Caolín

Caolín
Caolín




Color:
blanco




El caolín es un silicato de aluminio hidratado, producto principalmente de la descomposición de rocas feldespáticas. Ocupa un importante espacio en la economía dada su amplia utilización en diversas ramas de la industria.

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; 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.

En Cuba los yacimientos más importantes de caolín se encuentran en la Isla de la Juventud.

Descripción

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El caolín es un silicato básico de aluminio, de fórmula química:

Al4[SiO4O10][OH]8
o bien
2SiO2.Al2O3.2H2O

Su composición es:

  • Al2O3 (39.5 %)
  • SiO2 (46.5 %)
  • H2O (14 %)

Como todas las arcillas, posee baja dureza, una gran capacidad para absorber agua, etc.

Lugares de producción

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

En Cuba, históricamente, el caolín ha sido explotado y procesado mayormente por la industria de los materiales de la construcción, principalmente en la Isla de la Juventud, donde existen el mayor yacimiento (Río del Callejón) y la única planta procesadora del país, con una capacidad de producción de 30 000 toneladas/año de caolín levigado.

Es realmente en este territorio donde se localizan los únicos recursos significativos de este mineral y las mejores calidades. Desde aquí parte el suministro a la mayoría de las empresas cubanas, como las de la cerámica y de los refractarios, y antes, las del papel, de la goma, y del cemento blanco.

También, la Empresa Geominera Isla (en Isla de la Juventud), produce pequeñas cantidades de caolín (menos que 200 toneladas/año) para la industria cerámica de ese territorio.

Aplicaciones en la industria

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Tiene muchas aplicaciones en la industria:

  • Cerámica. Para la producción de lozas y porcelanas y objetos de barro (las de calidad inferior). Los cerámicos incluyen un amplio rango de productos en los cuales el caolín es utilizado. Estos incluyen vajillas, sanitarios, azulejo, porcelana eléctrica, cerámica y refractarios.
    Los caolines como principal ingrediente en los principales productos cerámicos. El término cerámico se refiere a la manufactura de productos de materiales de barro mediante la aplicación de altas temperaturas. Las propiedades de los cerámicos de los materiales arcillosos son variables dependiendo de la composición de la arcilla mineral y sus propiedades como son distribución de tamaño de partícula, presencia de materia orgánica y la composición del mineral no arcilloso. La composición de la arcilla mineral es el factor más importante, determina las propiedades del cerámico.
    La caolinita es la arcilla mineral más utilizada en las aplicaciones cerámicas debido a sus propiedades físicas y químicas que son impartidas al procesamiento de los cerámicos y a los productos finales. Las propiedades más importante que imparten el caolín a los cerámicos es la plasticidad, resistencia en verde, resistencia en seco, resistencia a la cocción, color, refractariedad, fácil vaciado o colada en los sanitarios, baja o cero absorción de agua y control en el encogimiento o contracción.
  • Papel. Como relleno y en estucado de la masa del papel.
    Una de las aplicaciones más importantes de esta arcilla es en la industria del papel, mejora la impresión, y hace que la superficie de la hoja sea más blanca y suave. El caolín es utilizado como relleno en los intersticios de la hoja y añade receptividad a la tinta y opacidad a la hoja de papel.
    También es utilizado como recubrimiento en la superficie de la hoja haciendo posible una aguda ilustración fotográfica e impresiones de color luminosas. Las propiedades de mayor importancia de esta arcilla para la industria del papel son; su brillantez, baja viscosidad, no abrasiva, control del tamaño de partícula y su superficie plana en forma de platos hexagonales. Las propiedades de flujo o reología son muy importantes en el caolín utilizado principalmente para recubrimiento de papel ya que influencian el peso del recubrimiento, la suavidad, textura y otras propiedades de la hoja.
  • Pinturas emulsionadas. La pintura es un mercado de gran importancia para el caolín, aunque menor que el mercado del papel. Cada año, alrededor de 600 000 toneladas son utilizadas mundialmente para extensor de pigmentos en las pinturas. Entiéndase como extensor, uno de los componentes de las pinturas que modifica el brillo, sus características de flujo, el manejo y las propiedades de la película.
    El principal uso es como extensor de pigmentos de pinturas de látex de interiores a base de agua. Es también utilizado en primers (imprimación) industriales, que son pinturas base exteriores a base de aceite. Es promovida la lavabilidad con el uso de esta arcilla, la cual es la facilidad con que una mancha puede ser removida por lavado y la retención del esmalte (la habilidad de una sustancia para evitar la entrada de esmalte en el interior de su estructura).
  • Tinta. El principal pigmento inorgánico utilizado en las tintas es el caolín. El más importante uso del caolín en las tintas es para mejorar la retención de la tinta y para extender tanto el color como el pigmento blanco. Para conservar el brillo en la película de tinta, el extensor caolín no debe ser de tamaño de partícula tan grueso, su tamaño oscila entre 0.2 y 0.5 µm. El caolín es un buen extensor ya que tiene baja abrasión, fácil dispersabilidad y baja absorción de aceite, que minimizan el desgaste de la plancha de impresión. Además, la forma de plaquetas hexagonales de la caolinita reduce la permeabilidad de la película, la cual ayuda en la retención del vehículo en la superficie. (El vehículo de tinta es la parte líquida de la tinta que, como su nombre implica, transporta el pigmento sobre el sustrato).
  • Plásticos. El caolín es utilizado como relleno de plásticos ya que ayudan a producir un acabado superficial liso, reduce el agrietamiento y la contracción durante el curado, obscurece el patrón de fibra de vidrio cuando se utiliza como refuerzo, mejora la estabilidad térmica, contribuye a una alta fuerza de impacto, mejora la resistencia al ataque químico y al desgaste y ayuda al control de las propiedades de flujo. El uso más importante del caolín es en el cloruro de polivinilo (PVC) recubrimientos sobre alambres y cables. Generalmente, entre más fino sea el tamaño de partícula del caolín, será mejor el refuerzo de las propiedades físicas de todos los polímeros.
  • Caucho. El caolín es utilizado en el caucho como pigmento por su relativamente bajo costo y blancura en comparación con otros. Además, se utiliza como relleno, dando a los productos resistencia, abrasión y rigidez, tanto a productos de caucho sintético o natural, los productos se extruden mejor después de que el relleno de ésta arcilla ha sido agregada. Se estima que cada año alrededor de 600 000 toneladas de caolín se utilizan para relleno de caucho.
  • Construcción. Como impermeabilizante, en adobe y en la fabricación de cemento blanco.
  • Para obtener óxido de aluminio.
  • Producción de medicamentos
  • En la extracción de petróleo.
  • Como agente adsorbente.
  • Aprestos para almidonar

En su presentación espesa puede tener diferentes aplicaciones, papel, refractarios, cerámica, vidrio, pinturas y plásticos.

Limitantes de las aplicaciones industriales del caolín

Estas aplicaciones requieren de un caolín blanqueado. Sin embargo, los depósitos de caolín están contaminados. La presencia de impurezas, particularmente el hierro, imparte color al caolín, afectando su utilidad para sus diversas aplicaciones. Generalmente, la calidad del caolín esta medida en términos del contenido de hierro y regularmente el caolín está acompañado de algunos minerales de hierro como son hematita, magnetita, goethita, maghemita, pirita, etc. Estos óxidos e hidróxidos disminuyen el índice de blancura del caolín, dando como resultado arcillas de coloración café-amarillo (beige), dependiendo del contenido de hierro

Por lo anterior, es necesaria la remoción del hierro del caolín. Se han hecho considerables esfuerzos para eliminar el hierro del caolín por medios físicos y químicos. Mientras los procesos físicos utilizan la flotación, separación magnética de alta intensidad (HGMS), floculación selectiva o un conjunto de estos procedimientos, los tratamientos químicos emplean la disolución de hierro en soluciones ácidas (lixiviación). En la eliminación de hierro las técnicas físicas de separación, generalmente son menos efectivas que las químicas

Precios

Los precios del caolín, al igual que los de casi todos los minerales industriales, son bastante constantes en el tiempo en las referencias que hacen las diferentes publicaciones al mercado internacional.[1]

Caolín
  • Ex-Georgia plant per s. ton
  • Filler, bulk $80-100
  • Paper coating grade $95-185
  • Calcined, bulk $320-375
  • Sanitaryware grade, bagged $65-75
  • Tableware grade, bagged $125
Refractory clays
  • Chinese flint clay, 45 % Al2O3, por tonelada
  • FOB China $ 80-88
  • European calcined kaolinitic clay 47 % Al2O3, FOB, per tonne $130-150
  • Mulcoa products, 47 % Al2O3
  • FOB USA, kiln run, per tonne $130

Producción del mineral en la Isla

La producción de caolín levigado es la fundamental, y se realiza mayormente en la planta de la Empresa de Materiales de la Construcción, en Santa Fe (Isla de la Juventud), en base al gran yacimiento Río del Callejón, para el suministro a las industrias cerámica y refractaria. En mucha menor escala, se realiza también en una minúscula planta operada por la Empresa Geominera Isla, en el propio municipio, en el pueblito de Patria.

La planta de Santa Fe es la única adquirida por el país, y fue inaugurada el 10 de mayo de 1964 por el Che,

La pequeña planta de Patria fue construida en 1982 con recursos del país, y posteriormente ampliada, hasta alcanzar una capacidad de diseño de producción de caolín levigado de 2000 toneladas/año, con el objetivo de procesar caolines de alta plasticidad para la cerámica fina local.

El caolín tipo procesado en Patria es el Revolución (residuo caolinítico muy plástico de granito y de esquistos metamórficos), en ocasiones solo, o en mezcla con caolines magros tipo Río del Callejón.

La importancia de la planta de Patria radica en que permite separar la producción de caolines de mayor plasticidad (ball clays que se utilizan en la producción de cerámica), de los caolines magros de tipo China, de más amplio uso, que son los producidos en la planta de Santa Fe.

Situación de las reservas y recursos

En la Isla de la Juventud, existe un elevado número de puntos de mineralización de caolín, y en menor medida, de manifestaciones y yacimientos, de distintas calidades y tamaños, que hacen este territorio el más promisorio del país, y prácticamente donde único hay recursos en una cuantía significativa como para enfrentar un ambicioso plan inversionista con vistas al mercado nacional e internacional. El yacimiento más importante hasta el momento es Río del Callejón, y en un futuro no lejano, lo serán también Santa Elena, Mc Kinley, Siguanea, y otros. Se trata de depósitos formados a partir del intemperismo de esquistos metamórficos y granitos, principalmente.

El caolín en bruto se ha utilizado sólo en la Isla Mayor, en la cerámica (caolín Arroyos de Mantua, Dumañuecos y Cerro Caisimú) y en el cemento blanco (caolín Río del Callejón y Gaspar). En estado levigado, obtenido únicamente en la Isla de la Juventud, se ha empleado históricamente en las empresas cubanas del papel, del cemento, de la goma, de la cerámica, y de los refractarios. Hasta el momento, nunca se ha exportado.

Investigaciones y estudios geológicos

Las investigaciones y estudios geológicos previstos son:

Yacimiento Río del Callejón.

a) Definición de los recursos y reservas de caolín para cemento blanco, cerámica fina y sanitaria, papel, goma, etc., a la luz de la reinterpretación de la estructura geológica que se realiza actualmente, sobre la base de investigaciones de exploración antes realizadas por especialistas ex soviéticos y cubanos.

b) En el caso del cemento blanco, complementar los estudios del caolín en estado levigado en un sector en que antes se investigó en bruto, puesto que los nuevos requerimientos de la producción de cemento blanco para el caolín serán en estado levigado.

Prospecto Siguanea.

Prospección-exploración de caolín para las industrias de la goma de calzado, del papel, y de la pintura, fundamentalmente.

Manifestación West Port.

a) Prospección de caolín de alta plasticidad para las cerámicas fina y sanitaria, en la función de ball clay, en mezcla con caolines magros o sin ellos.

b) Exploración del propio tipo de caolín.

Esta manifestación es un caolín de alta plasticidad, de color al quemado claro, que se deriva de la meteorización de andesitas de la Formación Sabana Grande.

Prospecto Mc Kinley Sur.

Exploración de caolín de alta a mediana plasticidad para las cerámicas fina y sanitaria en la función de ball clay, en mezcla con caolines magros o sin ellos.

Perspectivas

Las perspectivas futuras de la industria del cemento blanco están en la Isla de la Juventud, por la gran potencialidad de sus recursos de caolín, como no hay otros en el país, tanto por su cantidad como por su calidad.

En la Isla de la Juventud, existen caolines blancos en estado natural, que pueden emplearse así mismo en la pintura, y caolines blancos y de otros colores, principalmente grises, de quema blanca, que se pueden emplear en estado calcinado.

Fuentes

  • «Qué es el caolín», artículo publicado en el sitio web Quiminet.
  • «Rocas y minerales industriales en España. Rocas ornamentales, caolín, arenas síliceas, feldespato, arcillas especiales, magnesita, sales potásicas, talco, calcita, dolomita, yeso, etc.», artículo publicado en el sitio web UCLM (España).
  • Programa de Desarrollo de Minerales Industriales. UGM. MINBAS. Junio/2001.
  • Resumen Ejecutivo Programa de Desarrollo de Minerales Industriales. UGM. MINBAS. Junio/2001.
  • Balance Nacional de Reservas Minerales Estado al cierre 2004.
  • Estadísticas de Producción Unión Geominera 2000-2005.
  • Fichas de costo, Dpto. Planificación UGM.
  • Carbonatos. Informe General a la Ministra MINBAS. Febrero 2005.
  • Arena cuarzosa para la industria. ASiO. Geominera Pinar. 2005.
  • Propuesta de Programa de Desarrollo de Minerales Industriales periodo 2005-2014. Empresa Geominera Pinar del Rio. 2005.
  • Propuesta de Programa de Desarrollo de Minerales Industriales periodo 2005-2014. Empresa Minera Occidente. 2005.
  • Proyección Estratégica 2005-2008 Empresa Minera Occidente.
  • Propuesta de Programa de Desarrollo de Minerales Industriales periodo 2005-2014. Empresa Geominera Centro. 2005.
  • Propuesta de Programa de Desarrollo de Minerales Industriales periodo 2005-2014. Empresa Geominera Camagüey. 2005.
  • Propuesta de Programa de Desarrollo de Minerales Industriales periodo 2005-2014. Empresa Geominera Oriente. 2005.
  • Propuestas para Actualización del Programa de Desarrollo de Minerales Industriales. CIPIMM. 2005.
  • Estudio de Factibilidad Planta de Micronización de Carbonato de Calcio “Coco Peredo”. PROYEST. 2004.
  • Sitio web del US Geological Survey (Estados Unidos)
  • Informe sobre exploración del mercado nacional de bentonita. CIPIMM 2002.
  • http//www.igme.es/internet/RecursosMinerales/panoramaminero/minerales
  • https://www.uaeh.edu.mx/scige/boletin/icbi/n2/e1.html
  • http://ampcyl.blogspot.com/2008/12/caoln.html