膨潤(rùn)土是一種黏土巖、亦稱(chēng)蒙脫石黏土巖、常含少量伊利石、高嶺石、埃洛石、綠泥石、沸石、石英、長(zhǎng)石、方解石等;一般為白色、淡黃色,因含鐵量變化又呈淺灰、淺綠、粉紅、褐紅、磚紅、灰黑色等;具蠟狀、土狀或油脂光澤;膨潤(rùn)土有的松散如土,也有的致密堅(jiān)硬。主要化學(xué)成分是二氧化硅、三氧化二鋁和水,還含有鐵、鎂、鈣、鈉、鉀等元素,Na2O和CaO含量對(duì)膨潤(rùn)土的物理化學(xué)性質(zhì)和工藝技術(shù)性能影響頗大。蒙脫石礦物屬單斜晶系,通常呈土狀塊體,白色,有時(shí)帶淺紅、淺綠、淡黃等色。光澤暗淡。硬度1~2,密度2~3g/cm3。按蒙脫石可交換陽(yáng)離子的種類(lèi)、含量和層間電荷大小,膨潤(rùn)土可分為鈉基膨潤(rùn)土(堿性土)、鈣基膨潤(rùn)土(堿土性土)、天然漂白土(酸性土或酸性白土),其中鈣基膨潤(rùn)土又包括鈣鈉基和鈣鎂基等。膨潤(rùn)土具有強(qiáng)的吸濕性和膨脹性,可吸附8~15倍于自身體積的水量,體積膨脹可達(dá)數(shù)倍至30倍;在水介質(zhì)中能分散成膠凝狀和懸浮狀,這種介質(zhì)溶液具有一定的黏滯性、觸變性和潤(rùn)滑性;有較強(qiáng)的陽(yáng)離子交換能力;對(duì)各種氣體、液體、有機(jī)物質(zhì)有一定的吸附能力,大吸附量可達(dá)5倍于自身的重量;它與水、泥或細(xì)沙的摻和物具有可塑性和黏結(jié)性;具有表面活性的酸性漂白土(活性白土、天然漂白土-酸性白土)能吸附有色離子。
在實(shí)際應(yīng)用時(shí),如果我們主要想利用膨潤(rùn)土礦物的膨脹性,那么我們?cè)诳紤]膨潤(rùn)土礦物的種類(lèi)時(shí)要選擇鈉質(zhì)膨潤(rùn)土礦,其次要考慮蒙脫石含量高的鈉質(zhì)膨潤(rùn)土。在機(jī)械鑄造和鐵礦球團(tuán)工作中,對(duì)膨脹性要求較高。大量的鈣質(zhì)膨潤(rùn)土質(zhì),達(dá)不到使用要求,因此在使用前需要對(duì)鈣質(zhì)膨潤(rùn)土進(jìn)行改性處理。
活性白土是用粘土(主要是膨潤(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,,吸附性能很強(qiáng),能吸附有色物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)。在空氣中易吸潮,放置過(guò)久會(huì)降低吸附性能。但是,加熱至300攝氏度以上便開(kāi)始失去結(jié)晶水,使結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,影響褪色效果?;钚园淄敛蝗苡谒⒂袡C(jī)溶劑和各種油類(lèi)中,幾乎完全溶于熱燒堿和鹽酸中,相對(duì)密度2.3~2.5,在水及油中膨潤(rùn)極小。
層間陽(yáng)離子為Na+時(shí)稱(chēng)鈉基膨潤(rùn)土;層間陽(yáng)離子為Ca2+時(shí)稱(chēng)鈣基膨潤(rùn)土;層間陽(yáng)離子為H+時(shí)稱(chēng)氫基膨潤(rùn)土(活性白土、天然漂白土-酸性白土);層間陽(yáng)離子為有機(jī)陽(yáng)離子時(shí)稱(chēng)有機(jī)膨潤(rùn)土。
影響膨潤(rùn)土礦物吸附作用的因素是:
1)膨潤(rùn)土類(lèi)型的影響。鈉質(zhì)膨潤(rùn)土的吸附能力明顯比鈣質(zhì)等其他類(lèi)型的膨潤(rùn)土礦物吸附能力強(qiáng)。
2)膨潤(rùn)土顆粒粉碎粒度大小的影響。根據(jù)固體吸附的理論,進(jìn)行粉碎的膨潤(rùn)土礦物的吸附能力明顯提高,粉碎礦物越細(xì),吸附作用越強(qiáng)。
3)溶液介質(zhì)的影響。根據(jù)雙電層理論,膨潤(rùn)土礦物晶體帶負(fù)電,在形成雙電層時(shí)會(huì)進(jìn)行離子交換。如果溶液中離子濃度過(guò)高會(huì)壓縮膨潤(rùn)土顆粒雙電層,抑制膨潤(rùn)土的分散和擴(kuò)散,甚至使膨潤(rùn)土產(chǎn)生凝聚和聚結(jié)。
工業(yè)指標(biāo)
膨潤(rùn)土礦石質(zhì)量的一般工業(yè)要求以礦石中蒙脫石含量來(lái)衡量: 邊界品位:≥40%; 工業(yè)平均品位:≥50%o 蒙脫石含量一般是用吸藍(lán)量換算.即: M=B/K’100 式中M—膨潤(rùn)土礦石中蒙脫石相對(duì)含量,%: B—吸藍(lán)量,毫克當(dāng)量/100克樣: K—換算系數(shù),150。 可采厚度:1-2m; 夾石剔除厚度:≥1m。
有機(jī)膨潤(rùn)土按功能和組分可分為:
高黏度有機(jī)膨潤(rùn)土
易分散有機(jī)膨潤(rùn)土
自活化有機(jī)膨潤(rùn)土
高純度有機(jī)膨潤(rùn)土
各類(lèi)有機(jī)膨潤(rùn)土按插層表面活性劑親水親油平衡值不同分為低極性(I型)、中極性(Ⅱ型)和高極性(Ⅲ型)三個(gè)型號(hào)。
有機(jī)膨潤(rùn)土的應(yīng)用
在石油鉆井中的應(yīng)用
有機(jī)膨潤(rùn)土是油基鉆井液中基本的親油膠體,是不可缺少的添加劑,在油基鉆井液中既可提高鉆井液的黏度和切力,又能降低油基鉆井液的濾失量。
在潤(rùn)滑脂中的應(yīng)用
膨潤(rùn)土潤(rùn)滑脂是以有機(jī)土為稠化劑制成的凝膠化潤(rùn)滑脂。具有使用溫度高,不怕濕氣和水分,膠體安定性優(yōu)良,化學(xué)安定和熱穩(wěn)定及抗極壓性能好等優(yōu)點(diǎn)。
在橡膠中的應(yīng)用
可提高橡膠制品的性能,降低橡膠制品的成本,提高橡膠與簾子線的粘接強(qiáng)度和膠料的加工性能。
利用有機(jī)膨潤(rùn)土與染料及水的雙重親水性,在染色過(guò)程中會(huì)提高染色的勻染度和染色率。利用有機(jī)膨潤(rùn)土易吸附在纖維表面的特性,用作織物柔軟劑,可起到潤(rùn)滑、吸濕和抗靜電作用。