El caolín es un silicato de aluminio hidratado, producto de la descomposición de rocas feldespáticas principalmente. El término caolín se refiere a arcillas en las que predomina el mineral caolinita; su peso específico es de 2.6; su dureza es 2; de color blanco, puede tener diversos colores debido a las impurezas; brillo generalmente terroso mate; es higroscópico (absorbe agua); su plasticidad es de baja a moderada.

Otras propiedades importantes son su blancura, su inercia ante agentes químicos, es inodoro, aislante eléctrico, moldeable y de fácil extrusión; resiste altas temperaturas, no es tóxico ni abrasivo y tiene elevada refractariedad y facilidad de dispersión. Es compacto, suave al tacto y difícilmente fusible. Tiene gran poder cubriente y absorbente y baja viscosidad en altos porcentajes de sólidos.

Especificaciones para caolín grado recubrimiento para papel

* Tamaño de la partícula delaminada inexacto debido al aspecto de la proporción
* * También usado para relleno de papel, pintura y pigmento plástico

Especificaciones para caolín grado relleno para papel

Especificaciones para caolín grado cerámico

Existen otras especificaciones que no son tan estrictas en usos tales como:

USOS

PANORAMA DEL MERCADO INTERNACIONAL

La producción global de caolín grado revestimiento se estima, según datos de la empresa Imerys, en alrededor de 6.7 millones de toneladas. De éste el estado de Georgia, EU produce cerca de 4.2 millones, del cual el 85% es acuoso y el resto calcinado. Del total de 4.2 millones de toneladas el 75% fue para caolín grado papel. El 90% de las exportaciones americanas son de caolín grado revestimiento de papel y el principal destino es Asia (60%) y Europa (40%), con algunas pequeñas exportaciones a otras regiones.

En la última década Brasil se ha convertido en productor y exportador líder de caolín. La capacidad de producción de la industria brasileña se estimaba en el 2001 superior de 1.8 millones de toneladas. Alrededor del 90% del caolín grado revestimiento de papel producido en Brasil se exporta a Europa, Asia y Norteamérica. La empresa Rio Capim Caulim, SA de Imerys ha construido un complejo en el estado de Pará para producir caolín grado revestimiento para exportación, con una producción estimada en 600,000 ton/año en 2002. Asimismo, Pará Pigmentos, SA también tiene un proyecto en el estado de Pará para producir alrededor 600,000 ton/año.

China representa un mercado cada vez mayor para la industria del papel. Las empresas papeleras occidentales comenzaron a invertir en China a mediados de los años 90 para establecer plantas de papel como Stora Enso Suzhou Paper y UPM-Kymmene-Changsu. Por su lado, el gobierno chino también ha apoyado el establecimiento de compañías nacionales. Se estima que en 2005 la producción de papel revestido será de 2.4 millones de toneladas y 2.8 millones de cartulina revestida. Parte de esta producción de papel se está acercando al estándar mundial de calidad premium. Para resolver este crecimiento, se estima que en 2005 se necesitarán 400,000 toneladas de caolín grado revestimiento. Aquellos que suministren el caolín tendrán que enfrentar una batalla entre productores nacionales nuevos y productores occidentales establecidos, quienes actualmente tienen la superioridad.

En relación al caolín grado cerámico, se han producido una variedad amplia de formulaciones y técnicas de producción para resolver los requerimientos usados en la industria cerámica. Las especificaciones de caolín dependen del producto e incluso de las condiciones de la planta en la cual va a ser utilizada. La variable más importante es la proporción relativa de caolín; el caolín para la cerámica debe tener una composición química consistente de modo que no haya variaciones en las características de ignición y vitrificación del cuerpo de la cerámica.

Una de las especificaciones más importantes del caolín grado cerámico es el nivel de impurezas que pueden afectar el color de la cerámica. La principal impureza que puede causar este problema es el óxido del hierro, aunque contenidos significativos de cobre, cromo y manganeso también son indeseables. Las partículas de metal pueden causar manchas durante la ignición especialmente el hierro, que puede reaccionar con la cerámica para formar un halo alrededor de la mancha si disminuye el contenido de oxígeno del horno.

La producción regional de caolín y arcilla bola han recuperado los volúmenes previos a la recesión en actividades como la construcción en la mayoría de los países asiáticos. La enorme urbanización que ocurre en esta parte del mundo es en gran parte el factor que está asegurando la demanda de materias primas, incluyendo las arcillas cerámicas.

La arcilla bola y el caolín para cerámica son muchos y variados. Sin embargo, en la mayoría de los países, los recursos de alta calidad con adecuada combustión y características físicas satisfactorias son poco comunes. Otro factor es el tamaño de los depósitos, mientras algunos tienen buenas características, muchos son muy pequeños para ser una fuente de suministro a largo plazo para una industria que utiliza grandes volúmenes. Algunos de estos pequeños depósitos pueden ser convenientes como autosuministro para una sola fábrica, pero si una compañía minera pretende venderle a una gama de clientes, el potencial base es a menudo demasiado pequeño.

PRODUCTORES DE CAOLÍN EN CHINA

En China, la producción de caolín refinado ocurre principalmente en los distritos de Suzhou, Jiangsu, Maoming, Zhanjiang, Guangdong, Longyan, Fujian, Datong, Sanxi, Zhungeer y Neimeng.

Información obtenida de: http://www.economia.gob.mx/index.jsp?P=1803

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Usos y aplicaciones del caolín en papel, pinturas y plásticos

Caolín es el nombre comercial para las arcillas blancas que están, predominantemente compuestas por caolinita. China fue el primer país en utilizar arcillas blancas en la cerámica, aproximadamente hace 3.000 años atrás. El nombre de caolín se deriva del nombre de la montaña de donde se extraía dicho mineral, Kauling, que significa cerro elevado. El caolín define a una arcilla que consiste principalmente en caolinita pura, o un mineral relacionado con la halloysita, metahalloysita y arcillas con alto contenido de alúmina ó sílice.

La caolinita posee la siguiente fórmula química Al2O3.2Si02.2H2O. Se distingue de otras arcillas principalmente por su blandura, blancura y fácil dispersión en agua y otros líquidos. Estas características son cruciales para sus usos en la manufactura de papel y otras aplicaciones industriales de cargas minerales.

La caolinita en su forma ideal consiste en una estructura plana hexagonal. El promedio de tamaño de partículas se maneja en un rango que va de 0.1 a 100 micrones. Los caolines se caracterizan por su baja dureza o falta de abrasividad. El caolín tiene dureza entre 2 y 2,5 en la escala de Mohs. Esta blandura es importante en muchas aplicaciones al reducir la abrasión de los equipos de procesos.

Los caolines de alta calidad son caracterizados por bajos niveles de impurezas como hierro, titanio y minerales de tierras alcalinas.

Usos del caolín

La aplicación más importante del caolín se da en la industria del papel, donde éste se usa como carga o pigmento de revestimiento. Se estima que esta industria demanda cerca del 45% del total del caolín producido. Este mineral, también encuentra usos en la industria del caucho como carga, abarcando el 4% del consumo mundial; como pigmento extendedor y carga en pinturas, cuyo consumo alcanza aproximadamente al 3% del total demandado; como carga en plásticos, utilizándose en este caso, aproximadamente el 1% del tonelaje mundial consumido mundialmente; y en la industria cerámica donde cubre un extenso espectro de aplicaciones, desde la cerámica tradicional tal como cerámica blanca, productos de arcillas estructurales, refractarios y vidrios.

Aproximadamente el 54% de las ventas se refieren a caolín utilizado como carga en diversos usos.

Dentro de los usos menores del caolín se destaca la manufactura de ceolitas sintéticas (catalizadores); en la agricultura; para la elaboración de productos químicos, farmacéuticos y cosméticos.

Especificaciones Técnicas del Caolín

Especificaciones como carga de papel del caolín

Los análisis típicos de caolines de grado como carga se muestran en la tabla siguiente.

Las especificaciones para el caolín de grado de papel normalmente incluye las distribuciones de partícula y las apreciaciones de brillo, los cuales son medidos en unidades GE (principalmente USA) o en unidades ISO (generalmente 1 o 2 unidades menos que las apreciaciones de GE).

Especificaciones de caolín como carga en papel.

Especificaciones del caolín para revestimiento de papel

El contenido de mineral de papel revestidos y cartones, es más alto que en grados sin revestir, como se muestra en la tabla más abajo. El contenido total de pigmentos puede variar hasta un máximo de 28% en peso para cartones revestidos a aproximadamente 50% en el caso de algún papel libre de madera de doble revestimiento. En la mayoría de los casos, los papeles revestidos comprenden una cierta cantidad de carga en adición a los pigmentos de revestimiento. Parece improbable que los niveles de carga en papeles revestidos se incrementaran significativamente en un futuro previsto dado que esto podría tener un efecto negativo en la resistencia y procesamiento de papeles revestidos.

Especificaciones del papel revestido por caolín

En suma a los requerimientos del producto final, los pigmentos de revestimiento pueden tener propiedades reológicas aceptables para máquinas modernas de alta velocidad de revestimiento de papel. Los caolines se dispersan en agua, aún con altos contenidos de sólidos, fluyen bien y producen el espesor liso requerido en la mínima duración de tiempo. Ellos son particularmente aconsejados para papeles de alto lustre tal como revestido de peso liviano (LWC).

Especificaciones del caolín en cerámica

La industria de la cerámica emplea una extensa variedad de formulaciones: métodos de fabricación, moldeado y prácticas de quemado; por lo tanto no existe una especificación ajustada para el caolín usado en cerámica. Las especificaciones requeridas dependerán del tipo de producto y aún de la planta particular donde se hará, la variable más importante son las diferentes proporciones de caolín, otras arcillas, sílice y fundentes usados en cuerpos cerámicos. Los que manufacturan cerámica actualmente compran sus materias primas en la forma de cuerpos preparados, y la fuente de materias primas y el control de calidad y especificaciones está mayormente en manos de los procesadores.

Los caolines también mejoran la resistencia de cuerpos no quemados y afectan sus características de plasticidad y colado. Las prácticas de colado y quemado en particular en plantas de cerámicas pueden ser modificadas para tener en cuenta las características particulares de los grados disponibles de caolín y otras arcillas.

Una de las principales especificaciones de caolín cerámico concierne la presencia de minerales que puedan afectar el color de quemado del cuerpo cerámico. El principal problema es el óxido de hierro, pero un contenido significante de cobre, cromo y manganeso también es perjudicial. Si tales impurezas están presentes dentro de la red de la arcilla luego el brillo quemado es reducido, pero en la forma particular su presencia es mucho más perjudicial. Ellas producen manchas cuando el cuerpo cerámico es quemado y durante el quemado del bizcocho, el hierro y la cerámica pueden reaccionar para formar un halo alrededor de la mancha si el nivel de oxígeno en el horno cae.

Una combinación de contenido de hierro de 0.6% a 0.7% Fe 2 O 3 puede usualmente ser tolerado en caolines cerámicos pero los niveles más bajos de hierro son requeridos para minimizar la absorción suave en cuerpos de hueso chino donde la transparencia es importante. Los caolines deben contener menos de 0.5% de hierro, el titanio cataliza la reacción del hierro con los cuerpos cerámicos y debe también ser bajo su contenido, los niveles de álcalis tienen un marcado efecto sobre las características de vitrificación para alterar la porosidad de los cuerpos cerámicos. Los caolines usados en porcelana deben contener menos de 1.55 de potasio, mínimo titanio y bajos contenidos de sílice.

La presencia de ciertos minerales es también perjudicial en caolines cerámicos. Naturalmente las arcillas que hinchan tal como las montmorillonitas absorben agua en sus redes; esto afecta la viscosidad y así la velocidad de colado. Los procesos de colado pueden ser seriamente afectados por la presencia de tan solo un 1% de montmorillonita en el cuerpo.

Generalmente se prefiere caolín de partículas de fino tamaño, porque el tamaño de las partículas generalmente determina la plasticidad y la resistencia del cuerpo cerámico no quemado. La elección de la distribución del tamaño de las partículas varía, de todos modos, porque las partículas finas también reducen la velocidad de colado e incrementa la contracción durante el quemado.

Especificaciones de caolín en cerámica.

Especificaciones para el caolín en pintura

El caolín es usado principalmente como pigmento extendedor blanco, reemplazando parcialmente el dióxido de titanio en pinturas. El caolín calcinado es la principal forma de caolín usada, si bien la tendencia hacia la producción de pinturas en base a agua impulsó el uso de caolín lavado en agua. El caolín contribuye dando brillo y opacidad a la pintura y, por lo tanto, los caolines usados en pinturas deben tener buen brillo y bajos niveles de impurezas, especialmente aquellos que deben liderar la formación de constituyentes oscuramente coloreados cuando el film de pintura se encuentra sometida a la intemperie.

Otros requerimientos adicionales para caolines para pintura es que deberían deflocular fácilmente y tener bajos niveles de sales solubles. El brillo entre el 80% y el 90% es generalmente requerido y la distribución del tamaño de las partículas tiende a ser 70% a 80% menor de dos micrones. Los caolines calcinados son utilizados en pinturas porque imparten alto poder de cubrimiento en seco a la pintura y también producen un film de pintura más durable.

Tanto en Estados Unidos como en Europa Occidental se ha impulsado dentro de la industria de la pintura el uso de pinturas en base a agua en lugar de aquellas basadas en solvente, dado que no son tóxicas, son menos caras para manufactura y producen menos polución. En términos de consumo de caolín, este cambio llevó a un crecimiento de la demanda de caolín lavado en agua.

Propiedades físicas importantes de cargas minerales seleccionadas en el uso para plásticos.

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Los tipos de arcillas caoliníferas

Un caolín es una arcosa o arena caolínifera, granito o gneis caolinitizado que contiene una cierta proporción de minerales del grupo de caolín, que puede ser extraída y concentrada.

Por otra parte, la arcilla caolinífera es considerada un caolín, ya que se trata de una arcilla compuesta de minerales del grupo del caolín. La arcilla caolinífera no se procesa, se usa tal cual, e inicialmente los porcentajes en minerales del grupo del caolín son más altos que en el caolín (>50%). Cuando el caolín se usa para cerámica blanca recibe la denominación de China Clay.

Tipos de arcillas caoliníferas

Existen varios tipos de arcillas caoliníferas utilizadas para la fabricación de materiales cerámicos refractarios, las llamadas arcillas refractarias, de alto valor industrial.

Dentro de este grupo pueden incluirse las denominadas:

• Ball-clays, o arcillas caoliníferas plásticas son dispersables en agua, de color grisáceo o negras aunque al cocer cambian a blanco. Son considerados los materiales más interesantes para la fabricación de cerámica blanca de gran calidad.
• Las fire-clays o arcillas refractarias, debido a que suelen tener óxidos de hierro, este tipo de arcillas no cuece en blanco.
• Las flint-clays o arcillas caoliníferas duras, debido a que carecen de plasticidad se utilizan principalmente para la fabricación de refractarios silicoaluminosos.
• Las Tonsteins (Underclays), son muy similares a las flint-clays, son consideradas niveles volcánicos.

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