Kaolin


Kaolin
Alüminyum hidrosilikat

Kristal yapılarına göre yapılan kil sınıflandırmalarında, eş boyutlu ve bir yönde uzamış olanlar kaolinit grubu olarak diğerlerinden ayrılmaktadır. En çok kağıt ve seramik üretiminde kullanılmaktadır.


Kaolin Hakkında

Kaolin veya bilinen bir diğer adı ile "Çin Kili", ince taneli plaka benzeri parçacıklardan oluşan,  granit kayaçlardan elde edilen beyaz ve yumuşak bir kildir. Bazı seramik ve porselenlerin üretiminde kullanılan kaolin, dünyaca ünlü Çin porselenlerinin yapı maddesidir.

Kıymetli Bir Kil Türü: Kaolin

Kaolin, alüminosilikatlar grubuna ait bir mineraldir. Doğada bulunan Kaolin, genellikle mika, feldispat, anataz ve kuvars gibi farklı miktarlarda mineral içerir. Doğal haliyle kaolin, elektron mikroskobu altında, genellikle yaklaşık 0.1 ila 10 mikrometre arasında değişen altıgen, kristal yapıdaki kaolinit minerallerinden oluşan yumuşak, beyaz bir tozdur. Her ne kadar bütün kaolin grubu mineraller aynı kimyasal bileşime sahip olsalar da oluşum şekillerine göre kaolinit minerallerinin oran, çeşit ve uzaysal oriyantasyonlarında (yapısal ve sıralanma farkları) değişiklikler görülebilmektedir. Bu değişiklikler mineralojik bileşim, kimyasal bileşim, tane boyu dağılımı ve çeşitli reolojik özellikleri başlıkları altında ifade edilmektedir. Bu özelliklerdeki farklılıklar kaolinitik killerde farklı renk, mukavemet oranı, kuruluk seviyesi ve plastik özellikleri doğurur. Kullanım alanlarındaki ihtiyaçlara göre de kullanılacak kaolinin türü belirlenir. 

Kaolinin sahip olduğu özelliklere göre başlıca kullanım şekilleri şu şekildedir:

  1. Film tabakası olarak kaplama (0.15 µm plakacık kalınlığı)
  2. Fiber ve polimerde uzatma ve güçlendirici olarak
  3. Adsorblayıcı ve seyreltici olarak
  4. Parlatıcı ajan olarak (kalsine edilmiş kaolin)  

Yukarıdaki endüstriyel kullanım özelliklerine bağlı olarak kullanılacak kaolin türlerinin belirlenmesi gerekir. Çeşitli sektörlerdeki kullanımına göre kaolinde istenen ürün özellikleri şu şekilde özetlenebilir:

Tablo: Uygulama Türüne Göre Kaolin Özellikleri

 

Kağıt

Çimento

 

Fayans

Elektro Porselen

Porselen

Frit Kaolini

Dolgu

Kaplama

1

2

SiO2 (%)

55-80

55-60

58-65

58-78

44-46

50-60

78-80

57-60-

Al2O3

13-25

28-30

24-32

15-28

30-35

30-35

min 30

28

Fe2O3

max 1.0

Max  0.6

max 0.6

Max  0.4

Max 0.4

max 0.4

max 0.4

max 1.5

TiO2

max 0.5

Max  0.5

max 0.5

-

Max  0.4

max 0.4

Max 0.5

Max 0.5

CaO

max 1.0

-

0.2

-

0.2

0.1

Max 1

Max 1

MgO

max 1.0

-

Max 0.5

-

0.2

0.1

Max 1

Max 1

Na2O

max 1.0

Max 0.10

0.1-0.3

-

-

max 1.0

Max 1

Max 1

K2O

max 1.0

Max 0.10

1-1.5

-

-

max 2.0

Max 1

Max 1

SO3

max 0.5

Max 0.3

eser

Max  0.2

1-5.0

1-5.0

Max 1

Max 1

A.Kaybı.

5-10

7-9

11-13

5-12

10-14

10-14

5-7

9-11

2 mikron (%) 5 mikron (%)

 

 

 

 

30-35 35-45

min:85.0 0.3

-5 cm -10 cm

-5 cm -10 cm

Serbest silis

-

-

-

-

Max % 8

max %0.4

A.Z..

A.Z.

Cr2O3

-

-

-

-

-

-

max 90 ppm

max 80 ppm

Aşındırma

-

-

-

-

max 30 mg

Max 5 mg

-

-

Beyazlık (%)

 

min 85.0

min 89.0

min 89.0

min 80.0

min 85.0

-

-

Viskozite

-

-

-

-

68-70

68-70

-

-

Cins

Ham kaolin

Ham ve Tesis

ham ve tesis

Ham ve Tesis

tesis

tesis

ham

ham

http://www.mta.gov.tr/v3.0/bilgi-merkezi/kaolin sayfasından alınmıştır.


Kaolin Kullanım Alanları

Türkiye'de ve dünyada tüketilen kaolinler arasında ürün standartları bakımından büyük bir fark yoktur. İlgili sektörlerdeki fabrikalar kendi üretim formüllerine göre değişik Al2O3, Fe2O3, SO3, TiO2'li hammadde kullanırlar. Ancak fabrikaların kullandığı diğer hammaddelerin fiziksel özellikleri kimyasal özelliklerinden daha büyük bir önem kazanmaktadır. Kağıt endüstrisinde kaplama ve dolgu, seramik, boya, lastik ve diğer kullanım alanlarında beyazlık-parlaklık, aşındırma, tane boyu, dağılımı ve şekli  gibi fiziksel özellikleri önemli olmaktadır. Sayılan fiziksel özellikler kaolinlerin oluşum koşulları mineralojik özellikleri ve kimyasal bileşimleri gibi temel özellikleri ile bağlantılıdır. Kaolinin kullanıldığı sektörler ve kaolin özellikleri şu şekilde örneklendirilebilir.

Kağıt Üretimi

%90-100 saf kaolinit minerali aranırken kuvars minerali içermemelidir. Ayrıca parlaklık en az %85,  tane boyutu %80  < 2µm ve Brookfield viskozitesi < 7.000 cps olmalıdır.

Seramik

Genellikle %75-80 kaolonit minerali içeren kaolinler tercih edilir. Pişme rengi, viskozitesi, sürtünmeye dayanıklılığı, Fe2O3 ve TiO2 oranlarının çok düşük olması ve % 83-91 oranında parlaklık istenir.

Boya Sanayi

Su bazlı iç ve dış cephe boyalarında veya esaslı, özellikle sanayi boyalarında titanyum oksit (anorganik pigment) , öğütülmüş kalsit tozu ve talk ile birlikte kaolin kullanılır. Su bazlı iç cephe plastik ve latex kalsine edilmiş ve lamine olmayan (delaminated) mineral yapısına sahip  kaolinler kullanılır. Bu gruptaki  boyalar %50 ila %70 arasında pigment içerir. Yarı parlak ve parlak su bazlı boyalarda kullanılan kaolinin %98’i 2 µm’dan daha büyüktür. Latex boyalarda pigmentler, bağlayıcı reçinelerle beraber, daha iyi örtücülük sağlayan ve binder’in kırılma indisine yakın kırılma indisi değeriyle ( >1.50 ) kaolin kullanılır.

Plastik Sanayi

Güçlendirici ve maliyet düşürücü ve katkı malzemesi olarak özellikle viny’lerde ve polyesterlerde sık kullanılır. Kaolinin en önemli  kullanım alanı;  (PVC) kaplanmış teller ve kablolardır. Kalsine kaolin ve silika yüzey modifiye edilmiş kaolinler PVC’lerin elektrik direncini artırmak için kullanılır, çünkü onlar hidrofobik özelliğe sahiptir.

Mürekkep Yapımı

Litografik, ofset ve flexografik baskı tekniklerinde ince film içeren yüksek yoğunluktaki mürekkeplerde kaolin kullanılır. Mürekkep filmi 5 ile 15 µm arasında değişir ve parlaklığı korumak için ince taneli kaolin (0.2-0.5 µm) renklendirici pigment ile beraber kullanılır.

Lastik Sanayi

Maliyet düşürücü katkı malzemesi  ve güçlendirici olarak en çok kullanılan sert kaolinin tane boyutu ortalama 0.2 µm’dan küçük ve yumuşak kaolinlerin ortalama tane boyutu 1.0 µm’dan küçüktür. Lastik sanayinde istenilen kaolinin sudaki pH’ı 4.5 -5.5 arasında ayrıca, Fe, Mn  ve Cu gibi elementlerin  çok düşük sınırlar içinde olması istenir.

Cam Elyaf Yapımı

Isı izolasyonu ve plastiklerin güçlendirilmesinde kullanılır. Cam elyafın ana hammaddesi silis, kaolin ve kireç taşı ile birlikte  borik asit,  soda ve sodyum sülfattır. Alüminyum camlarda  erime ısısını düşürür, kristalize olmasını önler ve suda diğer kimyasallarda çözünebilirliği azaltır. Cam elyaf üretimi için istenilen kaolinde %37 Al2O3, %44 SiO2 en fazla %1 Fe2O3, %2 Na2O ve %1 H2O olmalıdır.

İzolasyon

Kaolin latex sodyum silikatlı duvar kağıdı yapıştırıcılarda, alçı panellerde, su bazlı yapıştırıcılarda ve epoxy bazlı yapıştırıcılarda daha iyi viskozite elde etmek, kolay uygulanması ve kolay yayılabilmesi için kullanılır.

Kataliz

Özellikle petrol rafinelerinde petrol ürünlerinin katalitik dönüşümlerinde kataliz olarak kullanılır. Pek çok katalizler yüksek ısı ve basınç altında çalışırlar. Bu nedenle kaolinler yüksek ısı şartlarına uygundur. Katalitik Konverterlerin (Kordiyorit) imalatında (1) talk veya sepiyolit ve kaolin karışımı (2) kullanılır.

İlaç

Bazı ilaçlarda adsorpsiyon özelliğinden dolayı kaolin kullanılır. Kalsine edilmiş kaolin (%90’ı 2µm altı) diş macunlarında kullanılır. Ayrıca otomobil ve metal parlatıcılarında, oksitlenmiş yüzeyleri temizlenmesinde kaolin kullanılır. Bu sektörde kullanılan kaolinlerde en fazla 2 ppm arsenik ve en fazla 20 ppm ağır metallerin bulunması istenir.


Kaynaklar