Области промышленного использования каолина

В статье автор исследует сферы применения каолиновых глин в хозяйстве и их геолого-промышленную классификацию.

Ключевые слова : каолин, мировые запасы, сфера применения, геолого-промышленные типы, кора выветривания.

Каолин — продукт химической декомпозиции (каолинизации) алюмосиликатных (слюдисто-полевошпатовых) пород различного происхождения (магматического, метаморфического, осадочного). Каолинизация происходит с участием процессов гидролиза, окисления, растворения, кристаллизации, гидратации, изоморфизма, метасоматизма, сопровождающегося изменением объема, внутренней поверхности, образованием псевдоморфоз [1].

Каолины — это слабосвязанные до рыхлых, легко распускающиеся в воде породы с полезным содержанием минералов каолинитовой группы (каолинит, галлуазит, диккит). В качестве неметаллического полезного ископаемого ценность представляют в первую очередь каолины белоцветные или бледноокрашенные, имеющие низкое содержание темноцветных минеральных компонентов. Такие, лучшие в природном состоянии, каолины принадлежат к генетическому типу элювиального или первичного каолина.

Минеральные компоненты элювиального каолина подразделены на две основные группы. Первая группа представлена реликтовыми минералами, унаследованными от материнской породы: кварц, калиевый полевой шпаг, мусковит, гранат, силлиманит. Вторая группа представлена в основном глинистыми минералами группы каолинита-галлуазита, с которыми ассоциирует в подчиненных количествах серицит, монтмориллонит, смешаннослойные минералы.

Мировые запасы каолина по разным оценкам составляют 15–16 млрд. т. Общая мировая добыча на 2022 год составила 48 млн. т. Наиболее значительными разведанными запасами располагают (млрд. т): США — 3.5, Англия — 1.8, Чехия — 1.8, Бразилия — 1.4, Китай — 1.2, Украина — 1.0. Всего в мире запасы подготовлены более чем в 60-ти странах [2].

Без обогащения элювиальный каолин даже при значительном содержании (45–50 %) частиц песчано-алевритовой размерности (кварц, полевой шпат) применяют в производстве полукислых огнеупоров, кислотоупоров, фаянса, строительной керамики.

Сфера применения обогащенного каолина значительно более обширна и разнообразна. Традиционная и наиболее емкая область его применения — производство бумаги, где он служит в качестве эффективного и дешевого наполнителя, а также как белый пигмент для покрытия бумаги гладкой глянцевой пленкой требуемой толщины. В качестве наполнителя каолин также употребляют в производстве пластмасс, резины, искусственных кож, тканей, линолеума.

Белизна, дисперсность и пластинчатая морфология частиц каолинита, относительно низкая стоимость определяют эффективность его применения в лакокрасочной промышленности, преимущественно в красках, используемых для внутренней отделки помещений.

Каолин служит наполнителем также в мыловаренном производстве, при изготовлении карандашных грифелей, в составах косметических парфюмерных паст, кремов, мазей, пудр и пр.

Каолин используют также как средство, предохраняющее агроудобрения от слеживания, в производстве портландцемента. Обогащенный каолин служит для изготовления катализаторов, ускоряющих процессы очистки нефти и газа. При химической и термохимической переработке каолина получают сернокислый алюминий, который используют главным образом в качестве эффективного коагулянта для очистки питьевых и промышленных вод [1].

Ценным продуктом термохимической обработки каолина является ультрамарин — стойкий неорганический краситель, используемый в производстве красок, резины, бумаги, тканей и пищевых продуктов.

Обогащенный каолин традиционно используют в производстве керамических изделий широкого ассортимента: плитки для пола и облицовки стен, огнеупоры, хозяйственная и культурно-бытовая керамика, предметы санитарно-строительного назначения, кислотоупорный и электротехнический фарфор. Новыми областями применения являются изготовление стекловолокна, кремнеорганических полимеров, керамогранита.

По условиям залегания различают каолины автохтонные (остаточные, первичные) и аллохтонные (осадочные, вторичные).

Большая часть добываемых в мире каолинов (в РФ абсолютно вся добыча) приурочена к формациям коры выветривания. При этом тела (залежи) элювиальных каолинов расположены в верхней зоне профиля сиаллитового выветривания, где алюмосиликаты исходных пород полностью или почти полностью замещены глинистыми минералами группы каолинита-галлуазита.

Наиболее низкожелезистые и малотитанистые белоцветные каолины формируются, как правило, при выветривании лейкократовых исходных пород (гранитоидов, гнейсов, аркозов).

В зависимости от содержания (или отсутствия) в элювиальном каолине-сырце специфических минеральных компонентов выделены его природные (минерально-промышленные) типы, которые подразделены на подтипы (табл.1).

Таблица 1

Геолого-промышленные типы элювиальных каолинов

На каждом месторождении выделяют технологические типы каолина, в которые объединяют природные типы, обогащение которых возможно и эффективно по единой технологической схеме. В соответствии со схемами обогащения выделяют два технологических типа каолинов: мокрого (гидроциклонного) и сухого (аэроциклонного) обогащения. Наиболее легко обогатимы собственно каолины, имеющие простой двухкомпонентный состав (каолинит+кварц). Для них обогащение по выбранным промышленным схемам является эффективным, т. е. приводит к удалению не менее 90 % частиц, размеры которых превышают выбранный граничный размер (63, 40, 20 мкм). Для труднообогатимых каолинов не удается в тех же процессах обогащения добиться требуемой очистки от частиц калиевого полевого шпата и кварца.

Таким образом, сфера применения каолина в хозяйстве очень обширная и РФ есть все шансы избавиться от зависимости импортных поставок.

Литература:

1. Количественная и геолого-экономическая оценка ресурсов неметаллических полезных ископаемых / ЦНИИгеолнеруд. — Казань: ЗАО «Новое издание», 2007. — 260 с.
2. Горбачев Б. Ф., Красникова Е. В., Состояние и возможные пути развития сырьевой базы каолинов, огнеупорных и тугоплавких глин в Российской Федерации / Строительные материалы, 2015 г.