膨润土

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1、膨润土一、矿产名称膨润土（ Bentonite） ，又称斑脱岩、膨土岩等，是以蒙脱石为主要成分的粘土岩蒙脱石粘土岩。二、矿床类型及其分布1矿床的成因类型膨润土矿的成因分为火山岩型矿床、火山岩沉积型矿床、 沉积矿床、 侵入岩型矿床。火山岩型矿床实例有辽宁黑山、吉林九台、浙江仇山、河南信阳、山东涌泉庄等；火山岩沉积岩型矿床实例有浙江平山、安徽新潭、内蒙高庙子等；沉积矿床实例如广西宁明、甘肃红泉、四川三台等；侵入岩型矿床如江苏平桥、湖南金沙洲等。2矿床的工业类型 膨润土的目的矿物是蒙脱石 （Montmorillonite ）亦称微晶高岭石或胶岭石，是含少量碱及碱土金属的含水铝硅酸盐矿物，其化学通式为

2、：Nax(H2O)4 （Al2-xMgX ）Si4O10(OH)2 根据蒙脱石层间可交换阳离子种类、含量将膨润土划分为钠基膨润土（碱性土）、钙基膨润土（碱土性土）和天然漂白土（酸性土）三种。其中钙基膨润土包括钙钠基、钙镁基等膨润土。钙基膨润土和钠基膨润土这二种工业类型是根据矿石的碱性系数划分的。碱性系数（）大于或等于 1的为钠基膨润土矿，小于1 的为钙基膨润土矿，天然漂白土则是以交换阳离子为H+、Al 3+确定的。 3矿产的分布情况 世界膨润土资源丰富，分布甚广。世界膨润土总储量约为25 亿吨，其中美国、原苏联和中国的储量占世界储量的3/4，其次是意大利、希腊、澳大利亚和德国。钙基膨润土约占7

3、080%，钠基膨润土储量不足5 亿吨。因此，世界膨润土资源虽然十分丰富，但用量最大的优质钠基膨润土却十分短缺。我国膨润土 90%为钙基膨润土。膨润土矿产遍布全国23 个省， 大型矿床 20多个。大多数矿床集中在东北三省及东部沿海各省，以及新疆、四川、甘肃、河南、广西等省。主要矿区有：辽宁黑山矿、浙江临安矿、浙江仇山矿、四川三台、甘肃酒泉、吉林双阳、福建连城、吉林九台、山东潍县涌泉、河南信阳、河北张家口和宣化、新疆托克逊矿等。三、矿床的主要工业指标膨润土矿石质量的一般工业要求以矿石中蒙脱石含量来衡量：边界品位：40%；工业平均品位： 50%。蒙脱石含量一般是用吸蓝量换算，即：M=B/K &acu

4、te ；100 式中 M-膨润土矿石中蒙脱石相对含量，%；B-吸蓝量，毫克当量 /100 克样；K-换算系数， 150。可采厚度： 12m；夹石剔除厚度： 1m。矿石储量 5000万吨的为大型矿床，中型矿床为5005000万吨， 机械制造湿压强度、干压强度、热湿拉强度、透气性；冶金球团抗压强度、落下次数、爆裂温度、 2 小时和 24 小时吸水率； 钻井泥浆造浆率、失水率、粘度计读数、视粘度、塑性粘度、动切力、湿筛分析等；石油化工脱色力、比表面积、游离酸、活性度、水分、粒度等。具体指标见六、产品质量标准。 四、矿石性质 1矿石的矿物组成 根据矿石的矿物组合及其结构构造，将膨润土矿石划分成为粘土状

5、、粉砂状、砂状、角砾状等类型， 见表 1。表 1 膨润土矿石的矿物组成 矿石类型粘土状膨润土粉砂状膨润土砂状膨润土 含“砾”膨润土 角砾状膨润土 颜色 青灰色夹紫红色青灰色或砖红色 砖红色 青灰或砖红色杂色，以青灰色为主 结构 变余晶屑凝灰结构， 变余沉凝灰结构变余凝灰结构，变余粉砂状沉凝灰结构变余凝灰结构粉砂 -细砂结构 变余沉火山角砾结构， 变余火山角砾结构角砾沉凝灰结构 组成 主要：蒙脱石，玻屑次要： 晶屑：石英 长石 斜发沸石1530%陆源碎屑 2025% 主要：蒙脱石 次要： 岩屑：硅质 岩 凝 灰 岩 熔 结凝 灰 岩 安山岩 霏细岩 晶屑：石英、斜长石、黑云母 玻屑 陆源碎屑：

6、粉砂、砂、泥主要：蒙脱石、斜发沸石3050%次要：岩屑：硅质岩、凝灰岩、安山岩520% 晶屑： 1020% 陆源碎屑： 黄铁矿、方解石 主要：蒙脱石火山岩角砾 次要： 砾石-硅质岩 晶屑：石英 斜发沸石 玻屑次要： 岩屑： 熔结凝灰岩 凝灰岩斜发沸石少量 陆源碎屑 10% 2目的矿物的矿物特征膨润土矿的目的矿物蒙脱石是一种含水的层状铝硅酸矿物。晶体结构特点是二层硅氧四面体晶片与其间的铝氧八面体晶片相结合形成晶层，构成2：1 型结构。晶层具有水分子和可交换性阳离子，见图 1。八面体空隙中的阳离子为Al3+离子，剩下两个空位，为二八面体型。蒙脱石晶体化学特点是类质同象种类多，使之化学成分复杂， 变

7、化大。八面体空隙中的Al3+常被低价的 Mg2+、 Fe2+置换；四面体空隙中的Si4+被 Al3+置换，由于低价阳离子替代高价阳离子，使结构层产生多余的负电价。为了保持电中性，在结构层之间，除水分子外，存在较大半径的阳离子 Na1+、Ca2+、Mg2+等。这些阳离子是可交换的，使蒙脱石族矿物具有离子交换性、吸水性、膨胀性、触变性、粘结性、吸附性等一系列很有价值的特性。 （图 1 待扫描） 图 1 蒙脱石的晶体结构 五、工艺特性及主要用途 由蒙脱石的晶体化学和晶体结构决定了膨润土具有以下工艺特性，这些特性使膨润土在24 个领域100 多个部门得到了应用。1 1工艺特性 阳离子交换性在蒙脱石晶层

8、中的阳离子具有可交换性能，在一定的物理化学条件下，不仅Ca2+、Mg2+、Na1+、K1+等可相互交换，而且 H+、多核金属阳离子（如羟基铝十三聚体） 、有机阳离子（如二甲基双十八烷基氯化铵） 也可交换晶层间的阳离子。 阳离子交换性是膨润土的重要工艺特性，利用这一特性，进行膨润土的改型，由钙基膨润土改型为钠基膨润土；制取活性白土、锂基膨润土、有机膨润土、柱撑蒙脱石等产品。测定膨润土矿阳离子交换容量和交换性阳离子， 是判断膨润土矿质量和划分膨润土矿属型的主要依据。阳离子交换容量是指PH 值为 7 的条件下所吸附的K+、Na+、Ca2+、Mg2+ 等阳离子总量，单位为 mmol/100g土。 阳离

9、子交换容量的英文名称为Cation Exchange Capacity，简称为 CEC。膨润土的 CEC 值愈大表示其带负电量愈大，其水化、膨胀和分散能力愈强；反之，其水化、膨胀和分散能力愈差。目前测定 CEC 的方法分为两大类： 一类是定氮蒸镏法， 另一类是氯化钡 -硫酸法。吸水性膨润土能吸附 815倍于本体积的水量，吸水后体积膨胀，体积能膨胀增大几倍到十几倍。 以吸水率和吸水比表示膨润土的吸水性。单位重量的膨润土所能吸附水的重量称为吸水率，以百分数表示。 在初始阶段， 它随时间的增长而增长， 最后达到饱和。前十分钟的吸水量和二小时的吸水量的百分比称为吸水比。膨润土的膨胀性能以膨胀容表示，

10、膨润土在稀盐酸溶液中膨胀后的容积称为膨胀容，以毫升 /克样表示。钠基膨润土比钙基、酸性膨润土的膨胀容高；同一属型的膨润土， 含蒙脱石愈多， 膨胀容愈高。 膨胀容是鉴定膨润土矿石属型和估价膨润土质量的技术指标之一。吸附脱色性膨润土对各种气体、液体、有机物质具有一定的吸附能力， 最大吸附量可达5 倍于它的重量， 尤其是酸性膨润土和经酸处理活化的活性白土对各种油类具有良好的脱色性能。以往是以脱色率和脱色力表征膨润土的吸附脱色能力，目前趋于以脱色力和比表面积来表征。在相同的测试条件下， 在脱色效果相同的情况下， 标准土用样量与试样用样量 之 比 ， 乘 以 标 准 土 的 脱 色 力 值 即 为 试

11、样 的 脱 色 力 。 以 下 式 表 示 ：T=T0´；W1/W2 式中 T试样的脱色力； T0 -标准土的脱色力； W1与试样消光量相等时的标准土重量（克） ； W2试样重量（克）。采用一定量的膨润土对煤油沥青溶液脱色，脱色前后溶液的消光值之差与脱色前溶液的消光值之比称为脱色率，以百分数表示。即：A=（E0-E2）/E0´；100式中 A脱色率（ %） ； E0 煤油沥青标准溶液的消光值； E2脱色后煤油沥青溶液的消光值。1克固体所具有的总面积为比表面。测定固体比表面的常用方法有BET（BrunauerEmmettTeller 三人）法、电子显微镜法和气相色谱法。胶质价

12、膨润土在水介质中能分散呈胶体悬浮液，这种悬浮液具有一定的粘滞性、 触变性和润滑性，以胶质价表征这些性能。膨润土与水按比例混合后，加适量氧化镁，静置24 小时后形成的凝胶层体积称为胶质价。以 15 克样形成的凝胶体体积的毫升数表示。胶质价是评价膨润土形成胶体体系及其稳定性的一种指标，是分散性、 亲水性和膨润性的综合表现。 钠基膨润土比钙基、 酸性膨润土的胶质价高； 同一属型的膨润土，含蒙脱石愈多，胶质价愈高。粘结性和可塑性膨润土和水、泥或砂等的掺合物有粘结性和可塑性，一般以湿态抗压强度（湿压强度）、热湿拉强度表示。 湿压强度是评价膨润土的湿态粘结能力。将膨润土与标准砂 （内蒙通辽县大林型砂厂产）

13、 和水按一定比例混碾， 形成粘土膜将砂粒包裹， 制成标准试样，测单位面积上所能承受的极限载荷，单位为kg/cm2。将膨润土与标准砂和水按比例混碾后， 制成标准试件， 在试件一端加热， 使之形成一定厚度的干砂层及其后的水分凝聚区， 然后加载拉力负荷， 测定试件在水分凝聚区的抗拉强度，为热湿拉强度，以kg/cm2 表示。热湿拉强度是铸造工业评价膨润土质量的重要技术指标。 造浆性能膨润土的主要用途之一是用作钻井液材料。衡量膨润土的造浆性能的主要指标之一是造浆率，即单位重量的膨润土可以配制成 具 有 表 观 粘 度 为 15mPa•； s 的 悬 浮 液 体 积 数 （ 单 位 为 m3/t

14、） 。2 2主要用途 由于膨润土具有上述工艺特性，使其作为粘结剂、吸附剂、催化剂、增稠剂、触变剂、脱色剂等广泛应用于冶金球团、铸造、钻井、化工、食品等 24 个领域 100 多个部门，见表 2。但其主要消费领域是铸造型砂、铁矿球团、 钻井泥浆，消费量约占世界总产量的75%。我国膨润土主要应用领域的消耗量为：铸造用膨润土 90.41万吨 （占 73.5%） ， 钻井泥浆 8.61万吨（占 7%） ，石油化工（包括脱色）用膨润土7.75 万吨（占 6.3%） ，铁矿球团用膨润土3.69万吨（占 3%） ， 轻工建材、农药和印染等 10.1 万吨 （占 8.2%） 。 表 2 膨润土的主要用途 应用

15、领域主要用途适用膨润土种类 铸造 型砂粘结剂钠基或钙、镁基土 水化型砂的粘结剂， 表面稳定剂有机膨润土、锂基土 冶金 铁精矿球团粘结剂钠基土为主 钻井泥浆配制具有高流变和触变性能的钻井泥浆悬浮液 钻机解卡剂钠、 钙、 镁 基土有机膨润土 食品 动植物油的脱色和净化 葡萄酒和果汁的澄清， 啤酒的稳定处理， 糖化处理，糖汁净化 漂白土 钙、镁基膨润土 石油 石油、油脂、石腊、石蜡油（煤油的精炼）脱色和净化 石油裂化的催化剂载体漂白土 钙、 镁基膨润土 制备焦油 -水的乳化液钠基土（活化的或天然的） 沥青表层的稳定剂 润滑油（油脂）的稠化剂有机膨润土 农业 土壤改良剂 混合肥料的添加剂动物饲料的添加

16、料，粘合剂，提高饲料利用率家禽产肉、蛋率、动物圈垫土（去味消毒）钙基膨润土最好，其他膨润土也可用纺织印染填充、漂白抗静电涂层 代替淀粉上浆及做印花糊料漂白土 钠基土（活化或天然的） 化工 催化剂、杀虫剂、农药和杀菌剂的载体橡胶和塑料的填料干燥剂、过滤剂、洗涤剂、香皂、牙膏等日用化工用品的添加剂颜料、原浆涂料的触变和和增稠，在合成树脂及铁、铅、锌等系列颜料的油漆中防尘沉降助剂漂白土 钠基土（活化或天然） 锂基、镁基膨润土 防油墨沉降助剂有机膨润土 水净化和污水处理处理工业废水 （液） 游泳池水的净化 食品工业废料处理 放射性废物的吸附剂漂白土钠基膨润土（活化或天然）民用及建筑泥浆槽的悬浮液、土的稳定剂、打夯的润滑剂、 混凝土的增塑剂和添加剂 水泥混合材料 水池防渗漏 各种膨润土 造纸 复写纸的染色剂、颜料填料漂白土、钙、镁基膨润土陶瓷工业陶瓷原料的增塑剂（提高陶瓷坯体的抗压强度）制造釉料及搪瓷 各种膨润土 医药、化妆品 药物的吸着剂和药膏、药丸的粘结剂、化妆品的底