膨潤土

膨潤土（Bentonite）又稱膨土巖、膨潤土是蒙脫石的一種（imvite）主要礦物為粘土巖。它是一種層狀鋁硅酸鹽礦物，含有少量堿金屬和堿土金屬。

膨潤土的礦物成分主要是蒙脫石，含量為40%～94%含量越高，膨潤土質量越好。此外，膨潤土還含有長石、石英、伊利石、沸石、高嶺石、云母等礦物。地球上的膨潤土資源非常豐富，主要分布在環(huán)太平洋地區(qū)、印度洋邊緣和地中海-黑海帶。主要資源是中國、美國、俄羅斯、德國、意大利、日本及希臘等。

膨潤土具有膨脹性、吸附性、離子交換等一系列優(yōu)良性能，可以加工成膠粘劑、懸浮劑、觸變劑、催化劑、澄清劑、懸浮劑、化學載體等，廣泛用于鑄造、冶金、泥漿鉆井、石油、化工、食品、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、建筑、陶瓷、在造紙等許多領域，享有“萬能黏土”的美稱。

膨潤土（Bentonite）它最初是由美國地質學家w.C.奈特于1888年發(fā)現(xiàn)了這種粘土，并于1898年將其命名為“Bentonite”這個名字來自于它的原產(chǎn)地美國懷俄明州落基山脈附近的鈉基膨潤土“Ford Benton”。本來膨潤土是指吸水能力比普通塑性粘土強的（可達到5倍質量）并且體積膨脹顯著（它大約是干燥狀態(tài)的15倍）凝膠狀態(tài)的黃綠色粘土。后來有人開始把具有膨潤土某些物理性質的粘土稱為膨潤土。

20世紀初，一些地質學家認為膨潤土主要由火山物質蝕變的結晶粘土礦物組成。其他巖石工作者認為它將由火山物質改變而成、主要含有蒙脫石或貝得石或兩者兼有的巖石被歸類為膨潤土(或稱膨潤巖)類中。

1972年在西班牙馬德里舉行的國際粘土會議（AIPEA）上，R.E.吉爾姆提出了膨潤土的廣義定義——膨潤土是以蒙脫石礦物為主要成分的巖石，是蒙脫石礦物達到可用含量的粘土或粘土巖。

膨潤土礦床通常呈層狀產(chǎn)于火山沉積地層中，其形成時間跨度從侏羅紀到更新世。其主要礦物為蒙脫石，沸石常與膨潤土礦床伴生、珍珠巖、松脂巖、含堿玻璃原料和其他礦物。蒙脫石的形成過程實質上是長石礦物（主要是斜長石等）云母類礦物（主要是黑云母等）以及諸如鐵鎂硅酸鹽礦物的玻璃物質在水介質中的析晶和重結晶過程。火山玻璃含有足夠的鎂、適量的鈣、蒙脫石在含鈉和少量鉀的堿性介質中可轉化為蒙脫石，這些介質條件為表生風化、沉積-可以實現(xiàn)成巖作用和熱液蝕變作用，因此膨潤土礦床可能是在表生風化條件下形成或沉積的-成巖、形成于熱液蝕變條件下。

地球上的膨潤土資源非常豐富，主要分布在環(huán)太平洋地區(qū)、印度洋邊緣和地中海-黑海帶。主要資源是中國、美國、俄羅斯、德國、意大利、日本及希臘等。世界與中國美國已知的膨潤土資源儲量為14.52億噸（不含中國）其中鈉基膨潤土資源約5億噸，主要產(chǎn)于美國懷俄明州等地，儲量為0.68億～1.20億噸；俄羅斯、意大利、希臘和中國也有分布。中國膨潤土資源豐富，儲量為50.87多億噸，合計80多億噸。但大部分是鈣基膨潤土，主要分布在廣西、新疆、內蒙古、江蘇、河北、湖北、山東和安徽省及地區(qū)。

膨潤土開采主要采用露天開采采礦地點選定后，使用挖掘機、推土機等設備，先平整運輸?shù)缆泛蛷U石堆，再剝離表面的黃土、修整邊坡。剝離出的鈣基/鈣鎂膨潤土自然風干后加工成鈉基膨潤土。

對膨潤土的不當開采，如亂扔廢土，未能有效保護山體植被，可能導致水土流失，破壞土壤結構，引發(fā)地質災害。膨潤土礦堆場的傾倒量和雨季水土流失的增加，容易造成局部洪澇災害，增加自然災害的發(fā)生頻率。

礦物組成：膨潤土的礦物成分主要是蒙脫石，含量為40%～94%含量越高，膨潤土質量越好。此外，膨潤土還含有長石、石英、伊利石、沸石、高嶺石、云母等礦物。

物理特性：膨潤土通常有多種顏色，包括白色、灰色、粉紅色、黃色和褐黑色等；它具有油性和蠟狀光澤；斷口呈貝殼狀或鋸齒狀。其形狀常呈出土隱晶質塊狀，有時呈細鱗片狀或球狀。莫氏硬度為2 ~ 2.5，密度為2 ~ 2.7g/cm3之間。膨潤土又軟又滑，能吸水膨脹。膨潤土具有良好的陽離子交換性能、分散性與懸浮性、可塑性和黏結性、膨脹性等特性。

膨潤土

陽離子交換性：膨潤土的主要成分是蒙脫石。蒙脫石是一種含有鈉等可交換陽離子的蒙脫石、Ca2+、Mg2+、粘土礦物，如氫和鉀。這些陽離子可以與水和有機極性分子共存于相鄰的結構單元層之間，或者存在于晶體的端面。陽離子交換容量主要取決于層間陽離子的類型，也受礦物顆粒大小的影響、結晶度和介質性質的影響。陽離子電價和水合能力越高，交換性能越差。膨潤土的陽離子交換容量通常為60 ~ 170 mmol/100g之間。利用陽離子交換性質，可以將鈣基膨潤土改性成鈉基膨潤土，從而改善其性能。

分散性與懸浮性：鈉基膨潤土在水中會膨脹，形成一種粘性、具有觸變性和潤滑性的永久乳液或懸浮液。相比之下，鈣基膨潤土的膨脹倍數(shù)較小，雖然能很快分散，但一般會很快絮凝沉淀。為了評價膨潤土的可懸浮性，通常使用懸浮液(22.將5克膨潤土與300毫升蒸餾水混合)定量評估粘度和屈服點，或通過壓濾計算的水分損失。

可塑性與黏結性：膨潤土具有良好的可塑性和粘結性。其塑性指數(shù)高于高嶺石粘土，但成型后需要更大的外力才能變形。這種可塑性和粘著性與蒙脫石層間可交換陽離子的類型有關、水層的厚度與顆粒的大小和形態(tài)有關。總體而言，鈉基膨潤土的可塑性和粘結性優(yōu)于鈣基膨潤土。

膨脹性：膨潤土的膨脹性與種類有關鈉基膨潤土的膨脹性明顯強于鈣質膨潤土，純度更高、蒙脫石含量高的膨潤土也具有很強的膨脹性。膨潤土吸水后會膨脹，這是由于蒙脫石層間可交換陽離子的種類所致、水層厚度粒度和形貌等因素影響膨潤土的膨脹性。

膨潤土是蒙脫石礦物的有效成分（50%80%粘土或粘土巖，蒙脫石礦物屬于2:1層狀結構，具有膨脹性含水鋁硅酸鹽，層間充滿水分子和可交換陽離子，能吸附有機分子。根據(jù)結構特征，蒙脫石可以-皂石礦物可分為八面體（蒙脫石亞族）和三八面體型（皂石亞族）兩類。膨潤土礦石中含有的礦物通常是八面體蒙脫石亞族，主要成分是蒙脫石，所以蒙脫石的特性決定了膨潤土的基本性質。

蒙脫石是一種單斜層狀硅酸鹽，由兩層二氧化硅四面體片和夾在它們之間的一層鋁組成（鎂）氧（羥基）八面體片構成。硅氧四面體片形成近似六邊形的環(huán)狀網(wǎng)絡結構，而鋁（鎂）氧（羥基）八面體以中心原子為核，通過o(OH)與相鄰的八面體相連。這些晶格中經(jīng)常發(fā)生離子置換，產(chǎn)生負電荷，因此需要吸附大半徑陽離子來維持電中性。這使得蒙脫石礦物具有離子交換的特性。膨潤土的微觀結構由大到小：大顆粒、集聚體、層疊體、片晶層等。

懸浮劑：膨潤土與水混合形成懸浮液，可用作阻燃劑、煤的懸浮分離等。鈉基膨潤土鉆井泥漿是一種常用的鉆井液，具有失水小的特點、含砂少、密度低、黏度好、性質穩(wěn)定、固壁能力強、鉆具旋轉阻力小，可提高鉆井效率。此外，膨潤土懸浮液還具有高粘度、覆蓋能力強、不燃燒等，可用于滅火，將其噴灑在燃燒的物質上形成一層覆蓋膜，隔絕空氣，迅速滅火。

黏結劑：膨潤土是冶金工業(yè)中鐵礦球團和鑄造用砂的良好粘結劑。鈉基膨潤土作為鑄造用砂的粘結劑，可以增強抗夾砂能力，解決砂型坍塌問題。用它制備的型砂在不同條件下的抗壓強度、拉伸強度等綜合性能優(yōu)異并能提高鑄件質量和成品率。

吸附劑和凈化劑：膨潤土是一種吸附性能很強的天然礦物，無毒、無味。它可用于精煉食用油、脫色和濾毒也可用于凈化汽油、煤油、特種礦物油石蠟等工業(yè)產(chǎn)品。此外，膨潤土對放射性元素銫非常敏感、Rb等具有很強的吸附和固定功能，可用于放射性廢物的處理。處理后的膨潤土也可用于含油廢水、含菌廢水的凈化和懸浮物的吸附。膨潤土也廣泛應用于環(huán)保領域。

添加劑：在造紙原料中加入膨潤土，可以使紙漿脫色增白，從而生產(chǎn)出潔白柔軟的紙張。在肥皂和洗衣粉中加入膨潤土，可以有效吸附污垢和細菌，提高清洗劑的效果。此外，膨潤土還可以作為涂料填料，提高涂料的涂覆性能、附著性、掩蓋性、平整性、耐水性和耐洗性。

稠化劑：膨潤土增稠劑是一種有機蒙脫土化合物，是用有機陽離子取代蒙脫土中的可交換陽離子而制成的它有很強的抗壓能力、良好的耐水性和膠體穩(wěn)定性等，用于制造潤滑脂、橡膠、塑料和油漆等產(chǎn)品的重要原料之一。其中，膨潤土潤滑脂是一種高溫潤滑脂，應用溫度范圍廣(從零下幾十攝氏度到一百多攝氏度)，抗擠壓能力強、抗水性好、穩(wěn)定性好，使用壽命長，常用于大型噴氣式飛機、殲擊機、坦克、冶金高溫設備和合成纖維設備等、用于高負荷摩擦部件的潤滑劑。

其他用途：膨潤土也可以用來制作陶瓷、橡膠、塑料、油漆和其他工業(yè)產(chǎn)品，并作為土壤改良劑、凈水劑等。