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膨潤土也叫斑脫巖,皂土或膨土巖。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,后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??梢猿芍旅軌K狀,也可為松散的土狀,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。
膨潤土,也叫斑脫巖,是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產,也是一種用途廣泛的天然礦物材料。
它由于有良好的物理化學性能,可做凈化脫色劑、粘結劑、觸變劑、懸浮劑、催化劑等,廣泛用于農業、輕工業及化妝品、藥品等領域。中國膨潤土的儲量居世界位,種類,分布廣。
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于其中蒙脫石含量和屬性類型及其晶體化學特性。因而,其開發利用因礦而異,因作用而異。如生產活性白土,鈣基轉鈉基,供石油鉆探用的鉆井注漿,代替淀粉用于紡紗、印染的漿料,建材上用內外墻涂料,制備有機膨潤土,用膨潤土合成4A沸石、生產白炭黑等等。
吸附是所有固體物質存在的自然現象。我們將某些分子聚集在膨潤土表面的現象,稱為膨潤土的吸附作用。這種吸附作用在工業上得到了廣泛應用。如鉆井泥漿經常利用膨潤土礦物的吸附特性來調整不同使用目的的泥漿參數,如添加降濾失劑,就是通過高分子聚合物一端吸附在膨潤土顆粒表面,另一端溶于水使膨潤土顆粒和水分子之間產生了一種間接的聯系。形成了一種橋聯作用,減少了泥漿中的自由水,改變了泥漿的性能參數,達到降低濾失率的目的。
膨潤土吸附可以分為物理吸附、化學吸附和離子交換吸附三種類型。
l)物理吸附。物理吸附是靠吸附劑與吸附質之間分子間引力產生的,即我們常說的范德華力產生的。物理吸附是一種可逆的吸附過程,吸附速度與脫附速度在一定條件下呈動態平衡。產生物理吸附的主要原因是膨潤土表面分子其有表面能。由于膨潤土在水中高度分散,物理吸附現象十分明顯。
2)化學吸附?;瘜W吸附是靠吸附劑與吸附質之間的化學鍵力而產生的,化學吸附作用一般不可逆。在鉆井泥漿中應用化學處理劑就是化學吸附作用的典型例子,如鐵鉻木質素磺酸鹽加入到膨潤土泥漿中就是利用鉻離子在膨潤土晶體的邊緣上發生整合吸附。這種化學吸附作用明顯比物理吸附作用要穩定。因此用鐵鉻木質素磺酸鹽處理的膨潤土泥漿具有較高的抗溫能力,可作為地熱和超深井的抗高溫泥漿體系。
3)離子交換吸附。膨潤土礦物晶體一般帶負電荷,因此在膨潤土顆粒表面要吸附等當量的相反電荷的陽離子。吸附的陽離子可以和溶液中的陽離子發生交換作用,這種作用稱為離子交換吸附。離子交換吸附的特點是:同號離子相互交換,等電量相互交換。離子交換吸附的反應是可逆的,吸附和脫附的速度受離子濃度的影響,這種影響符合質量作用定律。
蒙脫石的性質和層間的交換性陽離子種類有很大關系。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,可用于除去食油的毒素、汽油和煤油的凈化、廢水處理;由于有很好的吸水膨脹性能以及分散和懸浮及造漿性,因此用于鉆井泥漿、阻燃(懸浮滅火);還可在造紙工業中做填料,可優化涂料的性能如附著力、遮蓋力、耐水性、耐洗刷性等;由于有很好的粘結力,可代替淀粉用于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。
如何識別?
肉眼鑒定中,膨潤土呈純白色,一般也有灰色或淺黃白色的,常因吸水或含有雜質而呈淡綠、淡青、玫瑰紅等顏色。風干后仍為純白色、灰色或淺黃白色。用手掰開后斷面不平整,而呈凍膠狀。有油脂光澤,手觸有滑感。能吸水膨脹,好的可成為膠體狀。若經長期風干水分散失后,又可變成松散狀。膨潤土因有強烈的離子交換力,所以能吸附或吸收各種顏色。把它與油脂混合,可使油脂更加滑潤。它的微細粉末加水的懸浮液,分散(散度)很好,不容易沉淀。天然膨潤土類型,主要是按蒙脫石的陽離子的種類相對含量分為鈣、鈉、氫、鋰蒙脫石等,其中以鈣蒙脫石為主的粘土稱為鈣基膨潤土。中國大部分膨潤土礦以生產鈣基膨潤土為主,鈣基膨潤土比鈉基膨潤土便宜,而且容易到手,所以我們在肉雞和蛋雞試驗上,都用的是鈣基土。用膨潤土添加料喂雞,因為適口性好,雞愛吃。
但只靠上面介紹的肉眼等感官鑒定是不夠準確的。中國尚無統一的鑒定膨潤土的國家標準。多數礦山執行一機部關于“鑄造用膨潤土、粘土的部頒標準”(1997)和企業標準。主要測定吸蘭量、水分、膠質介、通過率、濕壓強度、膨脹系數、pH值等,測定方法和標準這里就從略了。
工業指標
膨潤土礦石質量的一般工業要求以礦石中蒙脫石含量來衡量:
邊界品位:≥40%;
工業平均品位:≥50%o
蒙脫石含量一般是用吸藍量換算.即:
M=B/K’100
式中M—膨潤土礦石中蒙脫石相對含量,%:
B—吸藍量,毫克當量/100克樣:
K—換算系數,150。
可采厚度:1-2m;
夾石剔除厚度:≥1m。
膨潤土是以蒙脫石為主要成分的含水粘土巖,具有的膨脹性、吸附性、陽離子交換性、催化性、粘結性、懸浮性和可塑性等特殊性能,被譽為是“粘土”。
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