膨潤土是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產,蒙脫石結構是由兩個硅氧四面體夾一層鋁氧八面體組成的2:1型晶體結構,由于蒙脫石晶胞形成的層狀結構存在某些陽離子,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。國外已在工農業(yè)生產24個領域100多個部門中應用,有300多個產品,因而人們稱之為“土”。
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)前就有露天礦,當?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的粘土,統(tǒng)稱為膨潤土。其實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。可以成致密塊狀,也可為松散的土狀,用手指搓磨時有滑感,小塊體加水后體積脹大數(shù)倍至20-30倍,在水中呈懸浮狀,水少時呈糊狀。蒙脫石的性質和它的化學成分和內部結構有關。
膨潤土遇水就膨脹,這種自然現(xiàn)象產生的主要原因是膨潤土礦物晶層間距加大,水分子進入了礦物的晶層,另外引起膨潤土膨脹的原因還有膨潤土礦物的陽離子交換作用。膨脹性與膨潤土的屬性和蒙脫石含量關系,鈉質膨潤土的膨脹性明顯比鈣質膨潤土要強,另外純度較高、蒙脫石含量高的膨潤土的膨脹性要強。
因此,在實際應用時,如果我們主要想利用膨潤土礦物的膨脹性,那么我們在考慮膨潤土礦物的種類時要選擇鈉質膨潤土礦,其次要考慮蒙脫石含量高的鈉質膨潤土。在機械鑄造和鐵礦球團工作中,對膨脹性要求較高。大量的鈣質膨潤土質,達不到使用要求,因此在使用前需要對鈣質膨潤土進行改性處理。
膨潤土礦是一種多種用途的礦產,其質量和應用領域主要取決于其中蒙脫石含量和屬性類型及其晶體化學特性。因而,其開發(fā)利用因礦而異,因作用而異。如生產活性白土,鈣基轉鈉基,供石油鉆探用的鉆井注漿,代替淀粉用于紡紗、印染的漿料,建材上用內外墻涂料,制備有機膨潤土,用膨潤土合成4A沸石、生產白炭黑等等。
造漿率是膨潤土顆粒在水中分散形成懸浮液,并且這種懸浮液的表觀粘度為15*10-3Ps·s時每噸膨潤土造漿的立方數(shù)是衡量膨潤土質量的一項重要指標,一般鈉質膨潤土的造漿性能比鈣質膨潤土要好。計其選漿率公式是:
造槳率(m3/t)=水的體積(mL)/土的質量(g)+1/土的密度一般在測試表觀粘度時配制表觀粘度在10~25(*10-3 Pa·s)范圍內三杯泥漿,經過攪拌靜止放置16h,再攪拌,測試粘度,然后在單對數(shù)坐標紙上標出三點的位置,進行連線,在坐標上求出表觀粘度為15*10-3 Pa·s時的加土量。
蒙脫石的性質和層間的交換性陽離子種類有很大關系。根據層間主要交換性陽離子的種類,通常蒙脫石分為鈣蒙脫石和鈉蒙脫石。
蒙脫石有吸附性和陽離子交換性能,可用于除去食油的毒素、汽油和煤油的凈化、廢水處理;由于有很好的吸水膨脹性能以及分散和懸浮及造漿性,因此用于鉆井泥漿、阻燃(懸浮滅火);還可在造紙工業(yè)中做填料,可優(yōu)化涂料的性能如附著力、遮蓋力、耐水性、耐洗刷性等;由于有很好的粘結力,可代替淀粉用于紡織工業(yè)中的紗線上漿既節(jié)糧,又不起毛,槳后還不發(fā)出異味,真是一舉雙得。
總的說,鈉質蒙脫石(或鈉膨潤土)的性質比鈣質的好。
如何識別?
肉眼鑒定中,膨潤土呈純白色,一般也有灰色或淺黃白色的,常因吸水或含有雜質而呈淡綠、淡青、玫瑰紅等顏色。風干后仍為純白色、灰色或淺黃白色。用手掰開后斷面不平整,而呈凍膠狀。有油脂光澤,手觸有滑感。能吸水膨脹,好的可成為膠體狀。若經長期風干水分散失后,又可變成松散狀。膨潤土因有強烈的離子交換力,所以能吸附或吸收各種顏色。把它與油脂混合,可使油脂更加滑潤。它的微細粉末加水的懸浮液,分散(散度)很好,不容易沉淀。天然膨潤土類型,主要是按蒙脫石的陽離子的種類相對含量分為鈣、鈉、氫、鋰蒙脫石等,其中以鈣蒙脫石為主的粘土稱為鈣基膨潤土。中國大部分膨潤土礦以生產鈣基膨潤土為主,鈣基膨潤土比鈉基膨潤土便宜,而且容易到手,所以我們在肉雞和蛋雞試驗上,都用的是鈣基土。用膨潤土添加料喂雞,因為適口性好,雞愛吃。
但只靠上面介紹的肉眼等感官鑒定是不夠準確的。中國尚無統(tǒng)一的鑒定膨潤土的國家標準。多數(shù)礦山執(zhí)行一機部關于“鑄造用膨潤土、粘土的部頒標準”(1997)和企業(yè)標準。主要測定吸蘭量、水分、膠質介、通過率、濕壓強度、膨脹系數(shù)、pH值等,測定方法和標準這里就從略了。
膨潤土是以蒙脫石為主要成分的含水粘土巖,具有的膨脹性、吸附性、陽離子交換性、催化性、粘結性、懸浮性和可塑性等特殊性能,被譽為是“粘土”。
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