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3.蒙脫石含量（或吸藍(lán)量）與塑造工藝性能的關(guān)系。中國鑄造業(yè)把山西膨潤土作為鑄造型砂粘結(jié)劑研究、應(yīng)用的很多，在制陶業(yè)應(yīng)用的也很多，其質(zhì)量指標(biāo)主要反映在濕態(tài)抗壓強(qiáng)度（濕壓強(qiáng)度）。至于熱濕拉強(qiáng)度，一般作為劃分濕壓強(qiáng)度品級時(shí)的配套指標(biāo)，各勘查礦區(qū)工業(yè)指標(biāo)中，往往也只提濕壓強(qiáng)度。因此，這里研究的也僅是蒙脫石含量與濕壓強(qiáng)度的關(guān)系。據(jù)有關(guān)部門對9個(gè)礦區(qū)吸藍(lán)量與濕壓強(qiáng)度相關(guān)性的數(shù)量統(tǒng)計(jì)（表2-6），兩者正相關(guān)性很好。其中廣東和平上陵礦區(qū)屬鋁（氫）基土，由于屬性關(guān)系，其粘結(jié)性能差，不受蒙脫石含量的影響，故基本上不相關(guān)，也不宜作鑄造用土。一、蒙脫石的化學(xué)組成蒙脫石的一般結(jié)構(gòu)式為 Nax+（H2O）4｛（Al2-xMgx）［Si4O10］（OH）2｝山西膨潤土的顏色有白色、乳酪色、淺灰色、淡綠黃色、淺紅色、肉紅色、磚紅色、褐紅色、黑色、斑雜色等；具油脂光澤、蠟狀光澤或土狀光澤，貝殼狀或鋸齒狀斷口；地表一般松散如土，深部較為致密堅(jiān)硬。山西膨潤土的結(jié)構(gòu)類型較多，有泥質(zhì)、粉砂-細(xì)砂、角礫凝灰、變余火山碎屑等結(jié)構(gòu)。構(gòu)造類型主要有微層紋狀、角礫狀、斑雜狀、致密塊狀、土狀等構(gòu)造。擊之，聲音發(fā)啞。山西膨潤土吸濕性強(qiáng)，放入水中出現(xiàn)迅速或緩慢的膨潤土、崩解，**吸水量為其體積的8～ 15倍。膨潤土倍數(shù)從數(shù)倍到30余倍。有較好的粘結(jié)性，在陽光下曬干后干裂成碎塊。密度一般在2g/cm3左右。山西膨潤土的主要礦物成分是二八面體蒙脫石—貝得石系列礦物。次要粘土礦物包括伊利石、高嶺石、埃洛石、綠泥石、水鋁英石等。其中伊利石、綠泥石和高嶺石等可與蒙脫石機(jī)械混合，也可以構(gòu)成規(guī)則或不規(guī)則的間層礦物。非粘土礦物有斜發(fā)沸石、方沸石，α 方石英、鱗石英、石英、蛋白石、長石、黃鐵礦、石膏、方解石、凹凸棒石，鐵的氧化物以及火山巖屑、晶屑、陸源碎屑及一些硝酸鹽、氯化物等。二、蒙脫石的基本特性 1.晶格置換。晶格內(nèi)的異價(jià)類質(zhì)同象置換是蒙脫石*基本、*重要的構(gòu)造特性。蒙脫石的硅氧四面體和（或）鋁氧八面體中的硅、鋁離子被其他不等價(jià)陽離子（Fe3+、Fe2+、Zn2+、 Mn2+Li+等）所置換，其結(jié)果是：①不同的置換離子、置換位置、置換量構(gòu)成了一系列亞族礦物及化學(xué)成分的復(fù)雜形式；②形成層間負(fù)電荷。晶格置換前，蒙脫石電荷分配理論式如晶格置換產(chǎn)生了電荷差，使晶片內(nèi)和晶層的化學(xué)鍵更偏于離子鍵，使晶層具有吸附陽離子的能力。 2.電負(fù)性。蒙脫石的電負(fù)性主要來自三方面。（1）晶格置換連同內(nèi)部的補(bǔ)償置換（一晶片中的電荷不平衡可由這晶片所在晶胞的另一晶片抵消一部分）形成晶格靜電荷，每個(gè)晶胞的晶格靜電荷約0.66靜電單位。這種電荷的密度不受所在介質(zhì)的pH值影響，是蒙脫石電負(fù)性的主要方面。如Na蒙脫石，分子式可寫成 Si8（Al3.34Mg0.66）O20（OH）4 ↓ Na0.66 晶胞相對分子質(zhì)量約為734，每摩爾有6.02×1023個(gè)晶胞，每克 Na蒙脫石的總面積為 750m2，每個(gè)Na+所占的表面積約1.38nm2，每平方厘米晶體表面上的電荷量是3.5×104靜電單位（11.7μC）。（2）破鍵產(chǎn)生的電負(fù)性。蒙脫石的Si—O和Al—（O，OH）化學(xué)鍵在水介質(zhì)中會發(fā)生斷裂，造成端面破鍵。當(dāng)pH<7時(shí)，因破鍵吸附H+，使端面帶正電荷；若pH>7時(shí)端面則帶負(fù)電荷；中性介質(zhì)中為等電點(diǎn)。（3）八面體片離解形成的電負(fù)性。即蒙脫石八面體片中的Al3+和OH-（或Al03- 3 ）的離出而產(chǎn)生的端面電荷。在酸性介質(zhì)中OH-（或Al03- 3 ）離解占優(yōu)勢，端面為正電荷；在堿性介質(zhì)中Al3+離解占優(yōu)勢，端面為負(fù)電荷；pH值9.1左右為等電點(diǎn)。蒙脫石的端面電荷在總電荷中所占的比例雖很小，但它們對蒙脫石的膠體性質(zhì)和流變性能影響卻很大。 3.離子交換性能。蒙脫石晶層間所吸附的離子是可交換的，它們能與溶液中的離子進(jìn)行等物質(zhì)的量交換，如 Na蒙脫石 +NH4 幑幐+ NH4蒙脫石 +Na+ 離子交換是同電性離子之間的等電量的交換作用，屬化學(xué)計(jì)量反應(yīng)，符合質(zhì)量守恒定律，交換和吸附是可逆的。蒙脫石的離子交換主要是陽離子交換，天然蒙脫石在pH為7的水介質(zhì)中的陽離子交換容量（CEC）為0.7～1.4mmol/g（相當(dāng)于每個(gè)晶胞帶0.5～1個(gè)靜電荷）。此外，蒙脫石晶體端面所吸附的離子也具有可交換性并隨顆粒變細(xì)而增大，但在總交換容量中所占比例則極小。對交換量高低的影響主要有以下幾種情況：①蒙脫石濃度大，交換量高；②結(jié)合能低、電離率高的比結(jié)合能高、電離率低的要高；③堿性介質(zhì)中的交換量比酸性介質(zhì)中的要高，這主要與蒙脫石端面電荷和蒙脫石的溶解狀態(tài)有關(guān)：④Al3+、Fe2O3、呈水化狀態(tài)的FeO和硫化物等占據(jù)交換位置時(shí)可造成陽離子交換能力的降低；⑤樣品研磨顆粒變細(xì)，端面破鍵增多，陽離子交換量稍顯增加，但長時(shí)間的研磨易引起晶格損壞，使交換量減少直至交換作用消失，成為無定形凝膠狀物質(zhì)；⑥溫度對交換量有一定影響，適當(dāng)?shù)臏囟瓤杉哟髷U(kuò)散系數(shù)，加快交換作用，但溫度過高蒙脫石的溶解度增加，交換量反而會降低。工業(yè)上蒙脫石的陽離子交換通常是在常溫或稍高一點(diǎn)的溫度下進(jìn)行的。陽離子交換的選擇和平衡的重要控制因素是陽離子濃度。一般情況下，加大代換陽離子濃度即可提高交換量，其交換式為 式中（Na）吸為蒙脫石吸附的陽離子量（0.1mmol/g），（Ca）溶為代換液中的陽離子濃度（mol/L），K為平衡常數(shù)，Ca蒙脫石K=1.2，NaCa蒙脫石K=1.0。陽離子電價(jià)和水化能越高代換性能越大，被代換性也就越差；幾種常見陽離子在濃度相同條件下交換能力順序是Li+