Kaolin, benannt nach dem Dorf Gaoling in Jingdezhen, Jiangxi, China, ist der „Seelenrohstoff“ der Keramik. Sein Hauptbestandteil ist Kaolinit (chemische Formel Al₂[(OH)₄/Si₂O₅]), das durch die Verwitterung von Silikatmineralien entsteht, wie Feldspat. Es hat eine feine, weiße Textur und ist sowohl plastisch als auch feuerfest. Von der „binären Formel“ in der Song-Dynastie, die die Keramiktechnologie revolutionierte, bis hin zu seiner Anwendung in der modernen Papierherstellung, der chemischen Industrie und in der Luft- und Raumfahrtindustrie war Kaolin immer der „Hidden Champion“ der Branche. Die Verwendung von Kaolin hat für viele Branchen entscheidende Auswirkungen.
Sechs wesentliche Prozessmerkmale von Kaolin
Weiße und Helligkeit: Bestimmung der „Reinheit“ der Qualität
Natürliche Weiße: Weiße bei 105 °C nach dem Trocknen. Verunreinigungen (wie Fe₂O₃, MnO₂) können zu gelber, brauner oder anderer Farbgebung führen.
Weißgrad nach der Kalzinierung: Der Weißgrad nach der Kalzinierung bei 1300 °C wirkt sich direkt auf den Glanz von Keramik und Beschichtungen aus. Der Weißgrad von hochwertigem Kaolin kann nach der Kalzinierung mehr als 90% erreichen.
Weißgrad nach der Kalzinierung: Der Weißgrad nach der Kalzinierung bei 1300 °C wirkt sich direkt auf den Glanz von Keramik und Beschichtungen aus. Der Weißgrad von hochwertigem Kaolin kann nach der Kalzinierung mehr als 90% erreichen.
Helligkeit: Die Reflektivität bei Licht mit einer Wellenlänge von 4570 Å. Die Papierindustrie schenkt diesem Indikator besondere Aufmerksamkeit.
Partikelgrößenverteilung: Der „Goldene Indikator“ für industrielle Anwendungen
Je feiner die Partikel (z. B. solche unter 2 μm), desto stärker sind die Plastizität und Suspension. In den USA beispielsweise müssen mehr als 90 % der in Beschichtungen verwendeten Kaolinpartikel kleiner als 2 μm sein.
Technologien zur Kontrolle der Partikelgröße (wie etwa die Zerkleinerung mit einem Wasserstößel oder die magnetische Trennung zur Eisenentfernung) sind der Schlüssel zur Steigerung der Wertschöpfung.
Der Plastizitätsindex (der Unterschied zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt der Fließgrenze und der Plastizitätsgrenze) und der Plastizitätskoeffizient (Widerstand gegen Verformung) sind Kernparameter. Kaolin mit starker Plastizität (Index > 15) lässt sich leicht formen und neigt weniger zum Reißen.
Die „binäre Formel“ (Kaolin + Porzellanstein) von Jingdezhen nutzt ihre hohe Plastizität, um das Problem der Verformungsanfälligkeit einzelner Porzellansteine zu lösen.
Bindung und Viskosität: Der „Klebstoff“ industrieller Formeln
Unter Bindung versteht man die Festigkeit nach der Vermischung mit nicht plastischen Materialien (z.B. Quarzsand). Je höher der Sandanteil, desto fester die Bindung.
Die Viskosität beeinflusst die Fließfähigkeit der Aufschlämmung. Für die Papierherstellung ist eine Viskosität von nur 0,5 Pa·s erforderlich (Langsambeschichtung).
Trocknungs- und Sinterleistung: Die Umwandlung von Schlamm in Porzellan
Schrumpfung beim Trocknen: Die lineare Schrumpfungsrate beträgt 3%-10%. Übermäßige Schrumpfung kann leicht zu Rissen im Keramikkörper führen.
Feuerfestigkeit: Die Feuerfestigkeit von reinem Kaolin erreicht 1700°C, jedoch wird die Hochtemperaturbeständigkeit durch Verunreinigungen deutlich reduziert.
Adsorption und Isolierung: Potenzial für grenzübergreifende Anwendungen
Kaolin verfügt über eine schwache Ionenadsorptionskapazität, kann aber nach einer Modifizierung im Umweltschutzbereich (z. B. bei der Abwasserbehandlung) eingesetzt werden.
Es verfügt über hervorragende elektrische Isoliereigenschaften und ist ein wichtiges Material zur Herstellung von Hochspannungs-Elektroporzellan und Radiokomponenten.
Hauptanwendungen von Kaolin
Keramische Industrie (ca. 401 Mrd. Tonnen)
Porzellan für den alltäglichen Gebrauch, Architekturkeramik und Elektroporzellan sind auf die Formbarkeit und Hochtemperaturbeständigkeit von Kaolin angewiesen.
Papierherstellung und Beschichtungen (ca. 301 t/a)
Als Füllstoff und Beschichtung verbessert Kaolin den Glanz und die Glätte von Papier.
Feuerfeste Materialien
Feuerfeste Steine, Tiegel und andere Materialien müssen hohen Temperaturen von über 1600 °C standhalten und Kaolin ist der wichtigste Rohstoff.
Feld Neue Materialien
Modifiziertes Kaolin wird zur Gummiverstärkung und Kunststofffüllung verwendet, Nano-Kaolin findet in der Biomedizin Anwendung.
Umweltschutz und Energie
Durch den Einsatz umfassender Nutzungstechnologien (wie etwa der von Longgao Co., Ltd. entwickelten Porzellansteinverarbeitung) wird die Ressourcenverschwendung reduziert.
In den letzten Jahren haben Unternehmen wie Longgao Co., Ltd. die effiziente Ressourcenentwicklung durch Technologien wie „Tailings-Nutzung“ und „Alt-Mine-Neu-Bergbau“ vorangetrieben und eine jährliche Produktionskapazität von 800.000 Tonnen erreicht.
Von der „binären Formel“ der alten Brennöfen von Jingdezhen bis hin zur modernen Nanotechnologie wurde die Verwendung von Kaolin ständig neu definiert. Mit der Verschärfung der Umweltschutzrichtlinien und der wachsenden Nachfrage nach neuen Materialien wird die gründliche Verarbeitung und das Recycling von Kaolin eine neue Richtung für die Branche darstellen. Dieses Stück „weißes Gold“ schreibt eine Legende für das nächste Jahrtausend.
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