Kaolin kukuni kimyoviy sanoatda katalizator tayanchi sifatida qo'llaniladigan, yuqori sirt maydoniga ega bo'lgani va gavdalanish muddatini bevosita oshirish orqali katalizator materiallarining ishlash samaradorligini oshirishi bilan ajralib turuvchi muhim hamda keng tarqoq materialga aylangan. Zamonaviy sanoat sohasida katalizatorlar global iqtisodni ta'minlovchi — neftni tozalash jarayonidan boshlab, plastmassa va sun'iy materiallarning asosini tashkil etuvchi petrokimyoviy mahsulotlarni ishlab chiqarishgacha, shuningdek, zararli chiqindilarni va ifloslantiruvchilarni parchalaydigan atrof-muhitni tiklashgacha bo'lgan — keng ko'lamli jarayonlarda bejirimdan foydalaniladi. Bu jarayonlar nafaqat iqtisodiy jihatdan muhim, balki jamiyat uchun ham hal etuvchi ehtiyojlarni qondiradi: yoqilg'ilar aholini bog'laydigan transport tarmoqlarini ta'minlaydi, petrokimyoviy moddalar tibbiy uskunalar, idishlar va qurilish materiallarini ishlab chiqarish imkonini beradi, atrof-muhitni himoya qiluvchi katalizatorlar esa sanoat karbon izlarini va havo ifloslanishini kamaytirishga yordam beradi. Sanoatlar yuqori samaradorlik, arzonroq xarajatlar hamda qattiq ekologik talablarga rioya qilish maqsadida katalizatorlarning ishlashini oshiruvchi tayanch materiallarga bo'lgan ehtiyoj keskin o'sdi — va kaolin kukuni katalizatorlarning faolligini hamda chidamliligini oshirishdagi noyob qobiliyati tufayli yetakchi tanlov sifatida ajralib chiqdi.
Katalizatorlarning samaradorligi faol komponentlarni (masalan, metall yoki metall oksidlarni) ushlab turish, reagentlarga shu faol markazlarga erishish uchun to'qnashuvsiz kirish imkonini berish va kuchsizroq materiallarni vayron qiladigan qattiq reaktsiya sharoitiga chidash uchun uchta asosiy vazifani bajaruvchi tayanch materiallarga bevosita bog'liq. Ishonchli tayanch material bo'lmasa, hatto eng kuchli faol komponentlar ham barqaror natija berolmaydi — faol markazlar bir-biriga yopishib ketishi (sirt maydonining kamayishiga olib keladi), reagentlarning zich tuzilmalarga kirishda qiyinchilikka duch kelishi yoki issiqlik va bosim ostida tayanchning vayron bo'lib, reaktsiya aralashmasini ifloslantirishi mumkin. Alumina yoki kvars kabi an'anaviy katalizator tayanchlari uzoq vaqt davomida foydalanilgan, lekin ular ko'pincha zamonaviy sanoat talablarini qondira olmaydi. Alumina yaxshi barqarorlikni ta'minlaydi, lekin katalitik faolligini cheklovchi past sirt maydoniga ega bo'ladi; kvars esa yuqori sirt maydonini ta'minlaydi, lekin neftni tozalashda keng tarqalgan yuqori haroratlarda vayron bo'ladigan termik barqarorlikka ega emas. Ikkalasi ham sanoat standartlariga javob beradigan darajada tozalash uchun ishlab chiqarishda xarajatliligi bilan ajralib turadi. Bunga qarama-qarshi ravishda kaolin kukuni maxsus ishlov berish orqali tabiiy mineral tuzilishini optimallashtirish orqali ushbu kamchiliklarni bartaraf etadi. Suv va organik aralashmalarini olib tashlash uchun nazorat qilinadigan qizdirish (kalsinatsiya) jarayonidan so'ng, katalizatorlarni zaharlab qo'yadigan izdagi metallarni olib tashlash maqsadida tozalashdan o'tkazilgan holda, yuqori sirt maydoni, ajoyib barqarorlik va arzonlik jihatidan muvozanatli tayanch material hosil bo'ladi. Bu kombinatsiya uning katta hajmli neft refinering korxonalardan boshlab ixtisoslashtirilgan petrokimyoviy zavodlar hamda atrof-muhitni tozalash ob'ektlarigacha bo'lgan turli xil kimyoviy sohalarda afzal ko'riladigan katalizator tayanchi sifatida qo'llanilishiga sabab bo'ldi.
Katalizator tayanchi sifatida kaolin kukunining eng yuqori sirt maydoni barcha sohalarda katalitik faolligiga va samaradorligiga bevosita ta'sir qiluvchi, shu bilan birga eng muhim va belgilovchi xususiyatdir. Katalitik reaktsiyalar faqat platina, nikel yoki metall oksidlar kabi faol komponentlarning sirtida sodir bo'ladi, shuning uchun katta sirt maydoni reagentlar bilan o'zaro ta'sir qilish uchun mavjud bo'lgan ko'proq faol markazlarga ega bo'lishni anglatadi. Faol markazlarning ko'payishi reaktsiya tezligini oshiradi, asosiy moddalarni kerakli mahsulotlarga aylantirish darajasini oshiradi hamda noxohish qo'shimcha mahsulotlarning hosil bo'lishini kamaytiradi — bu esa to'g'ridan-to'g'ri sanoat rentabelligi va barqarorligini oshiradi. Bu benzinlanish kabi yuqori hajmli sanoat sohalarida ayniqsa muhim, chunki konvertatsiya tezligidagi har bir foiz oshishi qimmatbaho yoqilg'ilar sotishdan millionlab qo'shimcha daromad olish imkonini beradi. Neft kimyo mahsulotlarini ishlab chiqarishda faol markazlarning ko'payishi etilen kabi asosiy xom ashyoning minimal chiqindi bilan polimerlarga aylanishini ta'minlaydi, ishlab chiqarish xarajatlarini pasaytiradi hamda atrof-muhitga ta'sirini kamaytiradi. Atrof-muhitni muhofaza qilish uchun mo'ljallangan katalizatorlarda faol markazlarning ko'pligi sanoat chiqindilaridan zaharli ifloslantiruvchilarni yanada yaxshi olib tashlashni anglatadi va korxonalar qat'iy chiqaruv me'yorida talablarga javob bera oladi. Sirt maydoni bilan ishlash o'rtasidagi bog'liqlik shunchalik kuchliki, katalizator ishlab chiquvchilar tez-tez tayanch sifatini sirt maydoni orqali o'lchashadi va kaolin kukuni ushbu asosiy me'yor bo'yicha ko'plab boshqa alternativalardan ustun turadi.
Kaolin poroshogi sirt maydonini oshirish uchun maxsus ishlov beriladi, bu esa toza gilni yuqori samarali katalizator tayanchiga aylantiradi. Kaolin — tabiiy holda uchraydigan fazoviy silikat minerallariga mansub bo'lib, zich qavatlarga ega bo'lganligi, namlik, organik moddalar va aralashmalar mavjudligi sababli nisbatan past sirt maydoniga ega. Uni potentsialini ochish uchun dastlab kaolin maydalash va grinderga (ezuvchi) berilib, zarrachalar hajmi kamaytiriladi, natijada boshlang'ich sirt maydoni oshadi hamda qayta ishlash tekisligi ta'minlanadi. Keyingi eng muhim bosqich — kalsinatsiya: bu jarayonda kaolin kerakli haroratgacha (o'rtacha yoki yuqori) tezlashtirilgan pechlarda isitiladi, bu esa kerakli por strukturasi hosil bo'lishiga bog'liq. Isish jarayoni bilan birga bog'langan namlik ajralib chiqadi, organik aralashmalar esa yonib ketadi, shu tufayli gil tuzilishi kengayadi hamda maydaroq o'zaro ulangan porlar hosil bo'ladi. Ushbu nanometrda o'lchanadigan porlar katta miqdordagi kanallar tarmog'ini yaratadi, natijada sirt maydoni keskin oshadi — kalsinatsiyadan o'tkazilgan kaolinning sirt maydoni toza gilnikidan o'nlab marta yuqori bo'lishi mumkin. Muhim jihat shundaki, kalsinatsiya parametrlari aniq maqsadga qarab sozlanadi: yuqori harorat kichik molekulalar (masalan, vodorod) bilan reaksiyalarga mos keladigan maydaroq, zichroq porlarni hosil qiladi, past harorat esa katta gidrokarbon molekulalarini qayta ishlash uchun kengroq porlarni hosil qiladi. Kalsinatsiyadan keyin kaolin temir oksidlari yoki og'ir metallar kabi qoldiq aralashmalardan tozalash jarayonidan o'tkaziladi, chunki ular faol komponentlarga birikib, katalizator samarasini pasaytirishi mumkin. Yakuniy mahsulot sifatida porli, yuqori darajadagi tozalangan kaolin poroshogi hosil bo'ladi, bu faol katalizator komponentlarini qo'llab-quvvatlash uchun optimal sirt maydoni va tuzilishga ega.
Neftni qayta ishlashda kaolin poroshokka tayanuvchi katalizatorlar yuqori sirt maydonidan foydalanib, benzin, dizel va reaktiv yoqilg'iga kabi yengilroq, qimmatbaho yoqilg'iga aylanadigan og'ir gidrokarbonlarni samarali bo'lishini ta'minlaydi. Butunjahon neft konlaridan olinadigan og'ir neft quyoshida to'liq transport yoqilg'isi sifatida bevosita foydalanish uchun juda katta bo'lgan murakkab gidrokarbon molekulalari mavjud bo'lib, ularning bozor qiymati past — bu molekulalarni katalitik reaktsiyalar orqali parchalash kerak. Bu reaktsiyalar katta molekulalardagi uglerod-uglerod bog'larini uzish uchun ko'plab faol markazlarga ega katalizatorlarni talab qiladi va aynan shunday xususiyatga kaolin bilan mustahkamlangan katalizatorlarga ega. Kaolin tayanchining porli tuzilishi og'ir gidrokarbon molekulalarining ichki qismidagi porlarda joylashgan faol markazlarga (odatda nikel yoki kobalt kabi metallar) osongina kirishiga imkon beradi. Shu yerda faol markazlar katta molekulalarni kichiklarga ajratadi, so'ngra ular porlardan chiqib, yengil yoqilg'i sifatida tarqaladi. An'anaviy tayanchlarga qaraganda, kaolin asosidagi katalizatorlar yuqori aylanish tezligiga erishadi — ya'ni ko'proq og'ir neft foydalaniladigan yoqilg'iga aylantiriladi — hamda katalizatorlarni to'sib qo'yadigan va tez-tez almashtirishni talab qiladigan qattiq uglerod qoldig'i (kokslar) kabi qo'shimcha mahsulotlarni kamroq hosil qiladi. Bu nafaqat qimmatbaho yoqilg'ilarning ishlab chiqarish hajmini oshiradi, balki katalizatorning foydalanish muddatini ham uzaytiradi, neftni qayta ishlash korxonalari uchun to'xtash vaqtlarini kamaytiradi. Masalan, suyuq katalitik krakingda (eng keng tarqalgan qayta ishlash jarayonlaridan biri), kaolinli katalizatorlarning benzin chiqimini sezilarli darajada oshirib, kokslanishni kamaytirishi isbotlangan bo'lib, bu neftni qayta ishlash korxonalari uchun ularni yanada samarali va foydali qiladi. Bundan tashqari, chiqindilarni kamaytirish qayta ishlanmagan og'ir neft va kokslarni yo'qotish zarurini kamaytiradi, natijada atrof-muhitga salbiy ta'sir ham pasayadi.
Neft-kimyo ishlab chiqarishda kaolin bilan mustahkamlangan katalizatorlarning yuzasi oshishi reagentlar va faol komponentlar orasidagi maksimal aloqani ta'minlaydi, bu esa xom ashyoni etilen, propilen va benzin kabi qimmatbaho kimyoviy moddalarga aylantirish jarayonini oshiradi — plastmassalar, sun'iy tolalar va maxsus kimyoviy moddalar uchun asosiy tarkibiy qismlar. Neft-kimyo jarayonlari ko'pincha bitta birikmani boshqasiga tanlab aylantirish uchun katalizatorlarni talab qiladigan aniq reaktsiyalarni o'z ichiga oladi, va kaolin tayanchining yuqori sirti reagentlarning noxohi tovarlarni hosil qilishdan oldin faol markazlar bilan o'zaro ta'sir qilishini ta'minlash orqali ushbu tanlovchanlikni oshiradi. Masalan, naftaning suv bug'ida uzilish (neft mahsuloti) jarayonida kaolin kukuniga ega katalizatorlar naftanni polietilenning asosiy komponenti bo'lgan etilenga aylantirishga yordam beradi, bu esa plastik qutilar, shishalar va parda ishlab chiqarishda ishlatiladi. Kaolinning porli tuzilishi nafta bug'ining faol markazlar bo'ylab tekis tarqalishiga imkon beradi, natijada deyarli barcha nafta kamroq qimmatli qo'shimcha mahsulotlarga emas, balki etilenga aylanadi. Xuddi shunday, avtomobil qismlari va oziq-ovqat idishlari uchun polipropilen ishlab chiqarishda ishlatiladigan propilen ishlab chiqarishda kaolin bilan mustahkamlangan katalizatorlar katta gidrokarbonlarni propilenga ajratib tashlash uchun ko'plab faol joylarni taqdim etish orqali chiqimni oshiradi. Chiqimdan tashqari, kaolin tayanch neft-kimyo jarayonlarida katalizatorning barqarorligini ham yaxshilaydi, bu juda ko'p hollarda yuqori harorat va bosimda amalga oshiriladi. Yuqori haroratlarda yumshab ketadigan kremnezem tayanchlardan farqli o'laroq, kaolin porli tuzilishini saqlab turadi, faol markazlarga kirish imkonini beradi va katalizator samaradorligi vaqt o'tishi bilan barqaror bo'lib qoladi. Bu barqarorlik katalizatorni tez-tez almashtirish zarurini kamaytiradi, neft-kimyo korxonalari uchun ishlab chiqarish xarajatlarini pasaytiradi va to'xtashlarni kamaytiradi. Erituvchilar yoki yopishtirgichlar ishlab chiqarish kabi maxsus kimyoviy moddalar ishlab chiqarishda kaolin bilan mustahkamlangan katalizatorlar reaktsiya sharoitlari ustidan aniq nazorat qilish imkonini beradi, shu tufayli mahsulot sifati doimiy ravishda qat'iy sanoat standartlariga javob beradi.
