膨润土
一、矿产名称
膨润土（Ben ton ite），又称斑脱岩、膨土岩等，是以蒙脱石为主要成分的粘土岩—蒙脱石粘土岩。
二、矿床类型及其分布
1．矿床的成因类型
膨润土矿的成因分为火山岩型矿床、火山岩—沉积型矿床、沉积矿床、侵入岩型矿床。火山岩型矿床实例有辽宁黑山、吉林九台、浙江仇山、河南信阳、山东涌泉庄等；火山岩—沉积岩型矿床实例有浙江平山、安徽新潭、内蒙高庙子等；沉积矿床实例如广西宁明、甘肃红泉、四川三台等；侵入岩型矿床如江苏平桥、湖南金沙洲等。
2．矿床的工业类型
膨润土的目的矿物是蒙脱石（Mon tmor illon it e）亦称微晶高岭石或胶岭石，是含少量碱及碱土金属的含水铝硅酸盐矿物，其化学通式为：Na x(H2O)4{（Al2-x Mg X）[S i4O10](O H)2}
根据蒙脱石层间可交换阳离子种类、含量将膨润土划分为钠基膨润土（碱
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性土）、钙基膨润土（碱土性土）和天然漂白土（酸性土）三种。其中钙基膨润土包括钙钠基、钙镁基等膨润土。钙基膨润土和钠基膨润土这二种工业类型是根据矿石的碱性系数划分的。碱性系数（）大于或等于1的为钠基膨润土矿，小于1的为钙基膨润土矿，天然漂白土则是以交换阳离子为H+、Al 3+确定的。
3．矿产的分布情况
世界膨润土资源丰富，分布甚广。世界膨润土总储量约为25亿吨，其中美国、原苏联和中国的储量占世界储量的3/4，其次是意大利、希腊、澳大利亚和德国。钙基膨润土约占70~80%，钠基膨润土储量不足5亿吨。因此，世界膨润土资源虽然十分丰富，但用量最大的优质钠基膨润土却十分短缺。
我国膨润土90%为钙基膨润土。膨润土矿产遍布全国23个省，大型矿床20多个。大多数矿床集中在东北三省及东部沿海各省，以及新疆、四川、甘肃、河南、广西等省。主要矿区有：辽宁黑山矿、浙江临安矿、浙江仇山矿、四川三台、甘肃酒泉、吉林双阳、福建连城、吉林九台、山东潍县涌泉、河南信阳、河北张家口和宣化、新疆托克逊矿等。
三、矿床的主要工业指标
膨润土矿石质量的一般工业要求以矿石中蒙脱石含量来衡量：
边界品位：≥40%；
工业平均品位：≥50%。
蒙脱石含量一般是用吸蓝量换算，即：
M=B/K ?100
式中M-膨润土矿石中蒙脱石相对含量，%；
B-吸蓝量，毫克当量/100克样；
K-换算系数，150。
可采厚度：1~2m；
夹石剔除厚度：≥1m。
矿石储量>5000万吨的为大型矿床，中型矿床为500~5000万吨，<500万吨的为小型矿床。膨润土矿石的测试分基本性能测试和工艺性能测试。基本性能测试项目包括：吸蓝量、阳离子交换总量及分量、胶质价、膨胀容、P H值等。工艺性能测试项目是按其用途确定的，常见的测试项目有：机械制造湿压强度、干压强度、热湿拉强度、透气性；
冶金球团抗压强度、落下次数、爆裂温度、2小时和24小时吸水率；
钻井泥浆造浆率、失水率、粘度计读数、视粘度、塑性粘度、动切力、湿筛分析等；
石油化工脱色力、比表面积、游离酸、活性度、水分、粒度等。
具体指标见六、产品质量标准。
四、矿石性质
1．矿石的矿物组成
根据矿石的矿物组合及其结构构造，将膨润土矿石划分成为粘土状、粉砂状、砂状、角砾状等类型，见表1。
2．目的矿物的矿物特征
膨润土矿的目的矿物蒙脱石是一种含水的层状铝硅酸矿物。晶体结构特点是二层硅氧四面体晶片与其间的铝氧八面体晶片相结合形成晶层，构成2：1型结构。晶层具有水分子和可交换性阳离子，见图1。八面体空隙中的阳离子为Al3+离子，剩下两个空位，为二八面体型。蒙脱石晶体化学特点是类质同象种类多，使之化学成分复杂，变化大。八面体空隙中的Al3+常被低价的Mg2+、F e2+置换；四面体空隙中的S i4+被Al3+置换，由于低价阳离子替代高价阳离子，使结构层产生多余的负电价。为了保持电中性，在结构层之间，除水分子外，存在较大半径的阳离子Na1+、Ca2+、Mg2+等。这些阳离子是可交换的，使蒙脱石族矿物具有离子交换性、吸水性、膨胀性、触变性、粘结性、吸附性等一系列很有价值的特性。
（图1待扫描）
图 1 蒙脱石的晶体结构
五、工艺特性及主要用途
由蒙脱石的晶体化学和晶体结构决定了膨润土具有以下工艺特性，这些
特性使膨润土在24个领域100多个部门得到了应用。
1．1．工艺特性
阳离子交换性在蒙脱石晶层中的阳离子具有可交换性能，在一定的物理—化学条件下，不仅Ca2+、Mg2+、Na1+、K1+等可相互交换，而且H+、多核金属阳离子（如羟基铝十三聚体）、有机阳离子（如二甲基双十八烷基氯化铵）也可交换晶层间的阳离子。阳离子交换性是膨润土的重要工艺特性，利用这一特性，进行膨润土的改型，由钙基膨润土改型为钠基膨润土；制取活性白土、锂基膨润土、有机膨润土、柱撑蒙脱石等产品。
测定膨润土矿阳离子交换容量和交换性阳离子，是判断膨润土矿质量和划分膨润土矿属型的主要依据。阳离子交换容量是指P H值为7的条件下所吸附的K+、Na+、Ca2+、Mg2+等阳离子总量，单位为mmo l/100g土。阳离子交换容量的英文名称为Cat io n Exc h ang e Capac it y，简称为CEC。膨润土的CEC值愈大表示其带负电量愈大，其水化、膨胀和分散能力愈强；反之，其水化、膨胀和分散能力愈差。
目前测定CEC的方法分为两大类：一类是定氮蒸镏法，另一类是氯化钡-硫酸法。
吸水性膨润土能吸附8~15倍于本体积的水量，吸水后体积膨胀，体积能膨胀增大几倍到十几倍。以吸水率和吸水比表示膨润土的吸水性。单位重量的膨润土所能吸附水的重量称为吸水率，以百分数表示。在初始阶段，它随时间的增长而增长，最后达到饱和。前十分钟的吸水量和二小时的吸水量的百分比称为吸水比。
膨润土的膨胀性能以膨胀容表示，膨润土在稀盐酸溶液中膨胀后的容积称为膨胀容，以毫升/克样表示。钠基膨润土比钙基、酸性膨润土的膨胀容高；同一属型的膨润土，含蒙脱石愈多，膨胀容愈高。膨胀容是鉴定膨润土矿石属型和估价膨润土质量的技术指标之一。
吸附脱色性膨润土对各种气体、液体、有机物质具有一定的吸附能力，最大吸附量可达5倍于它的重量，尤其是酸性膨润土和经酸处理活化的活性白土对各种油类具有良好的脱色性能。以往是以脱色率和脱色力表征膨润土的吸附脱色能力，目前趋于以脱色力和比表面积来表征。
在相同的测试条件下，在脱色效果相同的情况下，标准土用样量与试样用样量之比，乘以标准土的脱色力值即为试样的脱色力。以下式表示：T=T0?W1/W2
式中T—试样的脱色力；
T0 –-标准土的脱色力；
W1—与试样消光量相等时的标准土重量（克）；
W2—试样重量（克）。
采用一定量的膨润土对煤油沥青溶液脱色，脱色前后溶液的消光值之差与脱色前溶液的消光值之比称为脱色率，以百分数表示。即：
A=（E0-E2）/E0?100
式中A—脱色率（%）；
E0–煤油沥青标准溶液的消光值；
E2—脱色后煤油沥青溶液的消光值。
1克固体所具有的总面积为比表面。测定固体比表面的常用方法有BET （Br un auer—Emm ett—Te ller三人）法、电子显微镜法和气相色谱法。
胶质价膨润土在水介质中能分散呈胶体悬浮液，这种悬浮液具有一定的粘滞性、触变性和润滑性，以胶质价表征这些性能。膨润土与水按比例混合后，加适量氧化镁，静置24小时后形成的凝胶层体积称为胶质价。以15克样形成的凝胶体体积的毫升数表示。胶质价是评价膨润土形成胶体体系及其稳定性的一种指标，是分散性、亲水性和膨润性的综合表现。钠基膨润土比钙基、酸性膨润土的胶质价高；同一属型的膨润土，含蒙脱石愈多，胶质价愈高。
粘结性和可塑性膨润土和水、泥或砂等的掺合物有粘结性和可塑性，一般以湿态抗压强度（湿压强度）、热湿拉强度表示。湿压强度是评价膨润土的湿态粘结能力。将膨润土与标准砂（内蒙通辽县大林型砂厂产）和水按一定比例混碾，形成粘土膜将砂粒包裹，制成标准试样，测单位面积上所能承受的极限载荷，单位为k g/c m2。
将膨润土与标准砂和水按比例混碾后，制成标准试件，在试件一端加热，使之形成一定厚度的干砂层及其后的水分凝聚区，然后加载拉力负荷，测定试件在水分凝聚区的抗拉强度，为热湿拉强度，以kg/c m2表示。热湿拉强度是铸造工业评价膨润土质量的重要技术指标。
造浆性能膨润土的主要用途之一是用作钻井液材料。衡量膨润土的造浆性能的主要指标之一是造浆率，即单位重量的膨润土可以配制成具有表观粘度为15mPa?s的悬浮液体积数（单位为m3/t）。
2．2．主要用途
由于膨润土具有上述工艺特性，使其作为粘结剂、吸附剂、催化剂、增稠剂、触变剂、脱色剂等广泛应用于冶金球团、铸造、钻井、化工、食品等24个领域100多个部门，见表2。但其主要消费领域是铸造型砂、铁矿球团、钻井泥浆，消费量约占世界总产量的75%。我国膨润土主要应用领域的消耗量为：铸造用膨润土90.41万吨（占73.5%），钻井泥浆8.61万吨（占7%），石油化工（包括脱色）用膨润土7.75万吨（占 6.3%），铁矿球团用膨润土3.69万吨（占3%），轻工建材、农药和印染等10.1万吨（占8.2%）。
六、产品质量标准
1．有用元素及主要伴生元素对原料的影响
膨润土是以蒙脱石为主的粘土矿，蒙脱石类质同象发育，低价阳离子置换高价阳离子，使结构层产生多余的负电荷，晶层间可交换阳离子补偿了多余的负电荷，保持电中性。由于上述原因，蒙脱石化学成分变化大，见表3。
蒙脱石的负电荷主要来自Mg2+对八面体中Al3+的置换。除Mg2+以外，还有少量Fe2+或Fe3+置换Al3+。四面体中有少量Al3+置换S i4+。按八面体中含Mg的多少，将蒙脱石分为两类：Che to型含量高，晶层电荷较高；Wy am in 型，含Mg少，晶层电苛较低。晶层电荷高，阳离子交换量大。晶层间可交换阳离子以N a+为主的钠基膨润土的各种工艺性能优于以Ca2+为主的钙基膨润土。如果晶层间的阳离子以Li+为主，则为锂基膨润土。
除蒙脱石本身的化学成分外，膨润土矿石中与蒙脱石伴生的各种矿物，如石英、玻屑、沸石、方解石、长石、黄铁矿等，对膨润土矿的化学成分以及工艺性能影响较大。表4给出了我国部分膨润土矿的化学成分。膨润土矿的工业应用主要取决于蒙脱石的工艺性能，而蒙脱石的各种工艺性能又取决于其晶体结构、构造、化学组成、晶体化学性质等。与蒙脱石伴生的各种非
目的矿物，劣化了矿石的工艺性能。要提高膨润土矿的利用价值，必须强化矿石的工艺性能。强化矿石中的工艺性能主要手段有二个：一是提纯，提高矿石中蒙脱石的质量分数；二是改型、改性，以强化某些所需要的工艺性能。
表 4 我国部分膨润土矿的化学成分，%
1、1、产品质量标准
不同的应用领域对膨润土的技术指标要求也不同。目前我国在膨润土应用的几个主要方面，如铸造型砂、冶金球团、钻井泥浆、活性白土等缺少国家标准，有关工业部门和企业参照国外同类产品的质量标准制定了部颁标准和企业标准。以下列出了几个主要应用领域的产品质量标准。见表5~表10。
②O.C.M.A—美国石油公司材料学会。
机械工业部于1980年颁布了铸造用膨润土和粘土标准J B2735-80。标准要求蒙脱石含量大于或等于50%，含水量小于15%，粒度95%以上通过200目筛（筛网孔径0.071m m）。按湿压强度和热湿拉强度值分级标准见表8-1和表8-2。铸造用膨润土的牌号中各种符号表示内容为：钠基膨润土-P N a、钙基膨润土-P C a、酸性膨润土-S、碱性膨润土-J。在强度等级中，前者为湿压强度值等级、后者为热湿拉强度值等级。例如：湿压强度>(0.3~0.5)?9.8?10-2N/mm2，热湿拉强度值（6~10）?9.8?10-5 N/mm2的酸性钙基膨润土，其牌号为
P C aS-03-06。
铁矿球团用膨润土质量标准是1983年12月召开的“膨润土对铁矿球团适应性研究技术评议会”上确定的，见表9。
我国主要铸造型砂用膨润土生产厂家的质量标准见表10。
七、综合利用工艺技术
膨润土矿的各种产品，对其蒙脱石的含量和属型都有要求，否则是达不到产品质量标准。因此对膨润土的分选提纯是其综合利用的基础。膨润土选矿工艺提纯分干法和湿法。干法主要采用风选，世界上90%以上的膨润土精矿均由风选获得。风选一般要求入料含蒙脱石量达80%以上。
为了充分利用蒙脱石含量<80%的中低品位膨润土资源，采用湿法选矿工艺可获得高纯蒙脱石精矿。选择合适的分散剂，可在分选提纯蒙脱石的同时
达到钠化改型的目的。湿法工艺以重选为主，用搅拌磨等磨矿设备超细磨，旋流器或离心机分级，磁选除掉磁性矿物。湿法工艺耗水量大，脱水干燥困难。
膨润土的深加工技术包括人工钠化改型、酸活化处理、有机覆盖处理等，以提高产品的某些技术指标，增加其使用价值。
人工钠化改型方法有悬浮液法、堆场钠化法、挤压法（轮碾挤压法、双螺旋挤压法、阻流挤压法、对辊挤压法等）。
酸活化分干法活化工艺和湿法活化工艺。
有机膨润土的制备工艺有湿法
、干法和预凝胶法：
有机覆盖剂主要有季铵盐和二甲基双氢牛脂铵盐。 1. 开发生产实例
（1） （1） 新疆奇台县西黑山膨润土矿湿法提纯工艺 奇台县西黑山膨润土含蒙脱石70~75%。选矿提纯的目的是为制取柱撑
蒙脱石提供优质原料。提纯分选采取的是强磁—搅拌分级工艺，流程
见图7，结果见表11。
11A ）
拌30'
磁级
粗级别 细级别
图2 干法生产工艺流程 图3 湿法生产工艺流程 图6 预凝胶法生产有机膨润土工艺流程
图7 块矿强磁搅拌分级流程图
2. 化改型工艺实例
辽宁黑山膨润土矿是我国目前正在开采的大型露天矿山之一。该矿现有生产能力100kt，实际产量约50kt。用浓度为3~4%的N a2CO3溶液对钙基膨润土进行钠化处理，其工艺流程见图8。钠化处理前后的性能比较见表12。
浙江仇山膨润土矿为地下开采，生产的活性白土质量较好，其工艺流程见图9。产品质量为：
规格CS-1024 脱色力≥110；游离酸≤0.2%；
水分≤12%。
CS-1040脱色力≥150；游离酸≤0.2%；
钙
八、开发利用现状用发展趋势
1．开发利用现状、存在问题及解决对策
从全世界看膨润土主要消费领域仍然是铸造型砂、钻井泥浆和铁矿球团，但国外几个膨润土主要生产国和消费国亦不同。美国是世界上膨润土主要生产国和消费国，其产量占世界总产量的1/2~1/3。几个主要应用领域的消费比例分别为：铁矿球团23%、钻探泥浆22%、铸造焊接17%、特殊领域10%，环保工程领域的用量明显增加。意大利是欧洲膨润土重要生产国，产品除20%出口外，国内消费比例为：铸造业40~50%、钻井泥浆20%、铁矿球团5%。日本的主要消费领域是铸造业，占35%，其次是土木建筑占23.6%。
我国膨润土矿开发历史较短，目前已有县办企业40余家，乡镇企业近300家，生产规模多属中、小型。年产万吨以上的矿山有11家，年产10万吨以上的矿山只有甘肃金昌县红泉膨润土矿和浙江余杭磁土矿。多数是卖原矿和低档铸造土。铸造用膨润土占总产量的73.5%，但因普遍要求湿压强度在58.8kP a以上，而我国多数铸造土产品只达19.6~29.4kP a，因而生产高精铸件用土尚需进口。
活性白土约占总产量的6%。全国约有60家活性白土厂，年总产量达18万t。但年产万吨以上的仅4家：余杭仇山、临安青山、抚顺化工二厂和义县石油白土厂，其余50家年产量仅为1000~3000t。小企业不仅难以形成规模效益，而且产品品种单一，质量不佳，脱色力低，过滤速度慢且带油率高，市场竞争力差。国内市场售价900~1400元/t，进口价350~400美元/t。如我国6家中外合资办的色拉油厂所用活性白土均以350美元/t从马来西亚进口，而马来西亚生产活性白土原矿又是从我国进口的。
国外的生产规模大，品种齐全，系列化，如：
公司名称工厂能力（吨/年）德国南方化学品公司巴伐利亚120000
英国拉波特公司柴郡90000
美国恩特尔哈德公司密西西比州60000
日本水泽工业化学品株式会社中城50000
黑西哥克维米卡公司波比拉50000
马来西亚温不来活性白土厂勃拉卡60000
德国南方化学品公司生产的汤塞尔（Tons ill）向用户提供5个系列20余个品种的活性白土，其中包括常用型活性白土系列、添加活性碳的混合型系列、脱重金属系列、颗粒土系列、供其它特殊需要（抗水系列、脱有机酸等系列）。而我国活性白土厂的产品仅有“高效”和“普通”两种；按形状划分也只有粉状和粒状。
综上所述，我国膨润土矿开发应用中存在的主要问题是：产品质量低、工艺水平低、经济效益差。
针对上述问题，应采取的对策为：
重视加强膨润土矿的矿物特性、工艺性能以及产品质量的测试研究。结合我国资源的实际情况，尽快制定出与国际接轨的产品质量标准和检测方法。
重视加强加工设备的研制，尤其是超细磨、分级、脱水、干燥等设备的研制。
对一些基础较好的工厂，通过设备和技术改造，优化产品结构，使产品质量尽快达到国际先进水平，提高经济效益。通过市场竞争淘汰那些设备陈旧落后，技术水平低的亏损厂矿。
2. 2.发展趋势
国内膨润土市场需求量见表13。其中湿压强度大的铸造用膨润土，抗盐水泥浆用膨润土，活性白土和有机土的系列化产品应作为重点发展产品。要获得高质量的产品，首先必须解决膨润土提纯工艺技术和设备问题。
以郑州地铁一号线05标会展中心站～黄河东路区间隧道为例，介绍了膨润土浆 液的性能及其在盾构施工中的应用 1 工程概况 郑州地铁一号线05标会展中心站～黄河东路站区间大体呈反“S”形，区间线路从会展中心站东端头出发，下穿会展中心立交匝道后继续行进，在下穿熊儿河后，于军事管理区西南角转向东，沿金水路到达黄河东路站。线路右线全长（右DK25+～右DK27+），左线全长（左DK25+～左DK27+）。本段线路左线设二条平曲线，曲线半径分别为350m、400m；右线设两条平曲线，曲线半径分别为350m、410m。区间覆土厚度为～18m，区间最小坡度‰，最大坡度‰。区间隧道设一处泵房（与区间风井合建），联络通道二处。 区间所处地层主要为第（8）层：粉砂，浅灰色，饱和，中密～密实，颗粒级配一般，颗粒成分由石英、长石、云母组成。局部夹灰色密实粉土。层厚～，平均厚度，层底标高～，平均标高，层底埋深～，平均埋深；第（9）层：细砂，灰一褐黄色，饱和，中密一密实，偶见蜗牛壳碎片、小姜石，颗粒级配一般，颗粒成分主要由石英、长石组成，含少量暗色矿物。层厚～，平均厚度，层底标高～，平均标高，层底埋深～，平均埋深。 2 膨润土的使用研究 会展中心站～黄河东路站区间风井始发后，地层主要以富水砂层为主，使用泡沫剂进行改良土壤效果不明显，推进速度缓慢，出土温度过高，刀盘扭矩经常达到额定扭矩，开挖土舱压力无法建立，超挖现象明显，地面沉降较大，掘进速度为5mm/min以内，推进一环的时间最长可达到8个小时，推进期间由于机器温度过高会引起刀盘不停的跳闸，刀盘结泥饼的机率也大大的增加。 3 膨润土改良土体的机理研究 膨润土的组成和结构构造 膨润土是以蒙脱石为主要成分的非金属粘土类矿物，蒙脱石含量占到30%～80%。蒙脱石是含水的层状铝硅酸盐，其晶体结构由两层硅氧四面体晶片中间夹一层铝氢氧八面体晶片组成，属2：1型层状硅酸盐矿物。其理论化学式为Nax（H20）4{A12[A1xSi4-x010]（OH）2}，八面体中存在的阳离子数为2，四面体中存在的阳离子数为4。一般硅氧四面体和铝氢氧八面体中存在如Fe2、Fe3+、Mg2+、A13+等阳离子的同象置换，当置换阳离子为低价时，使结构增加等当量的负电荷，由层间吸附阳离子补偿。蒙脱石晶层之间阳离子与晶体格架间形成电偶极子，加上蒙脱石晶层之间结合力较弱，能吸附极性水分子，根据阳离子种类及相对湿度，层间能吸附一层或两层水分子。另外，在蒙脱石晶粒表面也吸附了一定的水分子，结构水以0H基形式存在于晶格中。 膨润土的膨胀和渗透机理 盾构掘进中所使用的膨润土是粘土的一种，主要成分蒙脱石其四面体中的硅可被铝随机置换，八面体中的铝可被同价或低价离子如Ca2+、Na+、Mg2+等类质同象置换，这种类质同象置换过程使蒙脱石晶层面有过剩的负电荷，在层间产生静电场，因此蒙脱石层间可吸附Ca2+、Na+、Mg2+等阳离子和水（H30+）、氨（NH+4）等极性分子。正是蒙脱石这种特有的吸附功能使得膨润土具有很强的膨胀能力。 膨润土一般分为钠基和钙基膨润土，在工程中多使用钠基膨润土（本试验中也选用了钠基膨润土），其颗粒的单位晶层中存在极弱的键，钠离子本身半径小，离子价低，水很容易进入单位晶层问，引起晶格膨胀，颗粒的体积膨胀为原来颗粒体积的l0～40倍，吸水后形成一道不透水的防渗层。若再经过一段较长时间，膨润土颗粒会变成膏脂状，渗透系数可以降到1×10-7m/s以下，几乎不透水。 从微观结构来看，膨润土颗粒是粒径小于2μm的无机质，主要结构体系为Si―Al―si，
膨润土改性小知识 天然膨润土在实际应用中性能不够理想，或不能满足特殊应用领域使用要求时，常常需要进行人工改性。改性的原理是蒙脱石在水溶液中吸水膨胀并分散形成胶体，晶层间阳离子以水化离子形式出现，这些水化阳离子与晶体联结并不牢固，可被溶液中其它离子置换取代。这种离子交换过程主要在晶层之间进行，不会引起晶体骨架改变。根据这一原理，可以使用一些无机（锂、钠、钾）或有机阳离子，通过离子交换，实现膨润土的改性。目前常见的改性的膨润土主要有以下几种： （1）有机膨润土 有机膨润土是长碳链季铵盐与膨润土反应的产物。它是利用季铵盐离子与粘土中的可交换离子相互作用，使大的有机离子进入土板层间，覆盖在粘土级粒子粘土表面，形成稳定的有机产品。有机膨润土有湿式和干式两种制法。湿式制法是以水为分散介质，将膨润土先制成浆液，再与季铵盐进行反应。具体操作步骤如下： 去除膨润土中的杂质，制成土浆液，一般固含量为10～20％。 将土浆液进行高速剪切分散，使粒度达到粘土级。 使土浆液与季铵盐反应。 从浆液中分离出有机土，进行洗涤。 在温度<50℃的条件下，使有机土干燥。 干式制法是一种操作简单、生产效益高的新方法。制备时将粘土和适量的季铵盐（占粘土的15～55％）充分混合，在无水和高于季铵盐熔点的温度下反应５～30min。反应完毕，经研磨、过筛、得200目的干态物。它可作为油井钻探液的增稠剂。 （2）锂基膨润士 目前，能在有机溶剂中溶胀和形成胶体的材料较少。而锂基膨润土能够在有机溶剂中溶胀成胶，但我国迄今尚未发现天然锂膨润土。通过对贮量丰富、生产量大的钙膨润土进行简单的改性处理，可得到锂膨润土。在钙膨润土—体系中加入锂盐（如碳酸锂），使锂离子取代钙离子并达到饱和，即可使钙膨润土变为锂膨润土，达到改性的目的。这种改性过程可表示为： 膨润土 - Ca＋Li2CO3 →膨润土 - Li＋CaCO3 将一定粒度原料膨润土和碳酸锂，混匀后加入适量水（水/土 = 4.4～4.8），室温下搅拌反应一定时间后，取出产物烘干、粉碎即得产品。 （3）钠基膨润土 一般地讲，钠基膨润土比钙基膨润土的性能优越。主要表现在：钠基膨润土吸水速度慢，但吸水率和膨胀倍数大，最大吸水量为其体积８～15倍，膨胀倍数从几倍到30余倍，阳离子交换量高，在水中分散性好，胶质价高，并且悬浮性、触变性、热稳定性、粘接性、可塑性较好，吸水强度、干压强度、热湿拉强度也较高。所以，钠基膨润土比钙基膨润上经济价值高，工业上常将钙土钠化制备钠土。 膨润土的钠化反应，需要在水及一定温度下才能进行。实现这种钠化反应的途径很多，目前已知的途径有悬浮液法、堆场钠化法、轮辗钠化法、挤压钠化法、双螺旋钠化法等。在涂料生产中常采用悬浮钠化法，此法是在钙基膨润土中加入钠盐改性剂，配制成浆，然后进行搅拌或陈化处理。
各种膨润土的性能及其综合利用现状 膨润土又名膨土岩、斑脱石，是以蒙脱石为主要成分的粘土矿物, 其化学成分相当稳定, 被誉为“万能石”。蒙脱土(Montmorillonite )是属于蒙脱土族的矿物，蒙脱土是典型的层状硅酸盐矿物之一, 但是与其他层状硅酸盐矿物不同之点是层与层之间空隙特别大, 这样就可在层与层中含有不定数量的水分子及交换性阳离子。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型含结品水的硅酸盐矿物。是粘土类矿物大家庭中品体结构变异最强的矿物之一。通过衍射仪慢速扫描的试验结果表明蒙脱土的粒度己接近纳米级, 是天然纳米材料。 1 主要类型及用途 我国的膨润土资源极为丰富, 遍布26 个省市, 储量世界第一。目前我国膨润十发展较快, 应用已达24个领域。2000 年我国膨润十年产量为250万吨,2003年我国膨润土年产量已超过290万吨, 其中铸造业占38%; 钻井泥浆占24%; 铁矿球团占16%; 活性白土占15% ; 剩余7% 主要消费在轻工、农业、建筑等领域, 尽管这部份领域用量小, 但价值高, 经济效益好。 天然膨润十一般多为钙基膨润土, 其物化性质不甚理想, 如将其加工成钠基膨润土、提纯膨润土、颗粒膨润土、有机膨润土、活性白土(颗粒白土)、白炭黑等膨润土深加工产品, 可广泛用于石油化工、油脂、医药、建筑、日化、纺织、涂料、冶金、环保等各领域中。 1.1 钠基膨润土 自然界产出的膨润土, 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。钠基膨润土在铸造行业、钻井泥浆、铁矿球团、干燥剂、污水处理、建筑工程防水材料、涂料等7种行业需求用量较大。 铸造用膨润土是钠基膨润土最大的用户, 每年用量不少于110万吨。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, 可防止铸件夹砂、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。 钻井泥浆用膨润土是钠基膨润土第二大的用户,每年用量不少于70万吨。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。 铁矿球团用膨润土是膨润土第三大的用户, 每年用量为45 万吨。铁矿球团用膨润土是现代冶金工业的重要辅料之一, 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。 膨润土可作浑浊水的澄清剂、被污染水的防水剂、污水处理剂等。用膨润土处理印染废水、煤气洗涤废水、味精厂等废水、废物, 去除率达95%。在水库上游撒膨润土可使水库不洁物质絮凝沉入库底经生物净化加以处理。圈养动物场和屠宰场、水产加工场产生的污水、臭气对环境有害, 可在这些场所撒膨润土, 回收高效肥料。 利用膨润土的润滑性、粘结密封性、增稠性及胶凝性制成泥浆, 用于各种土壤作业的衬壁防渗, 如隔墙建造、灌浆、沉箱、打桩、土地防渗、水泥及混凝十施工添加剂, 污水处理及隧道盾构润滑等。用膨润土防渗层铺河道, 可把有限的水引向远方。膨润土防水层可用天然钠基膨润土粉直接铺设, 也可以用膨润土与当地十搅拌夯实, 也可以将膨润土夹在两层织物之间形成防水(渗) 毯(板) , 快速修建起储水池、储水窑、输水渠。 膨润土可作防水材料, 如瓦楞纸板填料、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十的双重防水板, 该材料己在地铁、大坝底部、垃圾填埋场地下工
宁城县城郊金龙 膨润土矿开发利用方案 赤峰市矿产资源勘查开发技术咨询服务部 二○○三年四月
宁城县城郊金龙 膨润土矿开发利用方案 编写单位：赤峰市矿产资源勘查开发技术咨询服务部拟编：王立明 审核：张忠 总工程师：万力 院长：王文龙 提交单位： 提交时间：二○○年四月
目录 第一章概述 第一节矿区地理位置 第二节自然地理与经济概况 第三节编制依据 第四节项目的前期工作进展 第二章产品的需求现状和预测 第一节产品的需求现状和加工利用趋向第二节产品价格的稳定性及变化趋势 第三章矿产资源概况 第一节区域地质概况及矿区地质 第二节矿床地质特征 第三节矿床水文地质条件及开采技术条件第四节设计利用储量 第四章主要建设方案的确定 第一节建设规模及产品方案 第二节开采方案 第三节防治水方案 第五章矿床开采
第一节露天开采境界的确定 第二节生产能力的确定及矿山服务年限计算 第三节采矿方法 第六章环境保护 第一节废石场的设置 第二节环境影响评价 第三节环保措施 第七章矿山安全 第八章经济评价 一、市场走势 二、经济评价 三、评价结论 附图目录 一、宁城县城郊金龙膨润土矿矿区范围及开拓运输系统1：5000 二、露天采矿采矿方法示意图
第一章概述 第一节矿区地理位置 宁城县城郊金龙膨润土矿位于宁城县城郊镇小马架子村，东与辽宁省建平县、凌源市相毗邻，矿区中心地理座标为： 东经：119°19′22″北纬：41°29′14″ 矿区位于306线国道左侧，距天义镇20公里，距锦—赤铁路线天义镇火车站18公里，距赤峰市133公里，交通较为便利。 第二节自然地理与经济概况 矿区为低丘陵山区，最高海拔高度650米，最低海拔高度600米，相对高差50米，冲沟发育，切割较深。 该区属中温带大陆性气候，寒冷多风，干旱少雨，温差变化大，年最高气温30℃，最低气温-30℃，无霜期140天左右。年平均降水量450mm，蒸发量大于降水量，年蒸发量1751.6mm。 本区经济以农业为主，农作物以玉米、谷子、大豆等为主，劳动力充足。工业相对薄弱，主要为采矿业及相关产业。近年来随着膨润土的开发利用，给当地经济发展带来了新的契机。 第三节编制依据 一、探矿权人委托 探矿权人在探明储量基础上委托我部对划定矿段进行本项目开
膨润土的性能及用途文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
学年论文 学 院 化学化工 专 业 化学教育 年 级 2011级 姓 名 刘 新 河 论文题目 膨润土的性能及用途 指导教师 李玉玲 职称 副教授 成 绩 良好 2013 年 12月10 日
目录
膨润土的性能及用途 姓名：刘新河学号：20115051111 院系：化学与化工学院专业：化学教育 指导老师：李玉玲职称：副教授摘要：膨润土由于有良好的物理化学性能，素有“万能”粘土之称，可做粘结剂、悬浮剂、稳定剂、脱色剂等，广泛用于食品、化工、石油等行业。本文根据膨润土的性能对其用途展开阐述。 关键词：膨润土;性能;用途 Abstract:Bentonite with good physical and chemical properties, known as the " universal " clay said, as a binder, suspending agent, stabilizer, decolorizing agent, widely used in food, chemical, oil and other industries. According to the properties of bentonite its application to launch the elaboration. Key words: bentonite;performance ;uses 引言 膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石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”。 1膨润土概述
膨润土注浆材料在注浆工程中的应用 2006-11-30 摘要: 以北京地铁 5 号线某区间隧道为例, 介绍了膨润土注浆材料的性能及其在工程中的注浆施工工艺。 关键词: 膨润土; 注浆; 地铁隧道 1 工程概况 北京地铁五号线 04 标段包括一个车站和一个区间工程, 即天坛东门站— 磁器口站区间和磁器口车站, 总长度 1 175.19 m, 其中区间施工范围长 995.19m, 车站施工范围长 180 m。区间工程主要包括隧道及其所含的联络通道、迂回风道、泵房、人防防护段、施工横通道、竖井、与规划七号线的联络线节点等土建工程。天坛东门至磁器口区间隧道分左右两线, 采用矿山法施工, 工程防水采用复合式 衬砌结构, 全外包防水模式, 不考虑引排二衬外的地下水, 防水层设在初支喷射 混凝土与二衬混凝土之间。根据模板台车的长度, 以每 9 m 长隧道为一段, 依次浇筑; 同时,每段内设不少于 9 根的回填注浆管, 注浆管直径 25mm。 隧道结构完成后, 最初施工方采用传统的水泥浆回填, 但由于水泥浆含水 量大、易收缩, 完成注浆后对混凝土裂缝和施工缝处的渗漏没有起到明显的改善作用, 不得不再次钻孔进行化学注浆, 因此大大增加了施工成本。在此情况下, 施工方最终选择用膨润土注浆粉(Bentogrout)进行注浆。 2 膨润土注浆材料介绍 膨润土的主要成分为钠基蒙脱石, 它是一种由微观片状晶体结构组成的矿物; 片状晶体通常小于 2μm 且呈胶状, 它们能够吸收水分子, 从而使得分子间 距加大、膨润土颗粒膨胀; 一旦膨润土颗粒吸水后,分子内电荷达到饱和即会阻止水分子通过, 这就保证了膨润土具有极低的透水性, 使之具有优良的防水屏障作
学院化学化工 专业化学教育 年级2011级 姓名刘新河 论文题目膨润土的性能及用途 指导教师李玉玲职称副教授成绩良好 2013 年 12月10日
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Keywords (1) 引言 (1) 1．膨润土概述 (1) 2．膨润土的性能 (2) 3. 膨润土的用途 (2) 3.1 作为过滤剂在果汁澄清中的作用 (2) 3.2 在催化剂及其载体方面的应用 (2) 3.3 在食品包装材料方面的应用 (3) 3.4 作为饲料添加剂的应用 (3) 3.5 在葡萄酒酿制过程中的应用 (3) 4. 结语 (3) 参考文献： (4)
膨润土的性能及用途 姓名：刘新河学号：20115051111 院系：化学与化工学院专业：化学教育 指导老师：李玉玲职称：副教授 摘要：膨润土由于有良好的物理化学性能，素有“万能”粘土之称，可做粘结剂、悬浮剂、稳定剂、脱色剂等，广泛用于食品、化工、石油等行业。本文根据膨润土的性能对其用途展开阐述。 关键词：膨润土;性能;用途 Abstract:Bentonite with good physical and chemical properties, known as the " universal " clay said, as a binder, suspending agent, stabilizer, decolorizing agent, widely used in food, chemical, oil and other industries. According to the properties of bentonite its application to launch the elaboration. Key words:bentonite;performance ;uses 引言 膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石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”。 1膨润土概述 膨润土是由河、海中的单细胞低等水生植物硅藻的遗骸经过几百万年的沉积矿化作用而形成的生物矿物材料。由于其生物成因，具有独特的有序排列微孔结构、孔隙率高、孔体积大、质量轻、堆积密度小、比表面积大、导热系数低吸附性强、活性好等优点，并且其分布广泛，价格低廉。特别是膨润土颗粒壁上的天然多级有序的微孔结构，使其在作为聚合物材料、助滤剂、吸附剂、催化载体、表面活性剂以及色谱固定相或载体等方面有很高的应用价值。 2膨润土的性能
报告编号：1615137
行业市场研究属于企业战略研究范畴，作为当前应用最为广泛的咨询服务，其研究成果以报告形式呈现，通常包含以下内容： 一份专业的行业研究报告，注重指导企业或投资者了解该行业整体发展态势及经济运行状况，旨在为企业或投资者提供方向性的思路和参考。 一份有价值的行业研究报告，可以完成对行业系统、完整的调研分析工作，使决策者在阅读完行业研究报告后，能够清楚地了解该行业市场现状和发展前景趋势，确保了决策方向的正确性和科学性。 中国产业调研网基于多年来对客户需求的深入了解，全面系统地研究了该行业市场现状及发展前景，注重信息的时效性，从而更好地把握市场变化和行业发展趋势。
一、基本信息 报告名称： 报告编号：1615137 ←咨询时，请说明此编号。 优惠价：￥6480 元可开具增值税专用发票 网上阅读： 温馨提示：如需英文、日文等其他语言版本，请与我们联系。 二、内容介绍 膨润土是非金属矿中被开发和利用最多的矿产，现在已经广泛应用于石油开采、定向穿越、钢铁铸造、冶金球团、化工涂料、复合肥、浆纱、橡胶、塑料、造纸、净化水、吸潮剂、农药等领域。 我国膨润土矿开发应用中存在的主要问题是：产品质量低、工艺水平低、经济效益差。 中国产业调研网发布的2015-2020年中国膨润土行业现状调研分析与发展趋势预测报告认为，针对上述问题，应采取的对策为：重视加强膨润土矿的矿物特性、工艺性能以及产品质量的测试研究。结合我国资源的实际情况，尽快制定出与国际接轨的产品质量标准和检测方法。重视加强加工设备的研制，尤其是超细磨、分级、脱水、干燥等设备的研制。对一些基础较好的工厂，通过设备和技术改造，优化产品结构，使产品质量尽快达到国际先进水平，提高经济效益。通过市场竞争淘汰那些设备陈旧落后，技术水平低的亏损厂矿。 国内膨润土市场需求量逐渐增大。其中湿压强度大的铸造用膨润土，抗盐水泥浆用膨润土，活性白土和有机膨润土的系列化产品应作为重点发展产品。要获得高质量的产品，首先必须解决膨润土提纯工艺技术和设备问题。 《2015-2020年中国膨润土行业现状调研分析与发展趋势预测报告》通过膨润土项目研究团队多年对膨润土行业的监测调研，结合中国膨润土行业发展现状及前景趋势，依托国家权威数据资源和一手的调研资料数据，对膨润土行业现状及趋势进行全面、细致的调研分析，采用定量及定性的科学研究方法撰写而成。
膨润土专题资料 九十年代以来，我国的非矿产品有一个飞跃的发展，特别在工业领域中起到支柱作用，作为非矿中的佼佼者──膨润土，以它良好的各种物化性能在非矿中又独占鳌头。 膨润土具有吸湿性，能吸附8-15位于本体的水量，吸水后膨胀，能膨胀数倍，可达30余倍，在水介质中能分散呈胶体悬浮液，这种悬浮液具有一定的粘滞性、触变性，它和水、泥或砂等细屑物质的掺合物有可塑性和粘结性，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倍于它的重量、具有表面活性的酸性漂白土能吸附有色物质。该产品在环境悬浮剂替代化工悬浮剂；油井泥浆中支撑膨胀；工业用油、食用油油脂脱色；净化水质；垃圾焚烧及土壤改良。 膨润土(Bentonite)按译音、成因及用途又称斑脱岩、膨土岩等。是以蒙脱石(也称微晶高岭石、胶岭石)为主要成分的粘土岩—蒙脱石粘土岩,常含少量伊利石、高岭石及沸石、长石、方解石等。蒙脱石为少量碱及碱土金属的含水铝硅酸盐矿物。其化学式为Nax(H2O)4{(Al2～xMg0.33)[Si4O10](OH)2}。 由于蒙脱石层间水和层间可交换阳离子存在，按蒙脱石所含可交换阳离子种类、含量和结晶化学性质等,可将膨润土划分为钠基膨润土(碱性土)、钙基膨润土(碱土性土)和天然漂白土(酸性土或酸住白土)三种。其中钙基膨润土包括钙钠基、钙镁基等膨润土。碱性土的主要交换阳离子为Na+(和K+),碱性系数大于或等于1。碱性土的主要交换阳离子为Ca2+-Na+或Ca2+-Mg2+等,碱性系数小于1。酸性土的主要交换阳离子为H+(Al3+)。 一、矿物性质 1) 物理性质：膨润土一般为白色，淡黄，因含铁量变化又呈浅灰、淡绿粉红、褐红、黑杂等色。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。 2) 化学组成：膨润土的主要化学组分是二氧化硅，三氧化二铝和水。氧化铁和氧化镁含
铸造用膨润土的概况 目前，全世界已探明的膨润土总储量约25亿吨，其中，美国、中国、和俄罗斯的储量最多，约占3/4，其次是西班牙、希腊和德国。 全世界膨润土的矿藏中，钙基膨润土约占70～80％，钠基膨润土的储量不多，主要在美国西部的Wyoming州，因而美国通常称之为西部膨润土。 目前，全世界年产膨润土约1000万吨，其中，美国约500～600万吨，中国250～300万吨，日本60万吨，西班牙、希腊和德国都在50万吨左右。 日本，年膨润土消费量约80万吨，铸造行业消费的约占35％。日本每年自美国和中国进口膨润土约20～22万吨。 一、美国膨润土的概况 美国西部的膨润土主要产于Wyoming州，其北部的Montana州、东部的South Dakota 州也有部分矿藏。西部膨润土成矿于北美大陆尚未形成之前的白垩纪（6700万年～13700万年前），由火山灰堆积在海底形成，矿脉绵延约250 km，均为钠基膨润土。 美国南部的膨润土主要产于Alabama州和Mississippi州，其临近的各州也有矿藏，但这两州的储量约占70％。南部膨润土成矿于第三纪晓新世（5500万年～6500万年前），产出的膨润土为钙基膨润土，通常称之为南部膨润土。 Wyoming州的矿藏主要有两个矿区。 1、黑山（Black Hills）矿区 黑山矿区在Wyoming州的东北部，所产的膨润土比较适用于铸造行业配制粘土湿型砂。同一矿区的膨润土，不同矿层的产品物性不尽相同。黑山矿区的膨润土主要矿层有9层，美国Bentonite Corporation 公司开采时，选取适用的矿层开采，将物性基本相同的各层膨润土调配、混合，最终的产品分为4类： ●接近地表层的为Yellow Type； ●中间层； ●下层的为Blue Type，品位最好，再将其分为两类。 2、BLUE HORN矿区 矿区位于Wyoming州的中部，就矿产的品位而言，总体上优于Black Hills的低品位矿层，稍逊于其高品位矿层。 3、美国ACC公司（American Colloid Company）的相关情况 ACC是美国从事膨润土开采、制备和供货的最大企业，无论从设备条件、产品产量、市场规模看来，都可以说是世界的领头企业。目前有开采、制粉工厂7处，混配工厂6处，海外公司5家（澳大利亚2家，加拿大、英国和中国各1家）。美国火山粘土国际有限公司（Volclay International Ltd）是ACC的全资子公司。 ACC自1927年起，在South Dakota州的Deadwood市开采膨润土，到1935年，已陆续在Wyoming州的Bell Fourche和阿普顿等地建厂。1987年，又从AIMCOR公司和其他公司购买了Wyoming州的矿点和生产厂。 ACC在美国南部的Alabama州和Mississippi州，也都拥有矿点和生产厂，生产钙基膨润土。 目前ACC年产钠基膨润土约200万吨，钙基膨润土约70万吨。 ACC出口的膨润土中，约有40％是销往日本的。
世上无难事，只要肯攀登 膨润土的特性和用途 膨润士属于工业矿物和岩石范畴，它是矿石，是蒙脱石矿物达到可利用含量的粘士或粘土岩。自然产出的膨润土矿石呈现白色、浅灰色、浅粉红色、灰绿色、砖红色、灰黑色等各种颜色。蒙脱石含量高者具腊状光泽和皂状断口。表露者一般为松散状，深部较为致密坚硬。结构、构造多样，有泥质结构、粉砂一细砂结构、角砾沉凝灰结构、变余火山碎屑结构等；有微层状构造、角砾状构造、斑杂状构造、致密状和土状构造等。击之，矿石声音发哑，放入水中出现迅速或缓慢膨胀、崩解。密度一般在2g／cm3 左右。 膨润土物质成分决定于成矿母岩和成矿作用特点，一般除蒙脱石外常含有其它粘土矿物、非粘土物质及可溶性盐类。其它粘土矿物有伊利石、高岭石、埃洛石、绿泥石、水铝英石等。其中伊利石、绿泥石和高岭石等可与蒙脱石机械混合，也可以构成规则的或不规则的间层矿物；非粘土矿物有沸石(斜发沸石、方沸石等)、α方英石、石英、蛋白石、长石、黄铁矿、铁的氧化物以及火山岩屑、晶屑、陆源碎屑等；可溶性盐类有钾、钠、钙、镁的碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐或氯化物等。 膨润土的基本性能取决于蒙脱石矿物特性，一般具良好的粘结性、膨胀性、胶体分散性、悬浮性、吸附性、催化活性、触变性和阳离子交换性能等。因此可作为粘结剂、吸收剂、填充剂、催化剂、触变剂、絮凝剂、洗涤剂、稳定剂、增稠剂等广泛应用于工农业、国防等许多部门。 膨润土是一种用途极为广泛的非金属矿产资源。它具有一矿多用、与其它非金属矿构成多矿一用、配合利用和相互代用的特点。在加工方式上由原矿石粗加工成粉矿，原矿粉经人工增效处理以及原矿经提纯、添加覆盖剂以增效和改性等，满足各应用部门的要求。由于膨润土经精细加工处理后的产品应用尤为
膨润土矿物资源概述 膨润土的广泛定义为“主要由蒙脱石类矿物组成的岩石，不考虑成因和产地”。与蒙脱石经常伴生的粘土矿物有伊利石、高岭石、埃洛石、绿泥石、水铝英石以及一些间层粘土矿物。伴生的非粘土矿物有石英、长石、沸石、石膏、方解石、黄铁矿、氧化铁矿物以及岩屑等。膨润土还常有钾、钠、钙、镁的盐类矿物。 膨润土( Bentonnite )一词源于1898年美国怀俄明州一粘土产地名。中国出现的译名有斑脱岩、搬土、皂土、膨土岩等名称。 膨润土是人类利用最早的矿产之一，古代主要用于制陶。近代工业有十分广泛的用途，铸造、能源、钻探、造纸、化工、建筑、医药、纺织等几十个部门，与膨润土有关的产品多达400~500种，被誉为万能的矿物原料，因此在国民经济中有独特的作用。 一、矿石矿物原料特点 膨润土矿的颜色有白色、乳酪色、淡灰色、淡黄绿色、淡红色、褐红色以及黑色、斑杂色等。油脂光泽、蜡状光泽，有的为土状光泽。断口常为贝壳状或锯齿状。结构构造多种多样，有块状、微层纹状、角砾状、土状及斑杂状构造；泥质结构为主，尚有变余火山碎屑、角砾凝灰及粉砂状结构。 膨润土的主要矿物成分是蒙皂石(Smectite)族矿物，为有益组分。蒙皂石族矿物包括二八面体和三八面体两个亚族，而膨润土所含通常为二八面体亚族中的矿物，有以下三种矿物： (Al1.67Mg0.33)S i4O10(OH)2·nH2O 蒙脱石E+0 .33 Al2(Si3.67Al0.33) O10(OH)2·nH2O 贝得石E+0 .33 Fe3+2(Si3.67Al0.33) O10(OH)2·nH2O 绿脱石E+0 .33 其中E+为可交换的层间阳离子。 二八面体亚族的晶体化学通式为：M u+V+Z(Al x Fe y3+Mg z)2.00(Si4-(u+v)Fe v3+、Al u)O10(OH)2·nH2O。式中u+v+z为层间电荷，蒙脱石一般为22，贝得石的y、v、z为零，绿脱石v、x、z为零。 某些膨润土以三八面体亚族中的皂石(一种含镁的蒙皂石)和锂蒙脱石(含锂和镁的变种)为主要矿物成分。 膨润土中常混杂有非蒙皂石族的矿物，含量不等。混杂成分可归为三类：其他粘土矿物，例如高岭石和伊利石；粒状及片状硅酸盐矿物和岩屑；可溶性盐类。非蒙皂石族矿物及各种杂质对膨润土的物理化学性能有明显的影响，因此为有害组分。 膨润土的性能由所含矿物成分而定。二八面体蒙皂石的端员成分之一蒙脱石属于单斜晶系，晶胞参数：a0=0.517nm，b0=0.894nm，c0=0.96~1.52nm．。化学成分：SiO2 48%~56%，Al2O3 11%~22%，Fe2O3 0%~5%，MgO 4%~9%，CaO 0.8%~3.5%，H2O 12%~24%。此外还含有K2O、Na2O、MnO、FeO、TiO2、P2O5、Cl 和CO2等。矿物颗粒细，在电子显微镜下可见到片状、球状、海绵状等集合体形状。 蒙脱石具有离子交换性能，主要是阳离子如Na+、Ca2+、K+、Mg2+、Li+、H+、Al3+等，交换是可逆的。在pH为7的介质中阳离子交换容量为70~140me/100g。 蒙脱石通常含有三种状态的水，表面自由水，层间吸附水和晶格水。蒙脱石吸水性很强，吸水后膨胀，即晶格底面间距增大，在高水化状态时晶轴C0可达1.84~2.14nm。蒙脱石在水介质中可分散呈胶体状态。蒙脱石受热自由水很快失去，100~200℃脱去吸附水，500℃时大量晶格水开始逸出。 蒙脱石具有电负性，对胶体性质和流变性能影响很大。电负性主要来自三方面：晶格置换连同内部的补偿置换形成的晶格静电荷，每个晶胞约为0.66；破键产生的电负性；八面体片解离形成的电负性。 膨润土根据所含蒙皂石族矿物的属型而相应划分。蒙脱石以其层间可交换阳离子的种类、含量划分属型，当某一阳离子的含量超过阳离子交换容量(ΣEC)50%时，即以该阳离子命名，例如钠基蒙脱石(ENa+/ΣEC≥50%)、钙基蒙脱石(ECa2+/ΣEC≥50%)、铝基蒙脱石(EAl3+/ΣEC≥50%)。当层间没有一个阳离子含量超过50%交换容量时，则以含量最多的两个阳离子命名，如钙钠基蒙脱石、钙镁基蒙脱石等等。膨润土有以上相应的名称。钠基膨润土又命名碱型土，吸水后高度膨胀。钙基膨润土又名碱土型土，吸水后膨胀不太大。
膨润土改性技术的现状 摘要：膨润土是一种重要的非金属矿产，资源丰富。改性膨润土大大提高了膨 润土的性能和品质，改变了中国膨润土品质低、应用受到限制的局面，有助于充分利用好中国丰富的膨润土资源，提高其附加值，创造更大的经济效益。本文在参考大量文献后总结了部分膨润土改性技术及其机理。 关键词：膨润土；改性；机理 前言 我国的膨润土资源种类齐全，分布广。目前已累计探明储量50.87亿吨以上，保有储量大于70亿吨，仅次于美国，居世界第二位，主要集中在东北和东部沿海各地。我国丰富的膨润土资源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基础。但我国膨润土钙基者多，蒙脱石含量偏低，而采选加工方法较简单，产品质量受到影响，对外贸易中处于低出高进局面，导致其应用范围受限制[1]。 1膨润土的矿物学特性及类型 膨润土又名“斑脱岩”或“膨土岩”，是一种以蒙脱石矿物成分为主的粘土岩，图1是蒙脱石晶体单元层结构。蒙脱石又称“微晶高岭石”或“胶岭石”，是一种层状含水的铝硅酸盐矿物，其理论结构式为：E x·nH2O{(A12一Mgx)[(Si，A1)4O10](OH)2}，E为层间可交换的阳离子，主要为Ca2+、Na+、M g2+、K+，X 为E作为一价阳离子时单位化学的层电荷数，一般变化在0.2～0.6[2-4]。除了蒙脱石，膨润土中常含有少量的伊利石、高岭土、沸石、长石、方解石等矿物，所以具体膨润土的性质还与蒙脱石的种类和含量有关。大致来讲膨润土具有吸水性、膨胀性、阳离子交换性、触变性、增稠性、润滑性、吸附性和脱色性等一系列优良特性。能吸收自身体积8～15倍的水量，体积膨胀倍数至30倍；分散悬泽陛使其在水介质中可分散成胶体悬浮液；为了保持电价平衡，在蒙脱石的结构单元层之间存在着K+、Na+、Ca2+等大半径离子的阳离子，这些离子可与同性电价离子发生等电量交换，从而使蒙脱土具有阳离子交换能力。所以蒙脱土具有吸附各种气体、液体、有机物和有色物质的能力。膨润土按交换的阳离子种类、含量和结晶化学性质等可分为钙基膨润土、钠基膨润土、镁基膨润土及钙一钠基膨润土，常见的是钙基膨润土和钠基膨润土。其中钠基膨润土比钙基膨润土有更高的膨胀性和阳离子交换容量。在水中分散性好，且黏性、润滑性及热稳定性俱佳。此外，触变性、热湿拉强度和干压强度也较好，所以钠基膨润土性能更好，利用价值更大。 2膨润土的改性方法及机理 2. 1 酸性活化白土[5] 酸性活化白土是指用酸处理过的膨润土生产工艺有湿法和干法两种。 湿法生产工艺流程为：原矿一干燥一粉碎一活化一分酸一漂洗一浓缩一干燥一磨粉一包装活化用酸一般为硫酸．如原矿舍方解石则用盐酸
皂土也称膨润土，是一种含天然水硅酸铝的矿物石，遇水膨胀，可吸附8—15倍于自身的含水量，广泛用于粘合剂、吸附剂、乳化剂等。皂土微粒可用于书写印刷纸、新闻纸、与食物相接触的纸及纸板等高档纸品的生产。 皂土（又称为火山黏土）这种成分是一种很有净化效果的天然黏土，除了运用於油性肌肤保养外，也有人用於泡澡使用，协助身体的净化效果。 这款洗颜泥含有天然的皂土成分，独特的油脂吸附特性能够吸附脸部深层的毛孔皮脂，并加强将堵塞毛孔的角质带出。蕴含细致的泡沫，同时强化肌肤的油脂清除效果，含有清凉的薄荷萃取，更同时赋予肌肤清新、清凉感，洗後肌肤乾乾净净，并立即感觉毛孔变得更为细致平滑。 膨润土在造纸工业中的应用与开发前景 陆赵情张美云 摘要：膨润土矿资源储量在我国非常丰富，膨润土有着特殊的物理化学性能而在制浆造纸生产中有着多种用途。主要综述了膨润土在造纸工业领域中的应用现状与开发前景，重点论述膨润土作为制浆造纸生产中助留助滤、污水处理、树脂控制、纸张显色及废纸脱墨等过程助剂的应用。 关键词：膨润土；造纸工业；应用；前景 膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的细粒粘土。中国膨润土矿资源非常丰富，全国23个省(区)皆有膨润土矿产出。预测资源量在70亿t以上，到2005年底全国探明保有储量近50亿t，居世界第l位。种类齐全，既有钙基膨润土，又有钠基膨润土。虽然我国的膨润土储量丰富，但有关膨润土开发应用的研究还不够广泛和深入，这在一定程度上制约了我国膨润上的资源优势向经济优势的转化。制浆造纸是一个工艺过程复杂的行业，其中涉及到许多的物理化学反应，也需要添加多种无机、有机助剂，以达到优化工艺的目的。膨润土作为一种性能优良的助剂在制浆造纸生产中有着多种用途的应用，本文主要介绍膨润土在助留助滤、污水处理、树脂控制、废纸脱墨及加工纸等方面的应用。 1、膨润土的组成和物理化学特性 膨润土矿的主要矿物蒙脱石是一种含水的层状铝硅酸矿物。蒙脱石的晶体是由很多互相平行的晶层构成，每个晶层都是由顶、底的硅氧四面体和中间的铝氧八面体层构成，其化学分子式为A12O3·4SiO2·nH2O，晶层间含有水分子和可交换性阳离子。在八面体空隙中的Al3+常被低价的Mg2+、Fe2+置换；四面体空隙中的Si4+被A13+置换。由于低价阳离子替代了高价阳离子，使得蒙脱土结构中产生了多余的负电价。为了保持电中性在蒙脱土片层之间，除水分子外，存在较大半径的阳离子Na+、Ca2+、Mg2+，等。这些阳离子是可交换的，
6 ?行业发展? 崔学奇:男,26岁,硕士收稿日期:1999年4月8日 1 膨润土的性能膨润土又名膨土岩、斑脱岩,有时也称白泥,是一种性能十分优良,经济价值较高,应用范围较广的粘土资源。膨润土主要是由蒙脱石类矿物组成的粘土。质纯的膨润土较罕见,大多数含有不等量的杂质,如石英、长石、云母、沸石、黄铁矿等。膨润土通常为白色,也有浅灰色、乳酪色、浅红色、肉红色、砖红色、褐红色、黄绿色、黑色、斑杂色等,呈油脂光泽、蜡状光泽或土状光泽,贝壳状或锯齿状断口。 蒙脱石的晶体结构由两层硅氧四面体晶片中间夹一层铝氧八面体晶片组成,属2∶1型层状硅酸盐矿物。其理论化学式为Na x (H 2O )4{Al 2[Al x Si 4-x O 10](O H )2},半个晶胞中总阴离子电荷[O 10(O H )2]为22,八面体中存在的阳离子数为2,四面体中存在的阳离子数为4。一般硅氧四面体和(或)铝氧八面 体中存在如Fe 2+、Fe 3+、M g 2+、Al 3+ 等阳离子类质同象置换,当置换阳离子为低价时,使结构增加等当量的负电荷,由层间吸附阳离子补偿。由于矿体产出的地质环境不同,层间吸附的阳离子和四面体、八面体的类质同象置换,可有很大不同,因而蒙脱石的化学成分变化也较大。蒙脱石晶层间阳离子与晶体格架间形成电偶极子,加上蒙脱石晶层之间结合力较弱,能吸附极性水分子,根据阳离子种类及相对湿度,层间能吸附一层或两层水分子。另外,在蒙脱石晶粒表面也吸附了一定的水分子,结构水以O H 基形式存在于晶格中。蒙脱石晶格内阳离子置换这一构造特性决定了蒙脱石一系列重要性质。如阳离子交换性、膨胀性、吸附性、分散性、流变性、可塑性、粘结性、胶体性、触变性、耐火性、润滑性等。2膨润土的应用 膨润土由于独特的矿物结构和结晶化学性质,具有许多十分优良的性能,广泛用于各行各业中。 2.1膨润土用于石油钻井工业 膨润土可作为有机钻井泥浆中的泥浆增稠剂、乳胶稳定剂,使钻井泥浆有较好的流变性和携带性,故能有效地润滑钻井,防止腐蚀。对于深井、超深井、海上钻井的油基泥浆来说,膨润土是一种很好的提粘提切助剂。用它配制出优良的油包水泥浆和抗高温解卡剂,能大大提高钻井速度和减少事故的发生。国外在某些4000m 以上的深井中,如美国西得克萨斯油田、英国北海油田等处,均使用着膨润土基浆。 2.2膨润土用于铸造和冶金工业 膨润土是铸造业生产醇基涂料的最佳悬浮剂,又是铸模材料的粘合剂。用膨润土制作的快干涂料性能优良,稠而不粘、滑而不淌,可使铸件表面光洁度提高两级以上,质量大为改善。膨润土又是冶金工业球团矿的优良粘合剂,可以充分利用贫矿和矿粉,节约焦炭和熔剂10%～15%,提高高炉生产能力40%～50%。 2.3膨润土用于建材工业 (1)膨润土用于生产白色硅酸盐水泥。其原料 配比一般为80%的石灰石、20%膨润土,另加0.3%萤石作矿化剂,上述原料共同磨细后在回转窑内煅烧成熟料,在熟料中加入5%石膏作缓凝剂和5%白石灰共同磨粉即成。 (2)膨润土用于生产轻质建材。膨润土生产的 轻质墙体材料,在降低了建材容重的同时,增加了其强度,这对高层建筑意义重大,该种轻质建材的生产过程中无须蒸汽养护,产品的各项性能指标均超过同类产品,另外该种轻质建材的成型速度快,可在楼房建筑时用模具打墙,这样既可提高建筑速度,又可保持轻质建材的完整性,使其保温、隔音性能充分地 膨润土的性能及其应用 西安建筑科技大学矿物加工工程研究所崔学奇 吕宪俊 周国华
涂料用膨润土方法及用量-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
膨润土(英文名Bentonite)、又名：膨土岩、斑脱石、俗名：观音土。是以蒙脱石为主要成份的粘土矿物，该土具有良好的粘结性，膨胀性，吸附性，可塑性，分散性，润滑性，阳离子交换性。同其它盐基、锂基交换后具有相当强的悬浮性，经酸化处理后又有优良的脱色性等。因此它可制成各种粘结剂、悬浮剂、吸附剂、脱色剂、增塑剂、催化剂、净化剂、消毒剂、增稠剂、除垢剂、洗涤剂、填充剂、增强剂等。其化学成份相当稳定，被誉为“万能石”。 膨润土适用于油漆印染、建筑涂料、装饰材料等领域，用作增稠剂、悬浮剂、触变剂，是目前生产涂料的最佳助剂。 膨润土的主要性能有：（1）防止涂料中的颜色沉淀结块，增强涂膜的抗水性，耐酸性，提高涂膜强度；（2）不留刷痕，水浮液稳定性好、发气量低，有效地防止水分子及固体离好的运动，具有良好的悬浮、增稠、吸附等性能；（3）具有润滑性能，提高油、水浮液稳定，增加胶泥塑性。 产品用量：依据体系和流变性能的要求，添加用量0-6% 涂料专用膨润土外观白色，采用优质矿土，精选加工制成，广泛适用于油漆印染、建筑涂料、陶瓷、装饰材料等领域，用作增稠剂，悬浮剂、触变剂，流变性能好，是目前生产涂料用最佳助剂。防止涂料中的颜色沉淀结块，增强涂膜的抗水性，耐酸性，提高涂膜强度。不留刷痕，水浮液稳定性好、发气量低，有效地防止水分子及固体离好的运动，具有良好的悬浮、增稠、吸附等性能。产品具有润滑性能，提高油、水浮液稳定，增加胶泥塑性。HJ/TO256--1994增稠剂可不需预凝胶，无需碱活化剂，如乳胶漆中可按下操作：1、水PH（7-8）最佳。2、HJ/TO256-1994在最高允许速度下混合分散10分钟。3、助剂混合。4、颜填料混合分散。5、乳胶混合。6、后调整 涂料专用膨润土
崇左市进港矿业有限公司 年产5万吨膨润土系列产品深加工项目可行性研究报告 工程号：HGYZX13- JG1201 编制单位：广西壮族自治区化工研究院 编制日期：2013年12月
目录 1.总论 (1) 1.1项目概况 (1) 1.2研究结论 (7) 2、市场预测分析 (11) 2.1产品用途 (11) 2.2国内外生产情况 (16) 2.3市场分析及预测 (20) 2.4市场前景预测分析 (23) 2.5产品销售价格预测分析 (25) 3、生产规模和产品方案 (27) 3.1生产规模及产品方案 (27) 3.2产品质量指标 (27) 4、工艺技术方案 (29) 4.1工艺技术方案的选择 (29) 4.2工艺流程和消耗定额 (31) 4.3主要设备的选择 (34) 4.4自动控制 (35) 4.5工艺技术及设备风险分析 (36) 5、原料及动力供应 (37) 5.1原料及辅助材料 (37) 5.2原材料的供应 (37) 5.3动力供应 (38) 6、厂址方案和建厂条件 (39) 6.1厂址选择 (39) 6.2建厂条件 (39) 7、公用工程及辅助设施方案 (42) 7.1总图运输 (42) 7.2给排水 (44) 7.3供电 (46) 7.4供热 (47) 7.5维修 (48) 7.6化验室 (48) 7.7土建 (48) 8、节能和节水 (49) 8.1概述 (49) 8.2编制依据及采用标准 (49) 8.3能耗和水耗分析 (49) 8.4节能和节水综合措施 (50)
9.1厂址与环境现状 (52) 9.2执行的环境质量及排放标准 (52) 9.3项目的主要污染源及污染物 (53) 9.4环境保护措施与对策 (54) 9.5环保治理费用 (55) 10、消防 (56) 10.1设计执行的规范及标准 (56) 10.2消防设施现状 (56) 10.3设计原则 (56) 10.4生产的火灾危险性类别 (57) 10.5消防系统 (57) 10.6其它消防措施 (58) 10.7本项目消防投资估算 (58) 11、劳动保护与安全卫生 (59) 11.1编制和设计依据 (59) 11.2设计原则 (59) 11.3生产过程中职业危害因素分析 (60) 11.4设计过程中主要安全卫生防护措施 (63) 11.5生产过程中主要安全卫生防护措施 (65) 12、工厂组织和劳动定员 (69) 12.1工厂体制及组织机构 (69) 12.2生产班制及定员 (69) 12.3人员的来源与培训 (70) 13、项目实施规划 (71) 13.1基本要求 (71) 13.2实施计划 (71) 14、投资估算和资金筹措 (72) 14.1投资估算 (72) 14.2资金筹措 (73) 15、财务评价 (74) 15.1产品成本估算 (74) 15.2收入和税金估算 (75) 15.3财务分析 (75) 15.4不确定性分析 (76) 15.5财务评价结论 (78) 16 社会效益和社会影响分析 (79) 17 研究结论 (80) 17.1结论 (80)