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膨润土的特性及膨润土加工应用
2015年02月27日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:3214
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      一、膨润土化学成分及特性


      膨润土(英文名Bentonite)又名膨土岩、斑脱石等,俗名称观音土。是以蒙脱石为主要成份的粘土矿物,其化学成份相当稳定,被誉为“万能石”。蒙脱石是由二层共顶联接的硅氧四面体片夹一层共棱联接的铝(镁)氧(氢氧)八面体片,构成2:1型含结晶水的硅酸盐矿物。是粘土类矿物大家庭中晶体结构变异最强的矿物之一。在多水条件下,膨润土晶体结构非常微细,这一特殊的微细晶体结构决定其有许多优良特性,如高分散性、悬浮性、膨润性、粘结性、吸附性、阳离子交换性等。因此,膨润土被称为“千种用途矿物”,国内外将其广泛用于冶金球团、铸造、钻井泥浆、纺织印染、橡胶、造纸、化肥、农药、改良土壤、干燥剂、化妆品、牙膏、水泥、陶瓷工业、纳米材料、无机化工等领域。


蒙脱石晶体结构


      中国膨润土矿以其分布广、埋藏浅、易采掘及品种齐全为特点。除钙基膨润土外,相继发现了大型优质的钠基膨润土。中国膨润土矿品位较好,平均蒙脱石含量为63%,明显高于规范所要求的平均工业品位(大于或等于50%)。


      二、膨润土的常规应用领域


      自然界的膨润土(Bentonite)绝大部分为钙基膨润土。钙基膨润土较钠基膨润土性能差,所以生产厂常用人工钠化的方法将钙基膨润土改型为钠基膨润土。


      1、铸造用膨润土是钠基膨润土最大的用户。钠基膨润土以其复用性好和湿压强度高而受铸造行业所欢迎。因具有良好的可塑性,可遏止铸件夹砂、结疤、掉块、砂型塌方等现象,加之成型性强、型腔强度高,便于金属行业浇铸湿态或干态型模,是精密铸件首选的型砂粘结剂。


      2、钻井泥浆用膨润土是钠基膨润土第二大的用户。在进行油、气钻井等项工作时,要使用泥浆来冷却钻头、清除碎屑、保护井壁及平衡地压。膨润土具有强烈的吸水性,能吸收相当于本身体积8倍的水,体积膨胀10~30倍,在水溶液中呈悬浮和胶凝状态,分散性好、出浆量大,因此是制造钻井泥浆的理想材料。


      3、铁矿球团用膨润土是膨润土第三大的用户。铁矿球团用膨润土是现代冶金工业的重要附料之一,将精矿铁粉加适量膨润土和水混合后在造球机中滚动成球状,然后干燥预热、焙烧结成有高强度的球团再进行冶炼。


      4、膨润土干燥剂:膨润土干燥剂具有吸附活性,静态减湿和异味去除等功效。广泛应用于光学仪器、电子产品、医学保健、食品包装及军工产品和民用产品的干燥空气封存。与硅胶相比具有价格低廉,吸附速度快,制备成本低等优点。与目前市售的其它类型干燥剂相比较,不仅吸附速度快,吸附能力高且无毒、无味、无接触腐蚀性、无环境污染等特点,尤其应用于食品包装,对人体无损害。


      5、膨润土可做防水材料,如瓦楞纸板装膨润土的防水板、两层无纺布中间夹膨润土的防水毡和一层无纺布一层塑料板中间夹膨润土的双重防水板,该材料已在地铁、大坝底部、垃圾填埋场地下工程中大量使用。膨润土具有高度的水密性和自身修补复原的功能,其防水有密实性(钠膨润土在水压状态下形成横隔膜,厚度约5mm时,相当于100倍的30cm厚度粘土的密实度)、自保水性能好(钠膨润土和水反应时,具有l3-l6倍的膨胀力,因此能修补2mm以内混凝土表面的裂纹)和具有永久的防水性能(钠膨润土不会发生老化或腐蚀现象)等特性。膨润土对人体无害,具有极佳的环保性能。施工简便。不需要加热和粘贴,不受气温影响,施工工期短。


      三、膨润土的深加工应用


       1、生产活性白土(颗粒白土) 
       活性白土是用膨润土为原料,经活化处理,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,能吸附有色物质及有机物质。在空气中易吸潮,放臵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,是结构发生变化,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。广泛用于矿物油、动植物油脂、制蜡及有机液体的脱色精制。还可用作水分干燥剂,内服药物碱解毒剂,维生素A、B吸附剂,润滑油重合接触剂,汽油气相精制剂等,还可用作中温聚合催化剂、高温聚合剂和制造颗粒白土的原料。


      2、生产有机膨润土(改性膨润土)


      有机膨润土(Organobentonite)是指有机阳离子或机化合物取代蒙脱石层间可交换性阳离子或吸附水,使其失去或部分失去吸附水生成的一种疏水亲油的膨润土有机复合物,在有机溶剂中具有良好的胶体分散性、增稠性、粘结性、触变性和悬浮稳定性,可适用油漆、油墨、高温润滑脂、化妆品等做增稠剂及适用于石油钻井液配制以及精密铸造涂料、密封腻子、玻璃纤维加工等,深受膨润土企业亲睐,生产规模越来越大。
膨润土白炭黑


      以膨润土为主要原料生产白炭黑生产工艺新颖先进,流程合理,低能耗,原料价格低廉易得,是国家鼓励开发的国家级重点新产品,具有强劲的市场竞争优势。用膨润土制备白炭黑能耗只为沉淀法(酸中和水玻璃)的1/5,原材料消耗成本只为沉淀法的1/3,与沉淀法生产的白炭黑相比每吨成本约低1000 -2000元左右。膨润土白炭黑用于彩色、浅色橡胶制品的补强,具有明显的价格优势。同时膨润土制备出的白炭黑还是白炭黑/膨润土复合填料,具有着白炭黑、膨润土各自的功能性,可极大地开拓橡胶制品的彩色、浅色化的应用领域。


      中国膨润土的开发应用起步较晚,主要在机械铸造、冶金球团、石油钻井等几个领域中应用。近年来,已开发出不少新产品,其市场需求潜力很大。除了传统的应用领域外,膨润土在农业饲料、环境保护以及有机膨润土吸附脱色和化工催化剂等方面都将有大的发展。今后,中国膨润土将根据国内外市场需求,调整产品结构,合理利用资源,重点发展人工改性钠基膨润土、有机膨润土和活性白土等系列产品,改变对外贸易中的低出高进局面。

(粉体圈 作者:沐恩)

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