Kaolien is een niet-metallisch mineraal dat behoort tot de familie van klei en kleigesteente, voornamelijk samengesteld uit kleimineralen van de kaolinietgroep. Vernoemd naar het dorp Gaoling in Jingdezhen, provincie Jiangxi, China, is zuivere kaolien wit, fijn en zacht van textuur en bezit uitstekende fysische en chemische eigenschappen, waaronder plasticiteit en brandwerendheid. De minerale samenstelling bestaat hoofdzakelijk uit kaoliniet, halloysiet, hydromica, illiet, montmorilloniet, kwarts en veldspaat. Kaolien wordt veel gebruikt in papierproductie, keramiek en vuurvaste materialen, gevolgd door coatings, rubbervullers, emaille glazuren en grondstoffen voor wit cement. Kleinere hoeveelheden worden gebruikt in kunststoffen, verf, pigmenten, slijpschijven, potloden, cosmetica, zeep, pesticiden, farmaceutische producten, textiel, aardolie, chemicaliën, bouwmaterialen en de defensie-industrie.
Basisoverzicht van Kaolien
Fysische en chemische eigenschappen
Kaolien heeft doorgaans een doffe of matte uitstraling en een zuivere, fijne textuur. Wanneer er onzuiverheden aanwezig zijn, kan het een grijze, gele of bruine kleur vertonen. Afhankelijk van de herkomst kan het voorkomen als losse grondblokken of als dichte rotsmassa's. Belangrijke fysische eigenschappen zijn onder andere:
- Dikte: 2,54–2,60 g/cm³
- SmeltpuntOngeveer 1785 °C
- PlasticiteitNatte kaolien kan in verschillende vormen worden gegoten zonder te barsten en behoudt zijn vorm gedurende langere perioden.
De chemische samenstelling van kaoliniet is 2SiO₂·Al₂O₃·2H₂O, met theoretische waarden van 46,54% SiO₂, 39,5% Al₂O₃ en 13,96% H₂O. Kaolinietmineralen behoren tot het 1:1-type fylosilicaten, met kristallen die zijn opgebouwd uit silica-zuurstof-tetraëderlagen en aluminium-zuurstof-octaëderlagen.
Genetische typen kaolienafzettingen
Op basis van ontstaan, mineralisatiegeologie, geografische omstandigheden, omvang van de afzetting, morfologie van het ertslichaam en materiaalsamenstelling, classificeert China's "Geologische exploratiespecificatie voor kaolienafzettingen" kaolienafzettingen in drie typen en zes subtypen:
- Verweringtype: Verder onderverdeeld in het subtype verweringresidu en het subtype verweringuitloging
- Hydrothermale alteratietypeOmvat subtypes van hydrothermale alteratie en moderne subtypes van hydrothermale alteratie.
- Sedimentair type: Onderverdeeld in sedimentaire en sedimentaire verwering-subtypen, evenals kaolinietklei-gesteente-subtypen in steenkoolhoudende lagen.
Industriële soorten kaolienerts
Op basis van textuur, plasticiteit en zandgehalte wordt kaolien ingedeeld in drie industriële typen:
| Type | Kenmerken | Zandgehalte |
|---|---|---|
| Harde kaolien | Harde textuur, geen natuurlijke plasticiteit; ontwikkelt plasticiteit na vermalen en fijnmalen. | — |
| Zachte kaolien | Zachte textuur, sterke plasticiteit | <50% |
| Zandige kaolien | Zachte textuur, geringe plasticiteit | >50% |
Hard kaolien heeft een Mohs-hardheid van 3-4 en wordt pas plasticiteit na verbrijzeling en fijnmalen.
Wereldwijde kaolienvoorraden
De wereldwijde kaolienvoorraden zijn overvloedig en wijdverspreid. De huidige geïdentificeerde wereldwijde kaolienvoorraden bedragen ongeveer 20,9 miljard ton. Landen met hoogwaardige kaolienvoorraden zijn onder andere de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk, Brazilië, India, Bulgarije, Australië, Rusland en China.
Belangrijke kaolienafzettingen wereldwijd
Verenigde Staten – Kaoliengordel van Georgia en South Carolina
De kaoliengordel van Georgia en South Carolina is het grootste kaolienafzettings- en productiegebied in de Verenigde Staten. Deze afzetting is een secundaire sedimentaire formatie en de kaolien wordt gekenmerkt door een uitstekende homogeniteit, doordat de deeltjes tijdens de sedimentatie op natuurlijke wijze op grootte worden gesorteerd. Alleen al Georgia draagt meer dan 701 ton bij aan de binnenlandse kaolienproductie van de VS. Volgens de US Geological Survey wordt er jaarlijks meer dan 8 miljoen ton kaolien in Georgia gewonnen, met een geschatte waarde van meer dan 1,4 biljoen dollar. Alleen al het Andersonville-district beschikt over ongeveer 290 miljoen ton kaolienreserves die geschikt zijn voor vuurvaste materialen en chemische toepassingen.
Verenigd Koninkrijk – Regio Cornwall
De kaolienafzettingen in Cornwall, Groot-Brittannië, zijn hydrothermaal veranderde primaire afzettingen die gekenmerkt worden door een laag ijzergehalte en een uitstekende witheid. Deze unieke geologische omstandigheden hebben de Britse kaolien wereldberoemd gemaakt. Kaolien wordt al bijna 300 jaar in Cornwall gewonnen. In 2023 bereikte de Britse verkoop van ongecalcineerde kaolien ongeveer 124.950.000 kilogram. De porseleinklei-reserves van Cornwall bedragen meer dan 60 miljoen ton.
China
China behoort tot de grootste kaolienproducenten ter wereld. Het land produceert jaarlijks meer dan 3,5 miljoen ton kaolien, met belangrijke winningscentra in de provincies Fujian, Guangxi en Jiangxi. Jiangxi en Fujian staan wereldwijd bekend om hun hoogwaardige kaolien, dat gebruikt wordt in de keramiek- en papierindustrie. China heeft een sterke exportpositie en verscheepte in 2023 meer dan 850.000 ton kaolien, voornamelijk naar Vietnam, Indonesië, Thailand en Zuid-Korea.
Andere grote producenten
Brazilië beschikt over ongeveer 7.360 miljoen ton kaolienreserves, goed voor meer dan 231 biljoen ton van de wereldwijde reserves. De VS heeft het grootste aandeel met ongeveer 261 biljoen ton, oftewel 8.200 miljoen ton.
Witheid en helderheid
Witheid is een van de belangrijkste parameters voor het evalueren van de technologische prestaties van kaolien. Hoogzuivere kaolien is wit. De witheid van kaolien wordt onderverdeeld in... natuurlijke witheid En verkalkte witheid. Voor keramische grondstoffen is de witheid na calcineren bijzonder belangrijk: een hogere witheid na calcineren duidt op een betere kwaliteit.
De norm voor de keramische industrie schrijft het volgende voor:
- Natuurlijke witheidGemeten na drogen bij 105 °C
- Gecalcineerde witheidGemeten na calcinatie bij 1300 °C
De witheid wordt gemeten met een witheidsmeter, die de lichtreflectie meet bij golflengten van 3800–7000 Å (1 Å = 0,1 nm). De reflectie van het testmonster wordt vergeleken met een standaardreferentie (zoals BaSO₄ of MgO). Helderheid Dit is een vergelijkbare eigenschap, equivalent aan de witheid gemeten onder licht met een golflengte van 4570 Å. De gangbare helderheidswaarden voor commercieel kaolien variëren van iets meer dan 80 tot, in sommige gevallen, wel 95 ISO. Normen zoals ISO 2470 en GB/T 5950 worden veel gebruikt voor het meten van witheid en helderheid.
De kleur van kaolien wordt voornamelijk beïnvloed door het gehalte aan metaaloxiden of organische stoffen:
- Fe₂O₃ → rozerood of bruingeel
- Fe²⁺ → lichtblauw of lichtgroen
- MnO₂ → lichtbruin
- Organisch materiaal → lichtgeel, grijs, blauw of zwart
Deze onzuiverheden verminderen de natuurlijke witheid. IJzer- en titaniummineralen kunnen ook de witheid van het gecalcineerde porselein beïnvloeden, waardoor kleurvlekken of smeltplekken ontstaan.
Deeltjesgrootteverdeling
Deeltjesgrootteverdeling (PSD) verwijst naar het aandeel deeltjes binnen specifieke groottebereiken (uitgedrukt in maasgrootte, millimeters of micrometers). De PSD-eigenschappen van kaolien hebben een aanzienlijke invloed op de plasticiteit, de viscositeit van de modder, het ionenuitwisselingsvermogen, de vormprestaties, het drooggedrag en de sintereigenschappen.
Verschillende industriële toepassingen vereisen specifieke specificaties voor de deeltjesgrootte:
| Sollicitatie | Vereiste deeltjesgrootte |
|---|---|
| Papiercoating | ≥90–95% < 2 μm |
| Papieren vulmiddel | ≥78–80% < 2 μm |
| Algemene ultrafijne kwaliteiten | ≥99% < 2 μm, helderheid >90% |
De mogelijkheid om kaolien tot de gewenste fijnheid te verwerken is een belangrijk criterium geworden voor de beoordeling van de ertskwaliteit.
Maal- en verwerkingsmethoden voor kaolien
De huidige verwerkingsmethoden voor kaolien vallen in twee hoofdcategorieën uiteen: mechanisch breken En luchtstraalfrezen.
Mechanisch breken Doorgaans worden deeltjesgroottes van ongeveer 300–1000 mesh bereikt. Omdat het vermalingsproces echter mechanisch contact met maalkogels met zich meebrengt, kan het ijzergehalte en andere onzuiverheden in het uiteindelijke fijne poeder toenemen – een aanzienlijk nadeel voor industrieën met hoge zuiverheidseisen.
Luchtstraalfrezen (vloeistofenergiefrezen) Het werkt volgens een ander principe: deeltjes botsen en schuiven tegen elkaar zonder tussenkomst van maalkogels. Hierdoor blijft de zuiverheid van het materiaal behouden, waardoor het ideaal is voor toepassingen met een hoge zuiverheid. Bovendien kunnen luchtstraalmolens een maalfijnheid bereiken tot 5.000 mesh, waarbij de fijnheid instelbaar is van 1.000 tot 5.000 mesh.
Epic Powder Equipment voor het malen van kaolien
Voor toepassingen waarbij kaolien tot ultrafijn wordt vermalen, Episch poeder Epic Powder levert professionele apparatuur voor poederverwerking en complete productielijnoplossingen. Met meer dan 20 jaar ervaring in de ultrafijne poederindustrie is Epic Powder gespecialiseerd in het breken, malen, classificeren en modificeren van ultrafijne poeders.
Jet Molen
De straal molen is een ideale keuze voor de verwerking van kaolien, met name voor toepassingen die een hoge zuiverheid en fijne deeltjesgrootte vereisen. Belangrijkste voordelen zijn:
- Slijpen zonder slijpmiddel bij lage temperatuur – geschikt voor warmtegevoelige materialen of materialen met een laag smeltpunt.
- Nauwe deeltjesgrootteverdeling met nauwkeurige controle en afstelling.
- Gesloten systeemwerking met nul stofemissies.
- Geluidsniveau onder de 80 decibel voor uitstekende milieuprestaties.
Bij het malen van kaolien biedt de straalmolen een contaminatievrije, nauwkeurige deeltjesgrootteregeling, waardoor de zuiverheid van het materiaal effectief behouden blijft.
Ball Mill-classificatiesysteem
Dit systeem wordt veel gebruikt voor het vermalen en sorteren van kaolien, calciumcarbonaat, gecalcineerd aluminiumoxide, kwarts en andere mineralen. Kenmerken zijn onder andere:
- Continue toevoerregeling voor stabiele werking en maximale maalefficiëntie.
- Classificatoren met meerdere wielen produceren fijn poeder van D97 5 μm tot 40 μm.
- Capaciteitsbereik van 1 ton/uur tot 100 ton/uur
- Transport onder negatieve druk met nul stofemissie
- Geoptimaliseerde maalmiddelverhoudingen voor verbeterde efficiëntie
Multirotormolen
Deze maalinstallatie maakt gebruik van rotormaaltechnologie met meerlaagse maalbladen, die sterke schuif- en dispersiekrachten leveren – bijzonder effectief voor het deagglomereren en ultrafijn malen van geagglomereerde materialen zoals kaolien. Belangrijkste kenmerken:
- Instelbare rotorsnelheid tot 160 m/s
- Geïntegreerd classificatiesysteem voor betere beheersing van de deeltjesgrootte.
- Ontworpen door Duitse en Britse technische experts.
- Combineert maal-, droog-, dispergeer-, deagglomeratie- en modificatiefuncties.
Luchtclassificator
Door gebruik te maken van centrifugale kracht van roterende schoepen en luchtweerstand voor de classificatie van deeltjes, biedt de luchtclassificator het volgende:
- Hoge classificatienauwkeurigheid
- Energie-efficiëntie en lage productiekosten
- Brede toepassing in de zuivering van kwarts, veldspaat, mica, kaolien en magnesiumoxide.
- TS-serie geschikt voor D97-deeltjesgroottes tussen 2 en 45 micron.
- Geoptimaliseerde luchtstroomdynamiek en een ontwerp met lage weerstand voor een hoge productfijnheid en terugwinningspercentages.
Complete oplossingen
Epic Powder levert een compleet assortiment droogmaalsystemen, van laboratoriumapparatuur tot grootschalige productie-installaties. malen, classificeren, poedervormen, smelten en deagglomeratie technologieën. Het bedrijf biedt kant-en-klare industriële oplossingen en heeft klanten bediend in meer dan 160 landen en regio's wereldwijd.
Samenvatting
Kaolien is een veelzijdig industrieel mineraal met toepassingen in onder andere keramiek, papierproductie, vuurvaste materialen, coatings, rubber, kunststoffen en vele andere sectoren. De waarde ervan wordt bepaald door belangrijke eigenschappen zoals witheid, helderheid, deeltjesgrootteverdeling, plasticiteit en zuiverheid. De groeiende vraag naar zeer zuivere, ultrafijne kaolien in diverse industrieën heeft geavanceerde maal- en classificatietechnologieën onmisbaar gemaakt.
Of het nu gaat om de verwerking van harde kaolien die gemalen moet worden om plasticiteit te ontwikkelen, of om de productie van ultrafijne korrels voor papiercoatingtoepassingen, de juiste maalapparatuur is cruciaal voor het bereiken van optimale productkwaliteit. Luchtstraalmalen biedt het zuiverheidsvoordeel dat essentieel is voor hoogwaardige toepassingen, terwijl kogelmolenclassificatiesystemen oplossingen met een hoge capaciteit bieden voor grootschalige productie. Met meer dan twintig jaar expertise in de branche levert Epic Powder betrouwbare, efficiënte en milieuvriendelijke apparatuuroplossingen voor het complete kaolienmaalproces.
Episch poeder
Episch poeder, Met meer dan 20 jaar ervaring in de ultrafijne poederindustrie. Wij zetten ons actief in voor de toekomstige ontwikkeling van ultrafijn poeder, met een focus op het breken, malen, classificeren en modificeren ervan. Neem contact met ons op voor een vrijblijvend adviesgesprek en oplossingen op maat! Ons team van experts streeft ernaar hoogwaardige producten en diensten te leveren om de waarde van uw poederverwerking te maximaliseren.
“"Bedankt voor het lezen. Ik hoop dat mijn artikel nuttig is. Laat gerust een reactie achter. Je kunt ook contact opnemen met de online klantenservice van EPIC Powder." Zelda voor verdere vragen.”
— Jason Wang, Ingenieur