Незначительные применения каолина

Потребление каолина сосредоточено в бумажной, резиновой, керамической, огнеупорной, стекловолоконной и цементной промышленности. Менее крупными, но все же важными потребляющими отраслями являются производство красок, пластмасс, клеев, герметиков и носителей катализаторов. За пределами этих отраслей каолин используется в небольших количествах в ряде отраслей промышленности. По оценкам Роскилла, потребление каолина за пределами упомянутых выше отраслей в 2002 году составило около 720 000 тонн.

 

1.1 Применение каолина в химической промышленности

 

Каолин используется при производстве сульфата алюминия, также известного как квасцы, и ранее использовался при производстве металлического алюминия. Использование каолина в качестве источника глинозема для химического производства сократилось после быстрого роста рынка металлического алюминия, который привел к широкой доступности тригидрата оксида алюминия (ATH). Тригидрат оксида алюминия чище каолина и содержит более высокую долю оксида алюминия, поэтому является более эффективным сырьем.

 

1.1.1 Сульфат алюминия

 

Сульфат алюминия встречается в виде гидратированных и безводных разновидностей. Гидратированный сульфат алюминия, или квасцы (Al2[SO4]3,18H2O), продается в промышленной форме с низким содержанием железа и без железа. Сульфат алюминия необычен тем, что его можно производить из боксита, природных глин, тригидрата глинозема и побочного продукта или отбракованного глиноземного сырья.

 

Промышленные сорта обычно производятся из бокситов химического качества, которые разлагаются в серной кислоте при температуре 110°C в течение двадцати часов. Более чистые сорта с низким содержанием железа и без железа производятся аналогично промышленным сортам, за исключением того, что обычно используются тригидрат оксида алюминия и серная кислота. Не содержащий железа сульфат алюминия, самый чистый материал, в основном используется в производстве высококачественной бумаги для очистки технологической воды, контроля pH суспензий целлюлозы, закрепления красителей и калибровки бумаги. Чтобы сделать это и получить продукт без пятен, сульфат алюминия должен содержать менее 0,005% Fe2O3.

  

1.1.1.1Использование сульфата алюминия при очистке воды

 

Сульфат алюминия чаще всего используется при очистке воды, а меньшие количества используются в производстве бумаги и других второстепенных конечных целях. Производство сульфата алюминия в США во многом зависит от спроса на коагулянты на рынке водоподготовки. В США использование сульфата алюминия при очистке воды находится под давлением ряда факторов:

 

·Высказаны опасения по поводу утилизации шлама, образующегося в результате использования сульфата алюминия, полученного из боксита.

·Технологические разработки позволили извлекать и повторно использовать сульфат алюминия.

·Конкуренция с другими солями алюминия, такими как полиалюминийхлорид (PAC) и другими материалами, включая хлорид железа и органические полимерные флокулянты.

·Обеспокоенность по поводу возможной связи между алюминием в воде и болезнью Альцгеймера.

 

1.1.1.2Использование сульфата алюминия в производстве бумаги

 

В производстве бумаги сульфат алюминия используется в сочетании с канифолью в качестве проклеивающего вещества, чтобы ограничить распространение чернил и воды на бумагу и улучшить качество печати. Канифоли также используются с сульфатом алюминия или без него в качестве внутренних проклеивающих веществ при производстве кислой и нейтральной бумаги, а также в качестве поверхностных проклеивающих веществ при производстве кислой, нейтральной и щелочной бумаги. Увеличение содержания наполнителей и быстро растущее использование компьютеров и копировальных аппаратов стимулируют потребление минеральных наполнителей на мировом рынке проклейки бумаги.

 

Использование сульфата алюминия в качестве проклеивающего вещества в США сократилось из-за перехода на использование нейтральных проклеивающих веществ, главным образом алкилкетендимера и алкенилянтарного ангидрида. Это последовало за переходом от кислотного к щелочному производству бумаги. Когда целлюлозный завод переходит на щелочную калибровку, потребление сульфата алюминия снижается на 85–90%. Эти изменения в настоящее время в основном завершены, поэтому быстрое сокращение использования сульфата алюминия в производстве бумаги в США прекратилось.

  

1.1.2 Хлорид алюминия

 

Хлорид алюминия продается в виде безводного AlCl3 или Al2Cl6, гексагидрата хлорида алюминия AlCl3,6H2O и в виде 27,82% водного раствора 1,28 г/см3 (32o Боме). Коммерческое производство осуществляется путем реакции хлора либо с расплавленным алюминием, либо с глиноземом в глиноземистом материале, таком как глина или, чаще всего, боксит, в присутствии восстановителя. В качестве восстановителей используются углерод, окись углерода, фосген или тетрахлорметан, но в случае последних двух веществ газообразный восстановитель поставляет как углеродный восстановитель, так и часть хлора для галогенирования глинозема.

1.2Применение каолина в цеолитах

 

Каолин является отправной точкой для производства синтетических цеолитов методом переработки глины. В этом процессе каолин превращается в гранулы без связующих веществ, которые затем прокаливаются при температуре от 500°C до 600°C с образованием метакаолина. Затем гранулы обрабатывают раствором гидроксида щелочи с образованием гранулированного цеолита А. Этот процесс требует использования каолинита высокой чистоты в качестве сырья. Сообщается, что только компания Mizusawa Industrial Chemical из Японии использовала этот процесс в недавнем прошлом, и неясно, использует ли она это до сих пор. Все остальные производители используют гидрогелевый процесс с использованием алюмината натрия.

  

1.3Применение каолина в сельском хозяйстве

 

Небольшие количества каолина и других материалов используются в сельском хозяйстве. Основное применение — в качестве носителя и разбавителя в кормах для животных, удобрениях, пестицидах и сопутствующих продуктах. Спецификации для минералов, используемых в сельском хозяйстве, не такие строгие, как для более сложных видов применения. По этой причине выбор минерала, как правило, сильно зависит от цены.

 

1.4Применение каолина в пестицидах и других биоцидах

 

Минеральные наполнители используются в качестве носителей и разбавителей пестицидов и других биоцидов. Перед применением биоциды сначала смешивают с носителем для получения концентрата, удобного для хранения и транспортировки. Носитель должен обладать высокой абсорбирующей способностью, диспергироваться в жидкостях, чтобы его можно было распылять, и химически инертным по отношению к активным ингредиентам биоцида. Небольшой размер частиц и низкая абразивность также необходимы во избежание засорения и чрезмерного износа форсунок и другого оборудования для нанесения.

 

Размер частиц носителя обычно составляет от 0,5 до 4 микрон. Концентрация активных ингредиентов в препарате в некоторых случаях может составлять всего 0,1%, но обычно она составляет от 5% до 10% по массе. Выбор того, какой носитель использовать, зависит от технических факторов, таких как размер частиц и стоимость.

 

Наиболее часто используемыми минералами, используемыми в качестве носителей и разбавителей, являются диатомит, фуллерова земля, каолин, тальк, гипс, известь, перлит и пирофиллит. Минералы с пластинчатой ​​структурой очень подходят, поскольку способствуют удержанию состава на растении. Минералы с высокой абсорбирующей способностью, такие как бентонит и фуллерова земля, чаще используются в биоцидах.

 

1.6Применение каолина в удобрениях

 

Широкий спектр минералов используется в удобрениях так же, как они используются в пестицидах и биоцидах. Наиболее часто используемые включают диатомит, фуллерову землю, тальк, гипс, известь, перлит, пирофиллит, сепиолит и аттапульгит. Из этих минералов диатомит является наиболее химически инертным и, возможно, наиболее широко используемым.

 

Каолин можно использовать при производстве аммиачной селитры и карбамидных удобрений, так как эти материалы гигроскопичны, а также хорошо растворяются. Это означает, что материалы будут слипаться, если в них будет очень небольшое количество воды. Чтобы предотвратить это, добавляют противослеживающие агенты, такие как каолин, в количестве от двух до трех процентов по весу.

 

Количество каолина, используемого в удобрениях во всем мире, вероятно, составляет несколько десятков тысяч тонн в год. Потребление каолина в этих целях в США в 2001 году составило 3580 тонн.

 

1.7Применение каолина в фармацевтике и косметике

 

Каолин уже много лет используется в медицинских и косметических целях как в составе пероральных, так и местных препаратов.

 

1.7.1 Фармацевтика

 

В фармацевтическом секторе каолин используется в качестве разбавителя и наполнителя в некоторых лекарствах, припарках и в смеси с морфином, используемой для лечения желудочно-кишечных заболеваний. Абсорбирующие свойства каолина могут снизить скорость высвобождения лекарства в организме и даже его фактическое количество, поглощаемое организмом.

 

1.7.2 Косметика

 

Основное применение каолина в косметике — это пудра для лица, куда его добавляют для поглощения кожных выделений. Пудры для лица представляют собой смесь тонированной и ароматизированной пудры, используемой для улучшения внешнего вида кожи. Для придания кроющих свойств используется ряд материалов, в том числе диоксид титана, оксид цинка и оксид магния. Тальк, стеараты и крахмал способствуют распределению продукта, а также придают поверхности кожи ощущение гладкости. Используемые наполнители включают мел, осажденный карбонат кальция (PCC), карбонат магния, крахмал и каолин, которые впитывают кожные выделения. Металлическое мыло и тальк улучшают прилипание порошка, а мел и PCC действуют как отбеливатели.