انواع کائولینیت و کاربرد

رس های گروه کائولینیت تحت عملیات حرارتی هوا در فشار اتمسفر، تحت یک سری تغییرات فازی قرار می گیرند. آسیاب کردن کائولینیت منجر به تشکیل یک فاز آمورفیزه مکانیکی مشابه متاکائولین می شود، اگرچه خواص این جامد کاملاً متفاوت است و انرژی زیادی برای تبدیل کائولینیت به متاکائولین مورد نیاز می باشد.

در دمای زیر 100 درجه سانتی گراد، و قرار گرفتن در معرض هوای خشک به آرامی آب مایع را از کائولن خارج می کند. حالت نهایی این تحول "خشک چرم" نامیده می شود. بین 100 درجه سانتیگراد و حدود 550 درجه سانتی گراد، هرگونه آب مایع باقی مانده از کائولینیت خارج می شود.

حالت نهایی این تحول "خشک شدن استخوان" نامیده می شود. در سراسر این محدوده دمایی، دفع آب برگشت پذیر است: اگر کائولن در معرض آب مایع قرار گیرد، دوباره جذب می شود و به شکل ذرات ریز خود تجزیه می شود. تحولات بعدی برگشت پذیر نیستند و نشان دهنده تغییرات شیمیایی دائمی هستند.

متاکائولین

کم آبی ناشی از گرمازدگی کائولینیت در دمای 550-600 درجه سانتی گراد شروع می شود و متاکائولین نامنظمی ایجاد می کند، اما از دست دادن مداوم هیدروکسیل تا دمای 900 درجه سانتی گراد مشاهده می شود.اگرچه از لحاظ تاریخی اختلاف نظر زیادی در مورد ماهیت مرحله متاکائولین وجود داشت، اما تحقیقات گسترده منجر به یک اجماع عمومی شد که متاکائولین مخلوط ساده ای از سیلیس آمورف (SiO2) و آلومینا (Al2O3) نمی باشد و یک ساختار آمورف پیچیده است که به دلیل انباشته شدن لایه های شش ضلعی آن، نظمی طولانی تر (اما نه کاملاً بلوری) را حفظ می کند.

اسپینل

حرارت بیشتر در دمای 925-950 درجه سانتیگراد، متاکائولین را به اسپینل آلومینیوم-سیلیکون تبدیل می کند که گاهی اوقات به عنوان ساختار نوع گاما آلومینا نیز نامیده می شود.پس از کلسیناسیون بالای 1050 درجه سانتی گراد، فاز اسپینل هسته می شود و به مولیت پلاکت و کریستوبالیت بسیار کریستالی تبدیل می شود.

مولیت سوزنی

سرانجام، در دمای 1400 درجه سانتی گراد، شکل "سوزنی" مولایت ظاهر می شود که افزایش قابل توجهی در مقاومت ساختاری و مقاومت در برابر حرارت ارائه می دهد. این یک تحول ساختاری است اما شیمیایی نیست.

وقتی بخواهیم تشکیل کائولنیت را در شرایط جوی با برون یابی داده های ترمودینامیکی از سنتزهای موفق تر درجه حرارت بالا توضیح دهیم، با مشکلات روبرو می شویم. لا ایگلسیا و وان اوستروایک-گاستوچه (1978) تصور می کردند که شرایط هسته ای شدن این ماده را می توان از نمودارهای پایداری بر اساس داده های انحلال استنباط کرد.

به دلیل عدم دستیابی به نتایج قانع کننده در آزمایشات خود، مجبور شدند به این نتیجه برسند که عوامل دیگری که هنوز ناشناخته هستند در هسته دمای پایین کائولینیت دخیل هستند. به دلیل مشاهده میزان تبلور بسیار کند کائولینیت از محلول در دمای اتاق، فریپیات و هربیلون (1971) وجود انرژی های فعالسازی بالا را در هسته دمای پایین کائولینیت فرض کردند.

در دماهای بالا، به نظر می رسد مدل های ترمودینامیکی تعادلی برای توصیف انحلال و هسته دهی کائولینیت رضایت بخش هستند، زیرا انرژی حرارتی برای غلبه بر موانع انرژی دخیل در فرایند هسته زایی کافی است. اهمیت سنتزها در دمای محیط و فشار اتمسفر برای درک مکانیسم دخیل در هسته گذاری مواد معدنی خاک در غلبه بر این موانع انرژی نهفته است.