膨润土是一种黏土岩、亦称蒙脱石黏土岩、常含少量伊利石、高岭石、埃洛石、绿泥石、沸石、石英、长石、方解石等;一般为白色、淡黄色,因含铁量变化又呈浅灰、浅绿、粉红、褐红、砖红、灰黑色等;具蜡状、土状或油脂光泽;膨润土有的松散如土,也有的致密坚硬。主要化学成分是二氧化硅、三氧化二铝和水,还含有铁、镁、钙、钠、钾等元素,Na2O和CaO含量对膨润土的物理化学性质和工艺技术性能影响颇大。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1~2,密度2~3g/cm3。按蒙脱石可交换阳离子的种类、含量和层间电荷大小,膨润土可分为钠基膨润土(碱性土)、钙基膨润土(碱土性土)、天然漂白土(酸性土或酸性白土),其中钙基膨润土又包括钙钠基和钙镁基等。膨润土具有强的吸湿性和膨胀性,可吸附8~15倍于自身体积的水量,体积膨胀可达数倍至30倍;在水介质中能分散成胶凝状和悬浮状,这种介质溶液具有一定的黏滞性、触变性和润滑性;有较强的阳离子交换能力;对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力,大吸附量可达5倍于自身的重量;它与水、泥或细沙的掺和物具有可塑性和黏结性;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)能吸附有色离子。
在实际应用时,如果我们主要想利用膨润土矿物的膨胀性,那么我们在考虑膨润土矿物的种类时要选择钠质膨润土矿,其次要考虑蒙脱石含量高的钠质膨润土。在机械铸造和铁矿球团工作中,对膨胀性要求较高。大量的钙质膨润土质,达不到使用要求,因此在使用前需要对钙质膨润土进行改性处理。
活性白土是用粘土(主要是膨润土)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,,吸附性能很强,能吸附有色物质、有机物质。在空气中易吸潮,放置过久会降低吸附性能。但是,加热至300摄氏度以上便开始失去结晶水,使结构发生变化,影响褪色效果。活性白土不溶于水、有机溶剂和各种油类中,几乎完全溶于热烧碱和盐酸中,相对密度2.3~2.5,在水及油中膨润极小。
层间阳离子为Na+时称钠基膨润土;层间阳离子为Ca2+时称钙基膨润土;层间阳离子为H+时称氢基膨润土(活性白土、天然漂白土-酸性白土);层间阳离子为有机阳离子时称有机膨润土。
影响膨润土矿物吸附作用的因素是:
1)膨润土类型的影响。钠质膨润土的吸附能力明显比钙质等其他类型的膨润土矿物吸附能力强。
2)膨润土颗粒粉碎粒度大小的影响。根据固体吸附的理论,进行粉碎的膨润土矿物的吸附能力明显提高,粉碎矿物越细,吸附作用越强。
3)溶液介质的影响。根据双电层理论,膨润土矿物晶体带负电,在形成双电层时会进行离子交换。如果溶液中离子浓度过高会压缩膨润土颗粒双电层,抑制膨润土的分散和扩散,甚至使膨润土产生凝聚和聚结。
工业指标
膨润土矿石质量的一般工业要求以矿石中蒙脱石含量来衡量: 边界品位:≥40%; 工业平均品位:≥50%o 蒙脱石含量一般是用吸蓝量换算.即: M=B/K’100 式中M—膨润土矿石中蒙脱石相对含量,%: B—吸蓝量,毫克当量/100克样: K—换算系数,150。 可采厚度:1-2m; 夹石剔除厚度:≥1m。
有机膨润土按功能和组分可分为:
高黏度有机膨润土
易分散有机膨润土
自活化有机膨润土
高纯度有机膨润土
各类有机膨润土按插层表面活性剂亲水亲油平衡值不同分为低极性(I型)、中极性(Ⅱ型)和高极性(Ⅲ型)三个型号。
有机膨润土的应用
在石油钻井中的应用
有机膨润土是油基钻井液中基本的亲油胶体,是不可缺少的添加剂,在油基钻井液中既可提高钻井液的黏度和切力,又能降低油基钻井液的滤失量。
在润滑脂中的应用
膨润土润滑脂是以有机土为稠化剂制成的凝胶化润滑脂。具有使用温度高,不怕湿气和水分,胶体安定性优良,化学安定和热稳定及抗极压性能好等优点。
在橡胶中的应用
可提高橡胶制品的性能,降低橡胶制品的成本,提高橡胶与帘子线的粘接强度和胶料的加工性能。
利用有机膨润土与染料及水的双重亲水性,在染色过程中会提高染色的匀染度和染色率。利用有机膨润土易吸附在纤维表面的特性,用作织物柔软剂,可起到润滑、吸湿和抗静电作用。