膨润土（Bentonite） 膨润土能做什么用？
是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2：1型晶体结构，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子。
如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不稳定，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性。国外已在工农业生产24个领域100多个部门中应用，有300多个产品,因而人们称之为“万能土”。
性质
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。
一、概述
膨润土，又名膨土岩或斑脱岩，是以蒙脱石（也称微晶高岭石、胶岭石）为主要成分的粘土岩——蒙脱石粘土岩。它是具有膨润土物理性质的粘土的统称，包括漂白土、斑脱土、膨土岩、酸性白土、活性粘土等。根据蒙脱石层间可交换阳离子的种类、含量将膨润土划分为钠基膨润土、钙基膨润土、漂白土三种。其中钙基膨润土包括钙钠基、钙镁基等膨润土。
二、矿物性质
膨润土的主要化学成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO和H2O，此外还常含有Na2O、K2O等。根据SiO2、Al2O3和H2O所占矿物中组分的比值可以确定膨润土的质量。
膨润土矿的颜色有白色、乳酪色、浅灰色、淡绿黄色、浅红色、肉红色、砖红色、褐红色、黑色、斑杂色等。油脂光泽、蜡状光泽或土状光泽。贝壳状或锯齿状断口。致密块状，少量为松散土状。硬度1～2，密度2～3g/cm3。由于原岩物质成分、蚀变程度、外来物质掺和的不同，膨润土的矿物成分很复杂，大体上可分为粘土矿物和非粘土矿物两类。粘土矿物主要为蒙脱石族矿物，并以蒙脱石-贝得石系列的矿物为主，此外还伴生有高岭石、埃洛石、水铝英石、绿泥石、水云母等。非粘土矿物有蛋白石、石英、长石、火山玻璃、石膏、方解石、黄铁矿、沸石及有机质等。沸石是膨润土中常见的伴生矿物，有时含量高达10%～20%，它的存在对膨润土的吸附催化等性能起促进作用。
膨润土的工艺性能包括：①吸湿性和吸水膨胀，蒙脱石晶层间能吸附和放出水分子或有机分子，其含量增加，晶层间距就加大，表现为体积膨胀。②膨润土在水介质中能分散成胶体悬浮液，具有一定的黏滞性、触变性和润滑性。它和水、泥或砂等细碎屑物质的掺和物，具有很高的可塑性和黏结性。高膨胀性的膨润土能在水中形成极永久的乳浊或悬浮体。③有较强的阳离子交换能力，对各种气体、液体、有机质有一定的吸附能力。
由于具有吸附性和阳离子交换性，膨润土可以进行自然或人工的改型。蒙脱石晶层中可交换的各类阳离子具有较大的容量，并在一定范围内可以形成稳定的状态。几乎所有的膨润土矿床都存在自然改型的现象。如地表为钙质膨润土，而深部为钠质或钠-钙质膨润土，这是由于地表的Ca2＋交换了膨润土中的Na＋。钠基膨润土比钙基膨润土或钙镁基膨润土具有更优越的物化性质和工艺性能，所以具有更高的经济价值。
三、用途
膨润土作为黏结剂、悬浮剂、增强剂、增塑剂、增稠剂、触变剂、絮凝剂、稳定剂、净化脱色剂、填充剂、催化剂、载体等，可在冶金、机械制造、钻探、石油化工、轻工、农牧林、建筑工程等领域广泛应用。
1）铸造型砂黏结剂、快干涂料：钠基膨润土具有很强的黏结性和可塑性、透气性，故广泛应用于湿模铸造，铸造表面光洁度好，落砂性强。
2）铁矿球团黏结剂：钠基膨润土由于具有很强的黏结性和高温稳定性，在铁精矿粉中加入1%～2%的钠基膨润土，造粒干燥后成球团，大幅提高高炉的生产能力。
3）钻井泥浆：钠基膨润土泥浆具有失水量少、泥浆薄、含砂量少、密度低、黏度好、稳定性强、造壁能力好、钻具回转阻力小、钻进效率高等优点，是不分散低固相优质泥浆的最佳粘土原料。
4）涂料：在涂料中作悬浮剂，可大大提高涂料的悬浮性、黏结性、涂刷性、耐水性。
5）食用油脱色脱脂：经酸化的活性膨润土广泛用于各种动、植物油的脱色去脂，性能优良，无毒。
6）石化工业：膨润土具有优良的脱色性、可塑性、触变性，在石油工业中被广泛用于炼油催化剂、脱色剂、废油再生剂等。
7）农药：利用膨润土的悬浮性、分散性，可作为水性农药中的悬浮剂和粉剂农药中的分散载体，效果良好，对农作物不会产生毒副作用。
8）农肥：利用膨润土的黏结性将肥料制成颗粒肥，既提高农肥效力又可改良土壤。
9）建筑：用于大坝防渗墙体材料，建筑地基灌浆材料、防渗漏材料，如防水毯等。
10）纺织、丝绸印染：可代替淀粉作纺织纱浆粉、印染糊料等。
11）日化产品：利用膨润土的吸附性、增稠性、增塑性等，可用于液固体洗涤产品，可软化织物，增强洗涤效果。高纯、高白膨润土可用于牙膏研磨剂，其流动性、保湿性好。用于化妆品，具有去污、解毒、止痒、美容、保温等性能。
12）食品工业：可用作啤酒澄清过滤剂，降低啤酒中的高分子蛋白质，延长保质期。
13）医药用品：利用膨润土的强吸附性对若干毒品有解毒的作用，用于治癣药物及其他药物有一定的辅助疗效。
14）污水处理：利用膨润土的吸附性、分散性、悬浮性，可用于各类污水处理剂，有较强的污水处理能力。
值得注意的是，上述用途中很多膨润土是经过钠化的有机膨润土。
四、地质特征
蒙脱石为膨润土的主要成分。蒙脱石主要由基性火成岩在碱性环境中风化而成，也有的是海底沉积的火山灰分解后的产物。膨润土的成矿与成矿母岩、构造条件、物理化学条件等有很大的关系。根据成矿物质的来源、成矿环境和成矿作用方式，膨润土矿床的类型一般分为火山沉积型、风化残积型和热液型。
（一）火山沉积型膨润土矿床
包含陆相火山沉积、海相火山沉积和准平原胶体凝聚三个亚型，是构造作用、火山作用和沉积作用结合的产物。产出时代主要集中在侏罗纪、白垩纪，三叠纪和第三纪地层中也有少量产出。矿层厚度稳定，矿石组分复杂。矿体一般呈层状、似层状产出。矿体厚度数十厘米至数米。陆相沉积亚型约为中国矿床数的60%，有代表性的矿床产地有浙江平山、辽宁黑山、安徽新潭、甘肃红泉等。准平原胶体凝聚亚型一般为小型矿床，集中在四川和江汉盆地，如三台、仁寿等。海相沉积亚型规模大、品位较高，代表性产地为新疆柯尔碱。矿石的主要粘土矿物为蒙脱石、伊利石、绿泥石、高岭石、埃洛石等。蒙脱石含量一般40%～70%。伴生组分有斜发沸石、方解石、石英、长石、火山碎屑等。下面以浙江临安平山膨润土矿床为例说明其地质特征。
浙江临安平山膨润土矿床属于陆相火山沉积亚型，大地构造位置在江南古陆东侧，吴兴-昌化加里东隆起南缘中生代火山断陷盆地内。钠基膨润土产于上侏罗统寿昌组中，由河、湖相火山碎屑、陆源碎屑及灰、泥质沉积层组成，其上为下白垩统横山组，其下为上侏罗统黄尖组，均为不整合接触。含矿岩系按沉积结构可划分为3个一组的韵律，共有膨润土矿10层，其中9层具有工业价值。主矿层（2）、（7）、（8）矿层，规模大、质量佳，呈层状、似层状产出，层位稳定，平均厚度分别为3.79 m、4.65 m、1.94 m，储量约占全矿区总储量的83%。矿石主要组分为钠基蒙脱石，次为斜发沸石、绿泥石、方解石、方沸石等，其他共生矿物有针铁矿、黄铁矿、萤石、水云母、石英等。
岩层产状平缓，倾角一般为10°～20°，只是盆地边缘受断裂继承性活动的影响，岩层倾角变陡，可达50°～60°。整个盆地的沉积中心位于矿区西墅竹林桥附近。
（二）风化残积型膨润土矿床
成矿母岩为各种火山玻璃质熔岩和碎屑岩，经风化作用，残积物中富集蒙脱石，再经后期成岩作用而形成膨润土矿。成矿在相对低温低压的条件下进行。矿化深度一般位于潜水面附近，从几十米至数百米深不等。由于含可溶性阳离子的水由上往下渗透，因此剖面上部蚀变作用相对较强，矿化程度相对较高。从上往下矿与母岩呈渐变关系。地表附近的矿石类型以钙基膨润土为主，比较深部才有钠基膨润土。这种类型的膨润土矿层厚度大，层位稳定，质量较好，用途广泛。下面以浙江余杭县仇山膨润土矿床为例说明其地质特征。
浙江余杭县仇山膨润土矿床位于江南古陆东侧，仇山-瓶窑断陷盆地西南部。含矿岩系为晚侏罗世劳村组火山碎屑岩系，其上为下白垩统朝川组红层不整合覆盖，其下不整合于早侏罗世杂色砂砾岩之上。基底为寒武系—奥陶系。含矿岩系厚213～483 m，由5个火山喷发韵律组成，共含矿7层。Ⅰ、Ⅱ矿层为工业矿层，Ⅲ、Ⅳ矿层仅局部可达要求，Ⅴ—Ⅶ矿层不具工业价值。矿层或矿化层多赋存于每一韵律层的底部。主矿体呈透镜状、似层状。玻屑熔结凝灰岩以火山灰流的形式进入浅水盆地的底部，冷凝成岩，经水解脱玻而转化为膨润土矿。
（三）热液型膨润土矿床
该类型有火山物质的岩浆期后热液蚀变矿床和成岩后的热液蚀变矿床。前者的热液蚀变作用是由火成岩母岩中的流体引起的。矿化不均匀，蚀变完全则矿体厚度大，蚀变不完全则矿化零散，矿体呈囊状和似层状。成岩后的热液蚀变作用与裂隙引导来的外部热液有关。蚀变呈带状分布，母岩可以是流纹质熔岩、粗面质熔岩、流纹质凝灰岩、碎屑岩，也可以是安山-玄武质玢岩、酸性侵入岩。矿体呈瘤状、脉状及层状。
热液蚀变型矿床的规模大、中、小型皆有，储量几十万吨至数千万吨。我国这类矿床不太多，所占储量比例不大，已发现的矿床（点）属钙基膨润土，部分为氢基膨润土。代表性矿点在江苏溧阳县茶亭—平桥一带，有11条矿脉。
五、矿床分布
我国的膨润土90%为钙基膨润土。膨润土矿产遍布全国23个省区，大型矿床20多个。大多数矿床集中在东北三省、东部沿海各省及新疆、四川、甘肃、河南、广西等省区。主要矿区有：辽宁黑山、浙江临安、浙江仇山、四川三台、甘肃酒泉、吉林双阳、福建连城、吉林九台、山东潍县涌泉、河南信阳、河北张家口、河北宣化、新疆托克逊矿等。我国主要膨润土矿床分布见图2-42-1。
图2-42-1 中国主要膨润土矿床分布示意图
膨润土矿的成矿时代主要在燕山期，其次是古生代及新生代。绝大部分矿床形成于侏罗纪及白垩纪，突出集中的时代是晚侏罗世—早白垩世。古生代矿床见于甘肃、新疆及贵州，例如新疆托克逊县柯尔碱为石炭系，甘肃金昌市红泉为二叠系，贵州贵阳市二戈寨-黔陶矿床为上二叠统等。新生代矿床主要在陕西省，如洋县膨润土矿为中更新世；广西的膨润土矿床则为第三纪，如宁明和田东矿床。
六、可供资源
中国膨润土矿资源非常丰富，预测资源量在70×108t以上。种类齐全，既有钙基膨润土，又有钠基膨润土，此外还有氢基、铝基、钠钙基和未分类的膨润土。至2005年底，全国查明资源储量29.20×108t。最多的为广西壮族自治区，占全国总储量的23.51%；其次是新疆维吾尔自治区，占总储量的16.75%；依次还有内蒙古自治区，占7.77%，江苏省占6.08%，河北省占5.05%，安徽省占4.67%，山东省占4.35%，浙江省占3.82%。
我国主要膨润土矿区查明资源储量的分布见表2-42-1。
表2-42-1 中国主要膨润土矿床查明资源储量的情况
（据国土资源部《全国矿产资源储量通报》，2005）
膨润土能做什么用？~
膨润土作用如下：
1、应用环境领域
《产业关键共性技术发展指南（2017年）》中明确指出：要发展用于工业废水处理的矿物功能材料深加工技术，主要技术内容：膨润土等矿物功能材料的改性、改型技术。
增加矿物功能材料比表面积、调整表面电荷等技术。
矿物功能材料在工业废水处理中的应用技术。在环境领域，膨润土可作为吸附剂处理废水中的重金属离子、有机污染物和放射性物质。
也可以作为吸毒剂来吸收核辐射油污、处理城市生活垃圾、净化工业废气等，其中用于废水处置的最多，应用前景也极为广阔。
2、催化剂及载体
传统催化剂产生的废酸不仅污染环境，而且对设备也具有一定的腐蚀性。
通过对膨润土进行改性，将改性后的膨润土作为催化剂，不仅消除了传统催化剂的缺点，而且催化效果也更好，更为符合21世纪绿色化工发展的要求，具有良好的应用前景。
3、铸造、冶金和钻井领域
因具有粘结性和可塑性，膨润土在铸造业中可作为生产醇基涂料的悬浮剂和铸模材料的粘合剂。
在冶金工业中作为球团矿的粘合剂，既节省了10%～15%的焦炭和熔剂用量，也使得高炉生产能力升高了40%～50%。
4、应用建材领域
膨润土及其改性产物被普遍的运用在建材工业中，如白水泥、防水材料、防火材料、陶瓷工业、胶凝材料、建筑涂料及新型功能材料等，可以起到很好的增稠和防水作用。
将丙烯酸乳胶漆与不同含量的钠基土混匀成浆，随之发现随着钠基土含量（2%、3%、4%和6%）的增加，黏度的变化为800、1720、2680和3440mPa·s，表明增稠作用发生了十分显著的变化。
还通过测定涂料的防沉降作用，将不加钠基土和添加钠基土的漆液进行比较，结果发现，不加钠基土的漆液随着时间的推移分层现象特别明显且伴有沉淀产生。
随后沉淀变硬结块最终导致无法搅拌，而添加钠基土的漆液并不会出现块状沉淀现象，对涂料的性能也没有其它不利影响。
5、应用农业和畜牧业
膨润土在农业上主要被用作土壤改良剂、肥料缓释剂、肥料添加剂以及农药吸附剂等，如冯启明等采用溶液聚合法制备出含有膨润土的保肥保水材料。
发现将膨润土作为肥料添加剂时效果格外明显，可以延长肥效时间和减少农肥流失，达到了改进土壤质量和提高农作物产量的效果。
另一方面，膨润土还可作为农药的载体，使得农药不但在施用时安全方便，而且使农药残留物分布少，从而有效地抑制由于降雨过程导致的土壤中有机氯农药的渗滤现象。
6、橡胶领域
有机膨润土经纳米改性后变成纳米级有机膨润土，其在橡胶材料中应用普遍，可以改善橡胶的气密性、定伸应力、拉伸强度、耐热耐磨性、防腐性、撕裂强度以及耐化学药品等很多性能。
膨润土(Bentonite)按译音,是以蒙脱石为主的含水粘土矿,公学分子式为:Nax(H2O)4 (AI2-xMg0.83) Si4O10) (OH)2,由于它具有特殊的性质。如:膨润性、粘结性、吸附性、催化性、触变性、悬浮性以及阳离子交换性等等,所以广泛用于各个工业领域。国外已在工农业生产24领域100多个部门中应用,有300多个产品,因而人们称之为“万能土”。
膨润土矿是一种多种用途的矿产,其质量和应用领域主要取决于其中蒙脱石含量和属性类型及其晶体化学特性。因而,其开发利用必须因矿而异,因作用而异。如生产活性白土,钙基转钠基,供石油钻探用的钻井注浆,代替淀粉用于纺纱、印染的浆料,建材上用内外墙涂料,制备有机膨润土,用膨润土合成4A沸石、生产白炭黑等等。
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