膨潤土是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產(chǎn),蒙脫石結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)硅氧四面體夾一層鋁氧八面體組成的2:1型晶體結(jié)構(gòu) ,由于蒙脫石晶胞形成的層狀結(jié)構(gòu)存在某些陽離子,如Cu、Mg、Na、K等,且這些陽離子與蒙脫石晶胞的作用很不穩(wěn)定,易被其它陽離子交換,故具有較好的離子交換性。國外已在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)24個(gè)領(lǐng)域100多個(gè)部門中應(yīng)用,有300多個(gè)產(chǎn)品,因而人們稱之為"多功能土"。
膨潤土具體簡介
膨潤土也叫斑脫巖,皂土或膨土巖。我國開發(fā)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(qū)數(shù)百年前就有露天礦,當(dāng)?shù)厝朔Q膨潤土為土粉)。真正被廣泛使用卻只有百來年歷史。美國較早發(fā)現(xiàn)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(zhì)的粘土,統(tǒng)稱為膨潤土。其實(shí)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(zhì)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(shí)有滑感,小塊體加水后體積脹大數(shù)倍至20-30倍,在水中呈懸浮狀,水少時(shí)呈糊狀。蒙脫石的性質(zhì)和它的化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。
膨潤土分類
膨潤土的層間陽離子種類決定膨潤土的類型,層間陽離子為Na+時(shí)稱鈉基膨潤土;層間陽離子為Ca2+時(shí)稱鈣基膨潤土;層間陽離子為H+時(shí)稱氫基膨潤土(活性白土、天然漂白土-酸性白土);層間陽離子為有機(jī)陽離子時(shí)稱有機(jī)膨潤土。
活性白土
活性白土是用粘土(主要是膨潤土)為原料,經(jīng)無機(jī)酸化處理,再經(jīng)水漂洗、干燥制成的吸附劑,外觀為乳白色粉末,無臭,無味,無毒,吸附性能很強(qiáng),能吸附有色物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)。在空氣中易吸潮,放置過久會降低吸附性能。但是,加熱至300攝氏度以上便開始失去結(jié)晶水,使結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,影響褪色效果?;钚园淄敛蝗苡谒?、有機(jī)溶劑和各種油類中,幾乎完全溶于熱燒堿和鹽酸中,相對密度2.3——2.5,在水及油中膨潤極小。
天然漂白土
即天然產(chǎn)出的本身就具有漂白性能的白土,是以蒙脫石、鈉長石、石英為主要組分的白色、白灰色粘土,是膨潤土的一種。
主要是玻璃質(zhì)火山巖分解后的產(chǎn)物,它吸水后不膨脹、懸浮液的pH值為弱酸性與堿性膨潤土相區(qū)別;其漂白性能比活性白土差。顏色一般有淡黃色、綠白色、灰色、檄欖色、褐色、奶白色、桃紅色、藍(lán)色等。純白色的很少。密度2.7-2.9g/cm。視密度由于多孔性關(guān)系而常常較低?;瘜W(xué)成分和普通粘土差不多,主要化學(xué)成分是三氧化二鋁、二氧化硅、水及少量鐵、鎂、鈣等。無可塑性,有較高吸附性。因含大量含水硅酸,對石蕊呈酸性。水中易裂解,含水量很大。一般細(xì)度越細(xì)則脫色力越高。
在勘探階段進(jìn)行質(zhì)量評價(jià)時(shí),需測定其漂白性能、酸度、過濾性能、吸油量等項(xiàng)目
有機(jī)
有機(jī)膨潤土是一種無機(jī)礦物/有機(jī)銨復(fù)合物,以膨潤土為原料,利用膨潤土中蒙脫石的層片狀結(jié)構(gòu)及其能在水或有機(jī)溶劑中溶脹分散成膠體級粘粒特性,離子交換技術(shù)插入有機(jī)覆蓋劑而制成的。有機(jī)膨潤土在各類有機(jī)溶劑、油類、液體樹脂中能形成凝膠,具有良好的增稠性、觸變性、懸浮穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性、潤滑性、成膜性,耐水性及化學(xué)穩(wěn)定性,在涂料工業(yè)中有重要的應(yīng)用價(jià)值。在油漆油墨、航空、冶金、化纖、石油等工業(yè)中也有廣泛的應(yīng)用。
土礦
膨潤土礦是一種多種用途的礦產(chǎn),其質(zhì)量和應(yīng)用領(lǐng)域主要取決于其中蒙脫石含量和屬性類型及其晶體化學(xué)特性。因而,其開發(fā)利用必須因礦而異,因作用而異。如生產(chǎn)活性白土,鈣基轉(zhuǎn)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(nèi)外墻涂料,制備有機(jī)膨潤土,用膨潤土合成4A沸石、生產(chǎn)白炭黑等等。
鈣基和鈉基區(qū)別
膨潤土的層間陽離子種類決定膨潤土的類型,層間陽離子為Na+時(shí)稱鈉基膨潤土;層間陽離子為Ca+時(shí)稱鈣基膨潤土.鈉質(zhì)蒙脫石(或鈉膨潤土)的性質(zhì)比鈣質(zhì)的好。但世界上鈣質(zhì)土的分布遠(yuǎn)廣于鈉質(zhì)土,因此除了加強(qiáng)尋找鈉質(zhì)土外就是要對鈣質(zhì)土進(jìn)行改性,使它成為鈉質(zhì)土。
膨潤土發(fā)展現(xiàn)狀
勘探研究表明,我國膨潤土的儲量世界位,種類齊全,分布廣,遍布26個(gè)省市,產(chǎn)量和出口均居世界前列。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前我國膨潤土年產(chǎn)量已超過350萬噸,而總儲量占世界總量的60%。到目前為止已累計(jì)探明儲量50.87億噸以上,保有儲量大于70億噸。
現(xiàn)已探明的100多個(gè)膨潤土礦產(chǎn)地主要集中分布于新疆、廣西、內(nèi)蒙以及東北三省,其中新疆和布克賽爾蒙古自治縣境內(nèi)的膨潤土礦儲量已突破23億噸,是目前已探明儲量的全國較大膨潤土礦區(qū)。據(jù)新疆地礦部門證實(shí),和布克賽爾蒙古自治縣境內(nèi)有7處膨潤土礦床,其中有4處大型礦床(烏蘭英格、日月雷、德侖山南和德侖山西南)。烏蘭英格礦區(qū)膨潤土礦地質(zhì)儲量為5.728億噸,其中表內(nèi)C—D級膨潤土礦儲量22948萬噸,表外D級儲量248萬噸,占全國同級膨潤土儲量的13.74%。日月雷礦區(qū)膨潤土礦地質(zhì)儲量8億噸,德侖山南及德侖山西南膨潤土礦地質(zhì)儲量分別為2.1億噸及O.8億噸。
估計(jì),烏蘭英格地區(qū)膨潤土礦藏遠(yuǎn)景儲量可望超過50億噸。廣西產(chǎn)地有寧明、田東、崇左、桂平、橫縣等處,蘊(yùn)藏量較大的是寧明,達(dá)6.4億噸,其次是田東,達(dá)4000萬噸,總儲量超過ll億噸。內(nèi)蒙古的寧城、興和、霍林、固陽等地都有十分豐富的膨潤土礦,儲量較大是赤峰寧城,達(dá)10億噸以上。其余分布于江蘇、四川(南充)河北、湖北、山東、安徽、浙江、江西、河南、陜西和甘肅等省(區(qū))??梢?,膨潤土礦資源高度集中,這有利于組建大型企業(yè)集團(tuán),建立大型生產(chǎn)基地,向?qū)I(yè)化、規(guī)模化、集約化發(fā)展。
據(jù)預(yù)測,我國膨潤土礦資源量已超過80億噸,為新產(chǎn)品的開發(fā)和研究、市場的開拓、競爭力的提高等奠定了資源基礎(chǔ)。但是我國膨潤土開發(fā)利用的程度很低,累計(jì)開采量不足已探明儲量的1%。在國際市場上是一種“低出高進(jìn)”的局面,即出口低級產(chǎn)品(原礦、鑄造用、鉆井用、低檔活性白土等),進(jìn)口有檔次產(chǎn)品(洗衣粉柔順劑、有檔次有機(jī)土、膨潤土防水毯等)。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),中國膨潤土產(chǎn)品年產(chǎn)銷量約270萬噸,其中用于鑄造型砂100——110萬噸,用于鉆井泥漿70萬噸,用于冶金球團(tuán)45萬噸,用于油脂脫色(活性白土)20萬噸,用于別的20——30萬噸。行業(yè)特點(diǎn)是企業(yè)規(guī)模?。戤a(chǎn)萬噸以上的企業(yè)寥寥可數(shù))、技術(shù)水平低、由于是資源型行業(yè)而競爭不是很劇烈、產(chǎn)銷量與價(jià)格均逐年上升。
供需形勢
膨潤土用途極廣,其中消費(fèi)用量較大的是鉆井泥漿、鐵礦球團(tuán)和鑄造三大行業(yè)。美國是世界膨潤土的較大生產(chǎn)國和消費(fèi)國,消費(fèi)比例為:鐵礦球團(tuán)占23%;鉆井泥漿占22%;鑄造占17%;別的占38%。近年來,美國膨潤土的消費(fèi)結(jié)構(gòu)有所變化,用于環(huán)境保護(hù)工程領(lǐng)域的消費(fèi)量正日漸增加,其中用于混凝土模板和污水處理的膨潤土近5年來增長了10%~20%。日本膨潤土的消費(fèi)領(lǐng)域是:鑄造業(yè)占35%;土木建筑占20.50%;鉆井泥漿占6.5%;農(nóng)藥載體占3%;土壤改良等占35%。20世紀(jì)70、80、90年代世界膨潤土的總消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化情況見表4.23.10。表4.23.10世界膨潤土的總消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化情況(%)t4-23-10.jpg
中國膨潤土的應(yīng)用目前已達(dá)24個(gè)領(lǐng)域,其中:鑄造業(yè)占52%;鉆井泥漿占24%;鐵礦球團(tuán)占8%;剩余16%主要消費(fèi)在石化、輕工、農(nóng)業(yè)、建筑等領(lǐng)域,盡管這部份領(lǐng)域用量小,但價(jià)值高,經(jīng)濟(jì)效益好。例如:在紡織用的染料中代替部分淀粉;用作礦物凝膠可以全部取代淀粉凝膠;作涂料用的膨潤土可部分取代聚乙烯醇,以及用作無紡布、石膏板顆粒的粘結(jié)劑,路面、屋面乳化瀝青,農(nóng)藥載體,防水密封材料和各種填料等。
中國目前生產(chǎn)的膨潤土,從數(shù)量上看,供求基本平衡;但從品種上看,鈣基膨潤土供過于求,鈉基膨潤土供不應(yīng)求;活性白土,因受硫酸原料供應(yīng)限制和“三廢”治理問題影響,阻礙了生產(chǎn)的發(fā)展,因此尚不能滿足需要;有機(jī)膨潤土的生產(chǎn)因受工藝技術(shù)水平不高,專用設(shè)備不配套,產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,加之生產(chǎn)有機(jī)覆蓋劑價(jià)格昂貴,致使有機(jī)土生產(chǎn)成本過高等問題所困擾,一直未有大的發(fā)展。目前中國國內(nèi)使用的有機(jī)膨潤土仍以進(jìn)口為主。
中國膨潤土進(jìn)出口量,雖然近年來有些增加,但多是低價(jià)出口精選原料和初級產(chǎn)品,高價(jià)進(jìn)口成品。中國膨潤土的主要出口國是日本、韓國、新加坡、泰國和香港,其出口產(chǎn)品主要是鈣基膨潤土。但因該產(chǎn)品用途有限(主要用于動(dòng)植物油脫色和液體凈化等),因此,中國膨潤土出口量始終不大。中國主要從美國等進(jìn)口精加工的有機(jī)膨潤土等產(chǎn)品,主要用在石油鉆井(制取油基泥漿)、油漆(防沉劑、流變劑)、油墨(高速印刷油墨的觸變劑)、潤滑脂(稠化劑),以及用于化妝品等方面。