中國(guó)粉體網(wǎng)訊 膨潤(rùn)土，又被稱為膨潤(rùn)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(wàn)能粘土”的美譽(yù)。
來(lái)源：浙江豐虹新材料股份有限公司
“萬(wàn)能粘土”的軟肋
我國(guó)開發(fā)使用膨潤(rùn)土的歷史雖悠久，是膨潤(rùn)土生產(chǎn)大國(guó)，但仍不能稱為生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)。
一方面，按照蒙脫石層間的陽(yáng)離子種類，膨潤(rùn)土分為鈉基、鈣基、鎂基、鋁基等多種類型。我國(guó)膨潤(rùn)土礦資源豐富，種類齊全，但以鈣基膨潤(rùn)土為主，約占總儲(chǔ)量的80%。而鈉基膨潤(rùn)土比鈣基膨潤(rùn)土的膨脹性、膠質(zhì)價(jià)和陽(yáng)離子交換容量高，分散性、粘性、潤(rùn)滑性及熱穩(wěn)定性良好，應(yīng)用更廣泛。美國(guó)的鈉基膨潤(rùn)土儲(chǔ)量居世界首位，懷俄明膨潤(rùn)土以儲(chǔ)量多、質(zhì)量好著稱于世。
另一方面，我國(guó)是膨潤(rùn)土生產(chǎn)大國(guó)，但膨潤(rùn)土開發(fā)利用程度較低，尤其是膨潤(rùn)土的深加工和高附加值利用是目前我國(guó)膨潤(rùn)土加工行業(yè)的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，造成膨潤(rùn)土產(chǎn)品在國(guó)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(guó)膨潤(rùn)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(lái)看，鑄造用膨潤(rùn)土的價(jià)格一般在450～650元/t，鉆井泥漿用膨潤(rùn)土的價(jià)格在400～600元/t，一般球團(tuán)用膨潤(rùn)土的價(jià)格在400～500元/t，復(fù)合球團(tuán)用膨潤(rùn)土價(jià)格在700元/t，高端的工程用膨潤(rùn)土價(jià)格在1500元/t。而橡膠專用膨潤(rùn)土售價(jià)為4800元/t，硅橡膠專用膨潤(rùn)土售價(jià)為6500元/t，紡織印染專用膨潤(rùn)土售價(jià)為12000元/t。
從產(chǎn)品類型來(lái)看，鈉基膨潤(rùn)土的價(jià)格一般在300～500元/t，鋰基膨潤(rùn)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(rùn)土、無(wú)機(jī)凝膠價(jià)格可高達(dá)每噸上萬(wàn)元。
通過(guò)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(rùn)土高附加值利用方向
目前，約18%膨潤(rùn)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(guó)相比還有很大差距。
膨潤(rùn)土具有《中國(guó)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(guó)民經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，膨潤(rùn)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(rùn)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(rùn)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(wú)土栽培、抗霉殺蟲和重金屬鈍化材料等；膨潤(rùn)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(rùn)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(rùn)土材料與制品；等等。
膨潤(rùn)土深加工技術(shù)
膨潤(rùn)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(wú)機(jī)或有機(jī)改性，可制得催化劑載體、無(wú)機(jī)凝膠、有機(jī)膨潤(rùn)土、有機(jī)／無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料、鋰基膨潤(rùn)土等其它高附加值產(chǎn)品。
提純
膨潤(rùn)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(rùn)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(rùn)土礦。我國(guó)膨潤(rùn)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(wú)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(wú)法實(shí)現(xiàn)蒙脫石的有效提純，故我國(guó)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(rùn)土本身具有陽(yáng)離子交換性，由于這個(gè)特性可以經(jīng)過(guò)活化改性或者交聯(lián)改性等方法使其他的形式的陽(yáng)離子插入到蒙脫石層間，增加膨潤(rùn)土的層間距和比表面積，由此來(lái)改善膨潤(rùn)土的各種性能。膨潤(rùn)土常見的改性方法有無(wú)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(wú)機(jī)改性法
無(wú)機(jī)改性法即無(wú)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(yáng)離子交換性將一些半徑較大的金屬陽(yáng)離子引入到蒙脫石的晶間結(jié)構(gòu)中，以此來(lái)增加膨潤(rùn)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(wú)機(jī)改性都是利用蒙脫石的陽(yáng)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(guò)改性的膨潤(rùn)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(rùn)土在高溫條件下煅燒，高溫煅燒會(huì)蒸發(fā)掉膨潤(rùn)土的水分，去除孔間的雜質(zhì)，達(dá)到增強(qiáng)膨潤(rùn)土吸附性能的目的。焙燒還會(huì)改變膨潤(rùn)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(rùn)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(zhǎng)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(rùn)土，使得膨潤(rùn)土層間的Na+、Mg2+、K+、Ca2+等陽(yáng)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(rùn)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(rùn)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(rùn)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(guò)離子交換作用，用Na+將層間的Ca2+置換出來(lái)，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(guò)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(rùn)土可以獲得不同深度的能量。
無(wú)機(jī)/有機(jī)復(fù)合型改性法
利用膨潤(rùn)土的層間隙比較大以及陽(yáng)離子可交換性的特點(diǎn)，主要是先用無(wú)機(jī)聚合物將其層間域撐開，再通過(guò)活化劑把膨潤(rùn)土的表面性質(zhì)進(jìn)行改變的方法。
小結(jié)
膨潤(rùn)土產(chǎn)品的開發(fā)取決于原料膨潤(rùn)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(rùn)土產(chǎn)品過(guò)程中要加強(qiáng)膨潤(rùn)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(rùn)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(rùn)土潛在市場(chǎng)，推進(jìn)精細(xì)化生產(chǎn)，形成膨潤(rùn)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(guó)膨潤(rùn)土開發(fā)利用現(xiàn)狀和對(duì)策建議
彭同江等.膨潤(rùn)土的礦物學(xué)特征與可控改造技術(shù)研究
王澤龍等.膨潤(rùn)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(rùn)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(rùn)土材料制備及吸附Cr6+性能研究
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知?jiǎng)h除！
