膨潤(rùn)土的綜合開發(fā)和利用

       膨潤(rùn)土是一種以蒙脫石為主的粘土。蒙脫石為含水鋁硅酸鹽礦物，它的礦物層間帶有負(fù)電荷，能吸收Ca2+、Mg2+、K+、Na+等陽(yáng)離子，并具有陽(yáng)離子交換性質(zhì)。膨潤(rùn)土吸水后蒙脫石層間能沿C軸方向膨脹，分散于水中可形成性能良好的凝膠。天然膨潤(rùn)土一般多為鈣基膨潤(rùn)土，其物化性質(zhì)不甚理想，如將其加工成鈉基膨潤(rùn)土、提純膨潤(rùn)土、顆粒膨潤(rùn)土、有機(jī)膨潤(rùn)土、活性白土（顆粒白土）、白炭黑等膨潤(rùn)土深加工產(chǎn)品，可廣泛用于石油化工、油脂、醫(yī)藥、建筑、日化、紡織、涂料、冶金、環(huán)保等各領(lǐng)域中。 膨潤(rùn)土防水毯

       1 人工鈉化膨潤(rùn)土

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

       膨潤(rùn)土人工鈉化改型流程一般為：鈣基膨潤(rùn)土原礦→破碎→鈉化改型（混合擠壓等）→干燥→球磨→空氣分級(jí)→氣旋過(guò)濾→鈉基膨潤(rùn)土產(chǎn)品。

       改型，目前主要是用Na2CO3作改型劑。近有關(guān)部門通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，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(rùn)土的鈉化反應(yīng)，需要在水及一定溫度下才能進(jìn)行。實(shí)現(xiàn)這種鈉化反應(yīng)的途徑很多，目前已知的途徑有懸浮液法、堆場(chǎng)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(rùn)土有限公司采用對(duì)輥擠壓鈉化法，安陽(yáng)師范學(xué)院近開發(fā)出膨潤(rùn)土水熱鈉化新工藝，該項(xiàng)工藝是將水加熱至60℃～100℃，加膨潤(rùn)土礦，強(qiáng)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(rùn)土的粗產(chǎn)品，將粗產(chǎn)品加水，制成30～40的泥漿，旋流器旋流除砂，離心機(jī)除去較細(xì)的石英得到精鈉基膨潤(rùn)土。

       目前我國(guó)膨潤(rùn)土發(fā)展較快，應(yīng)用已達(dá)24個(gè)領(lǐng)域。鈉基膨潤(rùn)土在鑄造行業(yè)、鉆井泥漿、鐵礦球團(tuán)、干燥劑、污水處理、建筑工程防水材料、涂料等7種行業(yè)需求用量較大。

       鑄造用膨潤(rùn)土是鈉基膨潤(rùn)土大的用戶，每年用量不少于110萬(wàn)噸。鈉基膨潤(rùn)土以其復(fù)用性好和濕壓強(qiáng)度高而受鑄造行業(yè)所歡迎。因具有良好的可塑性，可遏止鑄件夾砂、結(jié)疤、掉塊、砂型塌方等現(xiàn)象，加之成型性強(qiáng)、型腔強(qiáng)度高，便于金屬行業(yè)澆鑄濕態(tài)或干態(tài)型模，是精密鑄件的型砂粘結(jié)劑。

       鉆井泥漿用膨潤(rùn)土是鈉基膨潤(rùn)土第二大的用戶，每年用量不少于70萬(wàn)噸。在進(jìn)行油、氣鉆井等項(xiàng)工作時(shí)，要使用泥漿來(lái)冷卻鉆頭、清除碎屑、保護(hù)井壁及平衡地壓。膨潤(rùn)土分散性好、出漿量大，因此是制造鉆井泥漿的理想材料。用作鉆井泥漿的膨潤(rùn)土，重要的技術(shù)要求是懸浮性質(zhì)、濕篩分析和水分含量。據(jù)了解，平均每采一口井，大約使用膨潤(rùn)土8噸。從統(tǒng)計(jì)數(shù)字看，2003年我國(guó)球團(tuán)總產(chǎn)量已超過(guò)3000萬(wàn)噸，比2002年增加500萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)2004年將比2003年再增加58%的生產(chǎn)能力。2004年鐵礦球團(tuán)用膨潤(rùn)土有望達(dá)到71萬(wàn)噸。

       2 提純膨潤(rùn)土

       由于天然膨潤(rùn)土或是品位低或是白度差，如用于商品必須提純。如陶瓷坯體釉料高白度高粘增塑劑、牙膏用增稠劑、納米級(jí)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(chǎn)出來(lái)的鈣基膨潤(rùn)土原礦，必須先經(jīng)過(guò)提純，除去雜質(zhì)。可利用膨潤(rùn)土遇水膨脹分散的特點(diǎn)，先用沉降、還原與絡(luò)合等方法對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行提純處理，提純后的膨潤(rùn)土按純度可分為通用型提純膨潤(rùn)土、高純度提純膨潤(rùn)土（蒙脫土含量大于96%）、納米膨潤(rùn)土。制備納米級(jí)蒙脫土的膨潤(rùn)土，應(yīng)是蒙脫石含量>95%。納米級(jí)有機(jī)膨潤(rùn)土蒙脫土，要求膨潤(rùn)土蒙脫石純度在98%以上。高純度提純膨潤(rùn)土是納米級(jí)膨潤(rùn)土的前提。

       3 顆粒膨潤(rùn)土（貓砂）

      顆粒膨潤(rùn)土（貓砂）是以鈉基膨潤(rùn)土為原料，經(jīng)擠壓、烘干、破碎、篩分制成的一種粒狀產(chǎn)品，由于它具有吸水性強(qiáng)、易結(jié)團(tuán)、團(tuán)塊牢固、便于清理等特點(diǎn)，受到寵物飼養(yǎng)者的歡迎。貓砂有玉米芯貓砂、木屑貓砂、紙質(zhì)貓砂等品種。

       顆粒膨潤(rùn)土（貓砂）出口量較大，我國(guó)每年出口到日本、德國(guó)、臺(tái)灣等和地區(qū)的貓砂有幾萬(wàn)噸。

      4 有機(jī)膨潤(rùn)土

       一般地說(shuō)，有機(jī)膨潤(rùn)土（胺化土）是將鈉基膨潤(rùn)土加入有機(jī)胺鹽的乙二醇溶液中，經(jīng)高速攪拌、置換反應(yīng)而成。

       有機(jī)膨潤(rùn)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→烘干→粉碎→包裝。

       有機(jī)膨潤(rùn)土主要用于油漆油墨、石油鉆井、聚合物活性填充劑等領(lǐng)域。

      有機(jī)膨潤(rùn)土是有機(jī)液體的有效膠凝劑。在液態(tài)有機(jī)系統(tǒng)中加入相當(dāng)少量的有機(jī)膨潤(rùn)土，將大大影響其流變性，粘度增大，流動(dòng)性改變，系統(tǒng)成為觸變的；此外，固體可在液體中懸浮，可控制其向多孔基底的滲透。有機(jī)膨潤(rùn)土用于油漆、印刷油墨、潤(rùn)滑油、化妝品及其他許多工業(yè)部門，以控制粘度和流動(dòng)性，使生產(chǎn)更容易、儲(chǔ)存穩(wěn)定性及使用性能更好。在油漆方面，用于環(huán)氧樹脂、酚酞樹脂、瀝青等合成樹脂及Fe、Pb、Zn等系列顏料油漆中，可作防沉助劑，具有防止顏料沉底結(jié)塊、耐腐蝕、加厚涂層等；用于溶劑性油墨、可作增助劑，以調(diào)整油墨的粘度和稠度，防止油墨滲散，提高觸變性。

       有機(jī)膨潤(rùn)土用于石油鉆井，可作配制油基泥漿和助卡劑，增加泥漿的稠度、提高泥漿分散性和懸浮性。

       有機(jī)膨潤(rùn)土是用作輪胎、膠板等橡膠及部分塑料制品的填料。有機(jī)膨潤(rùn)土用作橡膠填料，是國(guó)際上八十年代新技術(shù)，原獨(dú)聯(lián)體、美、英等廣泛應(yīng)用。吉林化學(xué)工業(yè)公司研究院經(jīng)過(guò)三年的研制， 成功地開發(fā)出生產(chǎn)橡膠用有機(jī)膨潤(rùn)土（也叫改性膨潤(rùn)土）技術(shù)方法。產(chǎn)品在樺甸、吉林、長(zhǎng)春、吉化等輪胎廠進(jìn)行試用，效果顯著，不僅輪胎使用壽命延長(zhǎng)，輪胎生產(chǎn)成本也大大降低。橡膠用有機(jī)膨潤(rùn)土（改性膨潤(rùn)土）得到橡膠企業(yè)的認(rèn)同和歡迎，市場(chǎng)潛力巨大。納米級(jí)有機(jī)膨潤(rùn)土還用于尼龍、聚酯、聚烯烴（乙烯、丙烯、苯乙烯、氯乙烯）和環(huán)氧樹脂等塑料的納米改性，改善其耐熱性、強(qiáng)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(rùn)土為原料，經(jīng)無(wú)機(jī)酸化處理，再經(jīng)水漂洗、干燥制成的吸附劑，外觀為乳白色粉末，無(wú)臭，無(wú)味，無(wú)毒，吸附性能很強(qiáng)，能吸附有色物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)。廣泛用于礦物油、動(dòng)植物油脂、制蠟及有機(jī)液體的脫色精制。還可用作無(wú)碳復(fù)寫紙顯色劑、水分干燥劑，內(nèi)服藥物堿解毒劑，維生素Ａ、Ｂ吸附劑，潤(rùn)滑油重合接觸劑，汽油氣相精制劑等，還可用作中溫聚合催化劑、高溫聚合劑和制造顆粒白土的原料。

       膨潤(rùn)土為原料的活性白土加工生產(chǎn)方法主要有全濕法、全干法、半濕法、汽相法、煅燒法等。根據(jù)工藝不同，活性白土還可聯(lián)產(chǎn)硫酸鋁、硅鋁白硫酸鈉、石膏等。

       活性白土的加工流程一般為：膨潤(rùn)土→破碎→加入鹽酸或硫酸(濕法需加水和分散劑)→充分?jǐn)嚢?rarr;混合擠壓→回轉(zhuǎn)爐干燥→加熱空氣粉磨→空氣分級(jí)→儲(chǔ)存。

       顆粒白土是以活性白土為主要原料經(jīng)化學(xué)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面積，具有很高的吸附能力，廣泛用于石化行業(yè)芳烴提純，航空煤油精煉，也用于潤(rùn)滑油、基礎(chǔ)油、柴油等油品的精制，脫除油品中殘余的烯烴、膠質(zhì)、瀝青、堿性氮化物等雜質(zhì)。

       6 白炭黑

       白炭黑即水合二氧化硅，是微細(xì)粉末狀或超細(xì)粒子狀的二氧化硅。是用于彩色、淺色橡膠制品的主要補(bǔ)強(qiáng)填料之一，是德國(guó)在40年代作為炭黑的代用品開發(fā)出來(lái)的，現(xiàn)在已廣泛地用于橡膠、制鞋、塑料、油漆、造紙、合成樹脂和油脂等工業(yè)部門，其中橡膠、制鞋用量大。1958年前后我國(guó)開始研制生產(chǎn)白炭黑。有人稱21世紀(jì)是綠色輪胎時(shí)代，白炭黑在輪胎行業(yè)的使用將大大刺激白炭黑的需求；另外橡膠制品的彩色、淺色化發(fā)展趨勢(shì)以及其它工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的開拓也必將極大地刺激白炭黑的需求。以膨潤(rùn)土為主要原料生產(chǎn)白炭黑生產(chǎn)工藝新穎先進(jìn)，流程合理，低能耗，原料價(jià)格低廉易得，是鼓勵(lì)開發(fā)的重點(diǎn)新產(chǎn)品，具有強(qiáng)勁的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。我國(guó)膨潤(rùn)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(jí)產(chǎn)品，效益低。利用膨潤(rùn)土生產(chǎn)白炭黑，增加膨潤(rùn)土的附加值，且成本低，為白炭黑在更廣泛的領(lǐng)域應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

       用膨潤(rùn)土制備白炭黑能耗只為沉淀法（酸中和水玻璃）的1/5，原材料消耗成本只為沉淀法的1/3，與沉淀法生產(chǎn)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(guó)內(nèi)年產(chǎn)量低，不能滿足需求，市場(chǎng)缺口很大。

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