Le kaolin, une argile, est principalement composé de kaolinite. Il possède d'excellentes propriétés physiques et chimiques, telles que la plasticité et la réfractarité. De par sa couleur blanche et sa finesse, il est souvent appelé ‘ dolomite ’, un terme qui souligne sa pureté et sa qualité. Le kaolin pur se présente sous forme de poudre blanche, fine et douce, semblable à de la terre. Ses principaux minéraux sont la kaolinite, l'halloysite, l'hydromica, l'illite, la montmorillonite, le quartz et le feldspath.
Le kaolin, la “ pierre universelle ”, est un matériau polyvalent aux multiples usages. Il est principalement utilisé dans la fabrication du papier, de la céramique et des réfractaires. On le retrouve également, de façon plus secondaire, dans les revêtements, les charges pour caoutchouc, les émaux et le ciment blanc. Il entre aussi en faible quantité dans la composition de nombreux produits, notamment les plastiques, les peintures, les cosmétiques et les médicaments. Ceci témoigne de sa polyvalence et de son large éventail d'applications.
Matériaux de construction
L'argile kaolinique est largement utilisée dans les matériaux à base de ciment. Le métakaolin est obtenu par calcination et broyage ultrafin du kaolin. Il est désormais utilisé comme adjuvant dans un nouveau type de béton. Il influence significativement les propriétés des matériaux à base de ciment, en améliorant ou en réduisant leur maniabilité, leur résistance et leur durabilité. Il diminue également le retrait et l'écaillage des matériaux à base de ciment haute performance.
Industrie de la céramique
Le kaolin est utilisé depuis longtemps dans l'industrie céramique, généralement à une concentration de 20 à 301 TP3T. L'argile de Chine permet d'augmenter la teneur en Al₂O₃ des céramiques, favorisant ainsi la formation de mullite. Elle améliore la résistance et la stabilité au frittage des céramiques. Lors de la cuisson, le kaolin décompose la mullite pour former une structure de base. Ce processus réduit les risques de déformation de la pièce. Il élargit également la plage de températures de cuisson et améliore la blancheur de la céramique. Par ailleurs, le kaolin améliore la formabilité des pâtes à porcelaine et des émaux. Il renforce leur plasticité, leur adhérence, leur mise en suspension et leur liaison. Il facilite également le tournage, le jointoiement et le façonnage des céramiques.
Matériaux réfractaires
Le kaolin industriel possède d'excellentes propriétés réfractaires. Il est fréquemment utilisé pour la fabrication de matériaux réfractaires. Ses produits dérivés résistent aux charges à haute température sans se déformer. Le kaolin, dont le principal composant est la kaolinite, ainsi que la bentonite et la bauxite, sont appelés argiles réfractaires. Ils résistent aux hautes températures. Certaines argiles kaoliniques colorées ne conviennent pas à la fabrication de céramiques et de papier, mais constituent d'excellentes matières premières pour les matériaux réfractaires. Deux principaux types de produits à base de kaolin sont utilisés comme réfractaires : les briques réfractaires et la laine de fibres de silicium-aluminium. Sa température de réfractarité est d'au moins 1 730 °C. Il peut être transformé en briques réfractaires de différentes tailles et formes selon les besoins. C'est un matériau isolant réfractaire léger. Le kaolin est obtenu par grillage à 1 000-1 100 °C. Le minerai est ensuite fondu dans un four à arc électrique à 2 000 °C et insufflé sous forme de coton par un flux d'air à grande vitesse.
Plastique
Le kaolin est principalement utilisé comme charge dans l'industrie du plastique. Le kaolin calciné possède une grande surface d'adsorption active. Il peut être utilisé dans les plastiques pour adsorber les ions conducteurs, améliorant ainsi leurs propriétés. Les plastiques deviennent plus lisses, plus esthétiques et moins sensibles à la corrosion chimique. Dans l'industrie du plastique, le kaolin calciné peut remplacer le dioxyde de titane comme pigment. Il remplace plus de 201 % de dioxyde de titane dans les plastiques, sans altérer significativement leurs propriétés optiques. L'ajout de kaolin aux films plastiques permet également de réduire l'impact des rayons infrarouges et d'améliorer leur résistance à l'isolation thermique. Le kaolin modifié peut aussi être utilisé dans les films agricoles en PE. Il permet d'augmenter la température nocturne dans les serres et d'uniformiser la lumière, tout en renforçant l'isolation thermique du film.
Industrie des revêtements
Le kaolin est utilisé depuis longtemps comme charge pour les revêtements et les peintures. Il est bon marché, blanc et possède une bonne fluidité. Il présente également des propriétés chimiques stables et une capacité d'échange cationique élevée.
Le kaolin peut améliorer les revêtements de plusieurs manières. Il peut notamment :
- Améliorer la facilité de brossage et la stabilité au stockage.
- Augmenter la résistance à l'humidité et aux chocs.
- Empêcher les pigments de flotter et de se diffuser.
Avec les progrès de la production, les exigences en matière de revêtements augmentent. Ces derniers doivent offrir de meilleures performances et une durabilité accrue. Il est nécessaire de développer des revêtements à faible teneur en COV et à haute teneur en solides. De plus, nous recherchons des revêtements plus fins, sans défaut, lisses et brillants. Dans ce contexte, le kaolin s'avère indispensable comme additif. Il est compatible avec la quasi-totalité des systèmes de revêtement, notamment les primaires, les couches de finition, les composants entièrement solides, et permet d'obtenir différentes épaisseurs et niveaux de brillance.
Kaolin pour l'industrie du caoutchouc
L'ajout de kaolin au mélange colloïdal de caoutchouc permet d'améliorer ses propriétés. Il renforce la stabilité, la résistance à l'usure et la solidité. Il prolonge également le temps de durcissement et améliore le mélange et la vulcanisation. Il épaissit le produit non vulcanisé, ce qui prévient l'affaissement. Le kaolin améliore considérablement l'imperméabilité, la résistance au feu et la résistance chimique des produits en caoutchouc. Par ailleurs, il peut être utilisé comme charge dans le caoutchouc, permettant ainsi de réduire les coûts sans nuire à ses performances.
Industrie du câble
Les câbles à haute isolation nécessitent de nombreux agents améliorant leurs performances électriques. Le kaolin calciné est le seul produit capable d'améliorer ces performances, ce qui lui confère un avenir prometteur. Il est indispensable d'ajouter du kaolin calciné modifié aux câbles en plastique et aux matériaux isolants. Ces derniers requièrent une isolation électrique élevée. Après calcination à une température appropriée, le kaolin présente une résistivité extrêmement élevée. La porosité de l'argile porcelaine calcinée varie selon la température de calcination. Les vides adsorbent certains composants nocifs présents dans les matériaux du câble, améliorant ainsi son isolation. Le kaolin calciné peut être modifié en surface, ce qui améliore sa dispersibilité dans les polymères et, par conséquent, les performances du produit. Il est possible de lier des polymères organiques au kaolin calciné, ce qui permet de disperser ce dernier dans le câble et d'en améliorer les performances.
Kaolin pour les matériaux écologiques
L'argile de Chine trouve également une application dans la fabrication de nouveaux matériaux écologiques. Elle peut servir à la synthèse de tamis moléculaires et de chlorure de polyaluminium. Sa forte teneur en aluminium en fait la principale matière première du chlorure de polyaluminium. Ce dernier est un nettoyant innovant, facile à produire. Il présente une bonne floculation, un faible coût et laisse peu de résidus d'aluminium dans l'eau. Il permet d'obtenir des floculants à haute densité, à sédimentation rapide et peu corrosifs pour les équipements. Il est largement utilisé pour la purification de l'eau potable et des eaux usées. L'utilisation d'argile de Chine pour sa fabrication permet d'améliorer la qualité du produit, de réduire les coûts et la pollution, et d'engendrer d'importants bénéfices économiques et sociaux. Le kaolin modifié possède une activité matricielle élevée, résiste à la pollution par les métaux lourds, et présente une bonne activité catalytique et une adsorption sélective. C'est pourquoi il est devenu une charge essentielle dans la fabrication de catalyseurs.
Kaolin pour l'industrie du papier
utilisation du kaolin dans le fabrication du papier L'industrie de la kaolinite surpasse largement celle des autres industries. L'argile kaolinite, à la granulométrie fine et à l'aspect floconneux après pelage, possède des propriétés chimiques stables. Elle est donc utilisée comme charge et comme couche de couchage dans la fabrication du papier. Elle améliore le brillant, comble les espaces entre les fibres et augmente l'opacité. Utilisée comme charge, elle optimise les performances du papier et réduit les coûts. Utilisée comme couche de couchage, elle améliore la tolérance à l'encre et l'aspect du papier. Pour la fabrication du papier, la kaolinite doit avoir une granulométrie inférieure à 2 µm et un degré de blancheur supérieur à 861 TP3T.