Kaolin ist ein nichtmetallisches Mineral, genauer gesagt eine Tonart, die hauptsächlich aus Tonmineralien der Kaolinitgruppe besteht. Aufgrund seines weißen, feinen Aussehens wird es auch als Baiyun-Erde bezeichnet. Benannt ist es nach dem Dorf Gaoling in Jingdezhen, Provinz Jiangxi.

Reines Kaolin ist weiß, fein und weich und besitzt gute physikalische und chemische Eigenschaften wie Plastizität und Feuerbeständigkeit. Seine mineralische Zusammensetzung besteht hauptsächlich aus Kaolinit, Halloysit, Hydromica, Illit, Montmorillonit sowie Mineralien wie Quarz und Feldspat. Kaolin findet vielfältige Verwendung, vor allem in der Papierherstellung, Keramik und bei feuerfesten Materialien, gefolgt von Beschichtungen, Gummifüllstoffen, Emailleglasuren und Rohstoffen für Weißzement. In geringen Mengen wird es in Kunststoffen, Farben, Pigmenten, Schleifscheiben, Bleistiften, Kosmetika, Seifen, Pestiziden, Pharmazeutika, Textilien, der Erdöl-, Chemie-, Baustoff- und Verteidigungsindustrie sowie anderen Industriezweigen eingesetzt.

Prozessmerkmale
Faltbarer Weißgrad Helligkeit

Der Weißgrad ist einer der wichtigsten Parameter für die technologischen Eigenschaften von Kaolin, und hochreiner Kaolin ist weiß. Man unterscheidet zwischen natürlichem und kalziniertem Weißgrad. Für keramische Rohstoffe ist der Weißgrad nach der Kalzinierung wichtiger; je höher dieser ist, desto besser ist die Qualität. Im Keramikverfahren gilt die Trocknung bei 105 °C als Maßstab für den natürlichen Weißgrad, die Kalzinierung bei 1300 °C hingegen für den kalzinierten. Der Weißgrad lässt sich mit einem Weißgradmessgerät bestimmen. Dieses misst die Helligkeit im Spektralbereich von 3800–7000 Å (d. h. 1 Ångström = 0,1 Nanometer). Bei einem Weißgradmessgerät wird das Reflexionsvermögen der Testprobe mit dem einer Standardprobe (z. B. BaSO4, MgO usw.) verglichen, woraus sich ein Weißgradwert ergibt (z. B. ein Weißgrad von 90, was 90 % des Reflexionsvermögens der Standardprobe entspricht).

Helligkeit ist eine Prozesseigenschaft ähnlich der Weißheit, äquivalent zu 4570Å Die Weißheit unter Lichteinstrahlung mit einer Wellenlänge von (Angström).

Die Farbe von Kaolin hängt hauptsächlich von den enthaltenen Metalloxiden oder organischen Substanzen ab. Enthält es in der Regel Fe₂O₃, erscheint es rosarot bis braungelb; enthält es Fe²⁺, ist es hellblau bis hellgrün; enthält es MnO₂, ist es hellbraun. Enthält es organische Substanzen, erscheint es hellgelb, grau, blau, schwarz und in anderen Farben. Diese Verunreinigungen mindern die natürliche Weiße des Kaolins. Eisen- und Titanmineralien können zudem die kalzinierte Weiße beeinträchtigen und Farbflecken oder Schmelzspuren auf Porzellan verursachen.

Faltung der Partikelgrößenverteilung
Die Partikelgrößenverteilung beschreibt den Anteil der Partikel in natürlichem Kaolin innerhalb eines bestimmten, kontinuierlichen Bereichs unterschiedlicher Partikelgrößen (angegeben in Millimetern oder Mikrometern), ausgedrückt in Prozent. Die Partikelgrößenverteilung von Kaolin ist von großer Bedeutung für die Selektivität und die Anwendung des Erzes in verschiedenen Prozessen. Die Partikelgröße beeinflusst maßgeblich die Plastizität, die Viskosität des Schlamms, die Ionenaustauschkapazität, die Formbarkeit, die Trocknungseigenschaften und die Brenneigenschaften. Kaolinerz erfordert eine technische Aufbereitung, und die Frage, ob es sich leicht auf die erforderliche Feinheit verarbeiten lässt, ist zu einem der Kriterien für die Bewertung der Erzqualität geworden. Jede Industrie hat spezifische Anforderungen an die Partikelgröße und Feinheit von Kaolin für unterschiedliche Zwecke. In den USA muss Kaolin, das als Beschichtung verwendet wird, eine Partikelgröße von weniger als 2 µm aufweisen, wobei der Anteil an Partikeln mit einer Partikelgröße von 90–95 % (m) beträgt. Bei Papierfüllmaterialien liegt der Anteil an Partikeln mit einer Partikelgröße von weniger als 2 µm bei 78–80 %.

Faltbindung
Die Adhäsion beschreibt die Fähigkeit von Kaolin, sich mit nichtplastischen Rohstoffen zu plastischen Tonmassen zu verbinden und eine gewisse 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 plastische Tonmasse noch erhalten bleibt, sowie die Biegefestigkeit nach dem Trocknen werden als Kriterium herangezogen. 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.

Faltkleber
Viskosität bezeichnet eine Eigenschaft einer Flüssigkeit, die deren Fließfähigkeit aufgrund innerer Reibung hemmt. Ihre Größe (bezogen auf eine Flächeneinheit innerer Reibung) wird durch die Viskosität in Pa·s angegeben. Die Viskositätsbestimmung erfolgt üblicherweise mit einem Rotationsviskosimeter, das die Rotationsgeschwindigkeit in Kaolinschlamm mit 70 % Feststoffgehalt misst. Im Produktionsprozess ist die Viskosität von großer Bedeutung. Sie ist nicht nur ein wichtiger Parameter in der Keramikindustrie, sondern hat auch einen signifikanten Einfluss auf die Papierindustrie. Daten aus dem Ausland zeigen, dass die Viskosität bei der Verwendung von Kaolin als Beschichtung im Niedriggeschwindigkeitsbereich bei etwa 0,5 Pa·s und im Hochgeschwindigkeitsbereich bei unter 1,5 Pa·s liegen sollte.

Thixotropie beschreibt die Eigenschaft einer Suspension, die zu einem Gel eingedickt und nicht mehr fließfähig ist, nach Belastung wieder flüssig zu werden und anschließend nach Ruhe wieder in ihren ursprünglichen Zustand zurückzukehren. Der Dickenkoeffizient dient zur Beschreibung der Viskosität und wird mithilfe eines Ausflussviskosimeters und eines Kapillarviskosimeters gemessen.

Die Viskosität und Thixotropie des Schlamms hängen von der Mineralzusammensetzung, der Partikelgröße und der Art der Kationen ab. Schlamm mit hohem Montmorillonitgehalt, feinen Partikeln und Natrium als wichtigstem austauschbaren Kation weist im Allgemeinen eine hohe Viskosität und einen hohen Verdickungskoeffizienten auf. Daher werden im Prozess üblicherweise Verfahren wie die Zugabe von hochplastischem Ton und die Verbesserung der Feinheit eingesetzt, um die Viskosität und Thixotropie zu erhöhen, während Verfahren wie die Erhöhung des Gehalts an verdünntem Elektrolyt und Wasser zur Reduzierung dieser Eigenschaften dienen.