膨润土

  膨润土也叫斑脱岩,皂土或膨土岩。中国开发使用膨润土的历史悠久,原来只是做为一种洗涤剂,是以蒙脱石为主的含水粘土矿。膨润土的化学成分为:(Al2,Mg3)Si4O10 OH2·nH2O,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。

简介

膨润土
                   膨润土
  膨润土是以膨润土为主要矿物成分的非金属矿产,膨润土结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2:1型晶体结构,由于膨润土晶胞形成的层状结构存在某些阳离子,如Cu、Mg、Na、K等,且这些阳离子与膨润土晶胞的作用很不牢固,易被其它阳离子交换,故具有较好的离子交换性。国外已在工农业生产24领域100多个部门中应用,有300多个产品,因而人们称之为“万能土”。
  膨润土也叫斑脱岩,皂土或膨土岩。中国开发使用膨润土的历史悠久,原来只是做为一种洗涤剂。(四川仁寿地区数百年前就有露天矿,当地人称膨润土为土粉)。真正被广泛使用却只有百来年历史。美国最早发现是在怀俄明州的古地层中,呈黄绿色的粘土,加水后能膨胀成糊状,后来人们就把凡是有这种性质的粘土,统称为膨润土。其实膨润土的主要矿物成分是膨润土,含量在85-90%,膨润土的一些性质也都是由膨润土所决定的。膨润土可呈各种颜色如黄绿、黄白、灰、白色等等。可以成致密块状,也可为松散的土状,用手指搓磨时有滑感,小块体加水后体积胀大数倍至20-30倍,在水中呈悬浮状,水少时呈糊状。膨润土的性质和它的化学成分和内部结构有关。

特性

  膨润土是一种黏土岩、亦称膨润土黏土岩,常含少量伊利石、高岭石、埃洛石绿泥石、沸石、石英、长石、方解石等;一般为白色、淡黄色,因含铁量变化又呈浅灰、浅绿、粉红、褐红、砖红、灰黑色等;具蜡状、土状或油脂光泽;膨润土有的松散如土,也有的致密坚硬。主要化学成分是二氧化硅、三氧化二铝和水,还含有铁、镁、钙、钠、钾等元素,Na2O和CaO含量对膨润土的物理化学性质和工艺技术性能影响颇大。膨润土矿物属单斜晶系,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1~2,密度2~3g/cm3。按膨润土可交换阳离子的种类、含量和层电荷大小,膨润土可分为钠基膨润土(碱性土)、钙基膨润土(碱土性土)、天然漂白土(酸性土或酸性白土),其中钙基膨润土又包括钙钠基和钙镁基等。膨润土具有强的吸湿性和膨胀性,可吸附8~15倍于自身体积的水量,体积膨胀可达数倍至30倍;在水介质中能分散成胶凝状和悬浮状,这种介质溶液具有一定的黏滞性、能变性和润滑性;有较强的阳离子交换能力;对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力,最大吸附量可达5倍于自身的重量;它与水、泥或细沙的掺和物具有可塑性和黏结性;具有表面活性的酸性漂白土能吸附有色离子。

组成

膨润土
                   膨润土
  1898年美国地质学者Knighl在美国怀俄明州落基山河附近发现了一种绿黄色吸水膨胀的粘土物质,由于产地为:“ Fort Beton ”,因而取名膨润土(Betonite)。膨润土也叫斑脱岩或膨土岩,膨润土的主要矿物成分是膨润土,含量在85-90%,膨润土的一些性质也都是由膨润土所决定的。
  膨润土可呈各种颜色如黄绿、黄白、灰、白色等等。可以成致密块状,也可为松散的土状,用手指搓磨时有滑感,小块体加水后体积胀大,在水中呈悬浮状,水少时呈糊状。膨润土有吸附性和阳离子交换性能,可用于除去石油的毒素、汽油和煤油的净化、废水处理;由于有很好的吸水膨胀性能以及分散和悬浮及造浆性,因此用于钻井泥浆、阻燃(悬浮灭火);还可在造纸工业中做填料,可优化涂料的性能如附着力、遮盖力、耐水性、耐洗刷性等;由于有很好的粘结力,可代替淀粉用于纺织工业中的纱线上浆既节粮,又不起毛,浆后还不发出异味。

分类

  膨润土的层间阳离子种类决定膨润土的类型,层间阳离子为Na+时称钠基膨润土;层间阳离子为Ca2+时称钙基膨润土;层间阳离子为H+时称氢基膨润土(活性白土);层间阳离子为有机阳离子时称有机膨润土。

·活性白土

  活性白土是用粘土(主要是膨润土)为原料,经无机酸化处理,再经水漂洗、干燥制成的吸附剂,外观为乳白色粉末,无臭,无味,无毒,吸附性能很强,能吸附有色物质、有机物质。在空气中易吸潮,放置过久会降低吸附性能。但是,加热至300摄氏度以上便开始失去结晶水,使结构发生变化,影响褪色效果。活性白土不溶于水、有机溶剂和各种油类中,几乎完全溶于热烧碱和盐酸中,相对密度2.3~2.5,在水及油中膨润极小。

·有机膨润土

  有机膨润土是一种无机矿物/有机铵复合物,以膨润土为原料,利用膨润土中膨润土的层片状结构及其能在水或有机溶剂中溶胀分散成胶体级粘粒特性,通过离子交换技术插入有机覆盖剂而制成的。有机膨润土在各类有机溶剂、油类、液体树脂中能形成凝胶,具有良好的增稠性、触变性、悬浮稳定性、高温稳定性、润滑性、成膜性,耐水性及化学稳定性,在涂料工业中有重要的应用价值。在油漆油墨、航空、冶金、化纤、石油等工业中也有广泛的应用。

·膨润土矿

  膨润土矿是一种多种用途的矿产,其质量和应用领域主要取决于其中膨润土含量和属性类型及其晶体化学特性。因而,其开发利用必须因矿而异,因作用而异。如生产活性白土,钙基转钠基,供石油钻探用的钻井注浆,代替淀粉用于纺纱、印染的浆料,建材上用内外墙涂料,制备有机膨润土,用膨润土合成4A沸石、生产白炭黑等等。

生产工艺

 
膨润土
                   膨润土
  国外技术
  美国在世界膨润土的研究一直处于领先,国内膨润土产品的标准制定很多也是以美国标准为蓝本。欧洲一些国家、日本、韩国也在部分产品上有较先进的技术。相对于国外,国内产品和市场开发相对缓慢,产品以常规产品为主。这与国内环境、政策以及资源现状都有很大关系。
  国内技术
  早期国内膨润土的研发主要集中在浙江,国内相对高档的产品也集中此生产,企业以浙江华特、浙江丰虹为代表。近几年,国内很多高校、科研院所在膨润土研究也取得了很大的发展,拥有一系列膨润土深加工技术。比较有代表性的有武汉理工大学中国矿业大学中国地质大学、苏州非矿院、郑州院。
  中国非金属矿工业公司战略矿种为膨润土,在新疆、湖北、北京均有膨润土企业,产品涵盖冶金、钢铁、钻井、建筑防水等多领域。其技术中心以旗下企业为基础进行新产品开拓,在环保、新型防水、提纯等技术上大批科研成果和自主知识产权,并利用品牌优势与北京高校、科研院所、企业形成了较好的联合体,以其特有的优势和技术特长在华北地区形成了新的研发基地。
  (一)方法与工艺
  1、半湿法生产高效活性白土方法
  2、催化酸处理海泡石、膨润土的工艺
  3、防污膨润土制备方法
  4、废白土渣综合利用的新方法
  5、复方中草药膨润土饲料添加剂
  6、改善蒙脱石粘土的抗污染性的方法
  7、改性膨润土及其应用8、改性膨润土组合物
  9、干法生产有机膨润土的方法
  10、含脱氮剂和废油的废白土处理方法
  11、航煤脱色用颗粒白土的再生工艺方法
  12、合成二八面体蒙脱石粘土
  13、活性白土的制备方法
  14、活性白土生产方法
  15、活性白土生产方法2
  16、活性白土生产方法3
  17、碱法活化膨润土生产P型洗涤用沸石的工艺方法
  18、接枝膨润土高吸水材料及其制造方法
  19、锂膨润土悬浮剂的制造方法
  20、粒膨润土的生产方法
  (二)设备选型
  1、分级式冲击磨,该设备粉碎膨润土粒度可调,产量大等优点;
  2、环磨机,该设备适合集约化生产线,粉碎膨润土粒度可调范围很广,产量大等优点。

应用

膨润土
                    膨润土
  膨润土的性质和层间的交换性阳离子种类有很大关系。根据层间主要交换性阳离子的种类,通常膨润土分为钙膨润土和钠膨润土。
  膨润土有吸附性和阳离子交换性能,可用于除去食油的毒素、汽油和煤油的净化、废水处理;由于有很好的吸水膨胀性能以及分散和悬浮及造浆性,因此用于钻井泥浆、阻燃(悬浮灭火);还可在造纸工业中做填料,可优化涂料的性能如附着力、遮盖力、耐水性、耐洗刷性等;由于有很好的粘结力,可代替淀粉用于纺织工业中的纱线上浆既节粮,又不起毛,桨后还不发出异味,真是一举双得。
  总的说,钠质膨润土的性质比钙质的好。但世界上钙质土的分布远广于钠质土,因此除了加强寻找钠质土外就是要对钙质土进行改性,使它成为钠质土。
  膨润土由于有良好的物理化学性能,可做粘结剂、悬浮剂、触变剂、稳定剂、净化脱色剂、充填料、饲料、催化剂等,广泛用于农业、轻工业及化妆品、药品等领域,所以膨润土是一种用途广泛的天然矿物材料。

市场前景

  勘探研究表明,中国膨润土的储量世界第一位,种类齐全,分布广,遍布26个省市,产量和出口均居世界前列。据不完全统计,目前我国膨润土年产量已超过350万吨,而总储量占世界总量的60%。目前已累计探明储量50.87亿吨以上,保有储量大于70亿吨。
  现已探明的100多个膨润土矿产地主要集中分布于新疆、广西、内蒙以及东北三省,其中新疆和布克赛尔蒙古自治县境内的膨润土矿储量已突破23亿吨,是目前已探明储量的全国最大膨润土矿区。据新疆地矿部门证实,和布克赛尔蒙古自治县境内有7处膨润土矿床,其中有4处大型矿床(乌兰英格、日月雷、德仑山南和德仑山西南)。乌兰英格矿区膨润土矿地质储量为5.728亿吨,其中表内C—D级膨润土矿储量22948万吨,表外D级储量248万吨,占全国同级膨润土储量的13.74%。日月雷矿区膨润土矿地质储量8亿吨,德仑山南及德仑山西南膨润土矿地质储量分别为2.1亿吨及O.8亿吨。
  专家估计,乌兰英格地区膨润土矿藏远景储量可望超过50亿吨。广西产地有宁明、田东、崇左、桂平、横县等处,蕴藏量最大的是宁明,达6.4亿吨,其次是田东,达4000万吨,总储量超过ll亿吨。内蒙古的宁城、兴和、霍林、固阳等地都有十分丰富的膨润土矿,储量最大是赤峰宁城,达10亿吨以上。其余分布于江苏、四川(南充)、河北、湖北、山东、安徽、浙江、江西、河南、陕西和甘肃等省(区)。可见,膨润土矿资源高度集中,这有利于组建大型企业集团,建立大型生产基地,向专业化、规模化、集约化发展。
  据预测,中国膨润土矿资源量已超过80亿吨,为新产品的开发和研究、市场的开拓、竞争力的提高等奠定了资源基础。但是中国膨润土开发利用的程度很低,累计开采量不足已探明储量的1%。在国际市场上是一种“低出高进”的局面,即出口低级产品(原矿、铸造用、钻井用、低档活性白土等),进口高级产品(洗衣粉柔顺剂、高档有机土、膨润土防水毯等)。
  据不完全统计,中国目前膨润土产品年产销量约270万吨,其中用于铸造型砂100~110万吨,用于钻井泥浆70万吨,用于冶金球团45万吨,用于油脂脱色(活性白土)20万吨,用于其他20~30万吨。行业特点是企业规模小(年产万吨以上的企业屈指可数)、技术水平低、由于是资源型行业而竞争不是很剧烈、产销量与价格均逐年上升。