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膨潤土的特性及膨潤土加工應用
2015年02月27日 發布 分類:粉體應用技術 點擊量:3562
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      一、膨潤土化學成分及特性


      膨潤土(英文名Bentonite)又名膨土巖、斑脫石等,俗名稱觀音土。是以蒙脫石為主要成份的粘土礦物,其化學成份相當穩定,被譽為“萬能石”。蒙脫石是由二層共頂聯接的硅氧四面體片夾一層共棱聯接的鋁(鎂)氧(氫氧)八面體片,構成2:1型含結晶水的硅酸鹽礦物。是粘土類礦物大家庭中晶體結構變異最強的礦物之一。在多水條件下,膨潤土晶體結構非常微細,這一特殊的微細晶體結構決定其有許多優良特性,如高分散性、懸浮性、膨潤性、粘結性、吸附性、陽離子交換性等。因此,膨潤土被稱為“千種用途礦物”,國內外將其廣泛用于冶金球團、鑄造、鉆井泥漿、紡織印染、橡膠、造紙、化肥、農藥、改良土壤、干燥劑、化妝品、牙膏、水泥、陶瓷工業、納米材料、無機化工等領域。


蒙脫石晶體結構


      中國膨潤土礦以其分布廣、埋藏淺、易采掘及品種齊全為特點。除鈣基膨潤土外,相繼發現了大型優質的鈉基膨潤土。中國膨潤土礦品位較好,平均蒙脫石含量為63%,明顯高于規范所要求的平均工業品位(大于或等于50%)。


      二、膨潤土的常規應用領域


      自然界的膨潤土(Bentonite)絕大部分為鈣基膨潤土。鈣基膨潤土較鈉基膨潤土性能差,所以生產廠常用人工鈉化的方法將鈣基膨潤土改型為鈉基膨潤土。


      1、鑄造用膨潤土是鈉基膨潤土最大的用戶。鈉基膨潤土以其復用性好和濕壓強度高而受鑄造行業所歡迎。因具有良好的可塑性,可遏止鑄件夾砂、結疤、掉塊、砂型塌方等現象,加之成型性強、型腔強度高,便于金屬行業澆鑄濕態或干態型模,是精密鑄件首選的型砂粘結劑。


      2、鉆井泥漿用膨潤土是鈉基膨潤土第二大的用戶。在進行油、氣鉆井等項工作時,要使用泥漿來冷卻鉆頭、清除碎屑、保護井壁及平衡地壓。膨潤土具有強烈的吸水性,能吸收相當于本身體積8倍的水,體積膨脹10~30倍,在水溶液中呈懸浮和膠凝狀態,分散性好、出漿量大,因此是制造鉆井泥漿的理想材料。


      3、鐵礦球團用膨潤土是膨潤土第三大的用戶。鐵礦球團用膨潤土是現代冶金工業的重要附料之一,將精礦鐵粉加適量膨潤土和水混合后在造球機中滾動成球狀,然后干燥預熱、焙燒結成有高強度的球團再進行冶煉。


      4、膨潤土干燥劑:膨潤土干燥劑具有吸附活性,靜態減濕和異味去除等功效。廣泛應用于光學儀器、電子產品、醫學保健、食品包裝及軍工產品和民用產品的干燥空氣封存。與硅膠相比具有價格低廉,吸附速度快,制備成本低等優點。與目前市售的其它類型干燥劑相比較,不僅吸附速度快,吸附能力高且無毒、無味、無接觸腐蝕性、無環境污染等特點,尤其應用于食品包裝,對人體無損害。


      5、膨潤土可做防水材料,如瓦楞紙板裝膨潤土的防水板、兩層無紡布中間夾膨潤土的防水氈和一層無紡布一層塑料板中間夾膨潤土的雙重防水板,該材料已在地鐵、大壩底部、垃圾填埋場地下工程中大量使用。膨潤土具有高度的水密性和自身修補復原的功能,其防水有密實性(鈉膨潤土在水壓狀態下形成橫隔膜,厚度約5mm時,相當于100倍的30cm厚度粘土的密實度)、自保水性能好(鈉膨潤土和水反應時,具有l3-l6倍的膨脹力,因此能修補2mm以內混凝土表面的裂紋)和具有永久的防水性能(鈉膨潤土不會發生老化或腐蝕現象)等特性。膨潤土對人體無害,具有極佳的環保性能。施工簡便。不需要加熱和粘貼,不受氣溫影響,施工工期短。


      三、膨潤土的深加工應用


       1、生產活性白土(顆粒白土) 
       活性白土是用膨潤土為原料,經活化處理,再經水漂洗、干燥制成的吸附劑,外觀為乳白色粉末,無臭,無味,無毒,吸附性能很強,能吸附有色物質及有機物質。在空氣中易吸潮,放臵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,是結構發生變化,影響褪色效果。活性白土不溶于水、有機溶劑和各種油類中,幾乎完全溶于熱燒堿和鹽酸中,相對密度2.3~2.5在水及油中膨潤極小。廣泛用于礦物油、動植物油脂、制蠟及有機液體的脫色精制。還可用作水分干燥劑,內服藥物堿解毒劑,維生素A、B吸附劑,潤滑油重合接觸劑,汽油氣相精制劑等,還可用作中溫聚合催化劑、高溫聚合劑和制造顆粒白土的原料。


      2、生產有機膨潤土(改性膨潤土)


      有機膨潤土(Organobentonite)是指有機陽離子或機化合物取代蒙脫石層間可交換性陽離子或吸附水,使其失去或部分失去吸附水生成的一種疏水親油的膨潤土有機復合物,在有機溶劑中具有良好的膠體分散性、增稠性、粘結性、觸變性和懸浮穩定性,可適用油漆、油墨、高溫潤滑脂、化妝品等做增稠劑及適用于石油鉆井液配制以及精密鑄造涂料、密封膩子、玻璃纖維加工等,深受膨潤土企業親睞,生產規模越來越大。
膨潤土白炭黑


      以膨潤土為主要原料生產白炭黑生產工藝新穎先進,流程合理,低能耗,原料價格低廉易得,是國家鼓勵開發的國家級重點新產品,具有強勁的市場競爭優勢。用膨潤土制備白炭黑能耗只為沉淀法(酸中和水玻璃)的1/5,原材料消耗成本只為沉淀法的1/3,與沉淀法生產的白炭黑相比每噸成本約低1000 -2000元左右。膨潤土白炭黑用于彩色、淺色橡膠制品的補強,具有明顯的價格優勢。同時膨潤土制備出的白炭黑還是白炭黑/膨潤土復合填料,具有著白炭黑、膨潤土各自的功能性,可極大地開拓橡膠制品的彩色、淺色化的應用領域。


      中國膨潤土的開發應用起步較晚,主要在機械鑄造、冶金球團、石油鉆井等幾個領域中應用。近年來,已開發出不少新產品,其市場需求潛力很大。除了傳統的應用領域外,膨潤土在農業飼料、環境保護以及有機膨潤土吸附脫色和化工催化劑等方面都將有大的發展。今后,中國膨潤土將根據國內外市場需求,調整產品結構,合理利用資源,重點發展人工改性鈉基膨潤土、有機膨潤土和活性白土等系列產品,改變對外貿易中的低出高進局面。

(粉體圈 作者:沐恩)

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