Kaolin

Kaolin, auch als Porzellanerde, Porzellanton oder in der Apotheke als Bolus Alba 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. (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).

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Etymologie

Das Wort Kaolin 高嶺土 wird von dem chinesischen Ortsnamen 高嶺 Gaoling (von chin.: gāo lĭng = weißer Hügel) 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:

1. 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.
2. 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, Japan, China und Indien. 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, die GUS und Deutschland. Aus diesen Ländern stammten 2003 rund zwei Drittel der Jahresproduktion.

Die größten Abbauunternehmen weltweit sind Imerys (F), CADAM/PPSA (Bra), Thiele (USA), Engelhard (USA), Huber (USA) und die deutschen Quarzwerke. Die Quarzwerke hielten 2003 einen Weltmarktanteil von 1,1 %.

Abbau in Deutschland

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

Größter deutscher Produzent sind die Quarzwerke GmbH Frechen. Weitere deutsche Produzenten sind die Amberger Kaolinwerke, die Gebrüder Dorfner und Omya.

Abbau in Österreich

Österreich ist nach Deutschland sechstgrößter Produzent der Welt. Hauptvorkommen in Österreich befinden sich in Kriechbaum-Weinzierl (Gemeinde 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 gebraucht.
• Bei der Papierherstellung hat es eine doppelte Aufgabe als Füllstoff und Aufheller.
• Weichkaolin wird in der Reifenproduktion eingesetzt.
• als gerinnungsförderndes Mittel in Serumröhrchen (zur Berechnung der PTT, einem Gerinnungsparameter)

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.

Siehe auch

Liste der Gesteine, Portal:Geowissenschaften

Literatur

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