膨润土是一种在物理和化学方面具有非常优良性质的天然或合成粘土矿物,其应用领域的广泛程度在一众非金属矿粉体材料内处于领先地位。最近就该材料应用及发展的相关问题,粉体圈小编特邀中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所、国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心研究员余丽秀进行专访,内容整理如下:
Q1:请余老师简单定义一下膨润土
A1:膨润土在我们国家的定义是这样的,蒙脱石含量超过35%以上的都可以定义为膨润土。那么它剩下的65%的话就可能就是伴生的其他矿物。
Q2:膨润土材料在我们日常生活中有哪些应用?
A2:膨润土的话应用是非常广泛的,在现在大宗的应用的话,有用于铸造的膨润土;再一个就是球团,球团用的膨润土主要是在钢铁的冶炼上面使用;第三个应用比较大的方向就是石油钻井、泥浆用的膨润土;再有的话就是造纸、饲料添加剂;还有一些高档的产品,像医药和化妆品。这些都有用处。膨润土就是号称有千种用途,用途非常广泛。
Q3:我国膨润土储备量居于世界第一,以钙基膨润土为主。还有一种纳基膨润土应用也是非常广泛,两者有什么区别呢?
A3:膨润土它的性质是由其中含的蒙脱石决定的。蒙脱石的一个典型的结构,是由两个硅氧四面体,包裹着一个铝氧八面体组成的一个片状的晶胞。蒙脱石属于一个典型的层状矿物。在应用的过程中,蒙脱石的层片是可以解离的。在它的中间是吸附有钙离子或者是钠离子的,如果是钠离子,它就是钠基膨润土。如果是钙镁离子,它就是钙基膨润土。这是这样的两大类。其他还有少量的铝基或者是氢基膨润土。现在应用比较广泛的是钠基膨润土,但是钙基膨润土可以通过钠化,就是把中间的钙离子通过阳离子交换把它变成钠型的之后,也会有广泛的应用。膨润土的应用主要受以下的几个方面的制约,刚才我们说了蒙脱石含量大于35%的,都可以叫膨润土。那么剩下的65%的伴生矿物对膨润土的性质是影响非常大的。在咱们国家这65%主要是一些长石、石英、黏土和非黏土矿物,其中有些黏土矿物的性质跟蒙脱石的性质很相近。如果我们在拿到一个膨润土,首先就是对这个矿物的成分做一下鉴定。蒙脱石的含量放到现在的话,当然是越高越好。现在自然界中天然产出的膨润土,蒙脱石含量一般是在60%-70%。但是如果它的组成比较简单,通过提纯像蒙脱石含量百分之三四十的,这样的矿也能得到一个很好的应用。在现在高附加值应用中,蒙脱石含量最少要在90%以上。这就涉及到膨润土的提纯问题,并不是所有的膨润土都可以提纯到90%。它会受到蒙脱石的层间电荷,也就是蒙脱石的类型影响。一般的话,蒙脱石按矿物学分类,层间电荷比较低的这类它适合提纯,提纯以后再进一步对它进行改性、处理。但是天然的层间电荷比较低的这种膨润土,在隙间范围里是有限的,大部分是过渡型。虽然还有一种,就是层间电荷比较高的叫高层电荷型,但对比下来,目前应用效果比较好的还是低层电荷型膨润土。
蒙脱石晶体结构
Q4:目前制约膨润土提纯的因素是什么呢?
A4:这个还是刚才我们说的,跟膨润土的天然的矿物组成有很大的关系。提纯主要是受它含的矿物的天然的一个密度影响。如果它的矿物组成比较简单,比如就是蒙脱石、长石、石英,那这些它就容易进行提纯。但是如果它是伴生的一些粘土矿物,像凹凸棒石、伊利石、一些非粘土矿物或者方英石。像这些因为它的密度跟蒙脱石是很接近的,很难通过物理的方法把它们分离。当然,可以采用化学的一些类似溶解这种方法。在理论上,可以使用这样的方式把它分开,但是在经济上,可能就不太适合。这种方法不适合大面积的工业应用。
Q5:您认为应该如何开展和推进膨润土的深加工和高附加值利用?
A5:膨润土在我们国家储量是非常丰富的,它的一些大宗应用领域也非常广。关键就是说,你拿到一个资源以后,应该对它首先进行评价,看这个膨润土它适不适合提纯,如果适合提纯,那可以进行一些高档的应用;如果不适合提纯,那么就要看它跟它的一些伴生矿物能不能共同的应用。因为其他的一些黏土矿物,像凹凸棒石、伊利石有些性质与蒙脱石性质相近,在不进行深度提纯的基础上,如果这些伴生的黏土矿物,可以和蒙脱石一起进行共同的应用,就代表他们在经济上比较有利用价值。所以说这个膨润土开发利用关键,首先是对它进行一下评价,看它是什么类型的膨润土。再一个是看它适不适合提纯,因为膨润土毕竟它的资源量在我们国家分布很广,它也要考虑一个运输半径的问题,大宗的矿产长距离运输肯定是不经济的,就近的话需要考虑到附近有没有一些大宗的应用市场。在这些因素都考虑的前提下可以进行一些有效的开发。
Q6:我国膨润土产业发展现状如何?
A6:现在我们国家在膨润土的有些方面其实是已经走的很前列了,我们也有很高档的一些产品进行出口。关键现在这个行业对资源的禀赋要求比较高。像我刚才提到的,应该找到膨润土的合适的类型,对它进一步的深加工。我们国家膨润土的开发利用也进行了五六十年的时间,在一些应用领域里头我们可以继续进行拓宽。同时,根据自己的资源特性,选定一个适合的开发方向,进一步进行开发,这是比较重要的。不是说别人有同样的资源,人家有特定的产品应用领域,你的膨润土一定有这样的一个领域。这是不对的想法,因为膨润土不像其他矿产。比如重质碳酸钙,它天然产出的纯度就比较高,而膨润土纯度高的在我们国家很少,而且它的里头伴生矿物有的多达十几种,像这种它虽然蒙脱石到达35%以上,但是其他的这些伴生矿物对它的影响非常大,虽然都叫膨润土,但是在应用方向的话,实际上是差别非常大的。
非常感谢余丽秀老师的解答,让小编受益匪浅!相信很多朋友也会因为余丽秀老师的这一段采访而更加了解膨润土。7月10-13日,广西百色市即将召开的2024年全国电子级非金属矿粉体论坛暨百色市精细氧化铝产业论坛上,余丽秀老师还将为大家带来关于膨润土分型及开发利用研究的相关报告,有兴趣的朋友可以报名参加哦!如果后续有什么想了解的材料咨询、疑问和感想,欢迎留言!
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