카올린의 사소한 응용
고령토 소비는 종이, 고무, 세라믹, 내화물, 유리 섬유 및 시멘트 산업에 집중되어 있습니다. 규모는 작지만 여전히 중요한 소비 산업은 페인트, 플라스틱, 접착제, 밀봉제, 촉매 지지체입니다. 이러한 산업 외에도 카올린은 여러 산업에서 소량으로 사용됩니다. Roskill은 위에서 언급한 산업 외의 카올린 소비량을 2002년에 약 720,000톤으로 추산합니다.
1.1화학물질의 카올린 응용
고령토는 명반이라고도 알려진 황산알루미늄의 생산에 사용되며 이전에는 알루미늄 금속의 생산에 사용되었습니다. 알루미늄 금속 시장의 급속한 성장으로 인해 화학 제조용 알루미나 공급원으로 카올린의 사용이 감소하면서 알루미나 삼수화물(ATH)이 널리 보급되었습니다. 알루미나 삼수화물은 카올린보다 더 순수하고 더 높은 비율의 알루미나를 함유하므로 더 효율적인 공급원료입니다.
1.1.1황산알루미늄
황산알루미늄은 수화 또는 무수 변종으로 발생합니다. 수화된 황산알루미늄 또는 명반(Al2[SO4]3.18H2O)은 산업용 저철분 및 무철분 형태로 판매됩니다. 황산알루미늄은 보크사이트, 천연 점토, 알루미나 삼수화물, 부산물 또는 거부된 알루미나 원료로부터 생산될 수 있다는 점에서 특이합니다.
산업용 등급은 일반적으로 화학적 등급의 보크사이트에서 생산되며 최대 20시간 동안 110oC의 황산에서 분해됩니다. 더 순수한 저철분 및 무철 등급은 일반적으로 알루미나 삼수화물과 황산이 사용된다는 점을 제외하면 산업용 등급과 유사한 방식으로 생산됩니다. 가장 순수한 등급의 재료인 무철 황산알루미늄은 공정수 정화, 펄프 슬러리의 pH 조절, 염료 고정 및 종이 사이징을 위해 고품질 종이 생산에 주로 사용됩니다. 이를 수행하고 얼룩 없는 제품을 생산하려면 황산알루미늄의 Fe2O3 함량이 0.005% 미만이어야 합니다.
1.1.1.1 수처리에 황산알루미늄을 사용하는 방법
황산알루미늄의 가장 일반적인 용도는 제지 제조 및 기타 사소한 최종 용도에 사용되는 소량의 수처리입니다. 미국의 황산알루미늄 생산은 수처리 시장의 응고제 수요에 크게 좌우됩니다. 미국에서는 수처리에 황산알루미늄을 사용하는 것이 여러 요인으로 인해 압력을 받고 있습니다.
·보크사이트에서 생산된 황산알루미늄 사용으로 인한 슬러지 처리에 대한 우려가 제기되고 있습니다.
·기술의 발전으로 황산알루미늄의 회수 및 재사용이 가능해졌습니다.
·폴리염화알루미늄(PAC) 등 기타 알루미늄염과 염화제2철, 유기고분자 응집제 등 기타 소재와의 경쟁
·물 속 알루미늄과 알츠하이머병 연관 가능성 우려
1.1.1.2제지 제조에 황산알루미늄을 사용하는 방법
종이 제조에서 황산알루미늄은 잉크와 물이 종이에 퍼지는 것을 억제하고 인쇄 품질을 향상시키기 위해 사이징제로 로진과 함께 사용됩니다. 로진은 또한 황산알루미늄 유무에 관계없이 산성 및 중성 종이 제조에서 내부 사이즈제로, 산성, 중성 및 알칼리성 종이 제조에서 표면 사이즈제로 사용됩니다. 필러 함량의 증가와 컴퓨터 및 복사기의 사용 급증으로 인해 세계 종이 사이징 시장에서 미네랄 필러 소비가 증가하고 있습니다.
미국에서 사이징제로서 황산알루미늄의 사용은 중성 사이징제(주로 알킬케텐다이머 및 알케닐 숙신산 무수물)의 사용으로 전환됨에 따라 감소했습니다. 이는 산성 종이 제조에서 알칼리성 종이 제조로 전환된 이후에 이루어졌습니다. 펄프 공장이 알칼리 사이징으로 전환하면 황산알루미늄 소비량이 85%에서 90% 사이로 감소합니다. 이러한 변화는 이제 대부분 완료되어 미국 제지 제조에서 황산알루미늄 사용의 급격한 감소가 중단되었습니다.
1.1.2염화알루미늄
염화알루미늄은 무수 AlCl3 또는 Al2Cl6, 염화알루미늄 6수화물 AlCl3.6H2O 및 27.82%, 1.28g/cm3(32o Baume) 수용액으로 판매됩니다. 상업적인 생산은 환원제가 있는 상태에서 점토나 보크사이트와 같은 알루미늄 물질의 용융 알루미늄 또는 알루미나와 염소를 반응시켜 수행됩니다. 탄소, 일산화탄소, 포스겐 또는 테트라클로로메탄은 환원제로 사용되지만 마지막 두 물질의 경우 기체 환원제는 알루미나의 할로겐화를 위해 탄소 환원제와 염소 일부를 모두 공급합니다.
1.2제올라이트의 카올린 응용
고령토는 점토 전환 공정에 의한 합성 제올라이트 제조의 출발점입니다. 이 공정에서 카올린은 바인더 없는 펠릿으로 형성된 후 500oC~600oC에서 하소되어 메타카올린을 형성합니다. 그런 다음 펠릿을 알카이 수산화물 용액으로 처리하여 펠릿화된 제올라이트 A를 형성합니다. 이 공정에서는 고순도 카올리나이트를 공급원료로 사용해야 합니다. 최근 일본의 미즈사와 공업화학(Mizusawa Industrial Chemical)만이 이 공정을 사용한 것으로 보고되고 있으며, 현재도 사용하고 있는지는 불분명하다. 다른 모든 생산업체는 알루민산나트륨을 사용하는 하이드로겔 공정을 사용합니다.
1.3 농업에서의 카올린 응용
소량의 카올린 및 기타 재료가 농업용으로 사용됩니다. 주요 용도는 동물 사료, 비료, 살충제 및 관련 제품의 운반체 및 희석제입니다. 농업에 사용되는 광물의 사양은 보다 정교한 응용 분야만큼 엄격하지 않습니다. 이러한 이유로 광물 선택은 가격에 크게 의존하는 경향이 있습니다.
1.4살충제 및 기타 살생물제에 카올린 적용
미네랄 충전제는 살충제 및 기타 살생물제의 담체 및 희석제로 사용됩니다. 살생물제를 적용하기 전에 먼저 담체와 혼합하여 저장 및 운반이 쉬운 농축액을 만듭니다. 담체는 분무할 수 있도록 액체에 대한 흡수성과 분산성이 뛰어나고 살생물제의 활성 성분에 대해 화학적으로 불활성이어야 합니다. 노즐 및 기타 적용 장비의 막힘과 과도한 마모를 방지하려면 작은 입자 크기와 낮은 마모성도 필요합니다.
캐리어의 입자 크기는 일반적으로 0.5 마이크론에서 4 마이크론 사이입니다. 제형 내 활성 성분의 농도는 어떤 경우에는 0.1%만큼 낮을 수 있지만 일반적으로 중량 기준으로 5%에서 10% 사이입니다. 사용할 캐리어의 선택은 입자 크기, 비용과 같은 기술적 요인에 따라 달라집니다.
담체 및 희석제로 사용되는 가장 일반적으로 사용되는 미네랄은 규조토, 풀러토, 고령토, 활석, 석고, 석회, 진주암 및 납석입니다. 판상 구조의 미네랄은 식물의 제형 유지를 돕기 때문에 매우 적합합니다. 벤토나이트 및 흙과 같이 흡수성이 높은 미네랄은 살생물제에 더 일반적으로 사용됩니다.
1.6비료에 카올린 적용
다양한 미네랄이 살충제 및 살생물제에 사용되는 것과 동일한 방식으로 비료에 사용됩니다. 가장 일반적으로 사용되는 것은 규조토, 풀러스 토, 활석, 석고, 석회, 진주석, 납석, 세피올라이트 및 아타풀자이트를 포함합니다. 이러한 광물 중에서 규조토는 화학적으로 가장 불활성이므로 아마도 가장 널리 사용됩니다.
고령토는 질산암모늄 및 요소 비료 생산에 사용될 수 있습니다. 이러한 물질은 흡습성이 있고 용해도가 높기 때문입니다. 이는 물의 양이 아주 적더라도 재료가 서로 달라붙는다는 것을 의미합니다. 이를 방지하기 위해 카올린과 같은 고결 방지제를 2~3 중량%의 양으로 첨가합니다.
전 세계적으로 비료에 사용되는 카올린의 양은 아마도 연간 수만 톤 정도일 것입니다. 이러한 용도에 대한 미국의 카올린 소비량은 2001년에 3,580톤으로 보고되었습니다.
1.7의약품 및 화장품의 카올린 응용
고령토는 경구 및 국소 제형 모두에서 수년 동안 의료 및 미용 분야에 사용되어 왔습니다.
1.7.1의약품
제약 부문에서 카올린은 일부 약물, 습포제 및 위장 질환 치료에 사용되는 모르핀과의 혼합물에서 희석제 및 충전제로 사용됩니다. 카올린의 흡수 특성은 약물이 체내에서 방출되는 속도는 물론 신체에 흡수되는 실제 양까지 감소시킬 수 있습니다.
1.7.2화장품
화장품에서 카올린의 주요 용도는 피부 분비물을 흡수하기 위해 첨가되는 페이스 파우더입니다. 페이스 파우더는 피부 외관을 향상시키는 데 사용되는 착색 파우더와 향수 파우더를 혼합한 것입니다. 피복 특성을 위해 이산화티타늄, 산화아연, 산화마그네슘을 포함한 다양한 재료가 사용됩니다. 활석, 스테아르산염, 전분은 제품의 퍼짐을 돕고 피부 표면에 부드러운 느낌을 줍니다. 사용되는 필러에는 피부 분비물을 흡수하는 초크, 침강성 탄산칼슘(PCC), 탄산마그네슘, 전분, 카올린 등이 포함됩니다. 금속비누와 탤크는 파우더의 밀착력을 높여주고, 초크와 PCC는 화이트너 역할을 합니다.