Le kaolin est un minéral non métallique, une argile composée principalement de minéraux argileux du groupe de la kaolinite. De par sa couleur blanche et son aspect délicat, il est également appelé « terre de Baiyun ». Il tire son nom du village de Gaoling, à Jingdezhen, dans la province du Jiangxi.

Le kaolin pur est blanc, délicat et doux au toucher, et possède d'excellentes propriétés physico-chimiques telles que la plasticité et la résistance au feu. Sa composition minérale est principalement constituée de kaolinite, d'halloysite, d'hydromica, d'illite, de montmorillonite, ainsi que de minéraux comme le quartz et le feldspath. Le kaolin a de nombreuses applications, notamment dans la fabrication du papier, de la céramique et des matériaux réfractaires, puis dans les revêtements, les charges pour caoutchouc, les émaux et comme matière première pour le ciment blanc. En plus petites quantités, il entre dans la composition des plastiques, des peintures, des pigments, des meules, des crayons, des cosmétiques, des savons, des pesticides, des produits pharmaceutiques, des textiles, des industries pétrolière et chimique, des matériaux de construction, de la défense nationale et d'autres secteurs industriels.

Caractéristiques du processus
Blancheur et luminosité pliables

La blancheur est un paramètre essentiel pour évaluer les performances technologiques du kaolin, et un kaolin de haute pureté est blanc. On distingue la blancheur naturelle et la blancheur après calcination. Pour les matières premières céramiques, la blancheur après calcination est primordiale : plus elle est élevée, meilleure est la qualité. Le procédé de fabrication de la céramique stipule que le séchage à 105 °C constitue la norme pour la blancheur naturelle, et la calcination à 1 300 °C, la norme pour la blancheur après calcination. La blancheur peut être mesurée à l’aide d’un blanchisseur. Cet appareil mesure la luminance dans la gamme spectrale 3800-7000 Å (1 angström = 0,1 nanomètre). Dans un appareil de mesure de la blancheur, la réflectance de l'échantillon testé est comparée à celle de l'échantillon standard (tel que BaSO4, MgO, etc.), ce qui donne une valeur de blancheur (par exemple, une blancheur de 90, qui équivaut à 90 % de la réflectance de l'échantillon standard).

La luminosité est une propriété de processus similaire à la blancheur, équivalente à 4570Å La blancheur sous irradiation lumineuse de longueur d'onde (angström).

La couleur du kaolin est principalement liée aux oxydes métalliques ou aux matières organiques qu'il contient. Généralement riche en Fe₂O₃, il présente des teintes rose rouge et jaune brunâtre ; contenant du Fe²⁺, il est bleu clair et vert clair ; contenant du MnO₂, il est brun clair ; s'il contient des matières organiques, il peut être jaune clair, gris, bleu, noir, etc. Ces impuretés altèrent la blancheur naturelle du kaolin. Parmi elles, les minéraux de fer et de titane peuvent également affecter la blancheur après calcination, provoquant des taches de couleur ou des marques de fusion sur la porcelaine.

distribution granulométrique des particules repliées
La granulométrie désigne la proportion de particules de kaolin naturel au sein d'une gamme continue de tailles différentes (exprimée en millimètres ou en micromètres), exprimée en pourcentage. Les caractéristiques granulométriques du kaolin sont essentielles pour la sélectivité et les applications des minerais. La taille des particules influe considérablement sur sa plasticité, la viscosité de la boue, la capacité d'échange d'ions, ainsi que sur ses propriétés de mise en forme, de séchage et de cuisson. Le minerai de kaolin nécessite un traitement technique, et sa facilité d'obtention de la finesse requise est devenue un critère d'évaluation de sa qualité. Chaque secteur industriel a des exigences spécifiques concernant la granulométrie et la finesse du kaolin, selon son usage. Aux États-Unis, par exemple, le kaolin utilisé comme revêtement doit avoir une granulométrie inférieure à 2 µm (90-95 %), et celui utilisé comme matériau de remplissage pour le papier doit avoir une granulométrie inférieure à 2 µm (78-80 %).

Reliure à rabat
L'adhérence désigne la capacité du kaolin à se combiner à des matières premières non plastiques pour former des masses argileuses plastiques et présenter une certaine résistance au séchage. La détermination de cette capacité liante consiste à ajouter du sable de quartz standard (dont la fraction granulométrique de 0,25 à 0,15 mm représente 70 % et celle de 0,15 à 0,09 mm 30 %) au kaolin. On évalue la hauteur de la masse argileuse, en fonction de sa teneur maximale en sable, tout en conservant sa plasticité, et sa résistance à la flexion après séchage. Plus la quantité de sable ajoutée est importante, plus la capacité liante du kaolin est élevée. Généralement, un kaolin à forte plasticité possède également une forte capacité liante.

Adhésif pliable
La viscosité est une caractéristique d'un fluide qui entrave son écoulement relatif en raison du frottement interne. Son intensité (agissant sur une unité de surface de frottement interne) est exprimée en Pa·s. La viscosité est généralement mesurée à l'aide d'un viscosimètre rotatif, qui mesure la vitesse de rotation d'une boue de kaolin contenant 70 % de matières solides. Dans les procédés de fabrication, la viscosité est un paramètre essentiel. Elle est importante non seulement dans l'industrie céramique, mais aussi dans l'industrie papetière. Selon les données disponibles, à l'étranger, l'utilisation du kaolin comme revêtement requiert une viscosité d'environ 0,5 Pa·s pour un revêtement à basse vitesse et inférieure à 1,5 Pa·s pour un revêtement à haute vitesse.

La thixotropie désigne la propriété d'une suspension initialement gélifiée et non fluide de redevenir liquide sous l'effet d'une contrainte, puis de reprendre progressivement sa consistance initiale après une période d'immobilité. Le coefficient d'épaisseur, qui caractérise cette propriété, est mesuré à l'aide d'un viscosimètre à flux sortant et d'un viscosimètre capillaire.

La viscosité et la thixotropie sont liées à la composition minérale, à la granulométrie et au type de cations présents dans la boue. Généralement, les boues riches en montmorillonite, à particules fines et contenant du sodium comme principal cation échangeable présentent une viscosité et un coefficient d'épaississement élevés. Par conséquent, lors du procédé, on utilise couramment des méthodes telles que l'ajout d'argile très plastique et l'amélioration de la finesse pour augmenter la viscosité et la thixotropie, tandis que des méthodes telles que l'augmentation de la concentration en électrolyte dilué et en eau permettent de les réduire.