Kaolin là loại khoáng vật sét màu trắng, dẻo, mềm, được cấu thành bởi Kaolinit và một số khoáng vật khác như Illit, Montmorillonit, thạch anh sắp xếp thành tập hợp lỏng lẻo, trong đó Kaolinit quyết định kiểu cấu tạo và kiến trúc của Kaolin.

Kaolin có thành phần khoáng vật chủ yếu là Kaolinit, có công thức là Al2O3.2SiO2.2H2O hoặc Al4 (OH) 8Si4O10. Kaolinit có trọng lượng riêng 2,58-2,60 g/cm3; độ cứng theo thang Mohs khoảng 1; nhiệt độ nóng chảy: 1.750-1.787 oC.

Khi nung nóng, Kaolinit có hiệu ứng thu nhiệt khoảng 510-600 oC, liên quan đến sự mất nước kết tinh và hiện tượng không định hình của khoáng vật. Hai hiệu ứng toả nhiệt 960-1.000 oC và 1.200 oC liên quan đến quá trình mulit hoá của các sản phẩm Kaolinit không định hình, với hiệu ứng 1.200 oC là quá trình kết tinh của Oxit silic không định hình để tạo thành Cristobalit.

Các tinh thể (hạt) của Kaolinit thường màu trắng, đôi khi đỏ, nâu hoặc xanh nhạt. Chúng là các tinh thể bông (giống tuyết) hay phiến nhỏ có hình dạng 6 cạnh, hay tấm toả tia dạng đống hoặc khối rắn chắc.

Trong công nghiệp, Kaolin được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, như gốm sứ, vật liệu mài, sản xuất nhôm, phèn nhôm, đúc, vật liệu chịu lửa, chất độn sơn, cao su, giấy, xi măng trắng…

Các lĩnh vực công nghiệp sử dụng Kaolin:

Kaolin là nguyên liệu mang nhiều tính chất kỹ thuật có giá trị, được dùng trong nhiều lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế quốc dân. Chất lượng và khả năng sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau phụ thuộc vào thành phần hoá học, đặc điểm cơ lý, thành phần khoáng vật của Kaolin.

Ứng dụng của Kaolin

Lĩnh vực sản xuất đồ gốm

Kaolin dùng trong lĩnh vực sản xuất đồ gốm được phân loại theo độ chịu lửa, hàm lượng Al2O3 + TiO2, nhiệt độ thiêu kết, hàm lượng oxit nhuộm màu, độ dẻo, mật độ xâm tán và hàm lượng các bọc lớn.

• Dựa vào nhiệt độ chịu lửa, Kaolin được phân thành loại chịu lửa rất cao (trên 1.750 0C), cao (trên 1.730 0C), vừa (trên 1.650 0C) và thấp (trên 1.580 0C).
• Theo thành phần Al2O3 + TiO2, ở trạng thái đã nung nóng Kaolin được phân thành loại siêu Bazơ, Bazơ cao, Bazơ, hoặc Axit.- Theo độ thiêu kết, phân thành loại thiêu kết nhiệt thấp (tới 1.100 0C), thiêu kết nhiệt độ trung bình (1.100-1.300 0C) và thiêu kết nhiệt độ cao (trên 1.300 0C).
• Ngoài ra, người ta còn dựa vào hàm lượng oxit nhuộm màu để phân ra các loại khác nhau, hoặc dựa vào tính dẻo chia thành các loại Kaolin có tính dẻo cao, dẻo vừa, dẻo thấp, ít dẻo và không dẻo. Độ xâm tán cũng là một trong số các tiêu chuẩn quan trọng phân loại nguyên liệu Kaolin sử dụng trong công nghiệp gốm.

Để đánh giá chất lượng của Kaolin cho một ngành công nghiệp sản xuất đồ gốm, nhất thiết phải dựa theo yêu cầu hoặc điều kiện kỹ thuật của ngành đó. Ví dụ: Nguyên liệu tốt nhất để chế tạo đồ gốm chịu Axit là Kaolin không được chứa các bọc Calcit, thạch cao, Pyrit, vật liệu xâm tán thô và không chứa nhiều cát, phải có khả năng dính kết và độ dẻo cao. Hàm lượng Oxit sắt đối với sản phẩm quan trọng không được quá 1,5%, còn đối với sản phẩm ít quan trọng thì không được quá 3%. Hàm lượng Oxit calci không quá 1% đối với sản phẩm quan trọng và không quá 2% đối với sản phẩm ít quan trọng.

Sản xuất vật liệu chịu lửa

Trong ngành sản xuất vật liệu chịu lửa, người ta dùng Kaolin để sản xuất gạch chịu lửa, gạch nửa Axit và các đồ chịu lửa khác. Trong ngành luyện kim đen, gạch chịu lửa làm bằng Kaolin chủ yếu được dùng để lót lò cao, lò luyện gang, lò gió nóng. Các ngành công nghiệp khác cần gạch chịu lửa với khối lượng ít hơn, chủ yếu để lót lò đốt, nồi hơi trong luyện kim màu và công nghiệp hoá học, ở nhà máy lọc dầu, trong công nghiệp thuỷ tinh và sứ, ở nhà máy xi măng và lò nung vôi.

• Có thể nói, ngành sản xuất vật liệu chịu lửa Alumosilicat là một trong những ngành sử dụng nhiều Kaolin nhất. Để có một tấn sản phẩm chịu lửa phải cần tới 1, 4 tấn Kaolin.
• Để đánh giá tính hữu dụng của Kaolin, cần chú ý đến độ chịu lửa và sự có mặt của các oxit, vì chúng ảnh hưởng đến chất lượng của Kaolin. Khi hàm lượng Al2O3 tăng thì độ chịu lửa cũng tăng; nếu có Oxit silic tự do dưới dạng hạt cát sẽ làm giảm tính dẻo, tăng độ hao khô, độ co ngót và giảm khả năng dính kết của Kaolin.
• Dựa vào yêu cầu đối với sản phẩm chịu lửa mà chọn loại Kaolin có chất lượng tương ứng. Chất lượng Kaolin được xác định bằng những điều kiện kỹ thuật riêng đối với từng mỏ.
• Để phù hợp với những điều kiện đó, người ta phân Kaolin chịu lửa thành các loại sau:+ Loại Bazơ: hàm lượng Al2O3 + TiO2 trên 30%;+ Loại nửa Axit: hàm lượng Al2O3 + TiO2 dưới 30%;+ Loại lẫn than: Lượng mất khi nung trên 16-20%.+ Làm chất độn: Kaolin được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực làm chất độn giấy, nhựa, cao su, hương liệu…

Trong công nghiệp sản xuất giấy

Kaolin làm cho giấy có mặt nhẵn hơn, tăng thêm độ kín, giảm bớt độ thấu quang và làm tăng độ ngấm mực in tới mức tốt nhất. Loại giấy thông thường chứa 20% Kaolin, có loại giấy chứa tới 40% Kaolin. Thường một tấn giấy tiêu tốn tới 250-300 kg Kaolin.

Trong công nghiệp cao su

Kaolin có tác dụng làm tăng độ rắn, tính đàn hồi, cách điện, độ bền của cao su. Yêu cầu về Kaolin làm chất độn cao su phải có hàm lượng: Fe2O3 < 0,75%, SO4- < 0,4%; độ hạt < 1.670 lỗ /cm2; độ ẩm < 1%.

Trong sản xuất da nhân tạo (giả da)

Kaolin có tác dụng làm tăng độ bền, độ đàn hồi. Để làm chất độn da nhân tạo, Kaolin qua rây No15 phải có độ trắng > 85%, hàm lượng Fe2O3 < 0,75%, SO4- < 0,4%; độ ẩm < 5%.

Trong sản xuất sơn

Kaolin làm tăng độ sệt và gây mờ lớp sơn. Nó phải có tỉ trọng: 2,6 g/cm3; cỡ hạt: 2,4-5 m < 58%; độ dung dầu: 46,5-59 cm3/100 g; không lẫn chất kiềm và Axit ở trạng thái tự do.

Trong sản xuất xà phòng

Kaolin có tác dụng đóng rắn khi sản xuất, hấp thụ dầu mỡ khi sử dụng. Lĩnh vực sản xuất xà phòng yêu cầu Kaolin có độ hạt dưới rây 0, 053 mm lớn hơn 90%; không lẫn cát, không lắng cặn trước 8 giờ, hàm lượng Fe2O3 từ 2-3%, TiO2 1%; chất Bazơ trao đổi 0,8-2% và Carbonat 15-20%

Trong sản xuất đĩa mài

Người ta nén hỗn hợp hạt mài (bột Corinđon, bột kim cương) với hỗn hợp Kaolin, thạch anh, Felspat nung 1.350 oC. Yêu cầu Kaolin phải đạt Al2O3 + TiO2 > 38%; Fe2O3 < 1,8%; độ chịu lửa > 1.730 oC.Trong các lĩnh vực sử dụng khác, Kaolin được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất xi măng trắng, các chất trám trong xây dựng.

Để sản xuất nhôm kim loại bằng phương pháp nhiệt điện, có thể sử dụng Kaolin với thành phần Al2O3 không dưới 30%, SiO2 không quá 47%, Fe2O3 không quá 0,5%, TiO2 không quá 0,3%, CaO + MgO không quá 0,6%, K2O + Na2O không quá 0,5%.

Để sản xuất phèn nhôm, yêu cầu Kaolin chưa qua nung phải chứa Al2O3 tối thiểu 36%…