Arcilla de caolín: Composición y usos

Propiedades físicas y químicas del caolín

Las propiedades físicas y químicas del caolín lo hacen útil para los humanos en una variedad de aplicaciones. El caolín tiene las siguientes propiedades:

• Color: el polvo de arcilla de caolín suele ser blanco, pero también puede ser marfil o marrón rojizo.
• Dureza: la arcilla de caolín es suave. Tiene una dureza Mohs de 2,3.
• Composición química: la arcilla de caolín está compuesta de caolinita y otros minerales, como moscovita, cuarzo y feldespato.
• Estructura cristalina: debido a que la arcilla de caolín es una mezcla de minerales, no tiene una estructura cristalina fija. Sin embargo, sus cristales son aproximadamente hexagonales.

Ocurrencia de arcilla de caolín

La arcilla de caolín se produce naturalmente en todo el mundo. Se extrae en varios continentes, aunque la mayoría de los principales productores mundiales de caolín se encuentran en Europa y América. Los productores europeos de caolín incluyen Francia, Inglaterra, la República Checa y Alemania. En las Américas, Brasil y los Estados Unidos (particularmente el sureste de los Estados Unidos) son los principales productores de caolín.

Figura 3: Sitios mineros de caolín prominentes en Europa

Figura 4: Sitios mineros de caolín prominentes en las Américas

Proceso Minero

Debido a que los depósitos de caolín tienden a estar a gran profundidad, las operaciones de extracción de caolín requieren maquinaria pesada y grandes inversiones. La arcilla de caolín se extrae mediante el siguiente proceso:

1. Identificación de áreas que probablemente albergarán grandes depósitos de caolín: los geólogos usan observaciones sobre la superficie de la Tierra junto con datos científicos sobre la composición química de la roca y el suelo subyacentes para identificar la tierra que probablemente contenga caolín.
2. Perforación en esas áreas para obtener muestras de los depósitos: las máquinas perforan agujeros angostos de hasta 200 pies de profundidad para llegar al caolín. Luego extraen muestras de núcleo.
3. Análisis de las muestras de núcleo: los mineros envían las muestras a un laboratorio para que el laboratorio pueda confirmar la presencia de caolín y determinar la cantidad y calidad del caolín.
4. Extracción del caolín: la maquinaria pesada extrae las capas de tierra y rocas que se encuentran sobre la arcilla para poder recolectar la capa de arcilla. A continuación, se vuelven a colocar las capas utilizadas para cubrir la arcilla.
5. Procesamiento de la arcilla: la arcilla se lava y se vende como caolín o se refina para extraer caolinita. Luego, la arcilla de caolinita se vende a compradores que quieren caolinita pura en lugar de caolín completo.

Composición de Caolinita Mineral

La caolinita es un silicato de aluminio hidratado, lo que significa que una molécula de silicato de aluminio está unida a una o más moléculas de agua. La fórmula química condensada de la caolinita es Al2H4O9Si2, aunque a menudo se escribe como H2Al2Si2O8H2O para mostrar las moléculas de agua.

Debido a que la caolinita está compuesta de silicato y alúmina, se forma en suelos y materiales sedimentarios que contienen aluminosilicatos (compuestos hechos de cationes unidos a aniones que están hechos de aluminio, silicio y oxígeno).

Estructura del mineral de caolinita

El mineral caolinita existe como láminas apiladas de componentes tetraédricos y octaédricos. Estas capas se mantienen unidas principalmente por enlaces covalentes (un enlace covalente es un par de electrones compartidos por dos átomos), aunque el mineral también contiene enlaces de hidrógeno (un tipo de atracción entre una región densa en electrones de una molécula y una región pobre en electrones).

Figura 5: Un modelo estructural de caolinita que muestra capas tetraédricas y octaédricas

Usos del caolín

Los usos del caolín van desde textiles hasta productos farmacéuticos. Algunas de estas industrias usan caolín, mientras que otras usan caolinita.

• Cerámica y porcelana: La caolinita no absorbe agua y por lo tanto no se expande cuando está mojada ni se contrae cuando está seca. Esta propiedad lo hace muy útil en la fabricación de cerámica y porcelana, ya que la estructura de esos textiles es más fácil de mantener cuando la arcilla que se usa no se expande ni se contrae a medida que cambia su contenido de agua.
• Adhesivos: debido a que el caolín es un hidrato, funciona bien en adhesivos a base de agua. Aumenta la fuerza del adhesivo y abarata su producción.
• Aditivo para hormigón: El caolín aumenta la resistencia del hormigón haciéndolo más denso. También hace que el concreto sea más duradero al reducir la corrosión.
• Papel: El caolín se utiliza como revestimiento y relleno en la fabricación de papel. Su color blanco brillante lo hace ideal para este propósito, ya que mejora la apariencia del papel.
• Cosméticos: Por su color y textura, la caolinita se utiliza para dar a los cosméticos un aspecto ligero y empolvado.
• Medicina: La caolinita es un ingrediente en algunos productos antiinflamatorios, antibacterianos, antivirales y antidiarreicos.

Figura 6: Algunos usos comunes del caolín

Resumen de la lección

La arcilla de caolín, también conocida como caolín, es una colección de minerales blandos, en su mayoría blancos, que se encuentran naturalmente en todo el mundo. Los países con reservas particularmente ricas de caolín incluyen Estados Unidos, Brasil y Alemania. El componente principal del caolín, la caolinita, es un mineral pulverulento blanco que no absorbe agua. Junto con la caolinita, la arcilla de caolín también contiene otros minerales, como feldespato, moscovita y cuarzo.

Debido a que la caolinita está compuesta de silicato y alúmina, la caolinita se forma en suelos y materiales sedimentarios que contienen aluminosilicatos (cationes unidos a aniones hechos de aluminio, silicio y oxígeno). La caolinita está hecha de capas tetraédricas y octaédricas conectadas por enlaces covalentes y enlaces de hidrógeno, mientras que la estructura cristalina general de la arcilla de caolín es aproximadamente hexagonal. El caolín entero y la caolinita aislada se utilizan para fabricar una variedad de productos, incluidos papel, productos farmacéuticos, porcelana, cosméticos, adhesivos y hormigón.