Kaolinit

Kaolinit jest minerałem ilastym o składzie chemicznym Al2Si2O5(OH)4. Jest ważnym minerałem przemysłowym. Skały bogate w kaolinit nazywane są kaolinem. Kaolinit, powszechna grupa minerały ilaste które są nawilżone aluminium krzemiany; zawierają główne składniki kaolinu (glinki białej). Do tej grupy zalicza się kaolinit, który jest chemicznie podobny, ale jest amorficzny do kaolinitu, oraz jego rzadsze formy, stalagmit i nakryt, haloizyt i alofan.

Jest to warstwowy minerał krzemianowy z tetraedryczną warstwą krzemionki (SiO4) połączoną z oktaedryczną warstwą oktaedru tlenku glinu (AlO6) poprzez atomy tlenu.

Kaolinit, nakryt i dickit występują w postaci zwartych lub ziarnistych mas, a grudki przypominające mikę w postaci małych, czasem wydłużonych, sześciokątnych płytek. Skalenie są naturalnymi produktami przemian skaleni i innych krzemianów. Antlenek, wcześniej uważany za minerał z grupy kaolinitu o wyższym niż normalnie stosunku krzemionki do tlenku glinu, jest obecnie uważany za kaolinit i wolną krzemionkę (głównie niekrystaliczną). Aby zapoznać się ze wzorem chemicznym i szczegółowymi właściwościami fizycznymi

Kaolinit jest surowcem do produkcji cegieł, ceramiki i płytek. Odegrał istotną rolę w rozwoju cywilizacji ludzkiej. Najważniejszym z nich minerały jest kaolinitem. Kaolinit Tworzy białe, mikroskopijne, pseudosześciokątne płytki.

zwarte lub ziarniste masy i grudki przypominające mikę. Trzy inne minerały – stalagmit, nakryt i haloizyt – pod względem chemicznym identyczne z kaolinitem, ale mają układ jednoskośny. Cztery znalezione razem i często wizualnie nie do odróżnienia.

Kaolinit jest produktem naturalnym mały degradacja. plagioklaz i skalenie sodowo-potasowe pod wpływem wody, rozpuszczonego dwutlenku węgla i kwasów materii organicznej. Stosowany w rolnictwie; jako wypełniacz w żywności takiej jak czekolada; zmieszany z pektyną jako środek przeciwbiegunkowy; jako ekspander farby; jako środek wzmacniający w gumie; oraz jako środek proszkowy w operacjach odlewniczych

Imię: Nazwa kaolin pochodzi od Gaoling. Chińska wioska w pobliżu Jingdezhen w prowincji Jiangxi w południowo-wschodnich Chinach. Nazwa weszła do języka angielskiego w 1727 roku z francuskiej wersji słowa: kaolin.

Kaolinit ma niską zdolność kurczenia się i pęcznienia oraz niską zdolność wymiany kationowej (1–15 meq/100 g). Miękki, ziemisty, zwykle biały minerał (dioktaedryczna glinka krzemianowa) wytwarzany chemicznie zwietrzenie minerałów krzemianów glinu, takich jak skaleń. W wielu częściach świata jest różowo-pomarańczowo-czerwony żelazo tlenek, nadający mu charakterystyczny rdzawy kolor. Mniejsze stężenia dają kolor biały, żółty lub jasnopomarańczowy. Czasami można znaleźć naprzemienne warstwy, jak w Parku Stanowym Providence Canyon w stanie Georgia w Stanach Zjednoczonych. Handlowe gatunki kaolinu są dostarczane i transportowane w postaci suchego proszku, półsuchego makaronu lub płynnej zawiesiny.

Stowarzyszenie: kwarc, skaleń, moskiewski.

Polimorfizm i serie: Dickit, haloizyt i nakryt są polimorfami

Grupa Mineralna: Grupa kaolinitowo-serpentynowa.

Dane komórki: Grupa przestrzenna: P1: a = 5.15 b = 8.95 c = 7.39 ® = 91:8 ± ¯ = 104:5 ±¡105:0 ± ° = 90 ± Z = [2]

Proszek rentgenowski Wzór: Scalby, Yorkshire, Anglia (1A). 7.16 (vvs), 3.573 (vvs), 4.336 (vs), 2.491 (s), 2.289 (s), 2.558 (ms), 2.379 (ms)

Właściwości chemiczne

Klasyfikacja chemiczna	Krzemiany warstwowe z grupy kaolinitowo-serpentynowej
Formuła	Al2Si2O5 (OH) 4
Typowe zanieczyszczenia	Fe, Mg, Na, K, Ti, Ca, H2O

Struktura kaolinitu wykazująca międzywarstwowe wiązania wodorowe

W porównaniu do innych minerałów ilastych kaolinit jest chemicznie i strukturalnie prosty. Definiuje się go jako minerał ilasty w stosunku 1:1 lub TO, ponieważ jego kryształy składają się z ułożonych warstw RO. Każda warstwa TO składa się z czworościennego (T) arkusza krzemu i jonów tlenu związanych z oktaedrycznym (O) arkuszem tlenu, glinu i jonów hydroksylowych. Warstwa T została tak nazwana, ponieważ każdy jon krzemu jest otoczony przez cztery jony tlenu, tworząc czworościan. Warstwa O została tak nazwana, ponieważ każdy jon glinu jest otoczony przez sześć jonów tlenu lub hydroksylu rozmieszczonych w rogach oktaedru. Dwie warstwy w każdej warstwie są silnie powiązane ze sobą za pośrednictwem wspólnych jonów tlenu, podczas gdy warstwy są połączone wiązaniami wodorowymi pomiędzy tlenem na zewnętrznej powierzchni warstwy T jednej warstwy i grupą hydroksylową na zewnętrznej powierzchni warstwy O kolejnej warstwy.

Transformacje strukturalne

Gliny z grupy kaolinitu ulegają szeregowi przemian fazowych po obróbce cieplnej w powietrzu pod ciśnieniem atmosferycznym.

Przemiał

W wyniku mielenia kaolinitu powstaje mechanicznie amorficzna faza podobna do metakaolinu, chociaż właściwości tego ciała stałego są zupełnie inne. Do przekształcenia kaolinitu w metakaolin potrzeba dużej energii.

Wysuszenie

Poniżej 100 ° C (212 ° F) wystawienie na działanie suchego powietrza powoli usunie ciekłą wodę z kaolinu. Końcowy stan tej przemiany nazywany jest „suchością skóry”. W temperaturze od 100 ° C do około 550 ° C (1,022 ° F) pozostała ciekła woda jest usuwana z kaolinitu. Końcowy stan tej przemiany nazywany jest „suchością kości”. W tym zakresie temperatur usuwanie wody jest odwracalne: jeśli kaolin zostanie wystawiony na działanie wody w stanie ciekłym, zostanie ponownie wchłonięty i rozłożony na drobne cząstki. Kolejne przemiany stanowią nieodwracalne i trwałe zmiany chemiczne.

Metakaolin

Endotermiczne odwodnienie kaolinitu rozpoczyna się w temperaturze 550–600 ° C i prowadzi do powstania nieuporządkowanego metakaolinu, ale obserwuje się ciągłą utratę grupy hydroksylowej aż do 900 ° C (1,650 ° F). Chociaż w przeszłości istniało wiele sporów co do natury fazy metakaolinu, szeroko zakrojone badania doprowadziły do ​​ogólnego konsensusu, że metakaolin nie jest prostą mieszaniną amorficznej krzemionki (SiO2) i tlenku glinu (Al2O3), ale raczej złożoną amorficzną strukturą, która zachowuje pewne z tego. porządek o większym zasięgu (ale z pewnością nie krystaliczny) ze względu na ułożenie warstw sześciokątnych.

Właściwości fizyczne

Kryształ nawykiem
Kolor	Kolor biały do ​​​​kremowego i bladożółty, często zabarwiony na różne odcienie, powszechne są brązy i brązy.
Smuga	Biały lub jaśniejszy niż próbka.
Twardość	2 - 2½
Połysk	Woskowy, perłowy, matowy, ziemisty
Łupliwość	Idealny na {001}.
Przeźroczystość	Półprzezroczysty, nieprzezroczysty
System krystaliczny	Trójklinika
Wytrwałość	Elastyczny, ale nieelastyczny
Gęstość	2.63 g/cm3 (obliczone)
Złamanie	Nieregularne/nierówne, muszlowe, subkonchoidalne, łyskowate

Właściwości optyczne

Rodzaj Nieruchomości	Dwuosiowy (-)
Kolor / Pleochroizm	Przezroczyste do półprzezroczystych jako monokryształy
2V:	Zmierzone: 24° do 50°, Obliczone: 44°
Wartości RI:	nα = 1.553 - 1.563 nβ = 1.559 - 1.569 nγ = 1.560 - 1.570
Dwójłomności	0.017
Ulga	niski
Dyspersja:	Żaden

Występowanie

Zastępuje inne minerały glinokrzemianowe podczas hydrotermii zmiana i wietrzenie. Powszechny składnik, z którego w wyniku bezpośredniego strącania może tworzyć się frakcja osadów wielkości gliny

Kaolinit jest jednym z najpowszechniejszych minerałów; Jako kaolin wydobywa się go w Malezji, Pakistanie, Wietnamie, Brazylii, Bułgarii, Bangladeszu, Francji, Wielkiej Brytanii, Iranie, Niemczech, Indiach, Australii, Korei Południowej, Chińskiej Republice Ludowej, Czechach, Hiszpanii, na południu. Afryce, Tanzanii i Stanach Zjednoczonych.

Kaolinitowe płaszcze saprolitowe są powszechne w Europie Zachodniej i Północnej. Wiek tych płaszczy przypada na okres od mezozoiku do wczesnego kenozoiku.

Glina kaolinitowa występuje obficie w glebach powstałych w wyniku erozji chemicznej skał w gorącym i wilgotnym klimacie, np. w tropikalnych lasach deszczowych. Porównując gleby położone na zboczach w kierunku coraz chłodniejszego i bardziej suchego klimatu, zawartość kaolinitu maleje, podczas gdy udział innych minerałów ilastych, takich jak analfabeta (w chłodniejszym klimacie) lub smektyt (w suchszym klimacie) wzrasta. Takie istotne dla klimatu różnice w zawartości minerałów ilastych są często wykorzystywane do ujawniania zmian klimatycznych w przeszłości geologicznej, gdzie zakopano i zakonserwowano starożytne gleby.

Używa obszaru

• Głównym zastosowaniem mineralnego kaolinitu (około 50% czasu) jest produkcja papieru; Jego zastosowanie zapewnia połysk niektórym rodzajom papieru powlekanego.
  • w ceramice (główny składnik porcelany)
  • w paście do zębów
  • jako materiał emitujący światło w białych żarówkach
  • w kosmetykach
  • W przemysłowym materiale izolacyjnym zwanym Kaowool (rodzaj wełny mineralnej)
  • w kremach ochronnych i ochronnych skóry „przed pracą”.
  • w farbie, aby przedłużyć tytan dwutlenek białego pigmentu i zmienić poziom połysku
  • do zmiany właściwości gumy podczas wulkanizacji
  • w klejach do zmiany reologii
  • jako oprysk stosowany na uprawy w celu zapobiegania uszkodzeniom przez owady w rolnictwie ekologicznym i zapobieganiu poparzeniom słonecznym jabłek
• Jako wybielacz w tradycyjnych domach z kamiennymi ścianami w Nepalu (najpopularniejszą metodą jest pomalowanie góry białą glinką kaolinową, a środka czerwoną glinką; czerwona glinka może sięgać do dołu lub spód można pomalować na czarno)
• Jako wypełniacz lub jako powłoka poprawiająca powierzchnię w papiernictwie, jako wypełniacz w Edisona Diament Krążki Ponieważ kaolinit może zawierać bardzo małe ilości śladowe uran i tor, jako wskaźnik datowania radiologicznego, powszechnie stosowano w leczeniu rozstroju żołądka (ostatnio produkowane na skalę przemysłową preparaty kaolinitu do leczenia biegunki), podobnie do tego, co pierwotnie stosowały papugi (a później ludzie) w Ameryce Południowej.
• do maseczek do twarzy lub mydła (tzw. „białej glinki”), okładów na ciało, zabiegów spa na ciało, takich jak kokony, lub po prostu zabiegów punktowych, takich jak stopy, plecy lub dłonie. Aby nadać przyjemny aromat, można dodać olejek eteryczny lub wodorosty, aby zwiększyć wartości odżywcze przysmaku.
• jako adsorbent w oczyszczaniu wody i ścieków w celu wspomagania krzepnięcia krwi w procedurach diagnostycznych, np. czasu krzepnięcia kaolinu
• w postaci metakaolinu modyfikowanego jako pucolana; Dodany do mieszanki betonowej metakaolin przyspiesza hydratację cementu portlandzkiego oraz bierze udział w reakcji pucolanowej z portlandytem, ​​która powstaje podczas hydratacji głównych minerałów cementu (np. alitu).
• w postaci modyfikowanego metakaolinu jako podstawowy składnik związków geopolimerowych

Bezpieczeństwo

Ludzie mogą być narażeni na działanie kaolinu w miejscu pracy poprzez wdychanie proszku, kontakt ze skórą lub oczami.

Bezpieczeństwo i Higiena Pracy

Administracja ds. Bezpieczeństwa i Higieny Pracy (OSHA) ustaliła ustawowy limit (dopuszczalny limit narażenia) narażenia na kaolin w miejscu pracy na 15 mg/m3 całkowitego narażenia i 5 mg/m3 narażenia dróg oddechowych w ciągu 8-godzinnego dnia pracy. Narodowy Instytut Bezpieczeństwa i Higieny Pracy (NIOSH) ustalił zalecany limit narażenia (REL) na 10 mg/m3 całkowitego narażenia, TWA 5 mg/m3 narażenia dróg oddechowych w ciągu 8-godzinnego dnia pracy.

Inżynieria geotechniczna

Araştırma sonuçları, kaolinitin jeoteknik mühendisliğinde kullanımının alternatywny olarak, özellikle mevcudiyeti toplam kaya kütlesinin %10,8'inden az ise, daha güvenli illit ile değiştirilebileceğini göstermektedir.

Dystrybucja

Czysty materiał z wielu lokalizacji, w tym:

• w Kauling w prowincji Kiangsi w Chinach.
• W licznych kopalniach glinki porcelanowej w Kornwalii i Devon w Anglii.
• W Limoges, Haute-Vienne, Francja.
• W pobliżu Drezna, Kemmlitz i Zettlitz w Saksonii i innych częściach Niemiec.
• Duży depozyty w Kotlinie Donieckiej na Ukrainie.
• W USA, w Macon, Bibb Co., Georgia; w kopalni Dixie Clay Company oraz w Lamar Pit, niedaleko Bath, Aikin Co., Karolina Południowa; niedaleko Webster, Jackson Co., Karolina Północna; w pobliżu Murfreesboro, Pike Co. i Greenwood, Sebastian Co., Arkansas; z Mesa Alta, Rio Arriba Co., Nowy Meksyk.
• W Huberdeau w Quebecu i niedaleko Walton w Nowej Szkocji w Kanadzie

Referencje

• Britannica, T. Editors of Encyclopaedia (2018, 25 stycznia). Kaolinit. Encyklopedia Britannica. https://www.britannica.com/science/kaolinite
• Bonewitz, R. (2012). Skały i minerały. wydanie 2. Londyn: Wydawnictwo DK.
• Dana, JD (1864). Podręcznik mineralogii… Wiley.
• Handbookofmineralogy.org. (2019). Podręcznik Mineralogia. [online] Dostępne pod adresem: http://www.handbookofmineralogy.org [dostęp: 4 marca 2019 r.].
• Mindat.org. (2019): Informacje o minerałach, dane i lokalizacje. [online] Dostępne pod adresem: https://www.mindat.org/ [dostęp. 2019].
• Smith.edu. (2019). Nauki o Ziemi | Kolegium Smitha. [online] Dostępne pod adresem: https://www.smith.edu/academics/geosciences [dostęp: 15 marca 2019 r.].