中國粉體網(wǎng)訊 膨潤土，又被稱為膨潤巖或斑脫巖，是一種以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產(chǎn)。基于其優(yōu)良的性能廣泛應(yīng)用于冶金、鑄造、鉆探、石油化工、輕工、農(nóng)林牧和建筑等20多個(gè)領(lǐng)域100多個(gè)部門，享有“萬能粘土”的美譽(yù)。
來源：浙江豐虹新材料股份有限公司
“萬能粘土”的軟肋
我國開發(fā)使用膨潤土的歷史雖悠久，是膨潤土生產(chǎn)大國，但仍不能稱為生產(chǎn)強(qiáng)國。
一方面，按照蒙脫石層間的陽離子種類，膨潤土分為鈉基、鈣基、鎂基、鋁基等多種類型。我國膨潤土礦資源豐富，種類齊全，但以鈣基膨潤土為主，約占總儲(chǔ)量的80%。而鈉基膨潤土比鈣基膨潤土的膨脹性、膠質(zhì)價(jià)和陽離子交換容量高，分散性、粘性、潤滑性及熱穩(wěn)定性良好，應(yīng)用更廣泛。美國的鈉基膨潤土儲(chǔ)量居世界首位，懷俄明膨潤土以儲(chǔ)量多、質(zhì)量好著稱于世。
另一方面，我國是膨潤土生產(chǎn)大國，但膨潤土開發(fā)利用程度較低，尤其是膨潤土的深加工和高附加值利用是目前我國膨潤土加工行業(yè)的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，造成膨潤土產(chǎn)品在國際市場(chǎng)上“低出高進(jìn)”的局面。
改性變身，價(jià)翻多倍
目前，我國膨潤土的價(jià)格跟產(chǎn)品用途、類型等密切相關(guān)。從產(chǎn)品用途來看，鑄造用膨潤土的價(jià)格一般在450～650元/t，鉆井泥漿用膨潤土的價(jià)格在400～600元/t，一般球團(tuán)用膨潤土的價(jià)格在400～500元/t，復(fù)合球團(tuán)用膨潤土價(jià)格在700元/t，高端的工程用膨潤土價(jià)格在1500元/t。而橡膠專用膨潤土售價(jià)為4800元/t，硅橡膠專用膨潤土售價(jià)為6500元/t，紡織印染專用膨潤土售價(jià)為12000元/t。
從產(chǎn)品類型來看，鈉基膨潤土的價(jià)格一般在300～500元/t，鋰基膨潤土的價(jià)格一般在3000～3500元/t，活性白土價(jià)格為1200～1800元/t，顆粒白土為4000元/t，而加工成有機(jī)膨潤土、無機(jī)凝膠價(jià)格可高達(dá)每噸上萬元。
通過可控改造和深度加工制備系列功能性蒙脫石材料，不僅應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛，而且附加值高、更具價(jià)格優(yōu)勢(shì)。
膨潤土高附加值利用方向
目前，約18%膨潤土用于鑄造工業(yè)，24%用于鉆井泥漿，32%用于鐵礦球團(tuán)。產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重，高端產(chǎn)品技術(shù)水平與歐美日等國相比還有很大差距。
膨潤土具有《中國制造2025》重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖提出的“先進(jìn)基礎(chǔ)材料是指具有優(yōu)異性能、量大面廣且‘一材多用’的新材料”的特征。隨著國民經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，膨潤土深度加工材料與制品的應(yīng)用熱點(diǎn)領(lǐng)域也在變化，近期發(fā)展的熱點(diǎn)領(lǐng)域主要有：膨潤土生態(tài)環(huán)境材料—包括創(chuàng)造良好居住環(huán)境和治理環(huán)境污染的材料與制品及生態(tài)保護(hù)與節(jié)能降耗材料等；膨潤土農(nóng)業(yè)園藝材料—包括育種育秧、保水保肥、沙漠與土壤改良、無土栽培、抗霉殺蟲和重金屬鈍化材料等；膨潤土納米材料—包括納米凝膠、納米復(fù)合材料、納米組裝分子篩等；膨潤土高技術(shù)材料—包括與機(jī)械制造、軍工、航天、電子有關(guān)及極端條件下使用的膨潤土材料與制品；等等。
膨潤土深加工技術(shù)
膨潤土高附加值深加工工藝前提，是利用選礦提純技術(shù)，將所含的蒙脫石含量提高到80％以上，提純加工后的產(chǎn)品被稱為蒙脫石，可直接作為蒙脫石基原料銷售；對(duì)蒙脫石再進(jìn)一步進(jìn)行無機(jī)或有機(jī)改性，可制得催化劑載體、無機(jī)凝膠、有機(jī)膨潤土、有機(jī)／無機(jī)納米復(fù)合材料、鋰基膨潤土等其它高附加值產(chǎn)品。
提純
膨潤土的提純工藝主要分為干法和濕法兩種，干法適用于提純蒙脫石含量較高（≥80%）或雜質(zhì)易于分離的膨潤土，濕法則適用于蒙脫石含量較低（40%~80%）且雜質(zhì)伴生密切的膨潤土礦。我國膨潤土礦的蒙脫石含量普遍較低，約為60%，使用干法難以充分分離雜質(zhì)，因?yàn)槊擅撌拿芏龋?.1～2.5g/cm3）與雜質(zhì)礦物密度（2.5～2.6g/cm3）相近，且干法磨礦無法將黏土礦物（粒徑小于2μm）與雜質(zhì)充分解離，因此該工藝無法實(shí)現(xiàn)蒙脫石的有效提純，故我國多采用濕法提純工藝。濕法提純蒙脫石主要有自然沉降法、絮凝法、高速離心法和分級(jí)法等。
改性
膨潤土本身具有陽離子交換性，由于這個(gè)特性可以經(jīng)過活化改性或者交聯(lián)改性等方法使其他的形式的陽離子插入到蒙脫石層間，增加膨潤土的層間距和比表面積，由此來改善膨潤土的各種性能。膨潤土常見的改性方法有無機(jī)改性、有機(jī)改性、焙燒改性、酸活化改性及微波活化改性等。
無機(jī)改性法
無機(jī)改性法即無機(jī)柱撐改性，又稱為支撐改性、插層改性和交聯(lián)改性等，其改性機(jī)理就是利用蒙脫石的陽離子交換性將一些半徑較大的金屬陽離子引入到蒙脫石的晶間結(jié)構(gòu)中，以此來增加膨潤土的層間距、比表面積和孔體積等。
有機(jī)改性
有機(jī)改性和無機(jī)改性都是利用蒙脫石的陽離子交換性，但不同的是有機(jī)改性的藥劑是有機(jī)離子聚合物，有機(jī)改性將有機(jī)離子插入到蒙脫石層間，所以經(jīng)過改性的膨潤土?xí)休^強(qiáng)的疏水性和親油性。
焙燒改性
焙燒改性是將膨潤土在高溫條件下煅燒，高溫煅燒會(huì)蒸發(fā)掉膨潤土的水分，去除孔間的雜質(zhì)，達(dá)到增強(qiáng)膨潤土吸附性能的目的。焙燒還會(huì)改變膨潤土的微觀結(jié)構(gòu)，使蒙脫石的層狀結(jié)構(gòu)更加松散，從而增加膨潤土的比表面積。焙燒的重點(diǎn)在于焙燒溫度和時(shí)間，溫度低、時(shí)間短達(dá)不到改性效果，溫度高、時(shí)間長又會(huì)破壞蒙脫石的層狀結(jié)構(gòu)。
酸活化改性
酸化活化法是指利用不同濃度的酸處理天然膨潤土，使得膨潤土層間的Na+、Mg2+、K+、Ca2+等陽離子轉(zhuǎn)化為可溶性鹽溶出，從而削弱蒙脫石晶體層間的鍵能，使層間距增大，形成具有微孔網(wǎng)格結(jié)構(gòu)及更大比表面積的多孔活性物質(zhì)。常用的酸有硫酸、鹽酸等。酸化法同時(shí)也可去除膨潤土孔隙中的雜質(zhì)，增大孔容積，有利于吸附質(zhì)分子在其中擴(kuò)散。因此，改性得到的酸活化膨潤土具有較強(qiáng)的化學(xué)活性和物理吸附性。
鈉化改性
鈉化改性法主要用于鈣基膨潤土的改性，常用的改性方法有懸液法、干混合法、濕堆放法以及濕擠壓法等，常用的鈉化劑有Na2CO3、NaCl等。改性原理是通過離子交換作用，用Na+將層間的Ca2+置換出來，造成正電荷虧損，再由吸附在晶體外表面以及晶層之間的Na+平衡負(fù)電荷。
微波活化改性
微波活化改性主要通過釋放電磁使分子發(fā)生極化，極化分子在磁場(chǎng)作用下發(fā)生振動(dòng)，膨潤土可以獲得不同深度的能量。
無機(jī)/有機(jī)復(fù)合型改性法
利用膨潤土的層間隙比較大以及陽離子可交換性的特點(diǎn)，主要是先用無機(jī)聚合物將其層間域撐開，再通過活化劑把膨潤土的表面性質(zhì)進(jìn)行改變的方法。
小結(jié)
膨潤土產(chǎn)品的開發(fā)取決于原料膨潤土中蒙脫石的礦物學(xué)屬性與雜質(zhì)礦物的含量。在開發(fā)膨潤土產(chǎn)品過程中要加強(qiáng)膨潤土礦物學(xué)屬性特別是蒙脫石應(yīng)用礦物學(xué)屬性的研究，在深度加工技術(shù)方面，要不斷引進(jìn)新的加工方法與技術(shù)，在膨潤土的高純化、納米化、有機(jī)化、功能化和高技術(shù)化等方面加大攻關(guān)力度。創(chuàng)新膨潤土潛在市場(chǎng)，推進(jìn)精細(xì)化生產(chǎn)，形成膨潤土系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈，開拓新的消費(fèi)領(lǐng)域。
參考資料：
舒鋒等.我國膨潤土開發(fā)利用現(xiàn)狀和對(duì)策建議
彭同江等.膨潤土的礦物學(xué)特征與可控改造技術(shù)研究
王澤龍等.膨潤土改性和復(fù)配及在廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)展
陸啟財(cái).低品質(zhì)膨潤土改性提質(zhì)及其球團(tuán)應(yīng)用研究
趙鑫.復(fù)合改性膨潤土材料制備及吸附Cr6+性能研究
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）
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