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2017-06-09

  矿物概况

  膨润土(Bentonite)是以蒙脱石为主的含水粘土矿。蒙脱石又称“微晶高岭石”或“胶岭石”,是一种层状含水的铝硅酸盐矿物,其理论结构式为:

  Ex·nH2O{(Al2-xMgX)[(Si,Al)4O10](OH)2}

  式中,E为层间可交换的阳离子,主要为Ca2+、Na+、Mg2+、K+,x为E作为一价阳离子时单位化学式的层电荷数,一般变化在0.2~0.6。

  膨润土常含少量的伊利石、高岭石、沸石、长石和方解石等矿物,一般呈白色、灰色、粉红色、黄色、褐黑等多种颜色;具油脂光泽、蜡状光泽;断口为贝壳状或锯齿状;其形态常呈土状隐晶质块体,有时呈细小鳞片状、球粒状;硬度2~2.5密度;2~2.7g/cm3;性软有滑感,吸水膨胀,最大吸水量可为其体积的8~15倍。

  膨润土的主要化学成份为SiO2、Al2O3、H2O、FeO、Fe2O3、CaO、Na2O、K2O、TiO2等。根据膨润土中所含的可交换阳离子的种类、含量和结晶化学性质等,又将膨润土分为钙基膨润土、钠基膨润土等类型。一般根据?Na / ?Ca进行划分,?Na / ?Ca ?1为钠基膨润土,?Na / ?Ca1<1为钙基膨润土。

  钠基膨润土比钙基膨润土有更高的膨胀性和阳离子交换容量,在水中的分散性好,且胶质价高,粘性、润滑性及热稳定性具佳。此外,触变性、热湿拉强度和干压强度也较好,所以钠基膨润土性能更好,利用价值更大。由于它具有特殊的性质。如膨润性、粘结性、吸附性、催化性、触变性、悬浮性以及阳离子交换性。所以广泛用于各个工业领域。

  中国膨润土矿资源丰富,分布广泛,全国23个省(区)皆有膨润土矿产出。浙江临安平山的钠基膨润土矿是我国首次发现的第一个大型钠基膨润土矿床。

  探明储量的矿区有100余处,总保有储量矿石24.6亿吨,居世界第1位。但其中90%为钙基土,而钠基土储量少。地区分布上以广西、新疆,内蒙古为多,分别占全国储量的26.1%、13.9%和8.5%。主要膨润土矿区有广西宁明,新疆布克塞尔、托克逊、阿尔泰,内蒙古兴和,陕西延安,辽宁黑山,吉林九台,河北宣化、浙江余杭,河北隆化,辽宁建平、浙江临安、余杭、仇山,甘肃金昌、山东潍坊淄溥、烟台、青岛,河北张家口,宣化,湖北襄阳,河南信阳,甘肃嘉峪关,四川三台、盐亭、广安、渠县,福建连城,陕西延安。中国膨润土工业是从上世纪50年代开始发展起来的,目前已开采矿山企业有二百余个,但生产规模多为中、小型。

  性质结构

  蒙脱石晶体由两个硅氧四面体中夹一个铝(镁)氧(氢氧)八面体组成的层状结构,属2:1层型。四面体中有少量的Si4+被A13+置换,八面体中有少量的Al23+被Mg2+置换。由于这些多面体中高价离子被低价离子置换,造成晶体层间产生永久性负电荷,晶层间被吸附的阳离子是可交换的。类质同像置换是蒙脱石产生许多重要性能的根源。

  层间水的含量取决于层间阳离子的种类和环境中的温度和湿度。水分子的吸附是以层的形式存在于结构层之间,最多可达4层。

  根据层间可交换离子的种类和数量不同,自然界的蒙脱石可分为:钙蒙脱石、钠蒙脱石、镁蒙脱石、铝(氢)蒙脱石及钾蒙脱石等。

  蒙脱石矿物属单斜晶系。通常呈土状块体。白色,有时带浅红、浅绿、淡黄等色。光泽暗淡。硬度为1。密度约为2g/cm3。吸水性强,吸水后其体积能膨胀增大几倍到十几倍,具有很强的吸附力和阳离子交换性能。

  用途作用

  膨润土是一种极有价值、多用途的非金属矿物,享有“万能”粘土之称。膨润土及其加工产品具有具有优良的工艺性能,如分散悬浮性、触变性、流变性、吸附性、膨润性、可塑性、粘结性、阳离子交换性等,可用作粘结剂、悬浮剂、触变剂、增塑剂、增稠剂、润滑剂、絮凝剂、稳定剂、催化剂、净化脱色剂、澄清剂、填充剂、吸附剂、化工载体等,广泛应用于石油、冶金、化工、铸造、建筑、塑料、橡胶、油漆涂料、轻工、环保等。利用蒙脱石层状晶体结构和层间纳米尺度的高分子插层和原位聚合技术是高强度和高性能纳米塑料或纳米高分子材料的主要生产方法之一,有着良好的发展前景。

  膨润土虽然用途很广,但目前最主要和用量最大的是冶金、铸造和钻井泥浆三个领域,约占膨润土总用量的75%,其它应用领域约占25%。膨润土及其制品的主要用途详见表1。

  表1膨润土及其制品的主要用途

  应用领域主要用途所用膨润土种类

  铸造型砂粘结剂钠基膨润土或钙、镁基膨润土

  水化型砂的粘结剂、表面稳定剂有机膨润土

  冶金铁精矿球团粘结剂钠基膨润土为主

  钻井泥浆配置具有高流变和触变性能的钻井泥浆悬浮液

  钻机解卡剂钠基膨润土或钙、镁基膨润土

  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、啤酒的稳定化处理、糖化处理、糖汁净化活性白土(漂白土)、钠基膨润土、其他膨润土

  石油石油、油脂、石蜡油(煤油)的精练、石蜡、脱色和净化

  石油裂化的催化剂栽体活性白土

  钙、镁基膨润土

  制备焦油—水的乳化液钠基膨润土(活化或多天然)

  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、饲料添加剂、粘合剂、动物圈垫土(去味消毒)各种膨润土

  化工催化剂、农药和杀虫剂的栽体

  橡胶和塑料制品的填料

  干燥剂、过滤剂、洗涤剂、香皂、牙膏等日化品添加剂

  涂料、油墨的触变增稠剂,油漆、油墨的防沉降助剂活性白土(漂白土)

  钠基膨润土(活化或天然)

  锂基、镁基膨润土

  有机膨润土

  环保、生态建设工业废水处理、游泳池水的净化、食品工业废料处理、放射性废物的吸附处理剂、水土保持、固砂活性白土、钠基膨润土(活化或天然)等

  建筑防水和防渗材料、水泥混合材料、混凝土增塑剂和添加剂等各种膨润土

  造纸复写纸的染色剂、颜料填料活性白土、钙、镁基膨润土

  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活性白土、钠基膨润土(活化或天然)

  陶瓷陶瓷原料的增塑剂(提高陶瓷胚体的抗压强度)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、化妆品底料镁、钙、锂、钠基膨润土

  机械高温润滑剂有机膨润土

  工业要求

  膨润土矿是一种多用途矿产,其质量和应用领域主要取决于蒙脱石含量及其属性、属型和晶体化学特性。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:按“高岭土、膨润土、耐火粘土矿产地质勘查规范”(DZ/T0206-2002):

  边界品位:蒙脱石的质量分数≥40%;(单样)

  工业品位:蒙脱石的质量分数≥50%。(单工程)

  对选矿性能良好,适用于作精细加工产品的低电荷型(怀俄明型)的膨润土,其蒙脱石的质量分数指标可适当降低。

  蒙脱石含量:通常采用吸蓝量换算,即:

  

蒙脱石含量计算公式


  式中 M——膨润土矿石中蒙脱石相对含量,%;

  B——吸蓝量,mmol/100克样;

  K——换算系数(K等于150,即膨润土中矿石中蒙脱石的相对含量为百分之百时,每100g试样吸附150mg当量的亚甲基蓝);

ACM420A粉碎机对膨润土粉碎后粒度

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