Volkanik kül malzemesi türü olan metakaolin, kalsinasyon işlemi sırasında düşük enerji tüketimi ve düşük çevre kirliliği nedeniyle çimento için mükemmel bir alternatiftir ve karışım çimento haline getirildiğinde Portland çimentosunun mukavemet ve dayanıklılık gibi bazı özelliklerini iyileştirme yeteneğine sahiptir. Son yıllarda birçok bilim insanı kaolinin volkanik kül aktivitesini incelemeye kendini adamıştır. Bu makale, kaolinin optimum kalsinasyon sıcaklığı ve süresini, aktivitesini etkileyen faktörleri ve kaolinin özelliklerini ve aktivitesini tespit etme yöntemlerini özetlemektedir. Önceki çalışmalar, kaolin için optimum kalsinasyon sıcaklığı ve süresinin mineral bileşimi, kristalinite ve kaolin içeriği gibi faktörlerden etkilendiğini, bunların arasında kaolin yapısının kristalinitesinin kalsinasyondan sonraki aktivitesi üzerinde en büyük etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Ham cevherin özelliklerini analiz etmek için XRD, TG-DTA, IR ve diğer yöntemler kullanılmıştır. Kaolinin aktivitesi, Frantini testi, iletkenlik testi ve mukavemet aktivite indeksi gibi yöntemlerle belirlenmiştir. En doğru yöntemler Frantini testi ve mukavemet aktivite indeksi testidir.
Metakaolin (kısaltması MK), kaolinin (Al2O3 • 2SiO2 • 2 H2O, AS2H2) uygun bir sıcaklıkta (600-900 ℃) dehidrasyonuyla oluşan susuz bir alüminyum silikattır (Al2O3 • 2SiO2, AS2). Kaolin, katmanlı silikat yapısına aittir ve katmanlar van der Waals bağlarıyla bağlanmıştır; OH– iyonları ise bu bağların içinde sıkıca bağlıdır. Kaolin havada ısıtıldığında, çeşitli yapısal değişikliklere uğrar. Yaklaşık 600 ℃'ye ısıtıldığında, dehidrasyon nedeniyle kaolinin katmanlı yapısı bozulur ve kristalliği düşük bir geçiş fazı olan metakaolin oluşur.
Metakaolinin düzensiz moleküler dizilimi nedeniyle, termodinamik olarak kararsız bir durum sergiler ve uygun uyarım altında çimentolu özellikler gösterir. Metakaolin, Ca(OH)₂(CH) ve su ile reaksiyona girerek çimentoya benzer hidratasyon ürünleri üretebilen oldukça aktif bir yapay volkanik kül malzemesidir. Bu özelliğinden yararlanılarak, çimento için katkı maddesi olarak kullanıldığında, çimento hidratasyon işlemi sırasında oluşan CH ile reaksiyona girerek çimentonun bazı özelliklerini iyileştirebilir.
Metakaolin (MK), kaolinin yüksek sıcaklıklarda dehidrasyonuyla oluşan bir üründür ve kalsinasyon sıcaklığı ürünün aktivitesini etkileyebilir.
Sıcaklık 950 ℃'nin üzerine çıktığında, ürün kristalleşmeye ve mullit ile kristobalite dönüşmeye başlar.
Nemlendirme özelliğini kaybedecektir.
Kalsine kaolin, kauçuk, plastik ve kaplamalar gibi polimer malzemelerin üretiminde yaygın olarak kullanılan bir inorganik dolgu maddesidir. Bu ürünlerin maliyetini düşürebilir ve özellikle malzemelerin fiziksel ve kimyasal özelliklerini iyileştirebilir.