Глина каолин, где добывается, применяется и какая продукция выпускается

Начнем с главного, верно ли утверждение, что глина и каолин, неразрывное понятие. Вопрос простой, а что такое глина?

Глина – это горная порода, в сухом состоянии пылевидная, в увлажненном – пластичная, имеет мелкозернистый вид и состоящая из одной или нескольких минералов из группы каолинитов, монтмориллонита, алюмосиликатов, а также песчаных или карбонатных частиц.

Можно ли сказать, что другое название глины — это каолин? Если грубо, то такое утверждение возможно, даже можно использовать название белая глина, так как минерал каолинит является доминирующей частью этой осадочной горной породы. Почему же тогда во всех учебных пособиях используется описание, например, в основе керамогранита – каолин (белая глина). Данное описание относится к так называемой разъяснительной теории, когда разные технологи процесса используют разные термины и по сути они одинаковые, но чтобы читатели поняли описание и процесс какого-то производства, не запутывались потом, их объединяют.

А почему каолин называют каолином, может он чей-то продукт жизнедеятельности, перекаленный камень, разрушенный гранит? Все очень просто, впервые минерал начали использовать, на основе его свойств к пластичности, в провинции Цзянси близ деревни Gaoling  [gāolǐng tǔ], в переводе с китайского – Горный хребет. В английский язык слово каолин (Kaolin) пришло из французского языка в 1727 году, на основе отчета о производстве цзиндэчженьского фарфора сделанного французом Франсуа Ксавье д`Антреколля, который был священником-иезуитом, но кроме веры он фактически выполнил промышленный шпионаж.

первый текст про каолин

И вот получается, что Китай дал миру не только слово фарфор, но и исходное сырье для его производства, хотя вскоре потерял свои продажи и фарфора и минерала, потому, что в Европе начали разрабатывать собственные карьеры, где начали добывать природный каолин, а затем и в Россию добралась эта техника производства и появился свой собственный фарфоровый завод. В мире оказалось достаточно много минералов обладающих данным характеристиками и разработка карьеров не заставило себя ждать, мир поглощает Kaolin тоннами.

Кстати, мы не нашли информации, какие запасы данного минерала во всем мире, может у вас, читателей, есть такая информация, пожалуйста, присылайте ваши исследования и мы опубликуем ваш материал о количество каолина в мире.

Месторождения каолина

Сколько запасов глины каолин пока не подсчитано, но есть информация, где он найден и где разрабатывают карьеры с этим минералом.

каолин месторождения

Напомним, сам минерал не создается сразу глиной каолин, сначала природа образует силикатсодержащие породы, а потом длительное химическое выветривание угольной кислотой, которая присутствует в дожде, образует глинистый минерал. Поэтому найти просто на земле каолин не получится, он будет находится в почве, в виде остаточных отложений, так называемые первичные глинистые месторождения, либо в виде осадочных отложений и перенесенные в земле в виде водной эрозии и сформированных новыми осадочными отложениями. Представьте себе, что из большого озера вымыло глинистые отложения в результате провала во время землетрясения, оно пролежит там тысячелетие и будет случайно обнаружена при раскопке земли в результате высыхания древнего озера, такое открытие будет называться вторичным глинистым месторождением.

каолин

Кстати, именно кислотное выветривание в теплом климате, пород типа гранит и приводит к образованию каолина. Если же гранит выветривается в щелочных условиях, то каолин уже не сформируется, будет образован другой минерал – иллит. Иллит был найдет в США, он также используется в производстве керамогранита в качестве замены каолина, который в этой части планеты фактически отсутствует.

Сводная информация о месторождениях каолина:

  • В России:
    • Кыштымское месторождение
    • Журавлиный лог в Увельском районе
    • Еленинский (Картальский район)
    • Коскольское (Оренбурская область)
    • Святогорское (Дальний восток)
    • Лукошкинское (Липецкая область)
  • Украина:
    • От Кировоградской области до Черкасской
  • Казахстан:
    • Алексеевское (Акмолинская область)
  • Узбекистан:
    • Месторождение Ангренское
  • Польша:
    • Нижняя Силезия
  • Другие страны: Малайзия, Пакистан, Вьетнам, Бразилия, Болгария, Бангладеш, Франция, Великобритания, Иран, Германия, Индия, Австралия, Южная Корея, Китайская Народная Республика, Чешская Республика, Испания, Южная Африка, Танзания и Соединенные Штаты.

глина каолин

А что с Италией и Испанией, где керамических заводов много, а сырья?! Да нет там практически никакого природного каолина, в основном используется привозной. Это в далекие годы фабрики размещали рядом с месторождением, а сейчас технология добычи, перевозки и логистики, позволяет перемещать исходное сырье к месту производства, стоимость продукции приводит лишь незначительному удорожанию. Если эту составляющую убрать, логистику остановить, российский газ – отключить, то законодатели керамической отрасли – итальянцы и испанцы, канут в лету, или перевезут свои фабрики в другие страны, например, в Россию.

Как и где добывают минерал

Давайте разберем все от и до на примере Кыштымского каолина и месте его разработки. Почему выбрали его, а не просяновский каолин или виницкий, или месторождения в США или Африке. Очень простое объяснений – если вы захотите убедится в правильности информации, вы купите билет и поедете в Челябинск или Миасс, а затем в кыштымский городской округ. Там можно будет посмотреть и карьер и обогатительную фабрику, так как они находятся всего в трех километрах друг от друга.

белого каолин

Разработка месторождения в Кыштыме начались относительно недавно, в 1910 году. Землями владели Демидовы, который выкупил эти земли собственно у башкир, для того, чтобы приступит к строительству металлургических заводов.

Добывались в карьерах минералы для производства кирпича, ежегодно по 4000 тонн сырья поступало на заводы, а по оценкам различных экспертов карьеры могут дать 2 млн тонн каолина. Путем отмучивания коалин обогащается крупно-зернистым кварцем, песком, сторонними примесями.

Есть исторические справки, что с 1925 года разработка велась трестом «Русские самоцветы», который добывал до 1500 тон глины в год. Причем стоимость разработки была фактически копеечной, ведь добываемая глина лежала практически на поверхности. Собственники менялись, карьер несколько раз забрасывали, даже превращали в городскую свалку, но интерес к материалу оставался большим, поэтому в итоге карьер перешел в ООО Кыштымский каолин, которое ведет разработку недр и их переработку и обогащение глины. Производство в данный момент отгружает продукцию в виде обогащенного каолина, каолин малой переработки, каолиновую глину, кварцевый песок, каолин кальцинированный и шамот каолиновый.

Каолин из Кыштыми является сырьем для производства Кировской и Уральской керамики. Вот теперь вы знаете, что эта плитка действительно выпускается в России и никакое импортозамещение не требуется, так как исходное сырье разрабатывается в нашей стране. И вроде бы производители могли бы указывать об этом на своих сайтах, что какие они классные, все смогли организовать своими силами, но получилось очень смешно, они переписали с нашего сайта информацию о производстве плитки и никакой кыштым в их историях не присутствует. Поэтому – тссс – мы вам об этом не рассказывали, они потом спишут с нашего сайта данные и вы наконец-то узнаете, что добыча глины в нашей стране тоже существует, а каолин для производства на их фабриках керамогранита добывается не где-то, а на Кыштымском месторождении.

Подсказки для технологов – что означает следующая маркировка:

  • каолин КЧ 2 – обогащенный каолин по ТУ
  • каолин КР 2 и КР 1 – обогащенный каолин по ГОСТ
  • каолин КБЕ (1, 2, 3) – обогащенный каолин бумажный Еленинского месторождения
  • H497 КАОЛИН – маркировка цвета краски Тикурилла, производитель так решил назвать выпускаемый цвет белого оттенка. Как видите, каолин вдохновляет не только как минерал для производства, но и сам по себе своим цветом.

Марки каолина

Минерал можно еще и разделить по маркам:

  • Немодифицированный каолин;
  • Деламинированный;
  • Сухоизмельченный;
  • Кальцинированный.

В зависимости от того, как потом будет использоваться минерал, его «улучшают» под различные технологии.

Например, немодифицированный каолин помещают в центрифугу, перед этим его растворяют и ощищают, он превращается в растворенную в воде взвесь, которая после центрифуги очищается от крупных фракций, высушивается и на выходе образуются белые гранулы.

Деламинированный получается за счет перетирания минерала более с грубыми свойствами, которые остаются после вымывания мягкой глины.

Сухоизмельченные, в название уже ответ, какие технологии использовались. Минерал сепарируется только воздухом, поэтому остается с неярковыраженным белым цветом и в нем присутствует абразив.

Кальцинированный каолин подвергается температурной обработке, как высоких, так и низких температур. Например, чтобы убрать гидроксиды из минерала, нужно обрабатывать его низкими температурами, чтобы сделать высококальцинированной, нужно обработать в печи от 1000 до 1150 градусов.

На заметку! Есть отдельная марка каолина – с покрытием из диспергаторов. Такой каолин служит, чтобы улучшать водное растворение и соединение с органическими матрицами

Первичные каолины

Запоминайте, первичные каолины по составу ничем не отличаются от вторичных, за исключением содержания в них кварца и различных минералов до 60-65%. Такие каолины в основном находятся в зоне тектонических разломов. Залегают такие минералы не глубоко, от 5 до 50 метров, а размеры каолиновых пластов достигают размера от полутора до 100 метров. И как мы уже писали, получаются первичные каолины за счет выветривания слюдистых пород и под воздействием температуры и кислотной среды.

Таблица 1. Марки первичного каолина и их свойства

Массовая доляПоказатели по ГОСТХарактеристикиПоказатели
Оксид железа в % не более1,2Твердость по Моосу1 – 1,5
Оксида серы в % не более0,3Огнеупорность1750 – 1800 градусов Цельсия
Остатка на сите в % не более0,02Удельный вес2,58 – 2,60 г/см3
Влаги в % не более0,7Объемный вес1,8 – 2,2 г/см3

 

Химическая формула первичных каолинов выглядит так Al2O3·2SiO2·2H2O, при этом массовая доля алюминия в каолине 18,95%.

Вторичные каолины

От первичных каолинов вторичные отличаются тем, что они осадочные и отнесены от материнской горной породы. К ним чаще всего примешиваются другие породы и минералы, но сама порода мелкозернистая. Для различных производств используются преимущественно первичные, а не вторичные белые глины. Вторичные каолины чаще всего используют в технических процессах в качестве наполнителя, например изготовления шамотных материалов, более известного всем названия, как кирпич.

Таблица 2. Сравнение марок каолина

Типы каолиновКоэффициет преломленияУдельный вес, г/см3ТвердостьЯркость GEСредний размер частиц по методу отложения осадка, мкмМаслоемкость, г / 100 гУдельная поверхность, м2/гpH , 10% дисперсияФорма частиц
Отмытый1,562,58280-920,2-4,830-4515-243,5-8,0пластинки / книжки
Деламинированный1,562,58286-920,4-1040-4515-246,0-8,0пластинки
Кальцинированный1,622,50-2,68284-970,8-2,950-9515-245,0-6,0пластинки
Сухоизмельченный1,562,58265-750,3-4,830-4015-244,0-6,5пластинки / книжки

 

Напоминаем! Все марки каолинов имеют высокие огнеупорные свойства.

ГОСТ 19608 84

Каолин используется не только для производства строительных материалов, но для производства пластмасс, тканей и искусственной кожи, а также ряда пластиковых изделий. Для таких производств каолин должен соответствовать определенному государственном стандарту. Так ГОСТ 19608 84 был разработан еще во времена СССР, но он все еще применяется в национальных стандартах. В данном параметре ГОСТ оценивается массовая доля железа не более 0,5, максимально 2 в %, массовая доля ангидрида серной кислоты не более 0,2 – 0,3 в %, массовая доля растворимых солей не более 0,1 до 0,2 в %, доля остатка на сетке либо отсутствует, но не более 0,04 в %, каолина сухого обогащения 0,7 и мокрого обогащения – 5. ГОСТ 19608 84 описывает также правила формирования партий для отгрузки, содержанию данных на маркировке, например, наименование, дата и номер документа, наименование предприятия-изготовителя, получателя, пункт назначения, проверку на гост, номер вагона, партии, массу нетто, метод испытания. Также ГОСТ 19608 84 определяет, как нужно упаковывать продукцию, бумажные пакеты или мешки, варианты транспортировки и хранения.

Напоминаем, что обогащенный каолин не относят к биополимерам, как и асбест и графит, только кератин относят к биополимерам, поэтому на упаковке обязательно указывается только, что материал боится сырости, а хранится материал в разных помещениях в зависимости от марки.

Для примера! Биополимеры размечают на упаковке с помощью надписи «Органик», Eco, Organic, Compostable и специального знака, обозначающего рециклинг.

При перевозке на международные рынки также можно указывать в документах, что Код ТН ВЭД 2507002000: каолин.

В компаниях занимающихся международной логистикой, это хорошо известные данные и если вы хотите уточнить номер кода или правила транспортировки или маркировки, то всегда можете уточнить у логистов, как о ГОСТ, так и о коде ТН ВЭД.

Каолин обогащенный

Давайте начнем с простого, нужно ли минерах очищать или перерабатывать. Ответ простой, добытый минерал имеет значительные примеси, особенно крупнозернистые, некоторые добытые породы имеют значительное превышение по содержанию: частиц кварца, полевых шпатов, а также слюды, примеси различного железа, в том числе титаносодержащего. В производственных процессах технологи продумывают производственный процесс на однородном материале, либо с небольшими отклонениями.

Представьте, вы изготавливаете керамогранит, вам поступает партия каолина, содержащая титановые включения. По технологии вы перемешиваете всю поступившую партию, в процессе производства смешиваете с другими компонентами, тратите огромные ресурсы на обжиг, на выходе получаете керамогранит, который может разломится в местах спекания каолина и титана, а просверлить его будет в некоторых местах, там где большое скопление фракций металла, будет очень сложно. В интернете даже можно найти ролики, где плиточники сталкиваются с таким отделочным материалом, который невозможно обрезать, просверлить и все эти вещи объяснимы – обогащение каолина пошло не по плану.

Каолин обогащенный – это обозначение готового сырья из каолина, полученного в результате технологического способа обогащения и придания определенных нужных включений глинистой породе, создание однородности итоговой смеси с помощью измельчения и последующего растворения в воде и электролиза (мокрый способ) или сушке, помолу, воздушной сепарации (сухой способ), с упаковкой однородной смеси каолина с добавками под определенные технические производства.

Чаще всего после обогащения каолин превращают в однородный порошок, но производители могут сейчас создавать и гранулы и сферы, все зависит от технического задания заказчика!

С исходным сырьем – необогащенный каолин – фабрики также могут работать, но только такие, у которых есть линия обогащения. Вот и весь секрет, который вы должны понять. Все зависит от подготовленности изготовителей, каких-либо материалов к полному производственному циклу, включая подготовку сырья и его обогащение.

При производстве плитки в России цикл производства на крупных фабриках настроен на данный процесс и каолин проходит обогащение перед тем, как попасть в итоговый пирог для обжига.

Химический состав каолина обогащенного

На основании предыдущего абзаца, становится понятно, что чистый состав Al 4 [Si 4 O 10] (OH) 8 не выпускается в обогащенном варианте. В зависимости от потребностей рынка или технического задания заказчика, обогащенный каолин может приобретать различные дополнительные составы в основном щелочные компоненты, например, K2O+Na2O, алюминий, оксиды железа, кварцевый песок и так далее, для нужд керамической, бумажной, металлургической, парфюмерной отрасли и тому подобное.

каолин состав

По своим основный свойствам – огнеупорность, твердость, пластичность – каолин сохраняет в любом составе, цвет после обогащения также остается белый, если материал в большем процентном соотношение ко всему остальному составу обогащения.

Кстати о цвете. Получатель продукции сразу может понять, что свойства состава изменились, если сырье имеет не белый цвет, а например, желтоватый, значит кварц преобладает в этом составе.

Подсказка! Как распознать, что перед вами каолиновая глина, а не бентонитовая  — по цвету. Каолин белый, бентонитовая глина – серая – вулканическая порода в её основе. Поэтому даже в молотом виде или обогащенном вы не перепутаете, что вы заказали.

Каолин обогащенный для керамической промышленности

В строительной области для производства керамических изделий есть свои требования к исходному сырью —  каолину – определены ГОСТом, отличаются эти требования для производства фарфора и керамики, хотя технологический процесс очень схож: помол, спекание, обжиг, охлаждение. А требования получается — разные, в производстве посуды требуется белый цвет, пластичность каолина для первоначальной формовки изделия, в строительной отрасли, в частности при производстве керамогранита, цвет вообще не важен, так как любые цвета достигаются с помощью цветовых пигментов, которые в основном поставляет Индия для всего мира, огнестойкость и твердость.

Кстати, почему так мало плитки чистых белых цветов? Объясняется все просто, каолин в таком случае должен быть необогащенным, а это дорогое сырье. Производители не любят дорогие изделия, поэтому на рынке преобладают серые цвета, оттеночные с белым, но не чисто белые керамограниты, к тому же спекать такой каолин сложнее, а значит и процент брака на выходе выше. Нам, как потребителям, в принципе и не важно, есть чистый белый цвет в продаже или нет, ведь в темноте все и так будет серым. Без света – нет цвета! Вот такие метаморфозы с каолином для керамического рынка.

Физико-химические характеристики и свойства

Для чего каолин еще применяется, например, есть мутность по каолину, зачем её выдумали.

В некоторых регионах страны так измеряется состав чистой воды, текущей в водопроводе. Мы живем в мире, где все может соприкасаться, растворяться, смешиваться, вот и каолин в некоторых областях смешивается с водой и поступает в водопровод, а затем воду пьют потребители. Так вот санпин определяет, какая максимальная доля каолина в воде, которая не навредит человеку и она составляет 1,5 мг/литр до 2.

Сравнительная характеристика, позволяющая отличить чистый каолин от обогащенного или другого материала, итак, чистый каолин имеет плотность 2600 или 2630 кг/м3, удельный вес (масса) белой глины – 2,2 м3, твердость по шкале Мооса – 2, огнеупорность (максимальная температура при которой минерал сгорает) – от 250 до 1580 градусов Цельсия и выше, испытуемые температуры вил (так называется итоговая форма огневой пробы глины) каолинов различных мест добычи колеблется в пределах 1250 градусов Цельсия, пластинчатая прочность в сухой пробе – 50-100 Мпа.

Реологические свойства

Начнем с простого, а что такое реалогические свойства? Реалогические свойства каолина – это свойство минерала к деформации и сохранение текучести и вязкости. К изменениям относятся такие показатели, как изменение цвета каолина при нагреве, превращении в твердый материал при обжиге, сохранение пластичности при обогащении. Этот показатель можно применять к различным веществам, и каолин не исключение.

Для каолина характерно следующее:

  • Температура плавления – 1750 градусов Цельсия и выше;
  • Водопоглощение после обжига 1350 градусов Цельсия – от 0,5 до 1,5;
  • Усадка материала – 14% (именно поэтому плитка калибруется, так как усадка материала зависит напрямую от обогащения каолина различными добавками);
  • Прочность после высушивания – 2,2-3,5 МПа;
  • После обжига прочность – 100-250 МПа;
  • Адсорбция по метиленовому голубому – от 12 до 24 мг/г;
  • Цвет – белый.

Минералогический состав

Так как в основе коалина лежит горная порода, то и состав определяется простыми составляющими:

  • Каолинит 65%
  • Слюда 25%
  • Кварц 3%
  • Другие минералы 7%

Гранулометрический состав

Эта характеристика применяется для обогащенных каолинов, измеряются частицы гранулометрического состава смеси ситовым анализом. Соответственно измеряются составы, для выяснения количества присутствия чистого каолина в породе или смеси, для последующего, как пример, определения огнестойкости изделия.

Применение каолина

Не редко уже затрагивали тему применения материала в строительстве, в материалах для строительства, а спектр применения каолина очень большой.

каолин применение 2

каолин применение 1

Области применения каолина после переработки и обогащения:

  • изготовление фарфора, плитки, керамики, белый цемент, краски;
  • производство бумаги, пластмасс, искусственной кожи, ткани, резиновых изделий, линолеума;
  • варки мыла, изготовление грифелей;
  • составляющая часть в катализаторах;
  • парфюмерное производство, шампуни, зубные пасты, маски (маски для лица могут быть на бентонитовой глине, но более мягкая — каолиновая) ;
  • лекарства и пищевые добавки.

белая глина каолин

Как видите широта применения каолина огромная – от глобального строительства до добавок к еде.

Сорбирующие свойства

Каолин добрался и до медицинским препаратов и является значимым компонентом в препаратах-сорбентах. Он отлично всасывает токсичные соединения, так имеет свойства избирательно поглощать различные яды и растворы, соединяется и связывает тяжелые металлы. Так же минерал можно положительно или отрицательно заряжать, в результате получаются препараты, которые могут по разному сорбировать и металлы и гидрозоли. Для медиков и фармацевтов, каолин считается базовым веществом, с малым побочным действием, например, карбонат кальция реагирует с кислотам, выделяя при этом углекислоту, у каолина нет таких сильных реакций. Выпускается пищевой каолин в виде сухого порошка, который можно использовать при отравлении или сильной интоксикации, при этом активированный уголь проигрывает таким препаратам, при условии если он изготовлен не из каолина.

Изменения при обжиге

В реологических свойствах материала рассматривался обжига каолина и его свойства к изменению. Но есть состояние, когда каолин полностью теряет пластичность – это шамотный способ обработки, когда глина полностью теряет влагу, способность к изменению формы, а дополнительные фракции вещества полностью сгорают. Главное в этом процессе – полное спекание слоев в однородное состояние с приданием формы, например, изготовление огнеупорных кирпичей и других изделий.

Для изготовления таких изделий, каолин подвергается обогащению и из него удаляются тяжелые фракции, например, железо, оксида алюминия и т.п.

Технические условия

Для обжига на керамических фабриках ранее применялись печи, где материал обжигался. В таком варианте не достигался равномерный обжиг. Сейчас производственные линии выглядят так, медленно начинается обжиг на специальной транспортировочной линии, переходящий в пиковые температурный и постепенное охлаждение, при этом достигается полный цикл и равномерный обжиг всей плитки, а это значит, что техническое решение позволили добиться улучшение крепости на выходе всего материала и снижения числа брака, а также полное исключение недостаточно обжига всей партии плитки.

Итоги обзора

Свои решения и знания вы о коалине вы расширили, если прочитали данную статью. Теперь вы знаете, как в нашей жизни появился данный минерал, сколько раз вы с ним сталкивались, покупая различные товары оптом и в розницу, что каолин окружает каждого человека и это окружение измеряется не граммами, не килограммами, а тоннами, применяется и в производстве и в его даже можно есть, добывается по всему миру, его открытию мы обязаны Китаю, а его движение по стране и во внешнеэкономической деятельности не прекращается ни на минуту. Вред от каолина для человечества отсутствует, при условии употребления его в меру при еде. И покупая различные медицинские препараты и лекарственные средства, включая косметику, мы все платим разработчикам месторождений данного минерала. Надеемся, что на нашем официальном сайте yaplitka.ru вы получили всю информацию, которую хотели бы узнать о каолине, если у вас остались какие-либо темные пятна о данном материале, то направляйте свои вопросы на адрес редакции.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: