نبذة تعريفية عن معدن “الكاولينيت”

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الخامس

ترجمة أ.د عبد الله الغنيم واخرون

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

معدن الكاولينيت علوم الأرض والجيولوجيا

اشتق الاسم من الكلمة من الصينية «كاولنج» ومعناها التل العالي وهي اسم تل في منطقة كيانجي في جنوب شرق الصين حيث ينتج الكاولينيت لصناعة الصيني الفاخر .

والكاولينيت من المعادن الطينية الواسعة الانتشار وهو المعدن الأساسي في مجموعة الكاولينيت ، والتي تضم بجانب الكاولينيت الناكريت والدكيت والهاليوسيت .

والمعدن يتركب من سليكات الألومنيوم المائية ورمزه الكيميائي Al₂­SiO₅ (OH)_4­ وتبلغ نسبة السيليكا SiO₂ (46.54%) ، Al₂O₃ (39.5%) ، H₂O (13.96%) يتبلور المعدن في فصيلة الميل الواحد نظام المنشور .

 

ويوجد غالباً في هيئة كتلية طينية تتفاوت في درجة تماسكها (شكل 1 ، وشكل 2 ) ، كما يوجد في هيئة قشور دقيقة صغيرة جداً (معينية أو سداسية الشكل) اللون أبيض إلا أنه قد يختلف من الأصفر إلى الأحمر حسب نوع الشوائب.

البريق أرضي معتم والصفائح بريقها لؤلؤي. الصلادة = 2-2.5 الانفصام قاعدي كامل ، الوزن النوعي يتراوح بين 2.6-2.63 .

ومن الصعب تفرقة المعدن عن الأنواع الأخرى من المعادن الطينية إلا باستخدام الأشعة السينية والوسائل البصرية المعروفة. ويتكون الكاولينيت من صفيحة واحدة من السيليكا الرباعية الأوجه وصفيحة ألومينا ثمانية الأوجه.

 

وتنضم الوحدتان لتكونا طبقة واحدة تتألف من أطراف صفيحة السيليكا الرباعية الأوجه، وطبقة واحدة من الصفائح ثمانية الأوجه الهرمية.

وفي هذا التركيب البنائي للبنية الهيكلية في الطبقة العادية يصبح ثلثا ذراتها أكسجين بدلاً من أيون الهيدروكسيل (OH) لأن السليكون والألومنيوم يتقاسمانها.

بينما تحتل ذرات الألومنيوم ثلثي الأماكن الممكنة فقط في صفيحة ثماني الأوجه الهرمية، وتتوزع سداسياً في سطح واحد في منتصف الصفيحة.

 

كما أن كل الشحنات متوازية في داخل الوحدة وترتبط الصفائح بواسطة روابط فان درفال الضعيفة، وأي إحلال في الشبيكة يكون على نطاق صغير جداً.

والوحدات الصفائحية لمعادن الكاولينيت مستمرة في كلا الاتجاهين البلورين (أ)، (ب) وهي مرصوصة واحدة فوق الأخرى في اتجاه المحور البلوري الرأسي ح مع تراكم مستويات الأكسجين مع مستوى أيون الهيدروكسيل (OH) في الوحدات المتلاصقة.

وترتبط هذه الوحدات بعضها مع بعض بوساطة رباط الهيدروجين القوي. وتسمى الكاولينيت والمعادن الأخرى (داكيت – ناكريت – هاليوسيت) التي لها نفس البنية بالسيليكات الصفائحية . (شكل 3 )

حبيبات معدن الدكيت متبلورة جيداً ولها حدود سداسية واضحة ، وتختلف عن حبيبات الكاولينيت في أنها أكبر كثيراً ويمكن دراستها في بعض الأحيان بواسطة الميكروسكوب الضوئي ، بينما حبيبات الناكريت متعرجة نوعاً ما ومستديرة وبعضها يظهر حدوداً سداسية ضعيفة .

 

وللكاولينيت عدة خصائص منها قدرته المنخفضة على تبادل الكاتيون (الايون الموجب) وذلك بسبب الروابط المكسورة حول حواف وحدات السيليكا والألومينا .

كما أن قدرته منخفضة على تبادل الأيون السالب (الانيون) إلا عند تبديل الهيدروكسيل أو امتصاص الأيون السالب وسرعة التفاعل الكيميائي للتبادل سريعة جداً وتزداد القدرة على التبادل عندما يصغر حجم الحبيبات ، وذلك بسبب الروابط المكسورة حول حواف وحدات السليكا والالومينا .

ولا يحتوي الكاولينيت على جزيئات ماء بين الطبقات مثل معدن الهاليوسيت ، ولكن له قدرة كبيرة على امتصاص الماء حيث يصبح في تلك الحالة لدناً وسهل التشكيل .

 

وهذا الماء الممتص له هيئة محددة ويسمى الماء غير السائل . وعندما يسخن الكاولينيت يبدأ في فقدان الماء (الأكسجين والإيدروجين) الموجود في الهيكل البنائي عند درجة 400 درجة سيليزية وتكتمل عملية نزع الماء عند 550 إلى 600 درجة سيليزية.

وتختلف درجة حرارة نزع الماء من التركيب البنائي حسب أنواع الكاولينيت المختلفة. ويعزى ذلك إلى اختلاف حجم الجزيئات وطرق التبلور وفقدان الماء من الكاولينيت رديء التبلور يصاحبه فقدان كامل للبنية.

ويحدث تفاعل شديد طارد للحرارة عند درجة 950 درجة سيليزية في الكاولينيت رديء التبلور ، ويعزى ذلك إلى تكون أكسيد الألومنيوم أو إلى بداية تكون معدن المولايت وهو معدن قيم مقاوم للحرارة والانصهار .

 

ويتكون مدن الكاولينيت تحت ظروف حمضية عند درجات منخفضة من الحرارة والضغط.

وهو معدن ثانوي النشأة دائماً حيث ينتج من تحلل السيليكات الحاملة للألومنيوم خاصة الفلسبارات والبلاجيوكليز ، فتجوية معدن الاورثوكليز مثلاً تحدث بسبب التفاعل الكيميائي التالي .

أرثوكليز + ماء ← كاوليتيت + أيون بوتاسيوم + أيون أكسجين + سيليكا .

 

كما قد يتكون تحت الظروف الحرمائية أو من خلال تغير بعض المعادن الطينية ، وقد يتكون الكاولينيت من أي مكونات إذا أزيلت العناصر القلوية أو الأرضية القلوية بسرعة كما هو الحال عند التحرر من الصخر الأم، أو إذا كانت البيئة حمضية ودرجة الحرارة معتدلة.

ومعدن الكاولينيت من المكونات الرئيسية للتربة اللاتيريتية. ويتأخر تكون الكاولينيت عندما يوجد عنصر الكالسيوم في البيئة.

ولا يتكون الكاولينيت أبداً في البيئة البحرية. ووجود رواسب بحرية كاولينيتية يدل على وجود منطقة قريبة كمصدر لهذا الكاولينيت، لعدم تكون هذا المعدن في البحار كما أنها تدل نسبياً على سرعة تراكم هذه المواد .

 

ويوجد الكاولينيت في مناطق كثيرة من العالم . ففي الولايات المتحدة الأمريكية يوجد بكميات كبيرة مع المعادن الطينية الأخرى في الحزام الطيني الذي يغطي جيورجيا وجنوب كارولينا، كما يوجد في عدة ولايات أخرى .

كذلك يوجد الكاولينيت في الاتحاد السوفيتي (سابقاً) والمكسيك والأرجنتين والبرازيل وغيانا وشيلي وكولومبيا وفنزويلا .

أما في أوروبا فيوجد على نطاق صغير في ألمانيا وفرنسا وتشيكوسلوفاكيا والنمسا وبلغاريا والدنمرك واليونان وإيطاليا وأسبانيا ويوجد في أفريقيا بكميات قليلة في بعض البلدان العربية وجنوب أفريقيا ويوجد في آسيا بالهند وأندونيسيا وإيران وكوريا وماليزيا والصين.

حيث يستخدم في صناعة الصيني الفاخر . كما يوجد في الجزيرة العربية في بعض مناطق الدرع العربي والمنطقة الوسطى .

 

والكاولين غالباً ما يتكون من الكاولينيت وله عدة استعمالات صناعية . وهو معدن صناعي فريد من نوعه حيث أنه خامل كيميائياً وأبيض اللون.

وله قدرة على التغطية والإخفاء عندما يستعمل كصبغة أو طلاء، وهو أملس عندما يستعمل كمادة مالئة كما أن توصيله الحراري والكهربائي ضعيف ، ولذلك يستعمل في العوازل الحرارية والكهربائية ، إذ إن تكلفته أقل من المواد الأخرى التي تنافسه في الاستعمال .

وأهم الصناعات التي يستعمل فيها هي صناعة الورق والطلاء والمطاط والبلاستيك والخزف. والورق يحتوي على 30% من وزنه كاولين ويستعمل 50% من إنتاج الكاولين لهذه الصناعة، فهو يملأ الفراغات ويغطي السطح.

 

كما يدخل في صناعة المطاط الطبيعي والصناعي لتحسين الخواص مثل المتانة ومقاومة الاحتكاك والقساوة وتخفيض تكاليف الإنتاج.

وفي صناعة الطلاء حيث أنه خامل كيميائياً وله قوة تغطية، ويعطي خواص سريان مرغوبة، كما أنه قليل التكاليف وأبيض، ويبقى معلقاً في المحلول، كما أنه ذو أحجام مختلفة تساعد في إنتاج أنواع مختلفة من الطلاء.

كما يستعمل كمادة مالئة في البلاستيك للتغطية لإنتاج سطوح ناعمة جذابة ومقاومة للتحلل الكيميائي.

 

وتاريخياً يستعمل الكاولين في الخزف وبلاط الجدران والعوازل الكهربائية والعواكس الحرارية وطوب الواجهات وفي عمل القوالب والحشوات.

كما أنه يدخل في عدة صناعات أخرى مثل الحبر ، الصمغ ، المبيدات الحشرية ، الأدوية، الاسمنت، الاسمدة ، مستحضرات التجميل ، الكيماويات ، قصر الألوان ، أقلام الرصاص ، المنظفات ، تغطية الصيني ، وغيرها .

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]