Aluminiumsilikat

Kaolin, auch als Porzellanerde, Porzellanton, Aluminiumsilikat oder in der Apotheke als Bolus Alba oder Pfeifenerde bezeichnet, ist ein feines, eisenfreies, weißes Gestein, das als Hauptbestandteil Kaolinit, ein Verwitterungsprodukt des Feldspats, enthält. Weitere Bestandteile sind verschiedene andere Tonminerale und unzersetzte Feldspatteilchen.

Kaolin wird hauptsächlich bei der Papierherstellung und Porzellanbereitung gebraucht. Daneben wird Bolus Alba unter anderem als Bestandteil mancher Pudergrundlagen verwendet und auch Lebensmitteln zugesetzt. (siehe Verwendung)

Der Preis für eine Tonne Kaolin bewegte sich in den Jahren 2003 bis 2005 konstant um 70 britische Pfund, da der Verbrauch (2003: 45 Mio. t) nur wenig geringer ist als die Fördermenge (2003: 45,6 Mio. t).

Kaolin

Inhaltsverzeichnis

Etymologie

Das Wort Kaolin 高嶺土 wird von dem chinesischen Ortsnamen 高嶺 Gaoling (von chin.: gāo lĭng = hohe Bergkette) abgeleitet. So heißt ein Ort in der Volksrepublik China, im Nordwesten der Provinz Jiangxi, wo die „weiße Erde“, eben das eingedeutschte Kaolin gefunden wurde. Das Wort kam im 18. Jahrhundert durch einen französischen Jesuitenpater nach Europa, wo es die bisher üblichen Bezeichnungen „Weißton“ oder „Passauer Erde“ ersetzte.

Vorkommen und Abbau

Lagerstätten

Es können zwei Arten von Kaolinlagerstätten unterschieden werden:

Primäre Vorkommen

Man unterscheidet hydrothermale Lagerstätten von residualen Lagerstätten. Granite oder Rhyolite werden vor Ort, also in situ durch Oberflächenwasser, fließendes Grundwasser oder hydrothermale Fluide chemisch verwittert.

Sekundäre Vorkommen

Sekundäre Kaoline sind zumeist umgelagerte primäre Kaoline. Am Ort der Entstehung wurden sie erodiert, anschließend transportiert und gemeinsam mit anderem Material in Form von Linsen abgelagert. Manche sekundären Kaolinite entstanden durch hydrothermale Alteration, also chemische Verwitterung durch Grundwasser, von Arkosen. Als Arkose wird ein Sediment mit einem Feldspatanteil von mehr als 25 Prozent bezeichnet.

Weltweite Vorkommen

Lagerstätten von Kaolin sind ziemlich selten. Nennenswerte Lagerstätten befinden sich in Deutschland, England, USA, Südamerika, Japan, China, Indien und den Philippinen. Die weltweiten sicheren und wahrscheinlichen Vorräte werden auf 14,2 Mrd. Tonnen berechnet. Die weltweite Jahresproduktion von Kaolin betrug im Jahr 2003 45,6 Mio. Tonnen. Ausgehend von diesen Daten reichen die weltweiten Kaolinvorräte noch für ungefähr 300 Jahre bis ins Jahr 2300.

Die größten Produzenten sind Kolumbien, die USA, Brasilien, Usbekistan und Deutschland. Aus diesen Ländern stammten 2003 rund zwei Drittel der Jahresproduktion.

Die größten Abbauunternehmen weltweit sind Imerys (F), CADAM/PPSA (Bra), Thiele (USA), BASF (USA), Huber (USA). Die deutsche Quarzwerke Gruppe hielt 2003 einen Weltmarktanteil von 1,1 %.

Abbau in Deutschland

Das Hauptabbaugebiet für Kaolin in Deutschland befindet sich bei Hirschau in der Oberpfalz, sowie in Lohrheim im Taunus. Ein weiteres Abbaugebiet liegt im mittelsächsischen Hügelland bei Seilitz und Kemmlitz („Börtewitzer Becken“). Das dortige Vorkommen wird für das berühmte Meißener Porzellan gewonnen und ist über eine kaolinitische Verwitterung der dortigen Granite entstanden.

Die Unternehmensgruppe Quarzwerke GmbH Frechen betreibt im Kaolinbereich in der Oberpfalz die Amberger Kaolinwerke, Lagerstätte Hirschau-Schnaittenbach, und in in Sachsen den Abbau in Kemmlitz und Caminau. In Polen wird der Kaolinabbau in Nowogrodziec (östlich von Görlitz) und in der Ukraine in Gluhivzi durchgeführt. Eine weitere Kaolinfirma ist Gebrüder Dorfner.

Abbau in Österreich

Österreich ist nach Deutschland sechstgrößter Produzent der Welt. Hauptvorkommen und Betriebsstätten in Österreich befinden sich in Kriechbaum-Weinzierl (Gemeinden Allerheiligen im Mühlkreis, Perg, Schwertberg, Tragwein, Grube und Tagbau) und Aspang/Zöbern.

In Österreich ist die Kamig (Österreichische Kaolin- und Montanindustrie Aktiengesellschaft) in Tragwein das größte der drei bestehenden Förderunternehmen. 2004 wurden in den zwei niederösterreichischen und der einen oberösterreichischen Abbaustätte 80 Personen beschäftigt und 104.986 Tonnen Rohkaolin im Tagbau, im oberösterreichischen Tragwein auch im Grubenbau, gefördert. Dies ergab 16.345 Tonnen Reinkaolin in Tragwein und 5.832 Tonnen Muskovitglimmer in den niederösterreichischen Abbaustätten. Im Vergleich zu 2003 bedeutete dies einen leichten Anstieg.

Eigenschaften

Kaolin ist ein sehr feinkörniges Gestein, dessen Plastizität (Verformbarkeit) zwar gering, dessen Feuerbeständigkeit aber sehr hoch ist. Beim Brennen bildet es einen festen, dichten Scherben.

Verwendung

Kaolin dient hauptsächlich als Grundlage zur Herstellung von weißem Porzellan und für hellbrennende Tonmassen. Bekanntes Endprodukt ist das Meißener Porzellan. Darüber hinaus wird es aber auch in vielen anderen industriellen Bereichen eingesetzt:

  • In der Kosmetik dient es als Grundlage zur Herstellung von Puder.
  • Zur Herstellung von Boden- und Wandfliesen (je größer die Fliese desto höher der Kaolin-Anteil)
  • Beim Polyethylen (HDPE) findet es als Füllstoff zur Verbesserung des Elastizitätsmoduls Anwendung.
  • Als weißes Pigment wird es zur Herstellung von Streichfarben und Anstrichmittel gebraucht.
  • Bei der Papierherstellung hat es eine doppelte Aufgabe als Füllstoff und Streichpigment.
  • Weichkaolin wird in der Reifenproduktion eingesetzt.
  • als gerinnungsförderndes Mittel in Blutentnahmeröhrchen (zur Berechnung der PTT, einem Gerinnungsparameter)
  • Als Grundstoff in der Farbstifterzeugung (Farbmine).
  • als Bettmaterial bei der Vergasung von festen Brennstoffen in Wirbelschichtvergasern

Seine Varietäten können englische Bezeichnungen tragen, die aus dem angelsächsischen Bergbau und der weiterverarbeitenden Industrie stammen:

  • „Ball clays“ enthalten nur geringe Mengen an weiteren Mineralen beziehungsweise organischem Material. Durch Brennen entstehen weiße Produkte, wie etwa Sanitärwaren, aber auch Fliesen und Kacheln.
  • „Fireclay“ wird unmittelbar unter Kohleflözen gefunden und besitzt ähnliche Eigenschaften wie „ball clay“.
  • Abhängig vom Ablagerungsmilieu kann vulkanische Asche in Minerale umgewandelt werden oder bleibt als solche erhalten. Wasser ist notwendig für eine Alteration der Aschen. Wenn das Ablagerungsmilieu sauer ist, wie zum Beispiel in Kohlesümpfen, in denen organische Säuren aus dem Zerfall von Pflanzen vorkommen, wird die Asche zu Kaolinit umgewandelt. Dieses Gestein wird als „Tonsteins“ bezeichnet. Alte „Tonsteins“, die eine Ausfällungsreaktion durchlaufen haben, sind „fireclays“.
  • „Underclays“ können Kaolinit enthalten, müssen es aber nicht. Der „underclay“ ist der Bereich unmittelbar unter einem Kohlenflöz, und war der Boden auf dem die Pflanzen wuchsen, die heute die Kohle bilden. Wenn „underclay“ als „fireclay“ bezeichnet wird, ist er reich an Kaolinit. Aus „underclay“, „fireclay“ oder „flint clay“ werden feuerfeste Ziegel und Zemente, zum Beispiel für den Formsand in Gießereien hergestellt.
  • „Flint clay“ ist hart, glatt und bricht muschelig. Er entwickelt keine Plastizität (Bildsamkeit), wenn er mit Wasser versetzt wird, und kann nicht gelöscht werden. „Flint clay“ kristallisiert aus einem Gel mit Kaolinit-Zusammensetzung am Boden von Seen, möglicherweise Karstseen, aus.

Lebensmittel

Es wird auch in der Lebensmittelindustrie Lebensmitteln als Trägerstoff und Trennmittel zugesetzt. Der menschliche Organismus nimmt es nicht auf und scheidet es unverändert wieder aus; es gilt als unbedenklich. In der EU ist es als Lebensmittelzusatzstoff mit der Nummer E 559 für bestimmte Lebensmittel und als Trägerstoff für Farbstoffe zugelassen.

Reinigungsmittel

Kaolin-Pulver wird auch als Reinigungsmittel für Fettflecken auf Stoff oder Papier verwendet. Dazu wird das Pulver ein paar Millimeter dick aufgetragen und es zieht während einer längeren Verweildauer das Fett aus dem Gewebe. Das Pulver wird schließlich abgeklopft und abgepinselt.

Siehe auch

Literatur

  • Martin Okrusch, Siegried Matthes: Mineralogie (7. Aufl.), Springer Verlag Berlin (2005), ISBN 3-540-23812-3

Weblinks


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