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.).

Struktur

Die Kristallstruktur von Kaolinit besteht aus einer Tetraederschicht, die mit einer Oktaederschicht verknüpft ist. Erstere besteht aus Tetraedern, die über basale Sauerstoffe verknüpft (polymerisiert) und ausschließlich mit Silizium besetzt sind. Die Oktaederschicht besteht hingegen aus kantenverknüpften Oktaedern, die ausschließlich mit Aluminium besetzt sind. Diese, aus Tetraeder- und Oktaederschicht bestehende Struktur bezeichnet man als 1:1-Schichtpaket.

Kaolinit ist das am häufigsten auftretende Mineral der Kaolinitgruppe. Dickit und Nakrit sind Polytype von Kaolinit, das heißt, sie sind chemisch identisch mit Kaolinit, die Stapelung der 1:1-Schichtpakete erfolgt jedoch in unterschiedlichen regulären Abfolgen.

Dickit und Nakrit sind zum Beispiel „double-layer“ Polytype, das heißt, die Periodizität entlang der kristallographischen c-Achse beträgt 2 mal 7 Angström, entsprechend zwei 1:1-Schichtpaketen. Halloysit, auch als 10-Å-Halloysit bezeichnet, ist ein hydratisierter Kaolinit, das heißt, zwischen den 1:1-Schichtpaketen befindet sich ein Zwischenschichtpaket aus Wassermolekülen. Diese können die Struktur spontan oder durch vorsichtiges Erwärmen allmählich, bereits bei Raumtemperatur, oder unter Vakuumbedingungen verlassen. Entwässerter 10-Å-Halloysit wird auch als 7-Å-Halloysit bezeichnet. Allophan und Imogolit sind schlecht geordnete, wasserhaltige Alumosilikate.

Vorkommen

Kaolinit besteht aus submikroskopischen Kristallen mit blättrigem Habitus (Erscheinungsbild). Er ist zumeist Bestandteil derjenigen Tonmineralfraktion eines Sediments, der per Definition ein Korndurchmesser unterhalb von zwei Mikrometern zugeordnet wird. Das Mineral ist ein allgegenwärtiges Alumosilikat in den Böden feuchtwarmer Regionen und ein typisches Produkt der chemischen Verwitterung anderer Alumosilikate durch Säure- oder partielle Hydrolyse, im Besonderen von Mineralen der Feldspat-Gruppe. Kaolinit ist Bestandteil verschiedener diagenetischer Abfolgen, und kann als Füllmineral in Porenräumen von Sedimenten angetroffen werden. Es wird bei Temperaturen unterhalb von 300 °C, niedrigem Druck und bei pH-Werten zwischen 3 und 5 sowie bei geringen Kalium-Konzentrationen gebildet. Bei höheren Konzentrationen entsteht stattdessen das Phyllosilikat Illit.

Das Ausgangsgestein ist zumeist ein saurer Magmatit wie zu Beispiel Granit oder Rhyolit. Ausgangsminerale sind sowohl Feldspäte als auch Muskovit. Die Umsetzung von Kalifeldspat zu Kaolinit unter Oberflächenbedingungen wird bei einem pH-Wert unter 5 als Säurehydrolyse oder partielle Hydrolyse bezeichnet:

• $4\; KAlSi\_3O\_8\; (s)\; +\; 6\; H\_2O\; (l)\; \backslash rightarrow\; Si\_4Al\_4O\_\{10\}(OH)\_8\; (s)\; +\; 8\; SiO\_2\; (s)\; +\; 4K(OH)\; (aq)$

Kalifeldspat setzt sich mit Wasser zu Kaolinit, Quarz und Kaliumhydroxidlösung um.

Kalium muss abtransportiert werden, da sich sonst anstelle von Kaolinit Illit bildet. Unter tropischen Bedingungen mit hohen Niederschlagsraten, schneller Entwässerung, niedrigem Grundwasserstand und adäquatem Wasserfluss zum Abtransport der löslichen Komponenten sind Granit und Rhyolit leicht zu Kaolinit und Quarz verwitterbar. Die immobilen Komponenten sind Aluminium und Silizium, während hingegen die Alkali- und Erdalkalielemente als mobil bezeichnet werden können. Bei noch intensiverer Verwitterung wird aus Kaolinit Silizium gelöst und Gibbsit gebildet. Plagioklase verwittern im Allgemeinem vor Kalifeldspat und Muskowit.

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.

Abbau

Das Hauptabbaugebiet für Kaolin in Deutschland befindet sich bei Hirschau in der Oberpfalz. Hauptvorkommen in Österreich befinden sich in Kriechbaum-Weinzierl (zur Gemeinde Tragwein, Grube und Tagbau) und Aspang-Zöbern.

Die größten Abbauunternehmen sind Imery (F), CADAM/PPSA (Bra), Thiele (USA), Engelhard (USA), Huber (USA) und die deutschen Quarzwerke, die 2003 einen Weltmarktanteil von 1,1 % hielten. Weitere deutsche Produzenten sind die Amberger Kaolinwerke, die Gebrüder Dorfner und Omya. In Österreich ist die Kamig (Österreichische Kaolin- und Montanindustrie Aktiengesellschaft) in Tragwein das größte der drei existenten 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.

Verwendung als Rohstoff

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.

Geschichte

Das Wort Kaolin (高嶺土) stammt vom chinesischen Ort Gaoling (高嶺) und bezeichnet dort den Hügel Kau-ling östlich der Stadt Jingdezhen in der zentralchinesischen Provinz Jiang Xi. Von diesem Ort stammten die ersten Proben, die nach Europa exportiert wurden durch den französischen Jesuitenparter Francois Xavier d`Entrecolles. Zuvor nannte man Kaolin im deutschsprachigen Raum „Weißton“ oder „Passauer Erde“.

Obschon die Herstellung von Stein- und Tongut so alt ist wie das Sesshaftwerden der Menschen, hat die Herstellung von Porzellan aus Kaolinit und Feldspat in einer primitiven Form wahrscheinlich erst im siebten nachchristlichen Jahrhundert in China stattgefunden.

Verwendet wurde das Mineral dort aber bereits im Jahre 105 als Füllstoffmineral bei der Papierherstellung. 600 Jahre später wurde es dann nahe dem oben genannten Hügel als Rohstoff für die chinesische Keramik- und Porzellanindustrie verwendet. Die Entwicklung dieser Art von Keramik ging mit der Entwicklung von Hochtemperaturbrennöfen einher, die eine ausreichend hohe Temperatur von 1450 °C für die Verglasung (Vitrification) von Kaolinit und Feldspat zur Verfügung stellen konnten. Chinaporzellan war denn auch anfangs eine der wichtigsten Handelswaren zwischen Europa und China. Seit 1707 wurde nahe Meissen die erste Kaolinit-Lagerstätte zur Porzellanherstellung in Europa ausgebeutet.

Siehe auch: Liste von Mineralen

Literatur

• Guggenheim, S., Alietti, A., Drits, V.A., Formoso, M.L.L., Galan, E., Köster, H.M., Paquet, H., Watanabe T., and ex officio members Bain D.C. (Editor, Clay Minerals) and Hundall W.H. (Editor, Clays and Clay Minerals) (1996); Report of the Association Internationale Pour L’Étude des Argiles (AiPea) Nomenclature Committee for 1996. Clays and Clay Minerals, 45, Seite 298

Weblinks

• Kaolinit im Mineralienatlas WiKi
• Eigenschaften von Kaolinit (auf Englisch)

Mineral

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