膨潤土的綜合開發和利用

       膨潤土是一種以蒙脫石為主的粘土。蒙脫石為含水鋁矽酸鹽礦物，它的礦物層間帶有負電荷，能吸收Ca2+、Mg2+、K+、Na+等陽離子，並具有陽離子交換性質。膨潤土吸水後蒙脫石層間能沿C軸方向膨脹，分散於水中可形成性能良好的凝膠。天然膨潤土一般多為鈣基膨潤土，其物化性質不甚理想，如將其加工成鈉基膨潤土、提純膨潤土、顆粒膨潤土、有機膨潤土、活性白土（顆粒白土）、白炭黑等膨潤土深加工產品，可廣泛用於石油化工、油脂、醫藥、建築、日化、紡織、塗料、冶金、環保等各領域中。 膨潤土防水毯

       1 人工鈉化膨潤土

       自然界產出的膨潤土，絕大部分為鈣基膨潤土。鈣基膨潤土較鈉基膨潤土性能差，所以生產廠常用人工鈉化的方法將鈣基膨潤土改型為鈉基膨潤土。

       膨潤土人工鈉化改型流程一般為：鈣基膨潤土原礦→破碎→鈉化改型（混合擠壓等）→幹燥→球磨→空氣分級→氣旋過濾→鈉基膨潤土產品。

       改型，目前主要是用Na2CO3作改型劑。近有關部門通過試驗發現，用NaF作改性劑，效果比Na2CO3好的多。用NaF作改性劑，工藝上與用Na２CO3基本相同。

      膨潤土的鈉化反應，需要在水及一定溫度下才能進行。實現這種鈉化反應的途徑很多，目前已知的途徑有懸浮液法、堆場鈉化法、輪輾鈉化法、擠壓鈉化法、雙螺旋鈉化法、超臨界處理法、雷蒙磨法等。遼寧南化紅山膨潤土有限公司采用對輥擠壓鈉化法，安陽師範學院近開發出膨潤土水熱鈉化新工藝，該項工藝是將水加熱至60℃～100℃，加膨潤土礦，強烈攪拌成泥漿，加入原土重量3%的碳酸鈉溶液至固液比為1:1，攪勻保溫2h得到鈉化膨潤土的粗產品，將粗產品加水，製成30～40的泥漿，旋流器旋流除砂，離心機除去較細的石英得到精鈉基膨潤土。

       目前我國膨潤土發展較快，應用已達24個領域。鈉基膨潤土在鑄造行業、鑽井泥漿、鐵礦球團、幹燥劑、汙水處理、建築工程防水材料、塗料等7種行業需求用量較大。

       鑄造用膨潤土是鈉基膨潤土大的用戶，每年用量不少於110萬噸。鈉基膨潤土以其複用性好和濕壓強度高而受鑄造行業所歡迎。因具有良好的可塑性，可遏止鑄件夾砂、結疤、掉塊、砂型塌方等現象，加之成型性強、型腔強度高，便於金屬行業澆鑄濕態或幹態型模，是精密鑄件的型砂粘結劑。

       鑽井泥漿用膨潤土是鈉基膨潤土第二大的用戶，每年用量不少於70萬噸。在進行油、氣鑽井等項工作時，要使用泥漿來冷卻鑽頭、清除碎屑、保護井壁及平衡地壓。膨潤土分散性好、出漿量大，因此是製造鑽井泥漿的理想材料。用作鑽井泥漿的膨潤土，重要的技術要求是懸浮性質、濕篩分析和水分含量。據了解，平均每采一口井，大約使用膨潤土8噸。從統計數字看，2003年我國球團總產量已超過3000萬噸，比2002年增加500萬噸，預計2004年將比2003年再增加58%的生產能力。2004年鐵礦球團用膨潤土有望達到71萬噸。

       2 提純膨潤土

       由於天然膨潤土或是品位低或是白度差，如用於商品必須提純。如陶瓷坯體釉料高白度高粘增塑劑、牙膏用增稠劑、納米級蒙脫土，自然界很難找到這樣的原礦，需要提純獲得。由礦山開產出來的鈣基膨潤土原礦，必須先經過提純，除去雜質。可利用膨潤土遇水膨脹分散的特點，先用沉降、還原與絡合等方法對膨潤土進行提純處理，提純後的膨潤土按純度可分為通用型提純膨潤土、高純度提純膨潤土（蒙脫土含量大於96%）、納米膨潤土。製備納米級蒙脫土的膨潤土，應是蒙脫石含量>95%。納米級有機膨潤土蒙脫土，要求膨潤土蒙脫石純度在98%以上。高純度提純膨潤土是納米級膨潤土的前提。

       3 顆粒膨潤土（貓砂）

      顆粒膨潤土（貓砂）是以鈉基膨潤土為原料，經擠壓、烘幹、破碎、篩分製成的一種粒狀產品，由於它具有吸水性強、易結團、團塊牢固、便於清理等特點，受到寵物飼養者的歡迎。貓砂有玉米芯貓砂、木屑貓砂、紙質貓砂等品種。

       顆粒膨潤土（貓砂）出口量較大，我國每年出口到日本、德國、台灣等和地區的貓砂有幾萬噸。

      4 有機膨潤土

       一般地說，有機膨潤土（胺化土）是將鈉基膨潤土加入有機胺鹽的乙二醇溶液中，經高速攪拌、置換反應而成。

       有機膨潤土加工的一般流程為：原礦→粉碎→分散→改型(鈉化)→提純→加銨鹽覆蓋→漂洗→脫水→烘幹→粉碎→包裝。

       有機膨潤土主要用於油漆油墨、石油鑽井、聚合物活性填充劑等領域。

      有機膨潤土是有機液體的有效膠凝劑。在液態有機係統中加入相當少量的有機膨潤土，將大大影響其流變性，粘度增大，流動性改變，係統成為觸變的；此外，固體可在液體中懸浮，可控製其向多孔基底的滲透。有機膨潤土用於油漆、印刷油墨、潤滑油、化妝品及其他許多工業部門，以控製粘度和流動性，使生產更容易、儲存穩定性及使用性能更好。在油漆方麵，用於環氧樹脂、酚酞樹脂、瀝青等合成樹脂及Fe、Pb、Zn等係列顏料油漆中，可作防沉助劑，具有防止顏料沉底結塊、耐腐蝕、加厚塗層等；用於溶劑性油墨、可作增助劑，以調整油墨的粘度和稠度，防止油墨滲散，提高觸變性。

       有機膨潤土用於石油鑽井，可作配製油基泥漿和助卡劑，增加泥漿的稠度、提高泥漿分散性和懸浮性。

       有機膨潤土是用作輪胎、膠板等橡膠及部分塑料製品的填料。有機膨潤土用作橡膠填料，是國際上八十年代新技術，原獨聯體、美、英等廣泛應用。吉林化學工業公司研究院經過三年的研製， 成功地開發出生產橡膠用有機膨潤土（也叫改性膨潤土）技術方法。產品在樺甸、吉林、長春、吉化等輪胎廠進行試用，效果顯著，不僅輪胎使用壽命延長，輪胎生產成本也大大降低。橡膠用有機膨潤土（改性膨潤土）得到橡膠企業的認同和歡迎，市場潛力巨大。納米級有機膨潤土還用於尼龍、聚酯、聚烯烴（乙烯、丙烯、苯乙烯、氯乙烯）和環氧樹脂等塑料的納米改性，改善其耐熱性、強度、耐磨性氣體阻隔性和比重。

       5 活性白土（顆粒白土）

       活性白土是用膨潤土為原料，經無機酸化處理，再經水漂洗、幹燥製成的吸附劑，外觀為乳白色粉末，無臭，無味，無毒，吸附性能很強，能吸附有色物質、有機物質。廣泛用於礦物油、動植物油脂、製蠟及有機液體的脫色精製。還可用作無碳複寫紙顯色劑、水分幹燥劑，內服藥物堿解毒劑，維生素Ａ、Ｂ吸附劑，潤滑油重合接觸劑，汽油氣相精製劑等，還可用作中溫聚合催化劑、高溫聚合劑和製造顆粒白土的原料。

       膨潤土為原料的活性白土加工生產方法主要有全濕法、全幹法、半濕法、汽相法、煆燒法等。根據工藝不同，活性白土還可聯產硫酸鋁、矽鋁白硫酸鈉、石膏等。

       活性白土的加工流程一般為：膨潤土→破碎→加入鹽酸或硫酸(濕法需加水和分散劑)→充分攪拌→混合擠壓→回轉爐幹燥→加熱空氣粉磨→空氣分級→儲存。

       顆粒白土是以活性白土為主要原料經化學處理而成的，外觀為不定型小顆粒狀，它比活性白土有更高的比表麵積，具有很高的吸附能力，廣泛用於石化行業芳烴提純，航空煤油精煉，也用於潤滑油、基礎油、柴油等油品的精製，脫除油品中殘餘的烯烴、膠質、瀝青、堿性氮化物等雜質。

       6 白炭黑

       白炭黑即水合二氧化矽，是微細粉末狀或超細粒子狀的二氧化矽。是用於彩色、淺色橡膠製品的主要補強填料之一，是德國在40年代作為炭黑的代用品開發出來的，現在已廣泛地用於橡膠、製鞋、塑料、油漆、造紙、合成樹脂和油脂等工業部門，其中橡膠、製鞋用量大。1958年前後我國開始研製生產白炭黑。有人稱21世紀是綠色輪胎時代，白炭黑在輪胎行業的使用將大大刺激白炭黑的需求；另外橡膠製品的彩色、淺色化發展趨勢以及其它工業領域應用的開拓也必將極大地刺激白炭黑的需求。以膨潤土為主要原料生產白炭黑生產工藝新穎先進，流程合理，低能耗，原料價格低廉易得，是鼓勵開發的重點新產品，具有強勁的市場競爭優勢。我國膨潤土資源非常豐富，居世界首位，分布廣，易開采，但目前僅僅提供初級產品，效益低。利用膨潤土生產白炭黑，增加膨潤土的附加值，且成本低，為白炭黑在更廣泛的領域應用創造了條件。

       用膨潤土製備白炭黑能耗隻為沉澱法（酸中和水玻璃）的1/5，原材料消耗成本隻為沉澱法的1/3，與沉澱法生產的白炭黑相比每噸成本約低1000 -2000元左右。

       白炭黑的用途很廣，目前國內年產量低，不能滿足需求，市場缺口很大。

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