Le kaolin, nommé d'après le village de Gaoling à Jingdezhen, Jiangxi, Chine, est la « matière première de base » de la céramique. Son composant principal est la kaolinite (formule chimique Al₂[(OH)₄/Si₂O₅]), qui est formée par l'altération de minéraux silicatés tels que feldspath. Il a une texture fine et blanche et est à la fois plastique et réfractaire. De la « formule binaire » de la dynastie Song qui a innové la technologie céramique à son application dans la fabrication moderne du papier, l'industrie chimique et les matériaux aérospatiaux, le kaolin a toujours été le « champion caché » de l'industrie. Les utilisations du kaolin ont un impact crucial pour de nombreuses industries.
Six caractéristiques essentielles du procédé de fabrication du kaolin
Blancheur et luminosité : déterminer la « pureté » de la qualité
Blancheur naturelle : Blancheur à 105°C après séchage. Les impuretés (comme Fe₂O₃, MnO₂) peuvent lui donner une couleur jaune, brune ou autre.
Blancheur après calcination : La blancheur après calcination à 1300°C affecte directement la brillance des céramiques et des revêtements. La blancheur du kaolin de haute qualité après calcination peut atteindre plus de 90%.
Blancheur après calcination : La blancheur après calcination à 1300°C affecte directement la brillance des céramiques et des revêtements. La blancheur du kaolin de haute qualité après calcination peut atteindre plus de 90%.
Luminosité : réflectivité sous une lumière d'une longueur d'onde de 4570 Å. L'industrie papetière accorde une attention particulière à cet indicateur.
Distribution granulométrique : « L’indicateur d’or » des applications industrielles
Plus les particules sont fines (par exemple, celles de moins de 2 μm), plus la plasticité et la suspension sont fortes. Par exemple, aux États-Unis, plus de 901 TP3T des particules de kaolin utilisées dans les revêtements doivent être inférieures à 2 μm.
La technologie de contrôle de la taille des particules (comme le broyage au pilon à eau et la séparation magnétique pour l'élimination du fer) est essentielle pour augmenter la valeur ajoutée.
L'indice de plasticité (la différence entre la limite de liquidité et la limite de plasticité) et le coefficient de plasticité (la résistance à la déformation) sont des paramètres clés. Le kaolin à forte plasticité (indice > 15) peut être facilement façonné et est moins susceptible de se fissurer.
La « formule binaire » de Jingdezhen (kaolin + pierre de porcelaine) utilise sa grande plasticité pour résoudre le problème de la déformation d'une seule pierre de porcelaine.
Collage et viscosité : « l’adhésif » des formules industrielles
La liaison fait référence à la résistance après mélange avec des matériaux non plastiques (tels que le sable de quartz). Plus la quantité de sable est élevée, plus la liaison est forte.
La viscosité affecte la fluidité de la pâte. Les revêtements utilisés dans la fabrication du papier nécessitent une viscosité aussi faible que 0,5 Pa·s (revêtement à basse vitesse).
Performances de séchage et de frittage : la transformation de la boue en porcelaine
Retrait au séchage : Le taux de retrait linéaire est de 3%-10%. Un retrait excessif peut facilement provoquer des fissures dans le corps en céramique.
Réfractarité : La réfractarité du kaolin pur atteint 1700°C, mais les impuretés réduisent considérablement sa résistance à haute température.
Adsorption et isolation : potentiel pour des applications transfrontalières
Le kaolin a une faible capacité d'adsorption d'ions mais peut être utilisé dans les domaines de la protection de l'environnement (comme le traitement des eaux usées) après modification.
Il possède d'excellentes propriétés d'isolation électrique et constitue un matériau important pour la fabrication de composants électriques en porcelaine et radio haute tension.
Principales utilisations du kaolin
Industrie de la céramique (environ 40%)
La porcelaine à usage quotidien, la céramique architecturale et la porcelaine électrique reposent toutes sur le moulage et la résistance aux hautes températures du kaolin.
Fabrication de papier et de revêtements (représentant environ 30%)
En tant que charge et revêtement, le kaolin améliore la brillance et la douceur du papier.
Matériaux réfractaires
Les briques réfractaires, les creusets et autres matériaux doivent résister à des températures élevées supérieures à 1 600 °C, et le kaolin est la matière première de base.
Domaine des nouveaux matériaux
Le kaolin modifié est utilisé pour le renforcement du caoutchouc et le remplissage du plastique ; le nano-kaolin est utilisé en biomédecine.
Protection de l'environnement et énergie
La technologie d'utilisation complète des résidus (comme le traitement de la pierre de porcelaine développé par Longgao Co., Ltd.) réduit le gaspillage des ressources.
Ces dernières années, des entreprises telles que Longgao Co., Ltd. ont promu un développement efficace des ressources grâce aux technologies « d'utilisation des résidus » et « d'extraction à partir d'anciennes mines », atteignant une capacité de production annuelle de 800 000 tonnes.
De la « formule binaire » des anciens fours de Jingdezhen à la nanotechnologie moderne, les utilisations du kaolin ont été constamment redéfinies. Avec le durcissement des politiques de protection de l'environnement et la demande croissante de nouveaux matériaux, le traitement en profondeur et le recyclage du kaolin deviendront une nouvelle direction pour l'industrie. Ce morceau d'« or blanc » écrit une légende pour le prochain millénaire.
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