资源型矿物简介、膨润土.ppt

十、膨润土 东北大学矿物材料与粉体技术研究中心 高鹏 第三章、非金属矿物分述 10.1、膨润土基本特征 膨润土又称膨土岩，斑脱岩，是一种以蒙脱石为主要矿物的粘土岩，质纯的膨润土罕见，一般都含有不等量的杂质，如石英、长石、云母、沸石等，其纯度因产地而有所差异。 膨润土中蒙脱石含量一般为80%~90%，密度2.4~2.8g/cm3，熔点1330~1430℃。 图10.1 蒙脱石的晶体结构图 四面体中少量的Si4＋被Al3＋替换，八面体中有少量的Al3+被Mg2+所替换，造成晶体结构层间产生永久的负电性; 此负电由晶层间被吸附的阳离子（ Ca2+和Na+ ）来平衡， Ca和Na称为可交换阳离子。 图10.1 蒙脱石的晶体结构图 蒙脱石呈白色，有时为浅灰、粉红或浅绿色，硬度2~2.5，密度2~2.7g/cm3，柔软、有滑感。 膨润土的分类： 根据层间阳离子的不同，可将膨润土分为钙基、钠基、镁基、钠钙基、镁钠基等各种膨润土。 10.2、膨润土的工艺性能 (1) 膨胀性 膨润土具有较高的吸水性，吸水后因蒙脱石层间距离加大，表现为自身体积膨胀。膨润土吸收水之后，体积可膨胀至自身体积的10~30倍。 (2) 吸附性 由于蒙脱石为TOT型层状结构，膨润土具有很大的比表面积。它不仅有很大的外表面，而且具有巨大的内表面；巨大的表面积伴随产生巨大的表面能，使其对气体、水分以及溶液中某些色素、有机化合物等均具有很强吸附性。 (3) 阳离子交换性 蒙脱石单位晶胞带负电荷，而成为一个大的负离子，这个大负离子具有吸附某些阳离子和极性有机分子的能力，进而使阳离子可以发生交换。 (4) 悬浮性 膨润土具有悬浮性，一方面是由于蒙脱石颗粒非常细小(0.2μm以下)，另一个原因是蒙脱石晶胞都带有相同数目的负电荷，彼此同性相斥，在稀溶液里很难聚附成大颗粒，而保持良好的悬浮性。 (5) 分散性 这一特性是由蒙脱石特殊结构所决定，一方面蒙脱石晶胞颗粒细小，另外晶胞带有很多金属阳离子和羟基亲水基，因此表现出了强烈的亲水性和分散性。 (6) 粘结性 膨润土与水混合带来很大的粘结性。该特性来源于多方面，如膨润土亲水，颗粒细小，晶体表面电荷多样化，颗粒的不规则性，羟基与水形成氢键，对微量有机物的吸附和多种聚附形式形成溶胶，聚集、絮凝、凝胶等产生的粘结性。 (7) 触变性 在有外加搅动时悬浮液表现为流动性很好的溶胶液，停止外加搅动时，就会自行排列成具有立体网状结构凝胶，并不发生沉降分层和有水离析出来。再施加外力搅动时，凝胶又能迅速被打破，恢复原有流动性。 (8) 稳定性 膨润土能耐300℃高温(140℃逸出自由水和吸附水，300℃逸出层间水，500℃失去结晶水)，具有良好的热稳定性。基本不溶于水和有机溶剂，在强酸、强碱里微溶，常温下不被强氧化剂和强还原剂破坏，具有良好的化学稳定性。 (9) 无毒性 膨润土对人、畜、植物均无腐蚀、无毒害，因此能用作医药载体、饲料添加剂和土壤改良及化肥载体等。 “万能粘土” 膨润土作为粘接剂、吸附剂、吸收剂、填充剂、催化剂、蚀变剂、絮凝剂、洗涤剂、稳定剂、增稠剂等。广泛用于铁矿球团、铸造、钻井、石油、化工、轻工、纺织、造纸、橡胶、农业、医药等领域。 深加工制备活性白土、有机膨润土、药用膨润土、膨润土环境材料。 10.3、膨润土的钠化 为什么进行钠化？由于钙基膨润土的阳离子交换容量低，膨胀倍数小，有时需要将钙基膨润土改性成钠基膨润土，以提高其应用价值及经济价值。 如何实现钠化？ 钙基膨润土的钠化是向钙基膨润土中加入一些钠盐或锂盐（碳酸钠、碳酸锂），钠离子或锂离子置换蒙脱石层间的钙离子或镁离子，从而使之转化为钠基膨润土。 图10.2 膨润土的钠化流程 10.3、膨润土的酸化 膨润土的酸化是指用酸对膨润土进行处理，使之成为具有较强的化学活性、吸附性和催化性的膨润土的过程。 酸化后的产品称为酸化活性膨润土、酸化活性漂白土、酸性白土、活性白土、活化白土等。 膨润土的酸化---活性白土制备工艺 膨润土的酸化是采用一定浓度的盐酸或硫酸处理膨润土。 无机酸首先要溶掉膨润土中的杂质，如方解石等； 氢离子取代可交换阳离子（Ca2+、Mg2+、K+、Na+）； 在不改变蒙脱石层状结构的情况下，溶出蒙脱石八面体层中的部分Mg2+、 Fe3+、 Fe2+ 、Al3+,以及四面体层中的部分Al3+,由半径较小的H+取代他们的相应位置。 图10.3 膨润土的酸化流程 活性白土的用途 油脂脱色和净化是酸化膨润土的传统的、也是最主要的用途。油脂经酸化活性膨润土脱色，同时也除去其中的有害杂质，增强油的稳定性。 脱色产品包括石油化工产品的各种矿物油，如润滑油、凡士林油、煤油、柴油、汽油等； 各种植物油，如棉籽油、米糠油、豆油、花生油、菜籽油等。全世界每年所