膨潤土

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膨潤土(Bentonite)是以蒙脫石為主的含水粘土礦。蒙脫石的化學成分為:(Al2,Mg3)Si4O10 OH2•nH2O,由於它具有特殊的性質。如膨潤性、粘結性、吸附性、催化性、觸變性、懸浮性以及陽離子交換性。所以廣泛用於各個工業領域。

基本信息

英文名

  bentonite

別名

  膨土岩;皂土;斑脫岩

組成

  (Na,Ca)0.33(Al,Mg,Fe)2[(Si,Al)4O10](OH)2·nH2O(蒙脫石);分析值:Al2O3:16.54%、FeO:0.26%、SiO2:50.95%、Fe2O3:1.36%、MgO:4.65%、CaO:2.26%、K2O:0.47%、H2O:23.29%。

CAS

  CAS號: 1302-78-9[1]

性質

  膨潤土是一種黏土岩、亦稱蒙脫石黏土岩、常含少量伊利石高嶺石、埃洛石、綠泥石、沸石、石英、長石、方解石等;一般為白色、淡黃色,因含鐵量變化又呈淺灰、淺綠、粉紅、褐紅、磚紅、灰黑色等;具蠟狀、土狀或油脂光澤;膨潤土有的鬆散如土,也有的緻密堅硬。主要化學成分是二氧化硅三氧化二鋁和水,還含有鐵、鎂、鈣、鈉、鉀等元素,Na2O和CaO含量對膨潤土的物理化學性質和工藝技術性能影響頗大。蒙脫石礦物屬單斜晶系,通常呈土狀塊體,白色,有時帶淺紅、淺綠、淡黃等色。光澤暗淡。XX1~2,密度2~3g/cm3。按蒙脫石可交換陽離子的種類、含量和層電荷大小,膨潤土可分為鈉基膨潤土(鹼性土)、鈣基膨潤土(鹼土性土)、天然漂白土(酸性土或酸性白土),其中鈣基膨潤土又包括鈣鈉基和鈣鎂基等。膨潤土具有強的吸濕性和膨脹性,可吸附8~15倍于自身體積的水量,體積膨脹可達數倍至30倍;在水介質中能分散成膠凝狀和懸浮狀,這種介質溶液具有一定的黏滯性、能變性和潤滑性;有較強的陽離子交換能力;對各種氣體、液體、有機物質有一定的吸附能力,最大吸附量可達5倍于自身的重量;它與水、泥或細沙的摻和物具有可塑性和黏結性;具有表面活性的酸性漂白土能吸附有色離子。

簡介

  膨潤土是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產,蒙脫石結構是由兩個硅氧四面體夾一層鋁氧八面體

膨潤土

組成的2:1型晶體結構[2],由於蒙脫石晶胞形成的層狀結構存在某些陽離子,如Cu、Mg、Na、K等,且這些陽離子與蒙脫石晶胞的作用很不牢固,易被其它陽離子交換,故具有較好的離子交換性。國外已在工農業生產24領域100多個部門中應用,有300多個產品,因而人們稱之為「萬能土」。   膨潤土也叫斑脫岩,皂土或膨土岩。我國開發使用膨潤土的歷史悠久,原來只是做為一種洗滌劑。(四川仁壽地區數百年前就有露天礦,當地人稱膨潤土為土粉)。真正被廣泛使用卻只有百來年歷史。美國最早發現是在懷俄明州的古地層中,呈黃綠色的粘土,加水后能膨脹成糊狀,後來人們就把凡是有這種性質的粘土,統稱為膨潤土。其實膨潤土的主要礦物成分是蒙脫石,含量在85-90%,膨潤土的一些性質也都是由蒙脫石所決定的。蒙脫石可呈各種顏色如黃綠、黃白、灰、白色等等。可以成緻密塊狀,也可為鬆散的土狀,用手指搓磨時有滑感,小塊體加水后體積脹大數倍至20-30倍,在水中呈懸浮狀,水少時呈糊狀。蒙脫石的性質和它的化學成分和內部結構有關。

性質及應用

  蒙脫石的性質和層間的交換性陽離子種類有很大關係。根據層間主要交換性陽離子的種類,通常蒙脫石分為鈣蒙脫石和鈉蒙脫石。   蒙脫石有吸附性和陽離子交換性能,可用於除去食油毒素、汽油和煤油的凈化、廢水處理;由於有很好的吸水膨脹性能以及分散和懸浮及造漿性,因此用於鑽井泥漿、阻燃(懸浮滅火);還可在造紙工業中做填料,可優化塗料的性能如附著力、遮蓋力、耐水性、耐洗刷性等;由於有很好的粘結力,可代替澱粉用於紡織工業中的紗線上漿既節糧,又不起毛,槳后還不發出異味,真是一舉雙得。   總的說,鈉質蒙脫石(或鈉膨潤土)的性質比鈣質的好。但世界上鈣質土的分佈遠廣于鈉質土,因此除了加強尋找鈉質土外就是要對鈣質土進行改性,使它成為鈉質土。   膨潤土(蒙脫石)由於有良好的物理化學性能,可做粘結劑懸浮劑觸變劑穩定劑、凈化脫色劑、充填料、飼料催化劑等,廣泛用於農業、輕工業及化妝品藥品等領域,所以蒙脫石是一種用途廣泛的天然礦物材料。

組成

  1898年美國地質學者Knighl在美國懷俄明州落基山河附近發現了一種綠黃色吸水膨脹的粘土物質,由於產地為:「 Fort Beton 」,因而取名膨潤土(Betonite)。膨潤土也叫斑脫岩或膨土岩,膨潤土的主要礦物成分是蒙脫石,含量在85-90%,膨潤土的一些性質也都是由蒙脫石所決定的。   蒙脫石可呈各種顏色如黃綠、黃白、灰、白色等等。可以成緻密塊狀,也可為鬆散的土狀,用手指搓磨時有滑感,小塊體加水后體積脹大,在水中呈懸浮狀,水少時呈糊狀。蒙脫石有吸附性和陽離子交換性能,可用於除去石油的毒素、汽油和煤油的凈化、廢水處理;由於有很好的吸水膨脹性能以及分散和懸浮及造漿性,因此用於鑽井泥漿、阻燃(懸浮滅火);還可在造紙工業中做填料,可優化塗料的性能如附著力、遮蓋力、耐水性、耐洗刷性等;由於有很好的粘結力,可代替澱粉用於紡織工業中的紗線上漿既節糧,又不起毛,漿后還不發出異味。

膨潤土的分類

分類

  膨潤土的層間陽離子種類決定膨潤土的類型,層間陽離子為Na+時稱鈉基膨潤土;層間陽離子為Ca2+時稱鈣基膨潤土;層間陽離子為H+時稱氫基膨潤土(活性白土);層間陽離子為有機陽離子時稱有機膨潤土。

氫基膨潤土(活性白土)

  活性白土是用粘土(主要是膨潤土)為原料,經無機酸化處理,再經水漂洗、乾燥製成的吸附劑,外觀為乳白色粉末,無臭,無味,無毒,吸附性能很強,能吸附有色物質、有機物質。在空氣中易吸潮,放置過久會降低吸附性能。但是,加熱至300攝氏度以上便開始失去結晶水,使結構發生變化,影響褪色效果。活性白土不溶於水、有機溶劑和各種油類中,幾乎完全溶於熱燒鹼和鹽酸中,相對密度2.3~2.5,在水及油中膨潤極小。

有機膨潤土

  有機膨潤土是一種無機礦物/有機銨複合物,以膨潤土為原料,利用膨潤土中蒙脫石的層片狀結構及其能在水或有機溶劑中溶脹分散成膠體級粘粒特性,通過離子交換技術XX有機覆蓋劑而製成的。有機膨潤土在各類有機溶劑、油類、液體樹脂中能形成凝膠,具有良好的增稠性、觸變性、懸浮穩定性、高溫穩定性、潤滑性、成膜性,耐水性及化學穩定性,在塗料工業中有重要的應用價值。在油漆油墨、航空、冶金、化纖、石油等工業中也有廣泛的應用。

膨潤土礦

  膨潤土礦是一種多種用途的礦產,其質量和應用領域主要取決於其中蒙脫石含量和屬性類型及其晶體化學特性。因而,其開發利用必須因礦而異,因作用而異。如生產活性白土,鈣基轉鈉基,供石油鑽探用的鑽井注漿,代替澱粉用於紡紗、印染的漿料,建材上用內外牆塗料,製備有機膨潤土,用膨潤土合成4A沸石、生產白炭黑等等。

膨潤土的性質

  膨潤土具有很強的吸濕性,能吸附相當於自身體積8一20倍的水而膨脹至30倍;在水介質中能分散呈膠體懸浮液,並具有一定的粘滯性、觸變性和潤滑性,它和泥沙等的摻和物具有可塑性和粘結性,有較強的陽離子交換能力和吸附能力。

膨潤土的應用

  膨潤土由於有良好的物理化學性能,素有「萬能」粘土之稱,可做粘結劑、懸浮劑、觸變劑、穩定劑、凈化脫色劑、充填料、飼料、催化劑等,廣泛用於石油開採、定向穿越鋼鐵鑄造、冶金球團、化工塗料、複合肥、漿紗、橡膠、塑料、造紙、凈化水、吸潮劑、農藥等領域。

我國膨潤土的發展現狀

  勘探研究表明,我國膨潤土的儲量世界第一位,種類齊全,分佈廣,遍布26個省市,產量和出口均居世界前列。據不完全統計,目前我國膨潤土年產量已超過350萬噸,而總儲量占世界總量的60%。目前已累計探明儲量50.87億噸以上,保有儲量大於70億噸。   現已探明的100多個膨潤土礦產地主要集中分佈于新疆、廣西、內蒙以及東北三省,其中新疆和布克賽爾蒙古自治縣境內的膨潤土礦儲量已突破23億噸,是目前已探明儲量的全國最大膨潤土礦區。據新疆地礦部門證實,和布克賽爾蒙古自治縣境內有7處膨潤土礦床,其中有4處大型礦床(烏蘭英格、日月雷、德侖山南和德侖山西南)。烏蘭英格礦區膨潤土礦地質儲量為5.728億噸,其中表內C—D級膨潤土礦儲量22948萬噸,表外D級儲量248萬噸,占全國同級膨潤土儲量的13.74%。日月雷礦區膨潤土礦地質儲量8億噸,德侖山南及德侖山西南膨潤土礦地質儲量分別為2.1億噸及O.8億噸。   專家估計,烏蘭英格地區膨潤土礦藏遠景儲量可望超過50億噸。廣西產地有寧明、田東、崇左、桂平、橫縣等處,蘊藏量最大的是寧明,達6.4億噸,其次是田東,達4000萬噸,總儲量超過ll億噸。內蒙古的寧城、興和、霍林、固陽等地都有十分豐富的膨潤土礦,儲量最大是赤峰寧城,達10億噸以上。其餘分佈于江蘇、四川(南充)河北、湖北、山東、安徽、浙江、江西、河南、陝西和甘肅等省(區)。可見,膨潤土礦資源高度集中,這有利於組建大型企業集團,建立大型生產基地,向專業化、規模化、集約化發展。   據預測,我國膨潤土礦資源量已超過80億噸,為新產品的開發和研究、市場的開拓、競爭力的提高等奠定了資源基礎。但是我國膨潤土開發利用的程度很低,累計開採量不足已探明儲量的1%。在國際市場上是一種「低出高進」的局面,即出口低級產品(原礦、鑄造用、鑽井用、低檔活性白土等),進口高級產品(洗衣粉柔順劑、高檔有機土、膨潤土防水毯等)。   據不完全統計,中國目前膨潤土產品年產銷量約270萬噸,其中用於鑄造型砂100~110萬噸,用於鑽井泥漿70萬噸,用於冶金球團45萬噸,用於油脂脫色(活性白土)20萬噸,用於其他20~30萬噸。行業特點是企業規模小(年產萬噸以上的企業屈指可數)、技術水平低、由於是資源型行業而競爭不是很劇烈、產銷量與價格均逐年上升。

製備及應用

  (一)方法與工藝   1、半濕法生產高效活性白土方法   2、催化酸處理海泡石、膨潤土的工藝   3、防污膨潤土製備方法4、廢白土渣綜合利用的新方法   5、復方中草藥膨潤土飼料添加劑   6、改善蒙脫石粘土的抗污染性的方法   7、改性膨潤土及其應用8、改性膨潤土組合物   9、干法生產有機膨潤土的方法   10、含脫氮劑和廢油的廢白土處理方法   11、航煤脫色用顆粒白土的再生工藝方法   12、合成二八面體蒙脫石粘土   13、活性白土的製備方法   14、活性白土生產方法   15、活性白土生產方法2   16、活性白土生產方法3   17、鹼法活化膨潤土生產P型洗滌用沸石的工藝方法   18、接枝膨潤土高吸水材料及其製造方法   19、鋰膨潤土懸浮劑的製造方法   20、粒膨潤土的生產方法    (二)設備選型   1、分級式衝擊磨,該設備粉碎膨潤土粒度可調,產量大等優點;   2、環磨機,該設備適合集約化生產線,粉碎膨潤土粒度可調範圍很廣,產量大等優點。