Aplicaciones menores del caolín
El consumo de caolín se concentra en las industrias del papel, caucho, cerámica, refractarios, fibra de vidrio y cemento. Las industrias consumidoras más pequeñas, pero aún importantes, son las de pinturas, plásticos, adhesivos y selladores y soportes de catalizadores. Fuera de estas industrias, varias industrias utilizan el caolín en pequeñas cantidades. Roskill estima que el consumo de caolín fuera de las industrias mencionadas anteriormente fue de alrededor de 720.000 toneladas en 2002.
1.1Aplicaciones del caolín en productos químicos.
El caolín se utiliza en la producción de sulfato de aluminio, también conocido como alumbre, y antiguamente se utilizaba en la producción de aluminio metálico. El uso de caolín como fuente de alúmina para la fabricación de productos químicos disminuyó luego del rápido crecimiento del mercado del metal de aluminio que condujo a la disponibilidad generalizada de trihidrato de alúmina (ATH). El trihidrato de alúmina es más puro que el caolín y contiene una mayor proporción de alúmina, por lo que es una materia prima más eficiente.
1.1.1Sulfato de aluminio
El sulfato de aluminio se presenta en variedades hidratadas o anhidras. El sulfato de aluminio hidratado, o alumbre (Al2[SO4]3.18H2O), se comercializa en formas industriales, bajas en hierro y libres de hierro. El sulfato de aluminio es inusual porque puede producirse a partir de bauxita, arcillas naturales, trihidrato de alúmina y subproductos o materias primas de alúmina rechazadas.
Los grados industriales normalmente se producen a partir de bauxita de grado químico, que se digiere en ácido sulfúrico a 110°C durante un máximo de veinte horas. Los grados más puros, bajos en hierro y libres de hierro, se producen de manera similar a los grados industriales, excepto que normalmente se utilizan trihidrato de alúmina y ácido sulfúrico. El sulfato de aluminio sin hierro, el material de mayor pureza, se utiliza principalmente en la producción de papel de alta calidad para clarificar el agua del proceso, controlar el pH de las lechadas de pulpa, fijar tintes y en el apresto del papel. Para hacer esto y producir un producto libre de manchas, el sulfato de aluminio debe contener menos del 0,005% de Fe2O3.
1.1.1.1Uso de sulfato de aluminio en el tratamiento de agua.
El uso más común del sulfato de aluminio es el tratamiento de agua y se utilizan cantidades más pequeñas en la fabricación de papel y otros usos finales menores. La producción estadounidense de sulfato de aluminio depende en gran medida de la demanda de coagulantes en el mercado de tratamiento de agua. En los EE. UU., el uso del sulfato de aluminio en el tratamiento del agua se ha visto presionado por una serie de factores:
·Han surgido preocupaciones sobre la eliminación de lodos resultantes del uso de sulfato de aluminio elaborado a partir de bauxita.
·Los avances tecnológicos han permitido la recuperación y reutilización del sulfato de aluminio
·Competencia con otras sales de aluminio como el cloruro de polialuminio (PAC) y otros materiales, incluido el cloruro férrico y floculantes de polímeros orgánicos.
·Preocupación por una posible conexión entre el aluminio en el suministro de agua y la enfermedad de Alzheimer
1.1.1.2Uso de sulfato de aluminio en la fabricación de papel.
En la fabricación de papel, el sulfato de aluminio se utiliza junto con colofonia como agente de apresto para frenar la dispersión de tinta y agua en el papel y mejorar su calidad de impresión. Las colofonias también se utilizan, con o sin sulfato de aluminio, como encolantes internos en la fabricación de papel ácido y neutro y como encolantes superficiales en la fabricación de papel ácido, neutro y alcalino. El creciente contenido de cargas y el rápido aumento del uso de computadoras y fotocopiadoras están impulsando el consumo de cargas minerales en el mercado mundial de encolado de papel.
El uso de sulfato de aluminio como agente de apresto en los EE.UU. ha disminuido debido al cambio al uso de agentes de apresto neutros, principalmente alquilcetendímero y anhídrido alquenil succínico. Esto siguió al cambio de la fabricación de papel ácido a la alcalina. Cuando una fábrica de celulosa cambia al tamaño alcalino, su consumo de sulfato de aluminio cae entre un 85% y un 90%. Este cambio ya se ha completado en gran medida, por lo que ha cesado la rápida caída en el uso de sulfato de aluminio en la fabricación de papel en Estados Unidos.
1.1.2 Cloruro de aluminio
El cloruro de aluminio se comercializa como AlCl3 o Al2Cl6 anhidro, cloruro de aluminio hexahidrato AlCl3.6H2O y como solución acuosa al 27,82%, 1,28 g/cm3 (32o Baume). La producción comercial se lleva a cabo haciendo reaccionar cloro con aluminio fundido o alúmina en un material aluminoso, como arcilla o más generalmente bauxita, en presencia de un reductor. Como reductores se utilizan carbono, monóxido de carbono, fosgeno o tetraclorometano, pero en el caso de las dos últimas sustancias, el reductor gaseoso suministra tanto el carbono reductor como parte del cloro para la halogenación de la alúmina.
1.2Aplicaciones de caolín en zeolitas.
El caolín es el punto de partida para la fabricación de zeolitas sintéticas mediante el proceso de conversión de arcilla. En este proceso, el caolín se transforma en gránulos sin aglutinante que luego se calcinan a entre 500 oC y 600 oC para formar metacaolín. Luego, los gránulos se tratan con una solución de hidróxido alcalino para formar zeolita A granulada. Este proceso requiere el uso de caolinita de alta pureza como materia prima. Se informa que sólo Mizusawa Industrial Chemical de Japón ha utilizado este proceso en el pasado reciente y no está claro si todavía lo utiliza. Todos los demás productores utilizan el proceso de hidrogel que utiliza aluminato de sodio.
1.3Aplicaciones del caolín en la agricultura.
En aplicaciones agrícolas se utilizan pequeñas cantidades de caolín y otros materiales. El uso principal es como portador y diluyente en alimentos para animales, fertilizantes, pesticidas y productos relacionados. Las especificaciones para los minerales utilizados en la agricultura no son tan estrictas como lo son para aplicaciones más sofisticadas. Por esta razón, la selección del mineral tiende a depender en gran medida del precio.
1.4Aplicaciones de caolín en pesticidas y otros biocidas
Las cargas minerales se utilizan como vehículos y diluyentes de pesticidas y otros biocidas. Antes de la aplicación, los biocidas primero se mezclan con un vehículo para obtener un concentrado que sea fácil de almacenar y transportar. El vehículo debe ser altamente absorbente, dispersable en líquidos, de manera que pueda ser pulverizado, y químicamente inerte con respecto a los ingredientes activos del biocida. También se requiere un tamaño de partícula pequeño y baja abrasividad para evitar obstrucciones y desgaste excesivo de las boquillas y otros equipos de aplicación.
El tamaño de partícula de un portador suele estar entre 0,5 micrómetros y 4 micrómetros. La concentración de ingredientes activos en una formulación puede ser tan baja como 0,1% en algunos casos, pero normalmente está entre 5% y 10% en peso. La elección de qué vehículo utilizar depende de factores técnicos, como el tamaño de las partículas y el costo.
Los minerales más utilizados como vehículos y diluyentes son la diatomita, la tierra de batán, el caolín, el talco, el yeso, la cal, la perlita y la pirofilita. Los minerales con estructura laminar son muy adecuados porque ayudan a la retención de la formulación en la planta. Los minerales que son muy absorbentes, como la bentonita y la tierra de batán, se utilizan más comúnmente en los biocidas.
1.6Aplicaciones de caolín en fertilizantes
Una amplia variedad de minerales se utilizan en fertilizantes del mismo modo que se utilizan en pesticidas y biocidas. Los más utilizados son la diatomita, la tierra de batán, el talco, el yeso, la cal, la perlita, la pirofilita, la sepiolita y la atapulgita. De estos minerales, la diatomita es el más inerte químicamente, por lo que posiblemente sea el más utilizado.
El caolín se puede utilizar en la producción de nitrato de amonio y fertilizantes de urea, ya que estos materiales son hidroscópicos y también altamente solubles. Esto significa que los materiales se pegarán si solo hay una cantidad muy pequeña de agua presente. Para evitarlo, se añaden agentes antiaglomerantes, como el caolín, en cantidades de entre el dos y el tres por ciento en peso.
La cantidad de caolín utilizada en fertilizantes en todo el mundo es probablemente del orden de unas pocas decenas de miles de toneladas por año. El consumo estadounidense de caolín en estas aplicaciones fue de 3.580 toneladas en 2001.
1.7Aplicaciones del caolín en productos farmacéuticos y cosméticos.
El caolín se ha utilizado en aplicaciones médicas y cosméticas durante muchos años, tanto en formulaciones orales como tópicas.
1.7.1 Productos farmacéuticos
En el sector farmacéutico, el caolín se utiliza como diluyente y relleno en algunos medicamentos, en cataplasmas y en mezcla con morfina utilizada para tratar afecciones gastrointestinales. Las propiedades absorbentes del caolín pueden reducir la velocidad a la que se libera un fármaco en el cuerpo e incluso la cantidad real absorbida por el cuerpo.
1.7.2Cosméticos
El uso principal del caolín en cosmética es en polvos faciales, donde se añade para absorber las secreciones de la piel. Los polvos faciales son una mezcla de polvos teñidos y perfumados que se utilizan para mejorar la apariencia de la piel. Se utilizan varios materiales, incluidos dióxido de titanio, óxido de zinc y óxido de magnesio por sus propiedades de cobertura. El talco, los estearatos y el almidón ayudan a esparcir el producto y también imparten una sensación de suavidad a la superficie de la piel. Los rellenos utilizados incluyen tiza, carbonato de calcio precipitado (PCC), carbonato de magnesio, almidón y caolín que absorben las secreciones de la piel. Los jabones metálicos y el talco mejoran la adherencia del polvo mientras que la tiza y el PCC actúan como blanqueadores.