا مي‌باشند كه به منظور كاهش اين ناخالصي‌ها بطرق مختلف فرآوري مي‌گردد و در هر روش نوعي خاص از اين ماده حاصل مي‌شود و هر كدام مصرف ويژه خود را دارد كه علاوه بر صفات خاص ژنتيكي، نوع فرآوري نيز محصول را از يكديگر متمايز مي‌نمايد. كائولن كلسينه شده، كائولن شيته شده توسط آب، حرارت نخورده،‌پودر شده، دانه بندي شده و كائولن پر كننده و طبقه‌بندي‌هاي مختلف كائولن از نقطه نظر نوع فرآوري مي‌باشند.

كائولن در صنايع مختلف به عنوان ماده اوليه اصلي و در برخي ديگر به عنوان ماده جنبي در كنار ساير مواد بكار مي‌رود. قيمت مناسب و ويژگي‌هاي اين ماده معدني در هر صنعت جلوه‌هاي خاص خود را دارد.

دليل كاربرد فراوان كائولن در صنعت، دارا بودن ويژگي هاي زير است:

• پركننده و پوشش دهنده مناسب
• از نظر شيميايي در گستره وسيعي از تغييرات pH بدون تغيير باقي مي ماند.
• به عنوان جذب کننده مناسب مرکب و رنگ ها.
• به عنوان سخت کننده در صنايع پتروشيمي.
• داشتن رنگ سفيد كه آن را به صورت ماده رنگي قابل استفاده مي سازد.
• جلاي خاص و قابليت سفيدکنندگي.
• خواص کاتاليزوري.
• دارا بودن خاصيت پرکنندگي و پوششي بسيار خوب.
• نرم كننده سطح و غيرسايشي بودن آن.
• قابليت اندک هدايت جريان الکتريسيته و گرما.
• ارزاني قيمت آن.

بيشترين مصارف كائولن در پر كننده، پوشش دهنده با جلاي خاص و سفيد كننده، منبسط كننده، ايجاد كننده مقاومت در مقابل سايش، رقيق كننده، سخت كننده در صنايع پتروشيمي، نرم كننده سطح و به عنوان كاتاليزور در صنايع مختلف،كاغذسازي، سراميك، مركب و رنگ سازي، ديرگداز، پلاستيك، لاستيك، دارويي، فايبرگلاس، صنايع نسوز، مصالح ساختماني، حشره كش، جذب كننده، مواد پاك كننده، مواد غذايي، تهيه داروها، صنايع کشاورزي و تهيه كودهاي شيميايي است.در ايران از اين ماده معدني در آجرهاي شاموتي، پوشش داخلي كوره ها، ديگ هاي گرمايي و كاشي نیز استفاده مي شود.حدود 50 درصد از كائولن در كاغذسازي به عنوان پركننده و روكش (پوشش دهنده سطح)،20 درصد در صنايع سراميك و ديرگداز، 10 درصد در لاستيك سازي به عنوان پركننده و 20 درصد در رنگ سازي پلاستيك استفاده مي 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.

• سنگ کائولن برحسب نوع پيوندهايش به دو گروه پيوند نرم و سخت طبقه بندي مي شود:

مصارف سنگ کائولن با پيوند نرم عمدتاً در صنايع کاشي، چيني و سراميک سازي است.

مصارف سنگ کائولن با پيوند سخت در صنايع لاستيک سازي و کاغذ سازي مي باشد.

1. کائولن معدن کاوان در رنگدانه:

كائولن كه به عنوان رنگدانه مورد استفاده قرار مي‌گيرد به نوع پركننده و پوشش كاغذ تقسيم مي‌شود كه اين تقسيم‌بندي براساس درخشندگي، اندازة ذرات و ويسكوزيته آن است. كائولن كاني پركنندة ارزان، سفيد يا نزديك به سفيد است كه در يك دامنه وسيع از PH خنثي است. غير ساينده و اندازه ذرات كوچك ولي قابل كنترل، هدايت گرمايي و الكتريكي كم و درخشندگي خوب است، در كاغذ، پلاستيك، رنگ، لاستيك، چسب، بتونه و… كاربرد دارد.

تركيب شيميايي آن بحراني نيست به جز اينكه در رنگ تاثير مي‌گذارد، همچنين جذب روغن يا نفت آن بويژه براي رنگ يا لاستيك مهم است. خواص فوق به همراه شكل دانه‌ها، ويسكوزيته و PH به آن اجازه مي‌دهد تا به‌عنوان رنگدانة پوششي كاغذ بكار رود. درخشندگي، صافي و پذيرش جوهر در كاغذهاي چاپ و نوشتاري، هنري و… از خواص آن است.

در پلاستيك، كائولن براي ايجاد سطح صاف، پايداري در جهات مختلف و مقاوت در برابر مواد شيميايي مصرف مي‌شود (PVC)، پلي‌استر ترموپلاستيك، نايلون و….

1. کائولن معدن کاوان كاغذسازي:

استفاده از كائولن در كاغذسازي باعث نرمي كاغذ خواهد شد و جذب جوهر، درخشندگي، ارزاني و پوشش مناسب از ديگر مزيت هاي استفاده از كائولن در صنايع كاغذسازي است.كاغذ حتي اگر خلل وناهمواري هاي بين الياف سلولزي آن بوسيله پر كننده معدني پر شده باشد به منظور استفاده در فرآيندهاي كارهاي چاپي مدرن، تا زماني كه پوشش سطح را نداشته باشد مناسب نيست. استفاده از پر كننده در خمير كاغذ بخشي از شكاف ها و درزهاي بين الياف سلولز را پر كرده، لذا بسياري از نقاط ريز مركب چاپ در اين نقاط بدرستي قرار نگرفته و كيفيت كار چاپ كاهش مي‌يابد. پوشش سطحي در روي كاغذ باعث نرمي، جلاء و قدرت جذب مركب چاپ مي‌شود. پوشش مناسب باعث افزايش كاربرد كاغذ مي‌گردد.

كائولن به سرعت در آب (حتي در آب هاي سخت) پراكنده شده و به وسيله ماشين‌هاي مدرن پوشش دهنده، پوشش نازك به كاغذ داده مي‌شود. كائولن پوششي مناسب براي كاغذهاي پرجلا، كاغذهاي سبك با پوشش LWC و كاغذهاي مناسب گراور به روش غلتگي (افست) مي‌باشد. در صنعت توليد كاغذ،كائولن مورد استفاده بايد به سرعت در آب معلق گردد. اندازه ذرات و دانه‌بندي از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. درجه رواني (ويسكوزيته) و درصد ذرات با ابعاد كمتر از 2 ميكرون داراي اهميت بيشتر هستند.

كائولن پوششي درجه يك 92 درصد ذرات آن كمتر از 2 ميكرون و درخشندگي آن حداقل 87 درصد است. كائولن پوششي درجه دو 80 درصد ذرات آن كمتر از 2 ميكرون ودرخشندگي آن حداقل 5/85 درصد مي‌باشد.

بطور خلاصه مي‌توان خواص زير را براي كائولن جهت مصرف در صنايع كاغذسازي در نظر گرفت:

الف ـ شفافيت: حداقل شفافيت براي مصرف كائولن بعنوان پر كننده 80 درصد و براي رس بعنوان پوشش 85 درصداست كه اين عمل در مقايسه با استاندارد شفافيت مشخص مي‌شود.

ب ـ اندازه ذرات: دقيق‌ترين روش براي تعيين اندازه ذرات و پراكندگي آنها به اصل استوك استوار است بعبارت ديگر از روي سرعت ته‌نشين شدن در سيال قطر ذرات كنترل مي‌شود. تعيين اندازه ذرات از روي زمان نشست آنها انجام مي‌گردد.

ج ـ ويسكوزيته: درجه رواني كائولن در پوشش اكغذ بسيار مهم است. در صنايع كائولن دو آزمايش ويسكوزيته انجام مي‌گردد كه عبارتند از HSV و LSV،‌كه براي تعيين اين دو مورد به ترتيب از ويسكازيمترهاي هركولس و فيلد براك استفاده مي‌شود.

د ـ باقيمانده سرند: 325 مش بعنوان مواد ساينده يا باقيمانده سرند مصطلح مي‌باشد. طريقه عملي بدين صورت است كه 100 گرم نمونه را كوبيده و خوب مخلوط نموده توسط مواد شيميايي پراكنده مي نمايند. سپس وزين درصد مواد جامد را در مخلوط اندازه‌گيري نموده،‌ مجموع باقيمانده روي سرند را وزن كرده و درصد آن را محاسبه مي‌نمايند.

3.کائولن معدن کاوان در  رنگ سازي :

استفاده از كائولن در رنگ سازي پلاستيك سبب كنترل ويسكوزيته مي شود. 10 % كائولن در رنگ سازي مورد مصرف دارد و باعث بالا رفتن قدرت پوشش‌دهي، روان كنندگي و پخش‌كردن رنگ مي‌شود. در رنگ سازي از كائولن مرغوب و خالص به صورت ماده رنگي و پرکننده بهره مي گيرند. در رنگ‌هايي كه با آب شسته مي‌شِوند نيز انواع كائولن درشت‌دانه نوع مات و انواع كائولن ريزدانه نوع شيشه‌اي را ايجاد مي‌كنند.

جايگاه صنعت رنگ سازي در مصرف كائولن، همچون صنعت لاستيك سازي در طي ساليان اخير بوده است. افزايش رقابت بين كربنات كلسيم و كائولن، باعث كاهش سهم مصرف كائولن بعنوان پر كننده در صنعت رنگ سازي بوده است. بيشترين ميزان رشد مصرف كائولن در صنعت رنگ سازي در كشورهاي ايالات متحده امريكا و اروپا بوده كه حدود دو درصد در سال برآورد گرديده است. پيش بيني مي‌شود كه بطور كلي و در آينده نزديك ميزان رشد مصرف كائولن در اين صنعت، يك درصد باشد. البته در صورت وجود رشد اقتصادي در كشورهاي آسيائي همچون گذشته، اين رشد به 5/1 درصد خواهد رسيد.

اصولاً‌ كائولن بعنوان يك بسط دهنده و ماده اصلي رنگ سفيد بصورت جايگزين اكسيد تيتانيوم در توليد رنگ مورد استفاده قرار مي‌گيرد. كائولن كلسينه شده اصلي‌ترين كائولن بكار برده شده در صنايع رنگسازي است روشن بودن رنگ ضمن ناشفاف بودن، ‌از خصوصيات كائولن مصرفي در صنايع رنگ سازي است و مشابهت خاصي با كائولن مصرفي در صنايع كاغذ دارد. سطوح صاف كائولينيت، بويژه در صنايع رنگ سازي با آرايشي خاص بر روي يكديگر قرار گرفته كه موجب استقامت ورقه رنگ شده و به آن عمر طولاني مي‌دهد. بزرگترين تقاضا براي كائولن در صنعت رنگ، ساخت رنگ هاي مات داخلي ساختمان است.

معمولاً‌ تا 10 درصد وزني رنگ هاي براق را مي‌توان كائولن اضافه نمود. كائولني كه در رنگ سازي مصرف مي‌گردد بايد از نظر رنگ روشن و از حداقل ناخالصي برخوردار باشد. ضريب تعليق بالايي در آب داشته و نمك هاي محلول آن پايين باشد. از نظر درخشندگي بين 90-80 درصد و ذرات آن 80-70 درصد زير 2 ميكرون باشد.

1. کائولن معدن کاوان در لاستيك سازي :

در صنعت لاستيک سازي نيز كائولن را به عنوان ماده پرکننده به کار مي برند. كائولن مقاومت در برابر سايش و صلبيت آن را افزايش مي‌دهد.از كائولن خالص و نرم در لاستيک هاي نرم نظير کاشي هاي لاستيکي و كائولن ناخالص در تهيه در لاستيک هاي سخت نظير پاشنه و کف در کفش ها و لاستيک خودرو ها استفاده مي شود.

مصرف كائولن در صنايع لاستيك‌سازي در سال 1998 معادل 08/1 ميليون تن بوده است. در طي سالهاي 1990 الي 1998 مصرف جهاني لاستيك از 02/5 ميليون تن در سال 1991 به 61/6 ميليون تن در سال 1998 رسيد و اين نشاندهنده رشد متوسط ساليانه 9/3 درصد در طي دهه 90 ميلادي بوده است. بر اساس گزارش راسكيل رشد ساليانه 1 درصد براي آينده‌اي نه چندان دور جهت مصرف كائولن در اين صنعت پيش‌بيني مي‌شود. مصرف كائولن در صنايع پلاستيك‌سازي موجب كاهش قيمت لاستيك مي‌گردد. چون كائولن از لاستيك طبيعي و يا الاستومر بسيار ارزانتر است. كائولن مصرفي در صنايع لاستيك از نوع كائولن مرغوب نمي‌باشد. در ايالات متحده امريكا، كائولن مصرفي در اين صنعت از نوع تغليظ شده بوسيله هوا مي‌باشد. در صنايعي كه ذرات درشت مزاحم است مانند صنايع لاستيك كه بوسيله اكستروژن شكل داده مي‌شوند. از كائولن كلسينه شده هم در صنايع لاستيك سازي بعنوان پوشش استفاده مي‌گردد. از خصوصيات عمده كائولن مصرف در صنعت لاستيك سازي اين است كه 5/99 درصدذرات بايد زير 44 ميكرون باشند.

1. کائولن معدن کاوان در سراميك‌سازي:

20 % کائولن به عنوان يكي از مواد اوليه و اساسي در صنايع کاشي، چيني و سراميك‌سازي است. كائولن از انواع نسوزهاي آلومينيايي است كه ميزان آلومینا در آن ها بسته به نوع آن ها متغير است. انواع كم آلومينا كائولن تكليس‌شده، فلينت (45-35%) و انواع پرآلومينا مانند آندالوزيت، كيانيت و سيليمانيت (60-40%). قديمي‌ترين وشايد متداول ترين روش كاربرد كائولن در صنعت، استفاده از اين كانه در ساخت انواع محصولات سراميكي مي‌باشد. گل چيني بيش از چهار هزار سال است كه در ساخت سراميك مورد استفاده قرار مي‌گيرد. درصنعت سراميك سازي از مجموعه روش‌هاي فرمول سازي مواد،‌ شكل دادن و روش‌هاي حرارت دادن و پخت استفاده مي‌شود.بنابراين دامنه تغييرات نوع كائولن مصرفي وسيع مي‌باشد بعبارت ديگر نوع محصول و روش توليد نوع كائولن را تعيين مي‌نمايد.

كائولن بدليل تركيب خاص شيميايي در صنعت سراميك مورد استفاده قرار مي‌گيرد در مقابل حرارت حالت شيشه‌اي آن تغيير نمي‌كند و درخشندگي و شفافيت خاصي در محصول ايجاد مي‌نمايد. در تهيه سراميك مهمترين عامل نسبت اختلاط كائولن، سيليس و كمك ذوب (Flux) در بدنه سراميك‌ها مي‌باشد. ويژگي كائولن مصرفي در صنعت سراميك عموماً مربوط به ناخالصي‌هاي زيان‌آور موجود در آن است كه باعث تغيير رنگ محصول بعد از پخت مي‌گردد. مهمترين و مضرترين ناخالصي‌ها اكسيد آهن مي‌باشد. از ديگر عناصر مضر مي‌توان از مس، كروم و منگنز نام برد. اين مشكل زماني نمود پيدا مي‌شودكه اين مواد بصورت ريزدانه در رس قرار گرفته باشند، در اينصورت بصورت بدنه محصول پس از پخت ظاهر گرديده و در پخت بيسكويت چنانچه مقدار اكسيژن كوره پايين بيايد. اطراف لكه حفره‌هايي بوجود مي‌آيد. مقدار اکسید آهن مجاز در سراميك بين 6/0 تا 7/0 درصداست. اكسيد آهن در كائولن جهت ساخت پرسلان بايد كمتر از 5/0 درصد باشد زيرا تيتانيوم با آهن در بدنه سراميك عكس‌العمل نشان مي‌دهد و موجب كاهش شفافيت مي‌گردد.درجه آلكالي بودن اثر خاصي بر روي شيشه‌اي بودن محصول دارد،‌زيرا بدنه سراميك را متخلخل مي‌نمايد. كائولني كه در پرسلان بكار مي‌رود پتاس آن بايد كمتر از 5/1 درصد و مقدار تيتانيوم و سيليس آن حداقل باشد.

وجود بعضي از كاني‌ها در كائولن مضر است،‌رس‌هاي طبيعي متورم كننده مانند مونت موريونيت كه آب را در شبكه خود نگهداري مي‌نمايند در رواني و شكل‌گيري قالب اثر مي‌گذارد.در صنعت سراميك كائولن ريز دانه ترجيح داده مي‌شود. زيرا ريزدانه بودن موجب افزايش پلاستيسيته و افزايش مقاومت بدنه خام مي‌گردد. انتخاب نوع دانه بندي بسيار مهم است، اگر چه ريز و نرمه بودن كائولن درجه ريخته‌گري را كاهش مي‌دهد ولي در طول پخت موجب انقباض مي‌گردد. به منظور استفاده كائولن در صنايع سراميك سازي، آزمايشات مدول شكست، ميزان شكل پذيري، رنگ پس از حرارت و انقباض در طول حرارت، ميزان قالب پذيري و تعيين ويسكوزيته بر روي كائولن انجام مي‌پذيرد.

6.کائولن معدن کاوان  در نسوز:

كائولن كاني است كه مصرف گسترده‌اي در صنايع نسوز دارد.اين كاني حاوي 20 تا 9/45 درصد آلومينا بوده و همين امر استفاده آن را در صنايع نسوز امكان‌پذير مي‌سازد. نسوزها موادي هستند كه در مقابل حرارت مقاوم بوده و تركيب شيميايي، شكل ظاهري و خواص مكانيكي آنها تغيير نمي‌كند. كائولن و خاك هاي كائولن دار كاربردهاي وسيعي بعنوان نسوز دارند و مهمترين بازار استفاده آن در صنايع آهن و فولاد است،‌ ليكن مصرف رس صنعتي بعنوان نسوز بعلت دسترسي آسان و قيمت مناسب نيز بسيار گسترده مي‌باشد. ميزان مصرف كائولن در صنايع نسوز در سال 1999 حدود 4 ميليون تن بوده است. صنايع شيشه سازي نيز از ديگر صنايع مهم مصرف كننده كائولن بعنوان نسوز مي‌باشد.

7.کائولن معدن کاوان  در پلاستيک :

مصرف كائولن در صنايع پلاستيك‌ساز ي كاملاً شبيه مصرف در صنايع لاستيك است و نقش كائولن بعنوان پركننده و بسط دهنده مي‌باشد. كائولن در اين صنعت با ديگر مواد خام به رقابت پرداخته است. با افزايش قيمت نفت در دهه 1970، بازار مصرف كائولن و ساير پر كننده‌ها گسترش چشمگيري يافت و با استفاده از پر كننده‌هاي ارزان قيمت نظير كائولن، در مصرف رزين‌هاي گران قيمت صرفه‌جويي شد.

كائولن بعنوان بسط دهنده ارزان قيمت در صنعت ساخت( PVC پلي وينيك كلرايد) نيز مصرف مي‌گردد. كائولن همچنين در ساخت نايلون، پلي‌استر و ساير پلاستيك‌ها، تهيه رنگينه‌ها (بجاي رنگي اكسيد تيتانيوم) نيز مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

1. کائولن معدن کاوان در كاربرد شيميايي:

كائولن داراي آلومينا و سيليكا است (افزودني سيمان، توليد زئوليت و سولفات آلومينيوم، توليد فايبرگلاس، كاتاليزور و عمل كننده‌هاي كاتاليزور، ظروف دارويي، حشره‌كش‌ها، غذاي حيوانات).

يكي از پرارزش‌ترين مصارف كائولن، ‌مصرف در صنايع شيميايي و بويژه بعنوان كاتاليزور مي‌باشد. در ايالات متحده امريكا حدود 5 درصد كل مصرف كائولن در اين زمينه صورت مي‌پذيرد. خصوصيات كائولن مصرفي محدود به شركت‌هايي مي‌شود كه از تكنولوژي خاص و پيشرفته برخوردار هستند و از مصارف عمده كائولن، استفاده بعنوان كاتاليزوز FCC در صنايع نفت و ساخت زئوليت مصنوعي است. تركيبات آلومينيوم از جمله سولفات آلومينيوم كه در صنعت كاغذ سازي و در تصفيه آب مصرف عمده دارند، از ديگر مصارف عمده كائولن در اين بخش مي‌باشد.

اصولاً مصرف كائولن در كاتاليست‌ها در ايالات متحده امريكا،‌كشورهاي اروپاي غربي و برخي از كشورهاي آسيايي از قبيل ژاپن، كره جنوبي صورت مي‌گيرد. ميزان مصرف كائولن در كاتاليست‌ها در سال 1997 توسط ايالات متحده امريكا بالغ بر 227 هزار تن بوده است كه در سال 1998 با كمي كاهش به 200 هزار تن رسيده است.

9.کائولن معدن کاوان  در داروسازي :

كائولن در صنعت داروسازي با ترکيب سيليکات آلومينيوم آبدار شناخته شده است. اين کاني در تهيه داروهاي ضداسهال کاربرد دارد که اين داروها هر 4 ساعت يک بار و به مقدار 2 تا 6 گرم مصرف مي شود. از کائولن براي تهيه پمادهاي مسکن درد، کاهش دردهاي التهابي و معالجه بيماري هاي معده و روده استفاده مي شود.

داروهاي مرکب از کائولن عبارتست از : شربت کائولن پکتن، شربت کائولن کودکان، شربت کائولن و مرفين، شربت کائولن و پماد کائولن مي باشد.داروهاي حاوي کائولن ممکن است عوارض جانبي از قبيل : حساسيت مفرط با علائم سقوط فشار خون، کهير، تب، درد مفاصل، تاول هاي سرخک مانند، ناراحتي هاي گوارشي، تهوع، سردرد داشته باشد و با قطع دارو از بين برود.

1. کائولن معدن کاوان در مصالح ساختماني :

كائولن در ساخت انواع مصالح ساختماني بكار مي‌رود. در برخي از اين مصالح بعنوان ماده اصلي و در برخي بعنوان ماده كم اهميت‌تر صرف مي‌گردد. عموماً‌در اين صنايع از كائولن نامرغوب استفاده مي‌شود. از موارد مصرف كائولن در ساختمان سازي مي‌توان از ساخت آجر، آجرنما، اتصالات لوله ساخته شده (از انواع رس‌ها) كاشي كف و ديواري، محصولات بهداشتي، پوشش سقف و استفاده در نماي ساختمانها نام برد. همچنين از كائولن در ساخت بعضي از آسفالت‌ها و موزائيك سقفي و نوعي كف پوش بنام لينوليوم، ساخت سيمان هاي سفيد استفاده مي‌گردد وليکن در ساخت سيمان معمولي كاربردي ندارد.

كائولن بعنوان پر كننده و افزايش دهنده مقاومت مكانيكي در صنايع فيبر شيشه، پشم سنگ و ساير توليدات عايق كننده بكار مي‌رود. حجم كمي از كائولن نيز بعنوان پر كننده و تقويت كننده در صنايع ديوارهاي پيش ساخته گچي و ساير توليدات پيش ياخته بكار مي‌رود.

استانداردها:

بهترين كائولن‌ها 20 درصدناخالصي دارند. از اين رو بايد كائولن را تغليظ كرد و مواد قليائيK₂O,Na₂O,CaO آن را به كمتر از 5/1 درصد رسانيد .وجود عدسي هاي آهن‌دار و سنگهاي ولكانيك آندزيتي تا بازالتي و فلدسپات هاي دگرسان نشده باعث پائين آمدن كيفيت كائولن مي‌شود. سولفات كلسيم (گچ) نقطه ذوب كائولن را پائين مي‌آورد.

حداكثر انقباض كائولن 12 درصد است و براي بالا بردن آن مي‌توان به آن مونت موريونيت افزود. كائولن مصرفي در كاشي‌سازي، در روند گامه‌هاي گوناگون شكل دادن و گرم كردن، ‌شكل‌پذري و تحمل حرارت، نبايد با از دست دادن آب نقصان حجم پيدا كند،‌در غير اينصورت براي اين گونه صنايع كار آمد نيست. اين پديده كه بعنوان چروك خوردن همراه با ايجاد ترك (Sherinkage)  نام دارد، در صنايع كاشي‌سازي از اهميتي ويژه برخوردار است.

كائولن مصرفي در صنعت بايد داراي مشخصات عمومي زير باشد :

1- درصد آلومين آن بايستي از 30 درصد به بالا باشد تا مرغوبيت پيدا كند.

2- ميزان اكسيدهاي آهن نبايد از 1 درصد بيشتر باشد.

3- ميزان اكسيد تيتانيوم بايد به 2/0 درصد كاهش يابد.

4- جمع اكسيدهاي قليايي نبايد از 2 درصد فراتر باشد.

5- حداكثر ميزان CaO، 2/0 درصد و MgO، 3/0 درصد باشد.

6- افزايش ميزان كائولينيت نسبت به ساير كانيهاي موجود باعث مرغوبيت كائولن مي‌شود. بطور معمول درصد اين ماده خاكي بايد از 70 درصد بيشتر باشد.

7- ديرگذاري كائولن بايد در حدود 1700 درجه سانتيگراد باشد.

8- مدل گسيختگي(Modulus of Rupture) آن مي بايست بيش از Kg/m²10 باشد.

اگر كائولن آنقدر گرما بپذيرد تا پيوندش بشكند، ₃O₂Al،SiO₂  بدست خواهد آمد كه به آن موليت و شاموت گويند (فرآورده‌اي كه در توليد آجر نسوز بكار مي‌رود).

نقطه گداز بالا،‌ظرفيت كم آب و پايداري در برابر دماي بالا سبب مي‌شود تا كائولن ماده‌اي مهم در بين خاك هاي رس نسوز بشمار آيد. كائولن در صنايع چيني و سراميك‌سازي به كنترل خواص شكل‌پذيري ماده خام كمك مي‌كند و استحكام فرآورده را در برابر دما و گرما و خشكي بالا مي‌برد و به صيقل‌پذيري سطح پوشيده شده كمك مي‌كند.كائولن مطلوب براي پوشش كاغذ بايد سفيد باشد و در آب به سرعت معلق شود. درجه غلظت پائين داشته باشد و داراي دانه‌بندي ريزي باشد. مقدار كوارتز كائولن بايد كم باشد تا فرسايش ماشين‌آلات را كاهش دهد. كائولن شسته شده مرغوب بيشتر خواص بالا را دارد. يك راه ارزشيابي كائولن مرغوب در پوشش كاغذ، شفافيت آن است.

كائولن در لاستيك‌سازي وقتي به اندازه كمتر از 18 درصد حجم بكار گرفته شود قدرت كشش لاستيك را بالا مي‌برد و درجه از هم پاشيدن آن را كم مي‌كند. كيفيت مطلوب در كائولن مورد مصرف در صنعت سراميك، درخشندگي خوب بعد از پخته شدن، مقاومت و شكل‌پذيري و درجه غلظت است.

رنگ سفيد،خاصيت پوشش خوب، نرم بودن، نداشتن ويژگي سايندگي،‌ ضريب هدايت حرارتي و الكتريكي پايين و قيمت به نسبت ارزان محسنات كائولن است.

کائولن معدن کاوان  در صنعت كاغذ:

50 % کائولن در صنعت کاغذ سازي استفاده مي شود که در آن كائولن به اندازه ريز (90% ذرات كوچكتر از 2 ميكرومتر) و درشت (50% كوچكتر از 2 ميكرومتر) تقسيم شده و مي‌بايست رس‌هاي با ويسكوزيته كم مورد استفاده قرار گيرند. در صنعت کاغذ سازي کائولن به عنوان ماده پرکننده و روکش استفاده مي شود. درخشندگي بر اساس استاندارد متغير است، محتوي باكتري و قارچ محلول آن مي‌بايست به دقت كنترل شود.

کائولن معدن کاوان  با كاربري در پوشاننده‌ها:

كائولينيت 100-90%، Fe₂O₃  كم (8/1-5/0%)، تقريبا بدون كوارتز ساينده، درخشندگي 85%، اندازه ذرات 80 تا 100% آنها كمتر از 2 ميكرومتر، ويسكوزيته بروك‌فيلد كمتر از cpe 7000، خواص رئولوژيكي نقش مهمي دارند، مي‌بايست توانايي پخش در آب و تشكيل يك مايع آبكي با ويسكوزيته كم را داشته باشد.

کائولن معدن کاوان  با كاربري درسراميك:

85-75% كائولينيت توليد شده در صنايع سراميك به مصرف مي رسد، چراكه ديگر كاني‌ها در رنگ، ويسكوزيته و سايندگي تاثير مي‌گذارند. كائولن مورد استفاده در چيني استخواني مي‌بايست درخشندگي 91-83% در دماي 1180C و كمتر از9/0% Fe₂O₃  داشته باشد. اندازه دانه در مقاومت و سختي موثر است، لذا انواع ريزتر براي چيني استخواني، حدواسط براي ظروف سفالي و انواع درشت براي سرويس بهداشتي كاربرد دارد.

کائولن معدن کاوان  باكاربري نسوز:

انواع نسوز كائولينيت بايد تا دماي 1500 C صلابت خود را حفظ كند، برپايه مناسب بودن و درجه آن به 4 دسته تقسيم مي‌شوند. آزمايشات مختلفي براي سنجش درجه نسوزي و مقاومت دربرابر حرارت، فرسايش و تخلخل آن انجام مي‌شود. رس‌هاي مورد استفاده در نسوز ممكن است براساس مقدار  Al₂O₃تقسيم‌بندي شوند كه نوع كم آهن و كم‌آلكالي ارجحيت دارد.

کائولن معدن کاوان  درفايبرگلاس:

به عنوان منشاء Al₂O₃ و SiO₂ شناخته مي‌شود، در حالت معمول Al₂O₃ و SiO₂  با حداكثر یک درصد Fe₂O₃، دو درصد Na₂O و 1% آب.

مواد آرايشي:

حداكثر 2 ppm آرسنيك، 20 ppm فلزات سنگين، 250 ppm كلريدها، 15% وزني نقصان در اثرحرارت دادن،

PH 5/0 ± 5/7.

کائولن معدن کاوان در بازيافت:

بازيافت روزافزون كاغذ بيش از هرچيز در بازار خميره كاغذ موثر است تا در بازار انواع كاني‌هاي پركننده يا پوشاننده. بعلاوه بيشتر كاغذ بازيافت شده در چاپ روزنامه مصرف شده كه هرچند كم به كائولن نيازمند است.

بعد از بازيافت كاغذ، هركاني پركننده آن يا رنگدانه پوششي به‌ صورت يك مايع مخلوط جداشده كه درحال حاضر دفع مي‌شود. بنابراين در حال حاضر چنين كاغذي وقتي بازيافت مي‌شود براي كاربردهاي مجدد به كائولن تازه محتاج است. فايبرگلاس به مقدار كمي بازيافت مي‌شود. سفال‌هاي شكسته در موارد محدودي مصرف مي‌شوند و نسوزها براي چند مرتبه بازيافت مي‌شوند كه در استفاده مجدد، ساخت نسوزهاي رسي در نظر نيست.

جايگزينی‌ های کائولن در صنایع مختلف:

كائولن داراي خواصي چون دارا بودن خاصيت پوششي بسيار خوب، داشتن رنگ سفيد، ثابت بودن خواص فيزيكي با تغييرات PH، كم بودن قابليت هدايت گرمايي و الكتريكي، نرم بودن و ساينده بودن و ارزاني قيمت مي‌باشد. اين ويژگي ها باعث شده است كه از نظر كاني و يا تركيبات جايگزيني براي اين ماده معدني در صنعت دچار محدوديت شويم.

جايگزيني تركيبات ديگر به جاي كائولن نياز به مطالعات وسيعي در زمينه‌هاي خواص كاربردي و شاخص‌هاي اقتصادي دارد. اين مطالعات بايد به صورت موردي در بخش‌هاي مختلف صنعت صورت پذيرد.

جایگزینی کائولن در رنگ سازي

كائولن اصولاً بعنوان يك رنگدانه،‌با رنگ سفيد كه به طور جزئي جايگزين دي‌اكسيد تيتانيم مي‌شود، در رنگ‌ها بكار مي‌رود. كائولن همچنين پايداري رنگها را افزايش مي‌دهد زيرا ذرات پهن كائولن تمايل به همپوشاني دارند و بدين ترتيب پوسته رنگ تقويت مي‌شود. در اين نقش كائولن با ميكا، تالك و ديگر كانيهاي سيليكاتي رقابت مي‌كند.

جایگزینی کائولن در ماده ضد بلوكه‌شدن:

دياتوميت، سيليس‌ته‌نشستي، تالك.

جایگزینی کائولن در جذب‌كننده، حمل كننده:

آتاپولگيت، بنتونيت، دياتوميت، پيت، پوميس، پيروفيليت، سپيوليت، تالك، ورميكوليت، زئوليت.

جایگزینی کائولن در سراميك:

فايبرگلاس، مشابه‌هاي پلاستيكي.

جایگزینی کائولن در پركننده و پوشش دهنده

كائولن عموماً‌بعنوان بهترين كاني پركننده و پوشش دهنده در دسترس براي كاغذ شناخته شده و در آينده نيز چنين پيش‌بيني مي‌شود.كربنات كلسيم در صنعت كاغذسازي رقيب كائولن بوده و كانيهاي گروه تالك نيز اگر مشخصات فني لازم را داشته باشند، ممكن است جانشين كائولن گردند.

جایگزینی کائولن در توليد سموم دفع آفات

كائولن به عنوان يك حامل و پر كننده معدني براي سم به كار گرفته مي‌شود. به جز كائولن مناسبترين پركنندگان معدني كه بعنوان حامل و رقيق كننده استفاده مي‌شوند عبارتند از دولوميت، فولرزارت، تالك، ژيپس، آهك،‌پرليت و پيروفيليت.

جایگزینی کائولن در ريخته‌گري:

بوكسيت و آلومينا، كروميت، اليوين، پرليت، پيروفيليت، ماسه‌سليسي، ورميكوليت، زيركن.

جایگزینی کائولن در نسوز:

آندالوزيت، بوكسيت، كروميت، كيانيت، دولوميت، گرافيت، منيزيت، اليوين، پيروفيليت، سيليس، سيليمانيت، زيركن.

جایگزینی کائولن در اصلاح خاك:

بنتونيت، دياتوميت، ژيپس، پرليت، ورميكوليت، زئوليت.

جایگزینی کائولن در پلاستيك:

در پلاستيك ها كاربرد اصلي كائولن در پر كردن PVC،‌ نايلون ها و پلي‌استرهاست كه رقباي عمده‌اش كربنات كلسيم و كاني هاي سيليكاتي هستند.

جایگزینی کائولن در کاغذ:

از نظر مصرف کائولن، رتبه اول را کاغذسازي و بعد از آن سراميک سازي، صنعت ديرگدازها و لاستيك‌سازي رتبه‌هاي دوم تا چهارم را در جهان به خود اختصاص داده اند.

بزرگترين صنعت مصرف كننده كائولن در اين سال، صنعت كاغذسازي بوده است بطوري كه 45 درصد كائولن مصرفي، در اين صنعت مورد استفاده قرار گرفته است. اصولاً بزرگترين مناطق توليد كننده كاغذ در جهان، عمده‌ترين مصرف كننده كائولن در جهان هستند (مناطق امريكاي شمالي و اروپاي غربي) در آسيا از ديرباز در صنايع سراميك‌سازي مصرف شده است و اين در حاليست كه مصرف اين كانه در صنعت كاغذسازي در اين قاره با افزايش كارخانه‌هاي سازنده انواع كاغذ و تغييرات در تكنولوژي ساخت در حال افزايش مي‌باشد.

صنعت كاغذسازي، بزرگترين مصرف كننده اين كانه در ايالات متحده آمريكا، ژاپن و آلمان بوده است، در حاليكه در كره جنوبي و تايوان صنعت سراميك سازي، بعنوان بازار اصلي مصرف اين كانه اعلام گرديده است.

جایگزینی کائولن در صنايع پلاستيك

كائولن جانشين پلي‌مرهاي گران قيمت شده و موجب ارزاني محصول گرديده است. مصرف نهائي در اين صنعت طي سال 1999 معادل 5/0 درصد مصرف جهاني و برابر با 135 هزار تن بوده است.

بعد از صنعت كاغذسازي و مصارف كاربردي كائولن بعنوان پركننده، بزرگترين مصرف كننده كائولن صنايه ساختماني مي‌باشند. 12 درصد كائولن مصرفي در سال 1999 بعنوان ماده اصلي دريك طيف گسترده صنايع ساختماني بكار رفته است.

اين طيف شامل صنايع آجر،‌سيمان،‌فايبرگلاس، پوشش‌هاي سقف و ديوارهاي گچي مي‌باشد.