کائولن

[●•نارسیس•●]

واژه كائولن از سلسله جبال بلند كائولينگ به معني قله مرتفع در ناحيه جيان كسي در كشور چين گرفته شده است كه از خاك چيني سفيد رنگ تشكيل شده است.

تاریخچه:

در اواسط دوران تانگ، قبل از ميلاد مسيح، صنعتگران چيني قدمهاي نخستين را در تصفيه و پاك نمودن مواد اوليه جهت توليد كالاهايي برتر و عاري از نقص برداشته بودند. اين تحولات ابتدا منجر به ساخت برخي ظروف سفالين با سنگ‌نما به رنگ سفيد شد كه در تهيه آنها از خاك كائولن استفاده مي‌گرديد. آميختن فلاسپاتها با كائولن منجر به تهيه ظروف مزبور گرديد. كه نوع بدنه آنها از استحكام، سفيدي متمايل به زرد و شفافيت متوسطي برخوردار بوده است.
بعلت استقبال فراوان از اين ظروف، عرضه آنها در بازارهاي جهاني افزايش پيدا كرد. اولين كارخانجات صنعتي ظروف پرسيلن يا چيني در چينگ ـ ته ـ چن تأسيس شد كه صدها سال در اين زمينه فعاليت مي‌كردند. يكي از كشفيات قابل توجهي كه در آن زمان حاصل گرديد و بعدها مورد تقليد و دوباره سازي ساير صنعتگران قرار گرفت. استفاده از كبالت بخاطر رنگ آبي حاصل از آن در ترسيم نقوش بر روي ظروف مزبور بود. كبالت قبلاً بوسيله ايرانيان بر روي ظروف سفالين مورد استفاده قرار گرفته و از طريق آنها نيز به صنعتگران چين منتقل شده بود. بطور كلي تمام مراحل ساخت، اصول اوليه و فرمول چگونگي تهيه چيني آلات هميشه نزد چينيان مخفي نگهداشته مي‌شد و آنها همواره اين اسرار را بصورت گنجي پاسداري مي‌كردند.
كشور ژاپن را نيز از دير زمان مي‌توان جزء يكي از اولين و بزرگترين توليد كنندگان كالاهاي پرسيلن
(چيني‌آلات) محسوب نمود. محصولات اين كشور هميشه به تعداد فراوان و با مرغوبيتي متوسط در سطح جهان عرضه مي‌شده است. فرآورده‌هاي ژاپن اغلب از نقوش و فرمهاي تقليدي برخوردار بودند و گرچه از جهات تكنيكي در سطح عالي قرار داشتند ولي به لحاظ عدم ابتكار توليدات نامحدود، محصولات چيني اين كشور به لحاظ اهميت در دوره دوم جهاني قرار دارد.
در چين سفرهاي ماركوپلوو ديگران قطعاتي از چيني‌هاي ساخت وارد اروپا گرديد. در آن زمان اروپائيان ظروفي خشن و ابتدائي توليد مي‌كردند كه پس از مشاهده قطعات چيني كوشش فراواني در ساختن ظروف چيني بكار بردند. صنعتگران اروپائي با اضافه كردن گرد شيشه به خاكهاي سفيد رنگ سعي نمودند كه محصولات چيني مشابه محصولات كشور چين را توليد نمايند ولي اين كشف تا سال 1709 كه مقارن با شروع تحولات صنعتي در اروپا مي‌باشد، بوقوع نپيوست.
در آن زمان يعني اواخر قرن 18 ميلادي سفالگران با تجربه پي مي‌بردند كه تمام رازها در تركيب كائولن، سيليس و فلدسپات نهفته است و گفته مي‌شود كه اين كشف براي اولين بار توسط بانگر كه شاگرد يك دوافروش آلماني بود انجام گرفته است، ولي امروزه اين كشف را به گرافونت شرينهاس نسبت مي‌دهند. در برخي نوشته‌ها به چگونگي روش ساخت چيني و ورود آن بصورت مخفيانه به اروپا توسط ميسيونرهاي مذهبي اروپائي اشاره شده است. اين كشف به سرعت در تمام اروپا اشاعه پيدا كرد و كارخانجات چيني سازي در سرتاسر اين قاره احداث گرديد.
در انگلستان خاك سفيدي كه از منطقه كورنوال استخراج مي‌شود پرسيلن ادت به معني خاك چيني مي‌نامند. در طي سالهاي اخير همراه با گسترش دانش و كشف خواص گوناگون كائولن، اين ماده جايگاه خاصي در صنعت كسب كرده و امروزه بعنوان ماده اوليه اصلي يا جنبي و كاتاليزور در بسياري از صنايع استفاده مي‌گردد.
كائولن در ايران نيز از دير باز مورد توجه بوده و آثار حفريات قديمي از قبيل تونل و گودالهاي متعدد، حكايت بر شناخت آن نزد پيشينيان ايران زمين دارد. تاريخ معدنكاري بر روي كائولن در ايران به درستي معلوم نيست. در قرن نهم اين اشياء در بين ايرانيان بسيار رايج بوده و سفالگران سلاجقه و صفويه سعي فراوان در بازسازي آنها كردند. در عصر صفويان تعدادي از صنعتگران چيني نيز جهت تعليم و آموزش به ايران آمدند ولي از اين آموزش نتايج مطلوبي حاصل نشد. بجز آنكه ايرانيان بشدت تحت تأثير نقوش و رنگهاي هنرمندان چيني قرار گرفتند. از آن به بعد بتدريج پي به اهميت و خواص كائولن بردند و در صنايع مختلف از آن استفاده كردند.

 

[●•نارسیس•●]

مشخصات کائولن:
كائولن يك اصطلاح اقتصادي است كه براي كانسارهاي رسي تقريباً سفيد به كار مي رود و از نظر صنعتي به رسي هايي كه داراي مقدار قابل توجهي كائولينيت باشند،اطلاق مي‌شود.
اين كانسارها اغلب شامل كاني كائولينيت و يا فرآورده هاي بدست آمده از آن مي باشند. در گذشته اصطلاح خاك چيني به عنوان مترادف كائولن استفاده مي شد. نام كائولن از كلمه كائولينگ چيني به معناي تپه سفيد مشتق شده است که از آن خاك كائولن استخراج مي شده است.
كائولن از مجموعة كانيهاي رسي بوده و فرمول شيميايي آن H4Al2Si2O9 مي باشد.كاني هاي كائولن شامل كائولينيت، ديكيت، ناكريت و هالوزيت مي باشد. فراوان ترين كاني اين گروه كائولينيت مي باشد. همه اين كاني ها جزء كاني هاي آلومينو- سيليكات مي باشند كه در سيستم مونوكلينيك و يا تري كلينيك متبلور مي شوند. از مهم ترين خصوصيات كاني شناسي رس هاي كائولن نرمي و عدم سايندگي آنها مي باشد. سختي كائولن در مقياس موهر در حدود 2-5/2 مي باشد. اين نرمي در كاربردهاي صنعتي آن يك مزيت محسوب مي شود.
رس هاي كائولن اكثراً از آلتراسيون كاني هاي آلومينيوم سيليكات در نواحي گرم و مرطوب بوجود مي آيند. فلدسپات ها از جمله كاني هاي عمومي منشاء پيدايش آنها مي باشد. پلاژيوكلاز فلدسپارها (سديم يا پتاسيم) معمولاً در ابتدا كائولينه مي شوند. فلدسپارهاي پتاسيك به كندي آلتره شده و توليد كائولن هاي مخلوط با سريسيت دانه ريز، ايليت يا هيدروموسكويت مي كند.
كائولن يا خاك چيني به رنگ سفيد بيشترين كاربرد را در توليد چيني و سراميك دارد.
آمريكا، روسيه، جمهوري چك و برزيل بزرگ ترين توليد كنندگان كائولن مي باشند.
به طور خلاصه خصوصيات مهم كائولن، كه مصارف متعدد آن را سبب شده است مي توان به صورت زير نام برد:
1. از نظر شيميايي در گستره وسيعي از تغييرات PH بدون تغيير مي ماند.
2. داشتن رنگ سفيد كه آن را به صورت ماده رنگي قابل استفاده مي سازد.
3. دارا بودن خاصيت پوششي بسيار خوب
4. نرمي و غير سايشي بودن آن
5. قابليت اندك هدايت جريان الكتريسيته و گرما
6. قيمت ارزان

 

[●•نارسیس•●]

کانی های کائولن:

• کائولينيت Kaolinit :
کائولن با نام کاني شناسي کائولينيت با فرمول شيميايي (OH)8 (Si4O10) Al4 در سيستم تري کلينيک و سختي حدود 5/2-1، داراي 5/39 درصد Al2O3،5/46 درصد SiO2 و 14 درصد آب بوده و وزن مخصوص 6/2 – 1/2 گرم بر سانتي مترمکعبو نقطه ذوب آن °C 1785 است. رنگ آن سفيد مايل به زرد و گاهي هم کمي سبز يا آبي رنگ بوده وطعم خاک دارد و به صورت مرطوب، بوي شديد خاک مي دهد. اين کاني اغلب داراي پلاستيسيته بوده و عملاً در آب، اسيدهاي سرد و رقيق، اسيد کلريدريک و اسيد سولفوريک گرم و غليظ و ئيدروکسيدهاي قليايي نامحلول حل مي شود.
اغلب ذخاير کائوليني در اثر هوازدگي و تجزيه سنگهاي ولکانيکي حاوي سيلکات آلومينيوم بوجود مي آيند. سنگهاي گرانيتي، گنايس ها، کوارتز، پورفيري ها و همچنين رسوبات حاوي فلدسپات ها، ميکا و زئوليت جهت ايجاد کائولينيت مناسب مي باشند که در اثر هوازدگي و تجزيه شيميائي مواد قليائي و مقداري از SO2 خارج شده و کوارتز و ساير کاني هاي همراه بصورت ترکيب باقي مي مانند.
کائولن ممکن است نتيجه آلتراسيون هيدروترمال باشد. در اين صورت، محلول هيدروترمال سردتر از 300 درجه سانتي گراد در داخل سنگهاي با فلدسپات بالا، سبب شستن يونهاي Ca++,K+, Na+ و ساير کاتيون ها و رسوب آنها با H+ بيشتر مي شود. اغلب اين گونه ذخاير در ارتباط با سيستم متئوريک هيدروترمال، که حرارت از سنگهاي ولکانيکي مشتق مي شود، مي باشند.
ذخاير بزرگي از کائولينيت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجي ترين قسمت هاي سيستم هيدروترمالي، مرتبط با باتوليت هاي گرانيتي وجود دارند که به عمق چندين کيلومتر تشکيل شده اند.
کائولينيت در مقايسه با ناكريت- ديكيت از نظم کمتري برخوردار است و به همين دليل اندازه بلور و ذرات اندازه بلور و ذرات هالوزيت در مقايسه با بقيه کوچکتر است. کائولينيت در زون هاي هوازده و آلتراسيون سنگ هاي آذرين و دگرگوني به ويژه فلدسپارها تشکيل مي شود.

 

[●•نارسیس•●]

• رس توپي:
رس توپي يك نوع سنگ رسوبي است كه حاوي كائولينيت و مقدار جزئي ايليت، كلريت، كوارتز و مونتموريونيت است. ذرات كائولينيت در رس توپي در مقايسه با ساير منابع رس دار كوچكتر است. مقدار كائولينيت رس توپي 20 تا 95 درصد، كوارتز آن 10 تا 70 درصد و ايليت و كلريت آن 5 تا 45 درصد است. مواد آلي، مونتموريونيت، تركيبات اهن، اكسيد تيتان و نمك هاي محلول از جمله ناخالصي هاي رس توپي هستند. رس توپي بيشتر همراه با لايه هاي زغال دار است و از آن جا كه ذرات ريز كاني هاي رسي را به همراه دارد، خاصيت شكل پذيري آن بسيار خوب است. رنگ رس توپي قهوه اي مايل به سياه است و مصارف آن عبارتند از : سراميكهاي بهداشتي، چيني هاي الكتريكي، انواع كاشي ها، ظروف غذاخوري، صنايع دستي و ديرگدازها.

 

[●•نارسیس•●]

هالوزيت:
هالوزيت نوعي كائولين است که به دو حالت آب دار و بدون آب يافت مي شود و ترکيب نوع آب دار آن مشابه بقيه است و تنها دو مولکول اضافي آب دارد (2SiO2.Al2O3.4H2O ).
تشخيص هالوزيت به كمك پراش اشعه ايكس امكان پذير است. هالوزيت بيشتر در زون هاي آلتراسيون و بندرت در زون هاي هوازده ساپروليت يافت مي گردد. عمده مصارف آن در تهيه سيمان پورتلند و تهيه نسوزها و سراميك است.
• ديکيت:
ديكيت نوعي كائولين است که در سيستم مونوکلينيک متبلور مي شود و عمدتاً در زون هاي آلتراسيون تشکيل مي شود.
• ناكريت :
ناکريت نوعي كائولين است که در سيستم مونوکلينيک متبلور مي شود. نحوه قرار گيري ورقه هاي کائولينيت در ناکريت منظم است و بر همين اساس بلورهاي آنها بزرگترند و به سمت هالوزيت کاملاً بي نظم است (ناكريت- ديكيت- كائولينيت- هالوزيت). ناکريت کمياب بوده و در زون هاي آلتراسيون تشکيل مي شود.
• خاك رس آتشخوار :
بيشتر خاك رس آتشخوار از كائولينيت تشكيل گرديده، كائولين در آن به خوبي متبلور مي شد و نظم مطلوبي در شبكه آن وجود دارد. خاك رس آتشخوار، علاوه بر كائولين حاوي اكسيد و هيدروكسيدهاي آلومينيوم نيز هست. هر نوع خاكي كه دماي بيش از 1500 درجه سانتي گراد را تحمل کند و ميزان AL2O3 موجود در آن قابل توجه باشد، به خاك رس آتشخوار معروف است. خاك رس آتشخوار به انواع شكل پذير، نيمه شكل پذير و بي شكل تقسيم مي گردد. خاك رس آتشخوار، بيشتر در افقهاي پايين لايه هاي زغال دار پيدا مي شود.
مصرف عمده اين خاك در تهيه آجرهاي آتشخوار است كه به شاموت معروفند. ديگر مصارف آن در ساخت قطعات كوره ها، ديگهاي گرمابي و كاشي هاي نسوز است.