膨潤土應用和資源分布情況

一、天然納米材料---膨潤土

膨(peng)潤土的(de)礦物學名(ming)稱叫(jiao)蒙脫石。蒙脫石是(shi)由納(na)(na)米級的(de)顆粒(li)(10-1l~10-m)組成,國(guo)外稱其為天然(ran)納(na)(na)米材料,也叫(jiao)萬(wan)用粘土。2002年北京市理(li)化分(fen)析(xi)測試(shi)中心對鞍山泰和(he)膨(peng)潤土有限(xian)公司的(de)天然(ran)鈉基膨(peng)潤土觀(guan)測到顆粒(li)<10nm的(de)占(zhan)60%，10~50nm的(de)占(zhan)35%，50~100nm的(de)占(zhan) 5%。

蒙(meng)脫石(Montmorillonite)最早在法國被發現,但由于在美國蒙(meng)大拿州的(de)福(fu)塔蒙(meng)脫(FortBenton of Montana)附近(jin)首次發現了礦脈,所以又叫斑(ban)脫巖(Bentonite)。

蒙(meng)脫石(shi)又稱(cheng)“微晶(jing)(jing)高(gao)嶺石(shi)”或“膠嶺石(shi)”,是一種層(ceng)狀含水的鋁(lv)硅酸鹽礦物,其(qi)理論結構式為:(1/2Ca，Na)o.7(Al,Mg,Fe)(Si,Al):O2(OH)·nHO,其(qi)中(zhong)的Ca、Na為可(ke)交(jiao)換(huan)(huan)(huan)的陽離(li)(li)子。晶(jing)(jing)體由兩個(ge)硅氧(yang)四面(mian)體中(zhong)夾一個(ge)鋁(lv)(鎂氧(yang)(氫氧(yang))八(ba)面(mian)體組成,屬2:1層(ceng)型。四面(mian)體中(zhong)有(you)少(shao)量的Si4+被(bei)A13+置(zhi)換(huan)(huan)(huan),八(ba)面(mian)體中(zhong)有(you)少(shao)量的A13+被(bei)M 2+置(zhi)換(huan)(huan)(huan)。由于這些多(duo)面(mian)體中(zhong)高(gao)價離(li)(li)子被(bei)低價離(li)(li)子置(zhi)換(huan)(huan)(huan),造成晶(jing)(jing)體層(ceng)間(jian)產生永(yong)久性(xing)負(fu)電荷(he),晶(jing)(jing)層(ceng)間(jian)被(bei)吸附的陽離(li)(li)子是可(ke)交(jiao)換(huan)(huan)(huan)的。類質同(tong)象置(zhi)換(huan)(huan)(huan)是蒙(meng)脫石(shi)產生許(xu)多(duo)重要性(xing)能(neng)的根(gen)源。

根(gen)據層間離子不同(tong),自然界的(de)蒙脫石(shi)可分為鈣蒙脫石(shi)、鈉(na)蒙脫石(shi)、鎂蒙脫石(shi)、鋁(lv)(氫)蒙脫石(shi)及(ji)鉀蒙脫石(shi)等。

蒙脫(tuo)石礦物屬單斜晶系,通(tong)常呈土狀(zhuang)塊體(ti),白色,有(you)時帶淺紅、淺綠(lv)、淡(dan)黃等色,光澤暗淡(dan),硬度(du)為(wei)1,重(zhong)度(du)約為(wei)2g/cm3,吸(xi)水性強(qiang),吸(xi)水后其體(ti)積膨脹增大幾倍(bei)到十(shi)幾倍(bei),具有(you)很強(qiang)的吸(xi)附(fu)力和(he)陽離子(zi)交(jiao)換性能(neng)。

天然膨(peng)(peng)潤(run)土(tu)按(an)化學成(cheng)分(fen)(fen)主要分(fen)(fen)為鈉(na)基(ji)(ji)和(he)鈣基(ji)(ji)兩大類。在(zai)一般(ban)情(qing)況下,鈉(na)基(ji)(ji)膨(peng)(peng)潤(run)土(tu)較鈣基(ji)(ji)膨(peng)(peng)潤(run)土(tu)的(de)理(li)化性能和(he)工藝性質優越,主要表現在(zai)吸水(shui)速度(du)慢,但吸水(shui)率與膨(peng)(peng)脹倍數大,陽離子交換量高(gao),在(zai)水(shui)介(jie)質中分(fen)(fen)散性好(hao),膠質價(jia)高(gao),加熱穩定性好(hao)等,所(suo)以鈉(na)基(ji)(ji)膨(peng)(peng)潤(run)土(tu)的(de)使用價(jia)值高(gao),能滿足(zu)多種用途的(de)要求。

世(shi)界上(shang)最著名的(de)(de)(de)(de)膨(peng)潤土(tu)產地(di)在(zai)美國的(de)(de)(de)(de)南達科他州(zhou)、懷(huai)俄(e)明(ming)(ming)州(zhou),格(ge)魯吉亞等。我國的(de)(de)(de)(de)膨(peng)潤土(tu)資(zi)源豐富,已(yi)探(tan)明(ming)(ming)的(de)(de)(de)(de)儲(chu)量現居世(shi)界第(di)一(yi)位,具有各(ge)種自然類型(xing)的(de)(de)(de)(de)鈣基、鈉基、鎂基、鋁(氫)基膨(peng)潤土(tu)礦，分布在(zai)全國26個省(sheng)、自治區(河北(bei)的(de)(de)(de)(de)宣化、張家(jia)口,遼(liao)寧的(de)(de)(de)(de)錦西(xi)、黑山,吉林的(de)(de)(de)(de)劉房子(zi),浙(zhe)江的(de)(de)(de)(de)臨安、余杭,江蘇溧(li)陽(yang),河南的(de)(de)(de)(de)信陽(yang)、上(shang)天(tian)梯,新(xin)疆的(de)(de)(de)(de)托克遜(xun)、和(he)豐,甘肅的(de)(de)(de)(de)金昌、紅泉,內蒙的(de)(de)(de)(de)興和(he)、高(gao)廟子(zi),廣西(xi)的(de)(de)(de)(de)寧明(ming)(ming),江西(xi)的(de)(de)(de)(de)玉山與黑龍江的(de)(de)(de)(de)雞西(xi)等等),有幾百(bai)個采礦點(dian)，但(dan)累計開采量尚不(bu)到已(yi)探(tan)明(ming)(ming)儲(chu)量的(de)(de)(de)(de)百(bai)萬分之一(yi)。

我國地礦部門20世(shi)紀90年(nian)代初的(de)資料表明(ming):世(shi)界(jie)(jie)膨(peng)潤土(tu)的(de)儲量僅27億噸,美(mei)國鈉基土(tu)的(de)儲量和(he)產量均居世(shi)界(jie)(jie)第一(yi)，我國已探明(ming)的(de)儲量中90%是(shi)鈣基土(tu),鈉基土(tu)一(yi)般(ban)在礦山(shan)的(de)較(jiao)深(shen)層，尚需勘探。近10年(nian)新(xin)勘探資料證(zheng)明(ming)，我國鈉基土(tu)的(de)儲量居世(shi)界(jie)(jie)第一(yi),僅新(xin)疆和(he)豐

個礦(kuang)，鈉基土的儲量就達50億(yi)噸(dun)。筆者估(gu)計我(wo)國幾大(da)沙漠的邊上(shang)均有(you)優質鈉基膨(peng)潤土儲藏(zang)。僅是囿于(yu)條件限制(zhi)尚未全(quan)部勘探(tan)出(chu)來。隨著西部開發步伐的加快，這(zhe)些生(sheng)成于(yu)億(yi)萬年前的礦(kuang)藏(zang)將被開發、利用。

二、膨潤土的主要用途

膨潤土是應用范圍很廣和經濟價值較高(gao)的粘土礦物(wu)。

目前,膨潤(run)土的主要用途在(zai)于(yu):在(zai)鋼(gang)鐵(tie)工業(ye)(ye)(ye)中(zhong)(zhong)做冶煉鑄造的粘結(jie)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji);在(zai)化工中(zhong)(zhong)做脫色劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)添加劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji);在(zai)地探(tan)中(zhong)(zhong)做優質(zhi)泥漿;在(zai)紡織工業(ye)(ye)(ye)中(zhong)(zhong)代替淀粉漿紗;在(zai)陶瓷(ci)工業(ye)(ye)(ye)中(zhong)(zhong)做塑化劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji);在(zai)醫藥(yao)(yao)、農藥(yao)(yao)、日用化工、化肥等領域中(zhong)(zhong)做添加劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、脫色劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji);在(zai)地土壤(rang)改良、荒漠治(zhi)理中(zhong)(zhong)做摻加劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji);在(zai)治(zhi)理污水與核廢(fei)料(liao)(liao)中(zhong)(zhong)做處理劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、靜態爆破助劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji);在(zai)地下(xia)工程(cheng)中(zhong)(zhong)做減阻劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)防(fang)水材料(liao)(liao);在(zai)垃圾填(tian)埋(mai)場中(zhong)(zhong)做防(fang)滲層等等。

20世紀(ji)80年(nian)代后(hou)出(chu)現了加(jia)入膨潤(run)(run)土(tu)(tu)的(de)高檔產品(pin)。中(zhong)國(guo)(guo)研究人員通過核磁共振膨潤(run)(run)土(tu)(tu)發(fa)現其微量元(yuan)素(su)的(de)種類與人體(ti)所需的(de)微量元(yuan)素(su)一樣(yang)。美國(guo)(guo)的(de)高級營(ying)養食品(pin)也(ye)摻加(jia)膨潤(run)(run)土(tu)(tu)。許多國(guo)(guo)家都把膨潤(run)(run)土(tu)(tu)作為飼料添(tian)加(jia)劑(ji)、飲用(yong)(yong)水(shui)處理劑(ji)等等。再如日(ri)本(ben)將中(zhong)國(guo)(guo)張家口出(chu)的(de)膨潤(run)(run)土(tu)(tu)運(yun)回去(qu)后(hou),先提(ti)煉(lian)出(chu) 64種有效成分(fen),再用(yong)(yong)于石化、建筑等行業。直到現在,我國(guo)(guo)在這方面的(de)研究開(kai)發(fa)仍(reng)很少。

隨著工(gong)業與(yu)城市(shi)建(jian)(jian)(jian)設(she)的(de)發展(zhan),建(jian)(jian)(jian)(構)筑物不(bu)斷向高、深兩個方向擴展(zhan),地(di)(di)(di)(di)(di)下(xia)(xia)(xia)設(she)施(shi)不(bu)斷增(zeng)多，規模不(bu)斷擴大,如地(di)(di)(di)(di)(di)鐵(tie)、地(di)(di)(di)(di)(di)下(xia)(xia)(xia)室、地(di)(di)(di)(di)(di)下(xia)(xia)(xia)泵(beng)站、地(di)(di)(di)(di)(di)下(xia)(xia)(xia)水(shui)池、地(di)(di)(di)(di)(di)下(xia)(xia)(xia)油庫(ku)、地(di)(di)(di)(di)(di)下(xia)(xia)(xia)電(dian)廠、地(di)(di)(di)(di)(di)下(xia)(xia)(xia)街、地(di)(di)(di)(di)(di)下(xia)(xia)(xia)電(dian)纜(lan)溝(gou)(管)、地(di)(di)(di)(di)(di)下(xia)(xia)(xia)隧道(dao),地(di)(di)(di)(di)(di)下(xia)(xia)(xia)過街道(dao)等地(di)(di)(di)(di)(di)面(mian)看(kan)不(bu)到(dao)(dao)的(de)公用設(she)施(shi),無時(shi)不(bu)在(zai)受到(dao)(dao)地(di)(di)(di)(di)(di)下(xia)(xia)(xia)水(shui)的(de)浸蝕(shi)。為了(le)防止地(di)(di)(di)(di)(di)下(xia)(xia)(xia)水(shui)對這(zhe)類隱蔽設(she)施(shi)的(de)浸蝕(shi),世界各國(guo)的(de)工(gong)程建(jian)(jian)(jian)設(she)單位(wei)(wei)都付出(chu)(chu)了(le)巨額的(de)代價，施(shi)工(gong)單位(wei)(wei)也付出(chu)(chu)了(le)許多無效勞動(dong)。直到(dao)(dao)20世紀(ji) 60年代中(zhong)期，美國(guo)、加拿大、日(ri)本韓國(guo)等國(guo)在(zai)進行膨潤土技術開(kai)發時(shi)，才找到(dao)(dao)了(le)一條對建(jian)(jian)(jian)(構)筑物能永久(jiu)防水(shui)的(de)途(tu)徑。

用(yong)膨(peng)(peng)(peng)潤(run)土(tu)(tu)做防(fang)(fang)水(shui)材(cai)料(liao),不會出現(xian)老化問題,在國外已應用(yong)多(duo)年(nian)。其主要的(de)產品型式是:膨(peng)(peng)(peng)土(tu)(tu)干粉、膨(peng)(peng)(peng)潤(run)土(tu)(tu)板、膨(peng)(peng)(peng)潤(run)土(tu)(tu)防(fang)(fang)水(shui)毯、雙重防(fang)(fang)水(shui)板及止水(shui)條、止水(shui)膏、防(fang)(fang)水(shui)涂料(liao)等(deng)。

本文部分(fen)內容引自中(zhong)國建材工業(ye)出(chu)版社《膨潤土在工程中(zhong)的開發與應用》2003版

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