Partikelgrößenverteilung
Die Partikelgrößenverteilung beschreibt den prozentualen Anteil der Partikel in natürlichem Kaolin innerhalb eines bestimmten Bereichs kontinuierlicher Partikelgrößen (angegeben in Millimetern oder Mikrometern). Die Partikelgrößenverteilung von Kaolin ist von großer Bedeutung für die Selektivität und die Anwendung des Erzes. Die Partikelgröße beeinflusst maßgeblich die Plastizität, die Viskosität des Schlamms, die Ionenaustauschkapazität, die Formbarkeit, die Trocknungseigenschaften und die Sinterfähigkeit. Kaolinerz erfordert eine technische Aufbereitung, und die einfache Verarbeitbarkeit zur Erreichung der erforderlichen Feinheit ist zu einem der Kriterien für die Bewertung der Erzqualität geworden. Jede Industrie hat spezifische Anforderungen an Partikelgröße und Feinheit für die verschiedenen Verwendungszwecke von Kaolin. In den USA muss Kaolin, das als Beschichtung verwendet wird, eine Partikelgröße von weniger als 2 µm aufweisen, wobei der Anteil der Partikelgröße 90–95 % beträgt. Für Papierfüllstoffe muss Kaolin ebenfalls eine Partikelgröße von weniger als 2 µm aufweisen, wobei der Anteil der Partikelgröße 78–80 % beträgt.
Plastizität
Der aus Kaolin und Wasser entstehende Ton kann sich unter äußerer Krafteinwirkung verformen und behält diese Verformungseigenschaft auch nach deren Wegfall bei. Dieses Merkmal wird als Plastizität bezeichnet. Plastizität ist die Grundlage für die Formgebung von Kaolin in Keramik und zugleich der wichtigste technische Indikator des Prozesses. Üblicherweise werden der Plastizitätsindex und der Plastizitätsindex verwendet, um das Ausmaß der Plastizität zu beschreiben. Der Plastizitätsindex berechnet sich als Differenz zwischen der Fließgrenze und der Plastizitätsgrenze des Kaolins, ausgedrückt in Prozent, d. h. WPlastizitätsindex = 100 (WFlüssigkeitsgrenze – WPlastizitätsgrenze). Der Plastizitätsindex gibt die Formbarkeit des Kaolins an. Die Belastung und Verformung einer Tonkugel während der Kompression und des Zerkleinerns lassen sich direkt mit einem Plastizitätsmessgerät messen und in kg·cm angeben. Je höher der Plastizitätsindex, desto besser ist in der Regel die Formbarkeit. Die Plastizität von Kaolin kann in vier Stufen eingeteilt werden.
Plastizitätsfestigkeit Plastizitätsindex Plastizitätsindex
Starke Plastizität >153,6
Mittlere Plastizität 7-152,5-3,6
Schwache Plastizität 1-7<2,5
Nichtplastizität<1
Assoziativität
Bindefähigkeit bezeichnet die Fähigkeit von Kaolin, sich mit nichtplastischen Rohstoffen zu plastischen Tonmassen zu verbinden und eine bestimmte Trocknungsfestigkeit zu erreichen. Zur Bestimmung der Bindefähigkeit wird standardisierter Quarzsand (mit einer Massenzusammensetzung von 70 % Korngrößenfraktion 0,25–0,15 mm und 30 % Korngrößenfraktion 0,15–0,09 mm) zu Kaolin hinzugefügt. Die maximale Sandmenge, bei der die Masse noch eine plastische Tonkugel bildet, sowie die Biegefestigkeit nach dem Trocknen dienen zur Bestimmung der Bindungsfähigkeit. Je mehr Sand hinzugefügt wird, desto stärker ist die Bindefähigkeit des Kaolins. Kaolin mit hoher Plastizität weist in der Regel auch eine hohe Bindefähigkeit auf.
Trocknungsleistung
Die Trocknungsleistung beschreibt das Verhalten von Kaolinschlamm während des Trocknungsprozesses. Dazu gehören Trocknungsschrumpfung, Trocknungsfestigkeit und Trocknungsempfindlichkeit.
Die Trocknungsschrumpfung bezeichnet die Schrumpfung von Kaolin nach der Dehydratisierung und Trocknung. Kaolin wird üblicherweise bei Temperaturen zwischen 40 und 60 °C, maximal jedoch 110 °C, dehydratisiert und getrocknet. Durch den Wasserverlust verringert sich der Partikelabstand, wodurch Länge und Volumen der Probe schrumpfen. Die Trocknungsschrumpfung wird in lineare und volumetrische Schrumpfung unterteilt und als prozentuale Änderung von Länge und Volumen des Kaolins nach Trocknung bis zur Gewichtskonstanz angegeben. Sie beträgt im Allgemeinen 3–10 %. Je feiner die Partikelgröße, desto größer die spezifische Oberfläche, desto besser die Plastizität und desto höher die Trocknungsschrumpfung. Die Schrumpfung von Kaolin derselben Sorte variiert in Abhängigkeit von der zugegebenen Wassermenge.
Bei Keramiken werden nicht nur strenge Anforderungen an die Plastizität, Haftung, Trocknungsschrumpfung, Trocknungsfestigkeit, Sinterschrumpfung, Sintereigenschaften, Feuerbeständigkeit und den Weißgrad nach dem Brennen von Kaolin gestellt, sondern es spielen auch chemische Eigenschaften eine Rolle, insbesondere das Vorhandensein chromogener Elemente wie Eisen, Titan, Kupfer, Chrom und Mangan, welche den Weißgrad nach dem Brennen verringern und Flecken verursachen.
Veröffentlichungsdatum: 16. August 2023

