Kaip vulkaninių pelenų medžiaga, metakaolinas yra puikus cemento pakaitalas dėl mažo energijos suvartojimo ir mažos aplinkos taršos kalcinavimo proceso metu, taip pat dėl ​​savo gebėjimo pagerinti tam tikras portlandcemenčio savybes, tokias kaip stiprumas ir ilgaamžiškumas, kai jis paverčiamas mišriu cementu. Pastaraisiais metais daugelis mokslininkų skyrė kaolino vulkaninių pelenų aktyvumo tyrimams. Šiame straipsnyje aprašoma optimali kaolino kalcinavimo temperatūra ir laikas, veiksniai, darantys įtaką jo aktyvumui, ir kaolino savybių bei aktyvumo nustatymo metodai. Ankstesni tyrimai parodė, kad optimaliai kaolino kalcinavimo temperatūrai ir laikui įtakos turi tokie veiksniai kaip mineralinė sudėtis, kristališkumas ir kaolino kiekis, iš kurių kaolino struktūros kristališkumas turi didžiausią įtaką jo aktyvumui po kalcinavimo. Žaliavinės rūdos savybėms analizuoti buvo naudojami XRD, TG-DTA, IR ir kiti metodai. Kaolino aktyvumas buvo nustatytas tokiais metodais kaip Frantini testas, laidumo testas ir stiprumo aktyvumo indeksas. Tiksliausi metodai buvo Frantini testas ir stiprumo aktyvumo indekso testas.
Metakaolinas (sutrumpintai MK) yra bevandenis aliuminio silikatas (Al2O3 • 2SiO2, AS2), susidarantis dehidratuojant kaoliną (Al2O3 • 2SiO2 • 2 H2O, AS2H2) tinkamoje temperatūroje (600–900 ℃). Kaolinas priklauso sluoksniuotos silikatinės struktūros sluoksniams, o juos sujungia van der Valso jungtys, o OH– jonai yra tvirtai surišti. Kaitinant kaoliną ore, jis patiria keletą struktūrinių pokyčių. Kaitinant iki maždaug 600 ℃, kaolino sluoksniuota struktūra dėl dehidratacijos suyra ir susidaro prasto kristališkumo pereinamoji fazė – metakaolinas.
Dėl netaisyklingos metakaolino molekulių išsidėstymo, tinkamai sužadintas, jis pasižymi termodinamine metastabilia būsena ir cementinėmis savybėmis. Metakaolinas yra labai aktyvi dirbtinė vulkaninių pelenų medžiaga, kuri gali reaguoti su Ca (OH)₂ (CH₄) ir vandeniu, sudarydama hidratacijos produktus, panašius į cemento. Pasinaudodamas šia savybe, naudodamas kaip cemento priedą, jis gali reaguoti su CH₄, susidarančiu cemento hidratacijos proceso metu, o tai gali pagerinti tam tikras cemento savybes.
Metakaolinas (MK) yra produktas, susidarantis dehidratuojant kaoliną aukštoje temperatūroje, o kalcinavimo temperatūra gali turėti įtakos produkto aktyvumui.
Kai temperatūra pakyla virš 950 ℃, produktas pradeda kristalizuotis ir virsta mulitu ir kristobalitu,
Jis praras savo drėkinamąjį aktyvumą.
Kalcinuotas kaolinas yra dažnai naudojamas neorganinis užpildas polimerinių medžiagų, tokių kaip guma, plastikai ir dangos, gamybos pramonėje. Jis gali sumažinti šių produktų kainą, ypač pagerinti medžiagų fizikines ir chemines savybes.