کاربردهای جزئی کائولن

مصرف کائولن در صنایع کاغذ، لاستیک، سرامیک، دیرگدازها، الیاف شیشه و سیمان متمرکز است. صنایع مصرفی کوچکتر، اما همچنان مهمتر رنگ، پلاستیک، چسب و درزگیرها و تکیه گاه های کاتالیست هستند. در خارج از این صنایع، کائولن به مقدار کم توسط تعدادی از صنایع استفاده می شود. Roskil برآورد می کند که مصرف کائولن در خارج از صنایع ذکر شده در بالا حدود 720000 تن در سال 2002 بوده است.

 

1.1 کاربردهای کائولن در مواد شیمیایی

 

کائولن در تولید سولفات آلومینیوم که به نام آلوم نیز شناخته می شود استفاده می شود و قبلاً در تولید فلز آلومینیوم استفاده می شد. استفاده از کائولن به عنوان منبع آلومینا برای تولید مواد شیمیایی به دنبال رشد سریع بازار فلز آلومینیوم کاهش یافت که منجر به در دسترس بودن گسترده آلومینا تری هیدرات (ATH) شد. تری هیدرات آلومینا هم خالص تر از کائولن است و هم حاوی نسبت بیشتری از آلومینا است، بنابراین یک ماده اولیه کارآمدتر است.

 

1.1.1 سولفات آلومینیوم

 

سولفات آلومینیوم به صورت انواع هیدراته یا بی آب وجود دارد. سولفات آلومینیوم هیدراته یا آلوم (Al2[SO4]3.18H2O)، به اشکال صنعتی، کم آهن و بدون آهن به بازار عرضه می شود. سولفات آلومینیوم غیرمعمول است زیرا می تواند از بوکسیت، خاک رس های طبیعی، تری هیدرات آلومینا و محصولات جانبی یا مواد خام آلومینا رد شده تولید شود.

 

گریدهای صنعتی معمولاً از بوکسیت با گرید شیمیایی تولید می شوند که در اسید سولفوریک در دمای 110 درجه سانتیگراد تا 20 ساعت هضم می شود. گریدهای کم آهن و بدون آهن خالص تر به روشی مشابه گریدهای صنعتی تولید می شوند، با این تفاوت که معمولاً از آلومینا تری هیدرات و اسید سولفوریک استفاده می شود. سولفات آلومینیوم بدون آهن، خالص‌ترین ماده، عمدتاً در تولید کاغذ با کیفیت بالا برای شفاف‌سازی آب فرآیند، کنترل pH دوغاب‌های خمیر کاغذ، رنگ‌های تنظیم شده و در اندازه‌بندی کاغذ استفاده می‌شود. برای انجام این کار و تولید محصولی بدون لکه، سولفات آلومینیوم باید حاوی کمتر از 005/0 درصد Fe2O3 باشد.

  

1.1.1.1 استفاده از سولفات آلومینیوم در تصفیه آب

 

رایج ترین کاربرد سولفات آلومینیوم در تصفیه آب با مقادیر کمتر در تولید کاغذ و سایر مصارف نهایی جزئی است. تولید سولفات آلومینیوم در ایالات متحده تا حد زیادی به تقاضا برای منعقد کننده ها در بازار تصفیه آب بستگی دارد. در ایالات متحده، استفاده از سولفات آلومینیوم در تصفیه آب تحت فشار عوامل متعددی قرار گرفته است:

 

نگرانی ها در مورد دفع لجن ناشی از استفاده از سولفات آلومینیوم ساخته شده از بوکسیت مطرح شده است.

· پیشرفت های تکنولوژیکی امکان بازیافت و استفاده مجدد از سولفات آلومینیوم را فراهم کرده است

· رقابت با سایر نمک های آلومینیوم مانند پلی آلومینیوم کلرید (PAC) و سایر مواد از جمله کلرید آهن و لخته سازهای پلیمری آلی

· نگرانی در مورد ارتباط احتمالی بین آلومینیوم در منبع آب و بیماری آلزایمر

 

1.1.1.2 استفاده از سولفات آلومینیوم در تولید کاغذ

 

در تولید کاغذ، سولفات آلومینیوم همراه با رزین به عنوان یک عامل اندازه‌گیری برای جلوگیری از پخش جوهر و آب در کاغذ و بهبود کیفیت چاپ آن استفاده می‌شود. رزین ها با یا بدون سولفات آلومینیوم به عنوان عوامل اندازه گیری داخلی در تولید کاغذهای اسیدی و خنثی و به عنوان عوامل اندازه گیری سطح در تولید کاغذهای اسیدی، خنثی و قلیایی استفاده می شوند. افزایش محتوای پرکننده و افزایش سریع استفاده از رایانه ها و دستگاه های کپی باعث مصرف پرکننده های معدنی در بازار جهانی اندازه کاغذ می شود.

 

استفاده از سولفات آلومینیوم به عنوان یک عامل اندازه‌گیری در ایالات متحده به دلیل تغییر به استفاده از عوامل اندازه‌گیری خنثی، عمدتاً آلکیل کتن دیمر و آلکنیل سوکسینیک انیدرید کاهش یافته است. این به دنبال تغییر از تولید کاغذ اسیدی به قلیایی بود. هنگامی که یک آسیاب خمیر کاغذ به اندازه قلیایی تغییر می کند، مصرف سولفات آلومینیوم آن بین 85٪ تا 90٪ کاهش می یابد. این تغییر اکنون تا حد زیادی تکمیل شده است، بنابراین کاهش سریع استفاده از سولفات آلومینیوم در تولید کاغذ ایالات متحده متوقف شده است.

  

1.1.2 کلرید آلومینیوم

 

کلرید آلومینیوم به صورت AlCl3 یا Al2Cl6 بی آب، هگزا هیدرات آلومینیوم کلرید AlCl3.6H2O و به عنوان محلول آبی 27.82٪، 1.28 گرم بر سانتی متر مکعب (32o Baume) به بازار عرضه می شود. تولید تجاری با واکنش کلر با آلومینیوم مذاب یا آلومینا در یک ماده آلومینیومی، مانند خاک رس یا معمولا بوکسیت، در حضور یک احیاکننده انجام می شود. کربن، مونوکسید کربن، فسژن یا تتراکلرومتان به عنوان احیاکننده استفاده می شود، اما در مورد دو ماده آخر، احیاکننده گازی هم احیاکننده کربن و هم بخشی از کلر را برای هالوژناسیون آلومینا تامین می کند.

1.2 کاربردهای کائولن در زئولیت ها

 

کائولن نقطه شروع برای ساخت زئولیت های مصنوعی با فرآیند تبدیل خاک رس است. در این فرآیند، کائولن به گلوله های بدون چسب تبدیل می شود که سپس در دمای 500 تا 600 درجه سانتی گراد کلسینه می شوند تا متاکائولین را تشکیل دهند. سپس گلوله ها با یک محلول هیدروکسید آلکای برای تشکیل زئولیت A پلت شده پردازش می شوند. این فرآیند نیاز به استفاده از کائولینیت با خلوص بالا به عنوان ماده اولیه دارد. تنها شرکت شیمی صنعتی Mizusawa ژاپن گزارش شده است که از این فرآیند در گذشته اخیر استفاده کرده است و مشخص نیست که آیا هنوز این کار را انجام می دهد یا خیر. تمام تولیدکنندگان دیگر از فرآیند هیدروژل استفاده می کنند که از سدیم آلومینات استفاده می کند.

  

1.3 کاربردهای کائولن در کشاورزی

 

مقادیر کمی کائولن و سایر مواد در کاربردهای کشاورزی استفاده می شود. کاربرد اصلی آن به عنوان حامل و رقیق کننده در خوراک دام، کود، آفت کش ها و محصولات مرتبط است. مشخصات مواد معدنی مورد استفاده در کشاورزی به اندازه کاربردهای پیچیده تر سختگیرانه نیست. به همین دلیل، انتخاب ماده معدنی به شدت به قیمت بستگی دارد.

 

1.4 کاربردهای کائولن در آفت کش ها و سایر بیوسیدها

 

پرکننده های معدنی به عنوان حامل و رقیق کننده برای آفت کش ها و سایر بیوسیدها استفاده می شوند. قبل از کاربرد، بیوسیدها ابتدا با یک حامل مخلوط می شوند تا کنسانتره ای ساخته شود که ذخیره و حمل و نقل آن آسان باشد. حامل باید بسیار جاذب، قابل پخش در مایعات باشد، به طوری که بتوان آن را اسپری کرد، و از نظر شیمیایی نسبت به مواد فعال بیوساید بی اثر باشد. اندازه ذرات کوچک و سایندگی کم نیز برای جلوگیری از گرفتگی و سایش بیش از حد نازل ها و سایر تجهیزات کاربردی مورد نیاز است.

 

اندازه ذرات یک حامل معمولاً بین 0.5 میکرون تا 4 میکرون است. غلظت مواد موثره در فرمولاسیون ممکن است در برخی موارد به 0.1% هم برسد، اما معمولاً بین 5% تا 10% وزنی است. انتخاب حامل برای استفاده به عوامل فنی مانند اندازه ذرات و هزینه بستگی دارد.

 

متداول ترین مواد معدنی مورد استفاده به عنوان حامل و رقیق کننده عبارتند از دیاتومیت، زمین فولر، کائولن، تالک، گچ، آهک، پرلیت و پیروفیلیت. مواد معدنی با ساختار صفحه ای بسیار مناسب هستند زیرا به حفظ فرمولاسیون روی گیاه کمک می کنند. مواد معدنی که بسیار جاذب هستند، مانند بنتونیت و خاک فولر، بیشتر در بیوسیدها استفاده می شوند.

 

1.6 کاربردهای کائولن در کودها

 

طیف گسترده ای از مواد معدنی در کودها به همان روشی که در آفت کش ها و بیوسیدها استفاده می شود استفاده می شود. متداول ترین آنها شامل دیاتومیت، خاک فولر، تالک، گچ، آهک، پرلیت، پیروفیلیت، سپیولیت و آتاپولژیت است. از بین این کانی ها، دیاتومیت بی اثرترین مواد شیمیایی است، بنابراین احتمالاً بیشترین استفاده را دارد.

 

از کائولن می توان در تولید کودهای نیترات آمونیوم و اوره استفاده کرد، زیرا این مواد هیدروسکوپی هستند و همچنین بسیار محلول هستند. این بدان معنی است که اگر مقدار بسیار کمی آب وجود داشته باشد، مواد به هم می چسبند. برای جلوگیری از این امر، مواد ضد جوش مانند کائولن را به مقدار بین دو تا سه درصد وزنی اضافه می کنند.

 

مقدار کائولن مورد استفاده در کودها در سرتاسر جهان احتمالاً حدود چند ده هزار تن در سال است. مصرف کائولن آمریکا در این کاربردها در سال 2001 3580 تن گزارش شد.

 

1.7 کاربردهای کائولن در داروسازی و آرایشی

 

کائولن سالهاست که در کاربردهای پزشکی و آرایشی در فرمولاسیون های خوراکی و موضعی استفاده می شود.

 

1.7.1 داروها

 

در بخش داروسازی، کائولن به عنوان رقیق کننده و پرکننده در برخی داروها، در ضمادها و در مخلوط با مورفین برای درمان بیماری های گوارشی استفاده می شود. خواص جاذب کائولن می تواند سرعت آزاد شدن دارو در بدن و حتی مقدار واقعی جذب شده توسط بدن را کاهش دهد.

 

1.7.2 لوازم آرایشی

 

کاربرد اصلی کائولن در لوازم آرایشی پودر صورت است که برای جذب ترشحات پوست به آن اضافه می شود. پودرهای صورت ترکیبی از پودرهای رنگی و معطر هستند که برای بهبود ظاهر پوست استفاده می شود. تعدادی از مواد از جمله دی اکسید تیتانیوم، اکسید روی و اکسید منیزیم برای خواص پوششی آنها استفاده می شود. تالک، استئارات و نشاسته به پخش شدن محصول کمک می کند و همچنین احساس صافی را به سطح پوست می بخشد. پرکننده های مورد استفاده شامل گچ، کربنات کلسیم رسوب شده (PCC)، کربنات منیزیم، نشاسته و کائولین هستند که ترشحات پوست را جذب می کنند. صابون های فلزی و تالک چسبندگی پودر را افزایش می دهند در حالی که گچ و PCC به عنوان سفید کننده عمل می کنند.