據(jù)預(yù)測(cè),中國(guó)膨潤(rùn)土礦資源量已超過80億噸,為新產(chǎn)品的開發(fā)和研究、市場(chǎng)的開拓、競(jìng)爭(zhēng)力的提高等奠定了資源基礎(chǔ)。但是中國(guó)膨潤(rùn)土開發(fā)利用的程度很低,累計(jì)開采量不足已探明儲(chǔ)量的1%。在國(guó)際市場(chǎng)上是一種“低出高進(jìn)”的局面,即出口低級(jí)產(chǎn)品(原礦、鑄造用、鉆井用、低檔活性白土等),進(jìn)口產(chǎn)品(洗衣粉柔順劑、有機(jī)土等)。
膨潤(rùn)土遇水就膨脹,這種自然現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是膨潤(rùn)土礦物晶層間距加大,水分子進(jìn)入了礦物的晶層,另外引起膨潤(rùn)土膨脹的原因還有膨潤(rùn)土礦物的陽(yáng)離子交換作用。膨脹性與膨潤(rùn)土的屬性和蒙脫石含量關(guān)系,鈉質(zhì)膨潤(rùn)土的膨脹性明顯比鈣質(zhì)膨潤(rùn)土要強(qiáng),另外純度較高、蒙脫石含量高的膨潤(rùn)土的膨脹性要強(qiáng)。因此,在實(shí)際應(yīng)用時(shí),如果我們主要想利用膨潤(rùn)土礦物的膨脹性,那么我們?cè)诳紤]膨潤(rùn)土礦物的種類時(shí)要選擇鈉質(zhì)膨潤(rùn)土礦,其次要考慮蒙脫石含量高的鈉質(zhì)膨潤(rùn)土。在機(jī)械鑄造和鐵礦球團(tuán)工作中,對(duì)膨脹性要求較高。大量的鈣質(zhì)膨潤(rùn)土質(zhì),達(dá)不到使用要求,因此在使用前需要對(duì)鈣質(zhì)膨潤(rùn)土進(jìn)行改性處理。
影響膨潤(rùn)土礦物吸附作用的因素是: 1)膨潤(rùn)土類型的影響。鈉質(zhì)膨潤(rùn)土的吸附能力明顯比鈣質(zhì)等其他類型的膨潤(rùn)土礦物吸附能力強(qiáng)。 2)膨潤(rùn)土顆粒粉碎粒度大小的影響。根據(jù)固體吸附的理論,進(jìn)行粉碎的膨潤(rùn)土礦物的吸附能力明顯提高,粉碎礦物越細(xì),吸附作用越強(qiáng)。 3)溶液介質(zhì)的影響。根據(jù)雙電層理論,膨潤(rùn)土礦物晶體帶負(fù)電,在形成雙電層時(shí)會(huì)進(jìn)行離子交換。如果溶液中離子濃度過高會(huì)壓縮膨潤(rùn)土顆粒雙電層,抑制膨潤(rùn)土的分散和擴(kuò)散,甚至使膨潤(rùn)土產(chǎn)生凝聚和聚結(jié)。
膨潤(rùn)土礦物晶體一般帶負(fù)電荷,因此在膨潤(rùn)土顆粒表面要吸附等當(dāng)量的相反電荷的陽(yáng)離子。吸附的陽(yáng)離子可以和溶液中的陽(yáng)離子發(fā)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(diǎn)是:同號(hào)離子相互交換,等電量相互交換。離子交換吸附的反應(yīng)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(zhì)量作用定律。
化學(xué)吸附是靠吸附劑與吸附質(zhì)之間的化學(xué)鍵力而產(chǎn)生的,化學(xué)吸附作用一般不可逆。在鉆井泥漿中應(yīng)用化學(xué)處理劑就是化學(xué)吸附作用的典型例子,如鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽加入到膨潤(rùn)土泥漿中就是利用鉻離子在膨潤(rùn)土晶體的邊緣上發(fā)生整合吸附。這種化學(xué)吸附作用明顯比物理吸附作用要穩(wěn)定。因此用鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽處理的膨潤(rùn)土泥漿具有較高的抗溫能力,可作為地?zé)岷统罹目垢邷啬酀{體系。
吸附是所有固體物質(zhì)存在的自然現(xiàn)象。我們將某些分子聚集在膨潤(rùn)土表面的現(xiàn)象,稱為膨潤(rùn)土的吸附作用。這種吸附作用在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用。如鉆井泥漿經(jīng)常利用膨潤(rùn)土礦物的吸附特性來(lái)調(diào)整不同使用目的的泥漿參數(shù),如添加降濾失劑,就是通過高分子聚合物一端吸附在膨潤(rùn)土顆粒表面,另一端溶于水使膨潤(rùn)土顆粒和水分子之間產(chǎn)生了一種間接的聯(lián)系。形成了一種橋聯(lián)作用,減少了泥漿中的自由水,改變了泥漿的性能參數(shù),達(dá)到降低濾失率的目的。