膨润土的综合开发和利用

       膨润土是一种以蒙脱石为主的粘土。蒙脱石为含水铝硅酸盐矿物，它的矿物层间带有负电荷，能吸收Ca2+、Mg2+、K+、Na+等阳离子，并具有阳离子交换性质。膨润土吸水后蒙脱石层间能沿C轴方向膨胀，分散于水中可形成性能良好的凝胶。天然膨润土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。 膨润土防水毯

       1 人工钠化膨润土

       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。

       膨润土人工钠化改型流程一般为：钙基膨润土原矿→破碎→钠化改型（混合挤压等）→干燥→球磨→空气分级→气旋过滤→钠基膨润土产品。

       改型，目前主要是用Na2CO3作改型剂。近有关部门通过试验发现，用NaF作改性剂，效果比Na2CO3好的多。用NaF作改性剂，工艺上与用Na２CO3基本相同。

      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、超临界处理法、雷蒙磨法等。辽宁南化红山膨润土有限公司采用对辊挤压钠化法，安阳师范学院近开发出膨润土水热钠化新工艺，该项工艺是将水加热至60℃～100℃，加膨润土矿，强烈搅拌成泥浆，加入原土重量3%的碳酸钠溶液至固液比为1:1，搅匀保温2h得到钠化膨润土的粗产品，将粗产品加水，制成30～40的泥浆，旋流器旋流除砂，离心机除去较细的石英得到精钠基膨润土。

       目前我国膨润土发展较快，应用已达24个领域。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，可遏止铸件夹砂、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。膨润土分散性好、出浆量大，因此是制造钻井泥浆的理想材料。用作钻井泥浆的膨润土，重要的技术要求是悬浮性质、湿筛分析和水分含量。据了解，平均每采一口井，大约使用膨润土8吨。从统计数字看，2003年我国球团总产量已超过3000万吨，比2002年增加500万吨，预计2004年将比2003年再增加58%的生产能力。2004年铁矿球团用膨润土有望达到71万吨。

       2 提纯膨润土

       由于天然膨润土或是品位低或是白度差，如用于商品必须提纯。如陶瓷坯体釉料高白度高粘增塑剂、牙膏用增稠剂、纳米级蒙脱土，自然界很难找到这样的原矿，需要提纯获得。由矿山开产出来的钙基膨润土原矿，必须先经过提纯，除去杂质。可利用膨润土遇水膨胀分散的特点，先用沉降、还原与络合等方法对膨润土进行提纯处理，提纯后的膨润土按纯度可分为通用型提纯膨润土、高纯度提纯膨润土（蒙脱土含量大于96%）、纳米膨润土。制备纳米级蒙脱土的膨润土，应是蒙脱石含量>95%。纳米级有机膨润土蒙脱土，要求膨润土蒙脱石纯度在98%以上。高纯度提纯膨润土是纳米级膨润土的前提。

       3 颗粒膨润土（猫砂）

      颗粒膨润土（猫砂）是以钠基膨润土为原料，经挤压、烘干、破碎、筛分制成的一种粒状产品，由于它具有吸水性强、易结团、团块牢固、便于清理等特点，受到宠物饲养者的欢迎。猫砂有玉米芯猫砂、木屑猫砂、纸质猫砂等品种。

       颗粒膨润土（猫砂）出口量较大，我国每年出口到日本、德国、台湾等和地区的猫砂有几万吨。

      4 有机膨润土

       一般地说，有机膨润土（胺化土）是将钠基膨润土加入有机胺盐的乙二醇溶液中，经高速搅拌、置换反应而成。

       有机膨润土加工的一般流程为：原矿→粉碎→分散→改型(钠化)→提纯→加铵盐覆盖→漂洗→脱水→烘干→粉碎→包装。

       有机膨润土主要用于油漆油墨、石油钻井、聚合物活性填充剂等领域。

      有机膨润土是有机液体的有效胶凝剂。在液态有机系统中加入相当少量的有机膨润土，将大大影响其流变性，粘度增大，流动性改变，系统成为触变的；此外，固体可在液体中悬浮，可控制其向多孔基底的渗透。有机膨润土用于油漆、印刷油墨、润滑油、化妆品及其他许多工业部门，以控制粘度和流动性，使生产更容易、储存稳定性及使用性能更好。在油漆方面，用于环氧树脂、酚酞树脂、沥青等合成树脂及Fe、Pb、Zn等系列颜料油漆中，可作防沉助剂，具有防止颜料沉底结块、耐腐蚀、加厚涂层等；用于溶剂性油墨、可作增助剂，以调整油墨的粘度和稠度，防止油墨渗散，提高触变性。

       有机膨润土用于石油钻井，可作配制油基泥浆和助卡剂，增加泥浆的稠度、提高泥浆分散性和悬浮性。

       有机膨润土是用作轮胎、胶板等橡胶及部分塑料制品的填料。有机膨润土用作橡胶填料，是国际上八十年代新技术，原独联体、美、英等广泛应用。吉林化学工业公司研究院经过三年的研制， 成功地开发出生产橡胶用有机膨润土（也叫改性膨润土）技术方法。产品在桦甸、吉林、长春、吉化等轮胎厂进行试用，效果显著，不仅轮胎使用寿命延长，轮胎生产成本也大大降低。橡胶用有机膨润土（改性膨润土）得到橡胶企业的认同和欢迎，市场潜力巨大。纳米级有机膨润土还用于尼龙、聚酯、聚烯烃（乙烯、丙烯、苯乙烯、氯乙烯）和环氧树脂等塑料的纳米改性，改善其耐热性、强度、耐磨性气体阻隔性和比重。

       5 活性白土（颗粒白土）

       活性白土是用膨润土为原料，经无机酸化处理，再经水漂洗、干燥制成的吸附剂，外观为乳白色粉末，无臭，无味，无毒，吸附性能很强，能吸附有色物质、有机物质。广泛用于矿物油、动植物油脂、制蜡及有机液体的脱色精制。还可用作无碳复写纸显色剂、水分干燥剂，内服药物碱解毒剂，维生素Ａ、Ｂ吸附剂，润滑油重合接触剂，汽油气相精制剂等，还可用作中温聚合催化剂、高温聚合剂和制造颗粒白土的原料。

       膨润土为原料的活性白土加工生产方法主要有全湿法、全干法、半湿法、汽相法、煅烧法等。根据工艺不同，活性白土还可联产硫酸铝、硅铝白硫酸钠、石膏等。

       活性白土的加工流程一般为：膨润土→破碎→加入盐酸或硫酸(湿法需加水和分散剂)→充分搅拌→混合挤压→回转炉干燥→加热空气粉磨→空气分级→储存。

       颗粒白土是以活性白土为主要原料经化学处理而成的，外观为不定型小颗粒状，它比活性白土有更高的比表面积，具有很高的吸附能力，广泛用于石化行业芳烃提纯，航空煤油精炼，也用于润滑油、基础油、柴油等油品的精制，脱除油品中残余的烯烃、胶质、沥青、碱性氮化物等杂质。

       6 白炭黑

       白炭黑即水合二氧化硅，是微细粉末状或超细粒子状的二氧化硅。是用于彩色、浅色橡胶制品的主要补强填料之一，是德国在40年代作为炭黑的代用品开发出来的，现在已广泛地用于橡胶、制鞋、塑料、油漆、造纸、合成树脂和油脂等工业部门，其中橡胶、制鞋用量大。1958年前后我国开始研制生产白炭黑。有人称21世纪是绿色轮胎时代，白炭黑在轮胎行业的使用将大大刺激白炭黑的需求；另外橡胶制品的彩色、浅色化发展趋势以及其它工业领域应用的开拓也必将极大地刺激白炭黑的需求。以膨润土为主要原料生产白炭黑生产工艺新颖先进，流程合理，低能耗，原料价格低廉易得，是鼓励开发的重点新产品，具有强劲的市场竞争优势。我国膨润土资源非常丰富，居世界首位，分布广，易开采，但目前仅仅提供初级产品，效益低。利用膨润土生产白炭黑，增加膨润土的附加值，且成本低，为白炭黑在更广泛的领域应用创造了条件。

       用膨润土制备白炭黑能耗只为沉淀法（酸中和水玻璃）的1/5，原材料消耗成本只为沉淀法的1/3，与沉淀法生产的白炭黑相比每吨成本约低1000 -2000元左右。

       白炭黑的用途很广，目前国内年产量低，不能满足需求，市场缺口很大。

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