Kaolin

Rozbalit box

Obsah boxu

Kaolin, též kaolín nebo porcelánová hlína, je bělavá, plastická hornina sedimentárního původu, která je složena převážně z jílového minerálu kaolinitu (chemický vzorec Al₂Si₂O₅(OH)₄). Kromě kaolinitu obvykle obsahuje různé příměsi, jako jsou křemen, slída, živec, illit a oxidy železa a titanu, které ovlivňují jeho barvu a technologické vlastnosti. Název pochází z čínského názvu kopce Kao-ling (高嶺, pinyin: Gāolǐng, v překladu "Vysoký kopec") v provincii Ťiang-si, kde byl tento materiál poprvé těžen pro výrobu porcelánu.

Díky své bělosti, chemické stálosti, žáruvzdornosti a nízké abrazivitě je kaolin klíčovou surovinou v mnoha průmyslových odvětvích. Nejznámější je jeho využití v keramickém průmyslu pro výrobu porcelánu, sanitární keramiky a obkladů. Významnou roli hraje také v papírenském průmyslu jako plnivo a nátěrová hmota, která dodává papíru hladkost, bělost a lepší potiskovatelnost.

📜 Historie a název

Historie kaolinu je neoddělitelně spjata s historií porcelánu. V Číně byl kaolin využíván k výrobě vysoce kvalitní keramiky již za dynastie Tchang (7. století n. l.). Čínští hrnčíři po staletí střežili tajemství výroby pravého, tvrdého porcelánu, který byl v Evropě nesmírně ceněný a drahý.

Název "kaolin" je odvozen od kopce Kao-ling (čínsky 高嶺, doslova "Vysoký kopec") poblíž města Ťing-te-čen v čínské provincii Ťiang-si. Toto místo bylo jedním z prvních a nejznámějších zdrojů kvalitní porcelánové hlíny. Do Evropy se název dostal prostřednictvím francouzského jezuitského misionáře Françoise Xaviera d'Entrecolles, který na počátku 18. století popsal čínský proces výroby porcelánu ve svých dopisech a zmínil v nich i surovinu zvanou kaolin.

Evropské mocnosti se po staletí snažily odhalit tajemství výroby porcelánu. Podařilo se to až v roce 1708 v Míšni v Sasku, kde alchymista Johann Friedrich Böttger pod záštitou kurfiřta Augusta II. Silného objevil správný poměr kaolinu (nalezeného u města Aue) a živce. Tento objev ukončil čínský monopol a odstartoval éru evropského porcelánu.

V Českých zemích má těžba kaolinu také dlouhou tradici, sahající do konce 18. století, kdy byla objevena významná ložiska na Karlovarsku a Plzeňsku. Tato ložiska se stala základem pro rozvoj slavného českého porcelánového a keramického průmyslu.

💎 Vlastnosti a složení

Vlastnosti kaolinu jsou dány především vlastnostmi jeho hlavní složky, minerálu kaolinitu, a podílem a typem příměsí.

Fyzikální vlastnosti

Barva: V čistém stavu je kaolin sněhově bílý. Příměsi oxidů železa jej zbarvují do žluta, růžova až červena (tzv. "růžák"), zatímco organické látky mohou způsobit šedé až černé zbarvení.
Struktura: Je to zemina velmi jemné zrnitosti. Částečky kaolinitu mají podobu pseudohexagonálních destiček o velikosti obvykle pod 2 mikrometry.
Plasticita: Po smíchání s malým množstvím vody se stává plastickým a snadno tvarovatelným. Po vysušení si zachovává svůj tvar.
Tvrdost: Podle Mohsova stupnice tvrdosti má kaolinit tvrdost 2–2,5, je tedy velmi měkký.
Hustota: Specifická hmotnost se pohybuje mezi 2,6 a 2,68 g/cm³.
Žáruvzdornost: Kaolin je vysoce žáruvzdorný, taví se až při teplotách kolem 1750–1785 °C. Tato vlastnost je klíčová pro výrobu keramiky a žáruvzdorných materiálů.

Chemické složení

Dominantním minerálem je kaolinit, hydratovaný křemičitan hlinitý (Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O). Kromě něj kaolin obsahuje:

Křemen (SiO₂): Zvyšuje ostrost a snižuje smrštění při sušení a výpalu, ale ve větším množství snižuje plasticitu.
Živce (např. ortoklas, albit): Působí jako tavivo, při výpalu snižují teplotu slinování a zvyšují pevnost střepu.
Slídy (např. muskovit): Podobně jako živce mohou působit jako taviva.
Oxidy železa (hematit, goethit): Nežádoucí příměs, která zbarvuje vypálený produkt do žluta až červena. Pro kvalitní bílý porcelán je nutné jejich obsah minimalizovat.
Oxidy titanu (anatas, rutil): Také ovlivňují barvu vypáleného střepu.
Organické látky: Způsobují tmavší zbarvení suroviny, ale při výpalu vyhoří.

Kvalita kaolinu se posuzuje podle stupně bělosti, velikosti částic, plasticity a obsahu barvících oxidů (Fe₂O₃, TiO₂).

🌍 Vznik a geologie

Kaolin vzniká procesem zvaným kaolinizace. Jedná se o chemické zvětrávání hornin bohatých na živce a další hlinitokřemičitanové minerály. Tento proces probíhá za specifických podmínek, obvykle v teplém a vlhkém klimatu po miliony let.

Nejčastěji kaolin vzniká z:

Žul (granitů): Klasický zdroj kaolinu. Živce v žule se působením vody obohacené o oxid uhličitý a organické kyseliny rozkládají na kaolinit, přičemž se uvolňuje křemen a rozpustné soli.
Rhyolitů a arkóz: Další horniny bohaté na živce, které mohou kaolinizovat.

Proces kaolinizace lze zjednodušeně popsat chemickou rovnicí (rozklad draselného živce): 2 KAlSi₃O₈ (ortoklas) + 2 H₂O + CO₂ → Al₂Si₂O₅(OH)₄ (kaolinit) + 4 SiO₂ (křemen) + K₂CO₃ (rozpustný uhličitan draselný)

Ložiska kaolinu mohou být: 1. Primární (reziduální): Kaolin se nachází na místě svého vzniku, přímo na matečné hornině. Příkladem jsou ložiska na Karlovarsku, která vznikla kaolinizací žul karlovarského plutonu. 2. Sekundární (sedimentární): Kaolin byl erozí a vodními toky přemístěn z místa svého vzniku a uložen jinde, často ve sladkovodních pánvích. Během transportu dochází k jeho přirozenému třídění a plavení, takže tato ložiska bývají často čistší a jemnozrnnější. Příkladem jsou ložiska na Plzeňsku.

🗺️ Výskyt a těžba

Kaolin je celosvětově rozšířená surovina, ale vysoce kvalitní ložiska vhodná pro průmyslové využití jsou méně častá.

Světová naleziště

: Historicky i v současnosti největší producent a držitel významných zásob.
: Zejména ve státě Georgie, kde se nacházejí rozsáhlá sekundární ložiska, která jsou základem amerického papírenského průmyslu.
: Disponuje velkými a kvalitními ložisky, zejména v oblasti Amazonie.
: Historicky významná ložiska v Cornwallu a Devonu, která byla klíčová pro anglický keramický průmysl.
: Významná ložiska v Sasku (oblast Míšně) a Bavorsku.
: Patří mezi přední evropské producenty.

Naleziště v Česku

patří mezi světově významné producenty vysoce kvalitního kaolinu. Těžba je soustředěna do několika hlavních oblastí:

Karlovarsko: Nejvýznamnější oblast s primárními ložisky kaolinu. Těží se zde světově proslulý karlovarský kaolin, který je základem pro výrobu tvrdého porcelánu. Hlavní ložiska jsou v okolí obcí Božičany, Sadov a Otovice.
Plzeňsko: Nacházejí se zde rozsáhlá sekundární ložiska, která jsou vhodná pro výrobu keramiky i pro papírenský průmysl. Centry těžby jsou města jako Kaznějov a Horní Bříza.
Podbořansko: Další významná oblast s ložisky kaolinu.
Znojemsko: Menší ložiska, která se využívají především pro výrobu žáruvzdorných materiálů.

Těžba probíhá převážně povrchovým způsobem v lomech.

⚙️ Zpracování

Surový kaolin vytěžený z lomu obsahuje řadu nečistot (především křemenný písek a slídu), které je nutné odstranit. Proces úpravy se nazývá plavení kaolinu.

1. Rozplavení: Vytěžená surovina se v mísičích smíchá s vodou na řídkou suspenzi (kaolinové mléko). 2. Třídění: Suspenze prochází soustavou hydrocyklonů a sít, kde se odstředivou silou a gravitací oddělují hrubší částice, zejména písku a slídy. Tento odpadní písek je dále využíván ve stavebnictví. 3. Sedimentace a zahušťování: Vyčištěná suspenze se nechává usadit ve velkých nádržích (zahušťovácích), kde se přebytečná voda oddělí. 4. Odvodnění: Zahuštěná kaolinová břečka se lisuje v kalolisech, čímž se odstraní většina vody a vzniknou tzv. kaolinové koláče. 5. Sušení a mletí: Koláče se suší v sušárnách a následně melou na požadovanou jemnost.

Výsledkem je čistý, jemný bílý prášek – plavený kaolin, připravený pro expedici zákazníkům v různých průmyslových odvětvích.

🏭 Využití

Díky svým unikátním vlastnostem má kaolin mimořádně široké uplatnění.

Keramický průmysl

Tradiční a nejznámější využití. Kaolin dodává keramické hmotě plasticitu, bělost a pevnost po výpalu.

Porcelán: Klíčová a nenahraditelná surovina pro výrobu tvrdého i kostního porcelánu (nádobí, elektroporcelán, umělecké předměty).
Sanitární keramika: Umyvadla, toalety, vany.
Obklady a dlažby: Zejména pro bílé a světlé obkládačky.
Žáruvzdorné materiály: Výroba šamotových cihel a dalších materiálů odolávajících vysokým teplotám.

Papírenský průmysl

Největší spotřebitel kaolinu na světě.

Plnivo: Přidává se do papíroviny, kde vyplňuje mezery mezi celulózovými vlákny. Tím zvyšuje opacitu (neprůsvitnost), bělost a hladkost papíru a zároveň snižuje jeho cenu.
Nátěrová hmota (coating): Jemný kaolin se používá k natírání povrchu papíru (tzv. křídový papír). Vytváří hladký, lesklý povrch, který je ideální pro vysoce kvalitní tisk.

Barvy a nátěrové hmoty

Používá se jako tzv. extender (plnivo), který zlepšuje kryvost, snižuje lesk a zvyšuje odolnost nátěru. Je levnější než bílé pigmenty jako oxid titaničitý.

Gumárenský a plastikářský průmysl

Přidává se jako plnivo do kaučukových směsí a plastů. Zlepšuje mechanické vlastnosti (pevnost, odolnost proti oděru) a snižuje cenu finálního výrobku. Používá se například při výrobě pneumatik, kabelů nebo podlahových krytin.

Kosmetika a farmacie

Kosmetika: Pro svou jemnost a absorpční schopnosti je součástí pleťových masek (tzv. bílý jíl), pudrů a zásypů. Pomáhá čistit pleť a absorbovat přebytečný maz.
Farmacie: V minulosti byl aktivní složkou léků proti průjmu (např. Kaopectate), kde působil jako adsorbent toxinů ve střevech. Dnes je jeho použití v této oblasti omezenější.

Ostatní využití

Stavebnictví: Při výrobě bílého cementu, speciálních omítek a lepidel.
Zemědělství: Jako inertní nosič pro pesticidy a hnojiva nebo jako postřik chránící plody před hmyzem a slunečním úpalem.
Katalyzátory: Jako nosič pro katalyzátory v chemickém průmyslu.

🤔 Pro laiky

Kaolin si můžete představit jako velmi speciální a čistý bílý jíl. Zatímco běžný jíl, který najdete na zahradě, je hnědý nebo šedý kvůli různým nečistotám, kaolin je přirozeně bílý. Jeho hlavní kouzlo spočívá ve třech věcech:

1. Je bílý: Když se vypálí při vysoké teplotě, zůstane krásně bílý. Proto je základem pro výrobu sněhobílého porcelánu, talířů, hrnků a umyvadel. 2. Je plastický: Když se smíchá s vodou, dá se snadno tvarovat jako modelína. Hrnčíři z něj mohou vytvořit téměř jakýkoliv tvar. 3. Je odolný vůči teplu: Vydrží obrovský žár, aniž by se roztavil. Proto se z něj vyrábí nejen porcelán, ale i cihly do pecí a krbů.

Kromě keramiky ho potkáváte každý den, aniž byste o tom věděli. Je v hladkém, lesklém papíru časopisů (dělá ho bělejším a lépe se na něj tiskne), v bílé barvě na zdi, v kosmetických maskách na obličej (čistí pleť) a dokonce i v některých plastech a gumě. Je to tedy takový "neviditelný hrdina" mnoha výrobků denní potřeby.

📊 Zajímavosti

V 18. století bylo tajemství výroby porcelánu považováno za státní tajemství a pokusy o jeho odhalení se podobaly průmyslové špionáži.
Kaolin se někdy používá v organickém zemědělství jako netoxický postřik na ochranu rostlin. Tenká bílá vrstva odrazuje hmyz a chrání plody před spálením od slunce.
V některých kulturách se geofágie (pojídání hlíny) týká právě kaolinu, a to zejména u těhotných žen kvůli údajnému doplnění minerálů nebo zmírnění nevolnosti. Tato praxe však může být zdraví nebezpečná.
Karlovarský kaolin je považován za jeden z nejkvalitnějších na světě a je mezinárodním standardem pro srovnávání kvality této suroviny.

Šablona:Aktualizováno