膨潤(rùn)土也叫斑脫巖,皂土或膨土巖。我國(guó)開(kāi)發(fā)使用膨潤(rùn)土的歷史悠久,原來(lái)只是做為一種洗滌劑。(四川仁壽地區(qū)數(shù)前就有露天礦,當(dāng)?shù)厝朔Q膨潤(rùn)土為土粉)。真正被廣泛使用卻只有百來(lái)年歷史。美國(guó)早發(fā)現(xiàn)是在懷俄明州的古地層中,呈黃綠色的粘土,加水后能膨脹成糊狀,后來(lái)人們就把凡是有這種性質(zhì)的粘土,統(tǒng)稱為膨潤(rùn)土。其實(shí)膨潤(rùn)土的主要礦物成分是蒙脫石,含量在85-90%,膨潤(rùn)土的一些性質(zhì)也都是由蒙脫石所決定的。蒙脫石可呈各種顏色如黃綠、黃白、灰、白色等等??梢猿芍旅軌K狀,也可為松散的土狀,用手指搓磨時(shí)有滑感,小塊體加水后體積脹大數(shù)倍至20-30倍,在水中呈懸浮狀,水少時(shí)呈糊狀。蒙脫石的性質(zhì)和它的化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。
膨潤(rùn)土遇水就膨脹,這種自然現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是膨潤(rùn)土礦物晶層間距加大,水分子進(jìn)入了礦物的晶層,另外引起膨潤(rùn)土膨脹的原因還有膨潤(rùn)土礦物的陽(yáng)離子交換作用。膨脹性與膨潤(rùn)土的屬性和蒙脫石含量關(guān)系,鈉質(zhì)膨潤(rùn)土的膨脹性明顯比鈣質(zhì)膨潤(rùn)土要強(qiáng),另外純度較高、蒙脫石含量高的膨潤(rùn)土的膨脹性要強(qiáng)。
層間陽(yáng)離子為Na+時(shí)稱鈉基膨潤(rùn)土;層間陽(yáng)離子為Ca2+時(shí)稱鈣基膨潤(rùn)土;層間陽(yáng)離子為H+時(shí)稱氫基膨潤(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)稱有機(jī)膨潤(rùn)土。
吸附是所有固體物質(zhì)存在的自然現(xiàn)象。我們將某些分子聚集在膨潤(rùn)土表面的現(xiàn)象,稱為膨潤(rùn)土的吸附作用。這種吸附作用在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用。如鉆井泥漿經(jīng)常利用膨潤(rùn)土礦物的吸附特性來(lái)調(diào)整不同使用目的的泥漿參數(shù),如添加降濾失劑,就是通過(guò)高分子聚合物一端吸附在膨潤(rùn)土顆粒表面,另一端溶于水使膨潤(rùn)土顆粒和水分子之間產(chǎn)生了一種間接的聯(lián)系。形成了一種橋聯(lián)作用,減少了泥漿中的自由水,改變了泥漿的性能參數(shù),達(dá)到降低濾失率的目的。
影響膨潤(rùn)土礦物吸附作用的因素是:
1)膨潤(rùn)土類型的影響。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)。
造漿率是膨潤(rùn)土顆粒在水中分散形成懸浮液,并且這種懸浮液的表觀粘度為15*10-3Ps·s時(shí)每噸膨潤(rùn)土造漿的立方數(shù)是衡量膨潤(rùn)土質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo),一般鈉質(zhì)膨潤(rùn)土的造漿性能比鈣質(zhì)膨潤(rùn)土要好。計(jì)其選漿率公式是:
造槳率(m3/t)=水的體積(mL)/土的質(zhì)量(g)+1/土的密度一般在測(cè)試表觀粘度時(shí)配制表觀粘度在10~25(*10-3 Pa·s)范圍內(nèi)三杯泥漿,經(jīng)過(guò)攪拌靜止放置16h,再攪拌,測(cè)試粘度,然后在單對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)出三點(diǎn)的位置,進(jìn)行連線,在坐標(biāo)上求出表觀粘度為15*10-3 Pa·s時(shí)的加土量。
如何識(shí)別?
肉眼鑒定中,膨潤(rùn)土呈純白色,一般也有灰色或淺黃白色的,常因吸水或含有雜質(zhì)而呈淡綠、淡青、玫瑰紅等顏色。風(fēng)干后仍為純白色、灰色或淺黃白色。用手掰開(kāi)后斷面不平整,而呈凍膠狀。有油脂光澤,手觸有滑感。能吸水膨脹,好的可成為膠體狀。若經(jīng)長(zhǎng)期風(fēng)干水分散失后,又可變成松散狀。膨潤(rùn)土因有強(qiáng)烈的離子交換力,所以能吸附或吸收各種顏色。把它與油脂混合,可使油脂更加滑潤(rùn)。它的微細(xì)粉末加水的懸浮液,分散(散度)很好,不容易沉淀。天然膨潤(rùn)土類型,主要是按蒙脫石的陽(yáng)離子的種類相對(duì)含量分為鈣、鈉、氫、鋰蒙脫石等,其中以鈣蒙脫石為主的粘土稱為鈣基膨潤(rùn)土。中國(guó)大部分膨潤(rùn)土礦以生產(chǎn)鈣基膨潤(rùn)土為主,鈣基膨潤(rùn)土比鈉基膨潤(rùn)土便宜,而且容易到手,所以我們?cè)谌怆u和蛋雞試驗(yàn)上,都用的是鈣基土。用膨潤(rùn)土添加料喂雞,因?yàn)檫m口性好,雞愛(ài)吃。
但只靠上面介紹的肉眼等感官鑒定是不夠準(zhǔn)確的。中國(guó)尚無(wú)統(tǒng)一的鑒定膨潤(rùn)土的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。多數(shù)礦山執(zhí)行一機(jī)部關(guān)于“鑄造用膨潤(rùn)土、粘土的部頒標(biāo)準(zhǔn)”(1997)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。主要測(cè)定吸蘭量、水分、膠質(zhì)介、通過(guò)率、濕壓強(qiáng)度、膨脹系數(shù)、pH值等,測(cè)定方法和標(biāo)準(zhǔn)這里就從略了。
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。
膨潤(rùn)土是以蒙脫石為主要成分的含水粘土巖,具有的膨脹性、吸附性、陽(yáng)離子交換性、催化性、粘結(jié)性、懸浮性和可塑性等特殊性能,被譽(yù)為是“粘土”。