Ứng dụng nhỏ của cao lanh

Tiêu thụ cao lanh tập trung trong các ngành công nghiệp giấy, cao su, gốm sứ, vật liệu chịu lửa, sợi thủy tinh và xi măng. Các ngành tiêu thụ nhỏ hơn nhưng vẫn quan trọng là sơn, nhựa, chất kết dính, chất bịt kín và chất hỗ trợ xúc tác. Ngoài các ngành công nghiệp này, cao lanh được một số ngành công nghiệp sử dụng với số lượng nhỏ. Roskill ước tính mức tiêu thụ cao lanh ngoài các ngành công nghiệp nêu trên là khoảng 720.000 tấn vào năm 2002.

 

1.1Ứng dụng cao lanh trong hóa chất

 

Cao lanh được sử dụng trong sản xuất nhôm sunfat hay còn gọi là phèn và trước đây được sử dụng trong sản xuất kim loại nhôm. Việc sử dụng cao lanh làm nguồn alumina cho sản xuất hóa chất đã giảm do sự tăng trưởng nhanh chóng của thị trường kim loại nhôm dẫn đến sự sẵn có rộng rãi của alumina trihydrat (ATH). Alumina trihydrat vừa tinh khiết hơn cao lanh vừa chứa tỷ lệ alumina cao hơn nên đây là nguyên liệu hiệu quả hơn.

 

1.1.1Nhôm sunfat

 

Nhôm sunfat tồn tại dưới dạng ngậm nước hoặc khan. Nhôm sunfat ngậm nước, hoặc phèn (Al2[SO4]3.18H2O), được bán trên thị trường ở dạng công nghiệp, hàm lượng sắt thấp và không chứa sắt. Nhôm sunfat khác thường ở chỗ nó có thể được sản xuất từ ​​bauxite, đất sét tự nhiên, alumina trihydrat và sản phẩm phụ hoặc nguyên liệu thô alumina bị loại bỏ.

 

Các loại công nghiệp thường được sản xuất từ ​​bauxite cấp hóa học, được tiêu hóa trong axit sulfuric ở 110oC trong tối đa 20 giờ. Các loại tinh khiết có hàm lượng sắt thấp và không chứa sắt được sản xuất theo cách tương tự như các loại công nghiệp, ngoại trừ alumina trihydrat và axit sulfuric thường được sử dụng. Nhôm sunfat không chứa sắt, vật liệu loại tinh khiết nhất, chủ yếu được sử dụng trong sản xuất giấy chất lượng cao để làm trong nước xử lý, kiểm soát độ pH của bột giấy, thuốc nhuộm định hình và trong định cỡ giấy. Để làm được điều này và tạo ra sản phẩm không có vết bẩn, nhôm sunfat phải chứa ít hơn 0,005% Fe2O3.

  

1.1.1.1Sử dụng nhôm sunfat trong xử lý nước

 

Ứng dụng phổ biến nhất của nhôm sunfat là xử lý nước với số lượng nhỏ hơn được sử dụng trong sản xuất giấy và các mục đích sử dụng nhỏ khác. Việc sản xuất nhôm sunfat của Hoa Kỳ chủ yếu phụ thuộc vào nhu cầu về chất keo tụ trên thị trường xử lý nước. Tại Hoa Kỳ, việc sử dụng nhôm sunfat trong xử lý nước đã chịu áp lực từ một số yếu tố:

 

·Nâng cao mối lo ngại về việc xử lý bùn thải do sử dụng nhôm sunfat làm từ bô xít

·Sự phát triển công nghệ đã cho phép thu hồi và tái sử dụng nhôm sunfat

·Cạnh tranh với các muối nhôm khác như polyaluminium clorua (PAC) và các vật liệu khác bao gồm clorua sắt và chất keo tụ polymer hữu cơ

·Mối lo ngại về mối liên hệ giữa nhôm trong nguồn nước và bệnh Alzheimer

 

1.1.1.2Sử dụng nhôm sunfat trong sản xuất giấy

 

Trong sản xuất giấy, nhôm sunfat được sử dụng kết hợp với nhựa thông làm chất hồ để hạn chế sự lan truyền của mực và nước vào giấy và cải thiện chất lượng in của giấy. Nhựa thông cũng được sử dụng, có hoặc không có nhôm sunfat, làm chất hồ bên trong trong sản xuất giấy axit và trung tính và làm chất hồ bề mặt trong sản xuất giấy axit, trung tính và kiềm. Hàm lượng chất độn ngày càng tăng và việc sử dụng máy tính và máy photocopy ngày càng tăng nhanh chóng đang thúc đẩy mức tiêu thụ chất độn khoáng trên thị trường định cỡ giấy thế giới.

 

Việc sử dụng nhôm sunfat làm chất hồ ở Hoa Kỳ đã giảm do chuyển sang sử dụng các chất hồ trung tính, chủ yếu là alkylketenedimer và alkenyl succinic anhydrit. Điều này diễn ra sau sự chuyển đổi từ sản xuất giấy axit sang giấy kiềm. Khi một nhà máy bột giấy chuyển sang sử dụng hồ kiềm, mức tiêu thụ nhôm sunfat giảm từ 85% đến 90%. Sự thay đổi này phần lớn đã được hoàn thành nên việc giảm nhanh chóng việc sử dụng nhôm sunfat trong sản xuất giấy của Hoa Kỳ đã chấm dứt.

  

1.1.2Nhôm clorua

 

Nhôm clorua được bán trên thị trường dưới dạng AlCl3 khan hoặc Al2Cl6, nhôm clorua hexahydrat AlCl3.6H2O và ở dạng dung dịch nước 27,82%, 1,28g/cm3 (32o Baume). Sản xuất thương mại được thực hiện bằng cách phản ứng clo với nhôm nóng chảy hoặc alumina trong vật liệu nhôm, chẳng hạn như đất sét hoặc thường là bauxite, với sự có mặt của chất khử. Carbon, carbon monoxide, phosgene hoặc tetrachloromethane được sử dụng làm chất khử nhưng trong trường hợp của hai chất cuối cùng, chất khử ở dạng khí cung cấp cả chất khử carbon và một phần clo để halogen hóa alumina.

1.2Ứng dụng cao lanh trong zeolit

 

Cao lanh là điểm khởi đầu để sản xuất zeolit ​​tổng hợp bằng quá trình biến đổi đất sét. Trong quá trình này, cao lanh được tạo thành các viên không có chất kết dính, sau đó được nung ở nhiệt độ từ 500oC đến 600oC để tạo thành metakaolin. Sau đó, các viên này được xử lý bằng dung dịch alkai hydroxit để tạo thành zeolite dạng viên A. Quá trình này đòi hỏi sử dụng kaolinite có độ tinh khiết cao làm nguyên liệu. Chỉ có Hóa chất Công nghiệp Mizusawa của Nhật Bản được cho là đã sử dụng quy trình này trong thời gian gần đây và không rõ liệu nó có còn áp dụng hay không. Tất cả các nhà sản xuất khác đều sử dụng quy trình hydrogel sử dụng natri aluminate.

  

1.3Ứng dụng cao lanh trong nông nghiệp

 

Một lượng nhỏ cao lanh và các vật liệu khác được sử dụng trong nông nghiệp. Công dụng chính là làm chất mang và chất pha loãng trong thức ăn chăn nuôi, phân bón, thuốc trừ sâu và các sản phẩm liên quan. Các thông số kỹ thuật đối với khoáng sản sử dụng trong nông nghiệp không nghiêm ngặt như đối với các ứng dụng phức tạp hơn. Vì lý do này, việc lựa chọn khoáng sản có xu hướng phụ thuộc nhiều vào giá cả.

 

1.4Ứng dụng cao lanh trong thuốc trừ sâu và các chất diệt khuẩn khác

 

Chất độn khoáng được sử dụng làm chất mang và chất pha loãng cho thuốc trừ sâu và các chất diệt khuẩn khác. Trước khi sử dụng, chất diệt khuẩn đầu tiên được trộn với chất mang để tạo thành chất cô đặc dễ bảo quản và vận chuyển. Chất mang phải có khả năng hấp thụ cao, phân tán trong chất lỏng để có thể phun được và trơ về mặt hóa học đối với các thành phần hoạt tính của chất diệt khuẩn. Kích thước hạt nhỏ và độ mài mòn thấp cũng được yêu cầu để tránh tắc nghẽn và mài mòn quá mức đối với vòi phun và các thiết bị ứng dụng khác.

 

Kích thước hạt của chất mang thường nằm trong khoảng từ 0,5 micron đến 4 micron. Nồng độ của các hoạt chất trong một công thức có thể thấp tới 0,1% trong một số trường hợp nhưng thường nằm trong khoảng từ 5% đến 10% trọng lượng. Việc lựa chọn sử dụng chất mang nào phụ thuộc vào các yếu tố kỹ thuật, chẳng hạn như kích thước hạt và chi phí.

 

Các khoáng chất được sử dụng phổ biến nhất làm chất mang và chất pha loãng là diatomite, đất sét, cao lanh, bột talc, thạch cao, vôi, đá trân châu và pyrophyllite. Khoáng chất có cấu trúc dạng tấm rất thích hợp vì chúng giúp duy trì công thức trên cây. Các khoáng chất có khả năng hấp thụ cao, chẳng hạn như bentonite và đất sét, được sử dụng phổ biến hơn trong các chất diệt khuẩn.

 

1.6Ứng dụng cao lanh trong phân bón

 

Nhiều loại khoáng chất được sử dụng trong phân bón giống như cách chúng được sử dụng trong thuốc trừ sâu và chất diệt khuẩn. Các loại được sử dụng phổ biến nhất bao gồm diatomite, đất sét, bột talc, thạch cao, vôi, đá trân châu, pyrophyllite, sepiolite và attapulgite. Trong số các khoáng chất này, diatomite là chất trơ nhất về mặt hóa học nên có thể được sử dụng rộng rãi nhất.

 

Cao lanh có thể được sử dụng trong sản xuất phân bón amoni nitrat và urê vì những vật liệu này có tính hút nước và hòa tan cao. Điều này có nghĩa là các vật liệu sẽ dính vào nhau nếu chỉ có một lượng nước rất nhỏ. Để ngăn chặn điều này, các chất chống đóng bánh, chẳng hạn như cao lanh, được thêm vào với lượng từ 2 đến 3% trọng lượng.

 

Lượng cao lanh được sử dụng làm phân bón trên toàn thế giới có lẽ vào khoảng vài chục nghìn tấn mỗi năm. Mức tiêu thụ cao lanh của Hoa Kỳ trong các ứng dụng này được báo cáo là 3.580 tấn vào năm 2001.

 

1.7Ứng dụng cao lanh trong dược phẩm, mỹ phẩm

 

Cao lanh đã được sử dụng trong các ứng dụng y tế và thẩm mỹ trong nhiều năm ở cả dạng uống và bôi.

 

1.7.1Dược phẩm

 

Trong lĩnh vực dược phẩm, cao lanh được sử dụng làm chất pha loãng và chất độn trong một số loại thuốc, thuốc đắp và hỗn hợp với morphin dùng để điều trị các bệnh về đường tiêu hóa. Đặc tính hấp thụ của cao lanh có thể làm giảm tốc độ giải phóng thuốc trong cơ thể và thậm chí cả lượng thực tế được cơ thể hấp thụ.

 

1.7.2Mỹ phẩm

 

Công dụng chính của cao lanh trong mỹ phẩm là làm bột đắp mặt, nơi nó được thêm vào để hấp thụ chất tiết của da. Phấn phủ mặt là sự pha trộn giữa phấn có màu và bột thơm được sử dụng để cải thiện vẻ ngoài của làn da. Một số vật liệu, bao gồm titan dioxide, oxit kẽm và oxit magiê được sử dụng để làm lớp phủ. Talc, stearat và tinh bột hỗ trợ lan truyền sản phẩm và mang lại cảm giác mịn màng trên bề mặt da. Chất độn được sử dụng bao gồm phấn, canxi cacbonat kết tủa (PCC), magie cacbonat, tinh bột và cao lanh có tác dụng hấp thụ dịch tiết của da. Xà phòng kim loại và bột talc tăng cường độ bám dính của bột trong khi phấn và PCC hoạt động như chất làm trắng.