Начало Статии Строителни материали Активният метакаолин като минерална добавка

Активният метакаолин като минерална добавка

Каолин – история и настояще

Ивайло Тиманов, член на борда на директорите на Каолин ЕАД, представя компанията:

Създадено през 1924 г. като Акционерно дружество Каолин в гр. Варна, което е разработвало находища на кварц-каолинова суровина в района на днешния град Каолиново, Каолин ЕАД е най-старото действащо минно предприятие в България. В 95-годишната си история е преминало през доста изпитания, преживяло е национализация през 1947 г., влизало е в състава на няколко държавни стопански обединения, било е обект на приватизация през 2000 г. От 2013 г. едноличен собственик на капитала на Каолин ЕАД е семейната фирма Кварцверке ГмбХ със седалище във Фрехен, Германия. Концернът Кварцверке има 30 завода в девет европейски страни с над 4500 служители и е един от водещите европейски производители на индустриални минерали. В България Каолин ЕАД има осем завода, с обща численост на персонала малко под 1000 души. Каолин ЕАД има дъщерни дружества в Плевен, както и в Сърбия, Украйна и Турция. Благодарение на включването си в един от най-мощните европейски конгломерати в областта на добива и преработката на индустриални минерали, компанията днес е напълно интегрирана в европейската минна индустрия. Обменът на технологии и ноу-хау с колегите от Германия, Австрия, Полша и още редица страни е ключов фактор за въвеждането на високотехнологични производства в България и създаване на продукти с висока добавена стойност.

kaolin

Добивната дейност, продуктите и приложенията им

Добивната дейност в България се извършва по открит способ от няколко находища в района на Североизточна България – Сеново, Ветово, Каолиново, Девня, Игнатиево, за които компанията притежава концесия. Основната суровина, която добиваме, е кварц-каолинова, но в района на Южна България – Димитровград и Тополовград, извършваме и добив на доломит, фелдшпат и варовик, в района на Плевен – различни видове глини, инертни материали др. На практика добиваме пълната гама от суровини, необходими за стъкларската и керамичната промишленост, които преработваме в нашите заводи до продукти, изцяло съобразени с индивидуалните изисквания на клиентите ни в тези сектори. Но така наречените индустриални минерали, каквито са добиваните от нас суровини, са с неподозирано за неспециалистите широко приложение в нашия бит. Освен за производство на керамика и стъкло, нашите продукти се използват като суровини и добавки в строителството, химическата промишленост, леярството, филтрацията на питейни води, земеделието, за сероочистване в ТЕЦ-овете и др. Много малко хора например знаят, че белотата на хартията, която всеки от нас ползва всеки ден, зависи в голяма сепен от  вложения каолин. Също каолинът е отговорен за плътността на хартията и попивността на печатарските мастила. Напоследък установихме също така, че знанията на нашите предци за полезните качества на някои индустриални минерали някак си са се заличили във времето и днес повечето земеделски производители не знаят, че варовикът може да бъде използван като безвредно средство за предотвратяване вкисляването на почвата, тоест като почвен мелиорант. Ако трябва да направим сравнение, можем да кажем, че варовикът е хомеопатия за почвата. Имаме нови анализи и изследвания, свързани с използването на производен на каолина продукт – метакаолин – като добавка, подобряваща свойствата на бетоните. Благодарение на задълбочени анализи и проучвания както от наша страна като производител, така и от страна на клиентите – потребители на нашите продукти, приложенията на индустриалните минерали, които добиваме и преработваме, стават все повече и все по-високотехнологични. Ще дам само един пример: колегите от Германия разработиха и патентоваха добавка на основата на индустриални минерали – AcrySmart®.

AcrySmart

Добавена към акрилно стъкло, тя придава свойството на материала да се самозатъмнява при силна слънчева светлина и съответно да избледнява до прозрачност, когато слънцегреенето е по-слабо. Представете си колко е полезно подобно свойство, когато става дума за покрития на спирки на градския транспорт, навеси на тераси, покриви на сгради, парници и всякакви други съоражения, които трябва да осигурят освен всичко друго, и защита от климатичните явления. Благодарение на добавката, температурата във вътрешността на съоражение, изработено от акрилно стъкло с добавка AcrySmart® се поддържа оптимална по всяко време на денонощието, тоест имаме нещо като естествен климатик.

Пазарите

Тъй като продуктовото ни портфолио се разгръща в близо 200 разновидности на основните произвеждани индустриални минерали, Каолин е доверен партньор и доставчик на суровини на много големи производители на стъкло и керамика в България. Около 50% от продукцията на компанията се изнася, като външните ни пазари се простират в повече от 30 страни по целия свят – от Югоизточна Европа и Русия през Северна Африка, Близкия и Среден Изток до Индия, Южна Корея и САЩ. Благодарение на инвестициите, които правим за реконструкция и модернизация на съществуващите и изграждане на нови производствени мощности в заводите ни в България, Сърбия и Украйна, с цел привеждането им към германските стандарти, си гарантираме спазването на най-високи екологични норми и норми за безопасност при работа, както и устойчивостта на бизнеса.

Обща информация за активния метакаолин като минерална добавка

Автор: доц. Иван Ростовски, УАСГ

Метакаолинът или т. нар. високо активен метакаолин е минерална добавка, която е относително нова за циментовата индустрия и производството на бетон. Словосъчетанието „високо активен“ се използва, за да се разграничи белият, чист, термично активиран каолинит от по-малко активните калцинирани глинести пуцолани, съдържащи примеси. Добавката представлява дехидратирана форма на глинестия минерал каолинит, която се получава при изпичане на каолинова глина в температурния диапазон 550-1000°С (най-често 650–800°С). Известно е, че при температура в границите 100-200°С, глинестите минерали губят адсорбираната от тях вода, а при над 550°С преминават в безводно състояние. Наличието на производствен процес е основната разлика, която отличава активния метакаолин от останалите минерални добавки, които се използват за получаване на композитни материали на циментова основа (пасти, разтвори, бетони, лепила). Всички други активни минерални добавки са или отпадни продукти (летяща пепел, доменна шлака, микросилициев прах) или природни материали, които се добиват от естествени находища (трас, диатомит, зеолит). Наличието на производствен процес позволява същият да бъде оптимизиран, така че да се постигне максимална пуцоланова активност и постоянство на показателите.

Изходната суровина за получаването на метакаолин е каолиновата глина – фин, бял, глинест материал, който се използва за производството на порцелан. У нас той се добива в района на гр. Ветово, североизточна България. Получените при производството пуцоланови свойства зависят от химичния състав и чистотата на глината и температурата на изпичане (калциниране). Тази електрически неутрална кристална слоеста структура води до фина по размери на частиците и плочковидна морфология и позволява на отделните частици да се преместват лесно една върху друга, придава физично усещане за мекота, сапунен ефект и лесна цепимост.

Дехидратацията на каолина до метакаолин е ендотермичен процес. Оптималната температура на изпичане е била обект на множество изследвания. След дехидратацията, метакаолинът запазва своята двуизмерна кристална структура. Ключов момент при производството на метакаолин за използване като активна минерална добавка (пуцолан) е постигането на пълна дехидратация, без прегряване. Резултатът от производствения процес в този случай е разрушаване на кристалната и постигане на хаотична, аморфна структура с висока пуцоланова активност. Излагането на по-висока температура води до спичане на продукта и получаване на минерала мулит, който е инертен.

Калцинирането на каолина най-често се извършва във въртящи се пещи или като се използва процес с кипящ слой, което позволява да се намали времето за калциране. Производственият процес се състои от бързо загряване, калциниране и охлаждане. Доказано е, че бързото изпичане при по-висока температура води до по-висока активност на метакаолина, в сравнение с такъв, получен при по-ниска температура и по-продължително загряване. Изследвания, проведени върху различни видове метакаолин, са показали, че оптималната температура на топлинната обработка е била в диапазона между 750 и 850°С, при продължителност 1 час.

Частиците на метакаолина обикновено са размери до 2 µm, което е значително по-малко от циментовите частици. Метакаолинът обикновено е с бял цвят, което го прави привлекателен за видими (архитектурни) бетони. Поради контролирания производствен процес, метакаолините са с високо постоянство на свойствата и външния вид.

kaolin
SEM микрофотография на метакаолина (произход гр. Ветово)

Формата на частиците на метакаолина обикновено е плочковидна, което е видно от типична снимка от сканиращ електронен микроскоп.

За повече информация – Каолин ЕАД.