膨润土应用和资源分布情况

一、天然纳米材料---膨润土

膨润土的矿物学名称叫蒙脱石。蒙脱石是由纳米级的颗粒(10-1l~10-m)组成,国外称其为天然纳米材料,也叫万用粘土。2002年北京市理化分析测试中心对鞍山泰和膨润土有限公司的天然钠基膨润土观测到颗粒<10nm的占60%，10~50nm的占35%，50~100nm的占 5%。

蒙脱石(Montmorillonite)最早在法国被发现,但由于在美国蒙大拿州的福塔蒙脱(FortBenton of Montana)附近首次发现了矿脉,所以又叫斑脱岩(Bentonite)。

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:(1/2Ca，Na)o.7(Al,Mg,Fe)(Si,Al):O2(OH)·nHO,其中的Ca、Na为可交换的阳离子。晶体由两个硅氧四面体中夹一个铝(镁氧(氢氧)八面体组成,属2:1层型。四面体中有少量的Si4+被A13+置换,八面体中有少量的A13+被M 2+置换。由于这些多面体中高价离子被低价离子置换,造成晶体层间产生永久性负电荷,晶层间被吸附的阳离子是可交换的。类质同象置换是蒙脱石产生许多重要性能的根源。

根据层间离子不同,自然界的蒙脱石可分为钙蒙脱石、钠蒙脱石、镁蒙脱石、铝(氢)蒙脱石及钾蒙脱石等。

蒙脱石矿物属单斜晶系,通常呈土状块体,白色,有时带浅红、浅绿、淡黄等色,光泽暗淡,硬度为1,重度约为2g/cm3,吸水性强,吸水后其体积膨胀增大几倍到十几倍,具有很强的吸附力和阳离子交换性能。

天然膨润土按化学成分主要分为钠基和钙基两大类。在一般情况下,钠基膨润土较钙基膨润土的理化性能和工艺性质优越,主要表现在吸水速度慢,但吸水率与膨胀倍数大,阳离子交换量高,在水介质中分散性好,胶质价高,加热稳定性好等,所以钠基膨润土的使用价值高,能满足多种用途的要求。

世界上最著名的膨润土产地在美国的南达科他州、怀俄明州,格鲁吉亚等。我国的膨润土资源丰富,已探明的储量现居世界第一位,具有各种自然类型的钙基、钠基、镁基、铝(氢)基膨润土矿，分布在全国26个省、自治区(河北的宣化、张家口,辽宁的锦西、黑山,吉林的刘房子,浙江的临安、余杭,江苏溧阳,河南的信阳、上天梯,新疆的托克逊、和丰,甘肃的金昌、红泉,内蒙的兴和、高庙子,广西的宁明,江西的玉山与黑龙江的鸡西等等),有几百个采矿点，但累计开采量尚不到已探明储量的百万分之一。

我国地矿部门20世纪90年代初的资料表明:世界膨润土的储量仅27亿吨,美国钠基土的储量和产量均居世界第一，我国已探明的储量中90%是钙基土,钠基土一般在矿山的较深层，尚需勘探。近10年新勘探资料证明，我国钠基土的储量居世界第一,仅新疆和丰

个矿，钠基土的储量就达50亿吨。笔者估计我国几大沙漠的边上均有优质钠基膨润土储藏。仅是囿于条件限制尚未全部勘探出来。随着西部开发步伐的加快，这些生成于亿万年前的矿藏将被开发、利用。

二、膨润土的主要用途

膨润土是应用范围很广和经济价值较高的粘土矿物。

目前,膨润土的主要用途在于:在钢铁工业中做冶炼铸造的粘结剂;在化工中做脱色剂和添加剂;在地探中做优质泥浆;在纺织工业中代替淀粉浆纱;在陶瓷工业中做塑化剂;在医药、农药、日用化工、化肥等领域中做添加剂、脱色剂;在地土壤改良、荒漠治理中做掺加剂;在治理污水与核废料中做处理剂、静态爆破助剂;在地下工程中做减阻剂和防水材料;在垃圾填埋场中做防渗层等等。

20世纪80年代后出现了加入膨润土的高档产品。中国研究人员通过核磁共振膨润土发现其微量元素的种类与人体所需的微量元素一样。美国的高级营养食品也掺加膨润土。许多国家都把膨润土作为饲料添加剂、饮用水处理剂等等。再如日本将中国张家口出的膨润土运回去后,先提炼出 64种有效成分,再用于石化、建筑等行业。直到现在,我国在这方面的研究开发仍很少。

随着工业与城市建设的发展,建(构)筑物不断向高、深两个方向扩展,地下设施不断增多，规模不断扩大,如地铁、地下室、地下泵站、地下水池、地下油库、地下电厂、地下街、地下电缆沟(管)、地下隧道,地下过街道等地面看不到的公用设施,无时不在受到地下水的浸蚀。为了防止地下水对这类隐蔽设施的浸蚀,世界各国的工程建设单位都付出了巨额的代价，施工单位也付出了许多无效劳动。直到20世纪 60年代中期，美国、加拿大、日本韩国等国在进行膨润土技术开发时，才找到了一条对建(构)筑物能永久防水的途径。

用膨润土做防水材料,不会出现老化问题,在国外已应用多年。其主要的产品型式是:膨土干粉、膨润土板、膨润土防水毯、双重防水板及止水条、止水膏、防水涂料等。

本文部分内容引自中国建材工业出版社《膨润土在工程中的开发与应用》2003版

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