Le kaolin, nommé d'après le village de Gaoling à Jingdezhen, dans le Jiangxi, en Chine, est la « matière première essentielle » de la céramique. Son principal composant est la kaolinite (formule chimique Al₂[(OH)₄/Si₂O₅]), et il est formé par l'altération de minéraux silicatés comme le feldspath. Le kaolin présente une texture fine et blanche, avec une plasticité et une résistance au feu. Issu de la « formule binaire » qui a révolutionné la technologie céramique au Dynastie Song En raison de son application dans la fabrication moderne du papier, l’industrie chimique et les matériaux aérospatiaux, le kaolin a toujours été le « champion caché » de l’industrie.
Six caractéristiques technologiques du kaolin
1. Blancheur et luminosité : déterminer la pureté de sa couleur
Blancheur naturelle : Blancheur après séchage à 105°C. Impuretés (telles que Fe₂O₃ et MnO₂) le fera apparaître jaune, marron.
Blancheur calcinée : La blancheur après calcination à 1 300 °C affecte directement la brillance des céramiques et des revêtements. La blancheur du kaolin de haute qualité après calcination peut atteindre > 90%.
Luminosité : Réflectivité sous une lumière de longueur d'onde de 4570 Å, ce qui est particulièrement important dans l'industrie papetière.
2. Distribution granulométrique : la « référence absolue » pour les applications industrielles
Plus les particules sont fines, plus la plasticité et la suspension sont fortes. Par exemple, aux États-Unis, plus de 901 TP3T des particules de kaolin utilisées dans les revêtements doivent avoir une taille inférieure à 2 μm.
3. Plasticité : la « magie » du moulage céramique
L'indice de plasticité (différence de teneur en humidité entre la limite de liquidité et la limite de plasticité) et l'indice de résistance à la déformation sont les paramètres clés. Le kaolin à forte plasticité (indice > 15) est facilement façonnable et peu sujet à la fissuration.
4. Liaison et viscosité : « L’adhésif » des formules industrielles
La liaison désigne la résistance après mélange avec des matériaux non plastiques (comme le sable de quartz). Plus la teneur en sable est élevée, plus la liaison est forte.
Viscosité Affecte la fluidité de la pâte. Les revêtements papetiers nécessitent une viscosité aussi faible que 0,5 Pa·s (revêtement à basse vitesse).
5. Performances de séchage et de frittage : la transformation de l'argile en porcelaine
Retrait au séchage : Le taux de retrait linéaire est de 3% à 10%. Un retrait excessif peut facilement provoquer des fissures dans le corps en céramique.
Réfractarité : La réfractarité du kaolin pur peut atteindre 1700℃, et les impuretés réduiront considérablement sa résistance aux hautes températures.
6. Adsorption et isolation : potentiel d'applications transfrontalières
Le kaolin a une faible capacité à absorber les ions, mais après modification, il peut être utilisé dans les domaines de la protection de l'environnement (comme le traitement des eaux usées).
La principale application du kaolin
— Industrie céramique (représentant environ 40%)
La porcelaine à usage quotidien, la céramique de construction et la porcelaine électrique s'appuient toutes sur les propriétés de moulage et de résistance aux hautes températures du kaolin.
— Industries de fabrication du papier et de revêtements (représentant environ 30%)
En tant que charge et revêtement, le kaolin peut améliorer la brillance et la douceur du papier.
— Matériaux réfractaires
Les matériaux réfractaires tels que les briques réfractaires et les creusets doivent résister à des températures élevées supérieures à 1600℃, et le kaolin est la matière première de base.
— Domaine des nouveaux matériaux
Le kaolin modifié est utilisé pour le renforcement du caoutchouc et le remplissage du plastique, et le nano-kaolin est utilisé en biomédecine.
Dans les applications concrètes, le kaolin est utilisé dans des domaines haut de gamme, tels que la fabrication de papier et les céramiques hautes performances, et doit être broyé et calibré. En revanche, dans des domaines plus basiques, comme la construction de pièces en céramique, le minerai brut peut être utilisé directement.
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