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世界各地膨润土的开发和发展概况
[来源:金戈科技公司 | 作者:原创 | 日期:2013年7月15日 | 浏览543 次] 字体:[ ]

1.国外膨润土的开发和发展概况 
    19世纪末,尤其是20世纪初,膨润土的利用途径明显扩大。这些膨润土做铸造型砂粘结剂,用来净化是由的轻质分馏物(汽油和煤油)以及重润滑油。与此同时,膨润土也被用来净化石油产品。这种膨润土的主要性质几乎与漂白土一样,即它能吸附高分子物质。美国的实践表明,利用膨润土,效果最好,于是赋予其技术名词——漂白土。 
    随着膨润土的需求量发生变化,利用漂白土净化石油开始占第一位。二战后,石油工业的发展,不是朝净化简单的分馏物的方向进行,而是对石油进行深入的化学加工。此时,天然漂白性膨润土只是用来制造铝质催化剂。此外,利用膨润土胶质性的一些工业部门明显地增加了对膨润土的需求。大量的膨润土开始用于石油工业,制作泥浆。同时,在选矿方面开发出许多精矿粉成球的新技术。这一技术需要采用具有良好粘结性能的高分散性膨润土,这就明显地提高了膨润土的需求量。 
    随着科学技术的发展,研究方法和手段的完善,对膨润土成分、性质和性能了解的深化以及社会发展对矿物原料需求的增加,膨润土矿的应用范围越来越广泛。近50年,它已成为冶金工业铁球团的粘合剂,化学工业的吸附剂、脱色净化剂和环保消毒防护剂,并随之出现了形形色色的膨润土有机复合物,大大扩大了膨润土的应用领域。如日本为改善其在钻井泥浆中的应用效果,在膨润土中添加少量的氧化镁,即可制成高表观粘度、高塑性粘度、高造浆率的钻井泥浆;美国在膨润土中加入无机氧化物,制成耐热陶瓷面罩;德国用膨润土加石灰处理含油废水(加入氯化镁、氧化镁、硅酸作稳定剂)制作加固复合材料;日本用膨润土加粘合剂制备蓄水水泥;前苏联用膨润土加玄武纤维和石棉、水泥、工业废料制作绝热建筑材料;日本用膨润土与硫酸铝混合料处理含染料废水,用膨润土和碳酸钠溶液来净化酒类产品等等。至今,膨润土的行业达十余个,与膨润土有关的产品达500余种。 
    同样随着科学技术的发展,膨润土在土木工程技术上,特别在地下工程防水技术上,发挥着越来越重要的作用。 
    美国在建造钢筋混凝土油库时,往往在浇注混凝土前,先在地基上铺撒一层干膨润土粉(铺1万平方米约用1吨),既防止库内油外渗,又防止地下水入侵。有些国家在水库的上游水面上撒干膨润土粉,膨润土粉顺流而下,在水中水化,呈絮状下沉至库底,充满库底裂缝,达到不渗水的目的。 
    美国在20世纪60年代初开始研究膨润土的防水作用,70年代试制成防水板,在地下工程中大量应用并同时向世界许多国家输出。美国近20年所建的地铁也都主要用膨润土防水,其底板、立墙、顶部均包满了膨润土板,经济效益显著,香港和东南亚地区应用美国的膨润土板防水的地下室、地铁等也很多,近10年所建大厦的地下室也已有上千个工程用美国的膨润土板防水。日本在20世纪80年代将膨润土和防水膜(如橡胶、塑料等)重合在一起,形成双重或三重防水材料。美国在90年代又开始一层膨润土一层高密聚乙烯的高效防水材料和两层化纤织物中间夹一层防渗膨润土的防水毯。日本用膨润土护壁泥浆建地下连续墙、泥水盾构等等,用的大多是中国的膨润土。 
韩国生产的膨润土毯、板,已在地铁、垃圾填埋场等地下工程中大量使用,几乎代替了地下工程防水的其他材料。生产的膨润土防水板、毯等系列防水材料,价廉、质高,将会给地下工程技术带来很大的影响。美国是开发利用膨润土矿最早的国家,怀俄明州的天然钠基膨润土世界著称。迄今美国膨润土矿山遍布全美十余个州,产量占世界总产量的一半以上,产品品种多,畅销世界80余个国家。同时为美国的膨润土开发行业也带来了巨大的经济效益。此外,希腊、意大利等国开发利用膨润土矿也较早,其产品在国外市场上也占有一定位置。目前,世界上生产的国家已发展到数十个之多。 
    目前,在国外基本上有五种用于工业上和家庭使用的膨润土,它们是两种天然的和三种加工过的(或活化过的)产品:钠基膨润土、钙基膨润土、钠交换膨润土、酸活性膨润土、亲有机物质的膨润土。 
    天然膨润土,作为交换阳离子钠或钙在很大程度上影响蒙脱石的特性,特别是最为重要的膨胀特性。但是,钠含量高或以钠作交换阳离子的膨润土会比较典型地显示出较高的膨胀量,在加入水时形成凝胶团。若膨润土含钙较多并作为交换阳离子,那么,这种膨润土同以钠作为交换阳离子的膨润土相比,其膨胀量很低。一些钙基膨润土比普通粘土膨胀稍大些,大多数钙基膨润土在水中溶解成颗粒。 
在确定膨润土工艺特性时,蒙脱石最为重要的物理和化学特性可归纳为:①特别小的微型板状柔性结晶体,表面积很大;②晶体内有过多的负电荷,造成交换阳离子的间层作用;③有晶体内膨胀的趋势。这些特性为化学反应具备了条件,膨润土有时被称为天然活性粘土。 
    活性膨润土,可对天然膨润土进行处理,从而提高产品某些特性,使产品有较广泛的应用范围。 
    钙基膨润土。一般膨胀性能较差,可进行钠交换或碱的活性合成,从而提高膨胀特性。为了使交换过程尽可能完全,在碱性活化的过程中一定要有水,从而保证碱的溶解。 
    用膨润土同无机酸的反应(钙基膨润土,而不是不易其反应的钠基膨润土),溶解杂质成分,例如方解石,取代可交换的二价钙离子和一价氢离子以及三价铁、亚铁、铝和镁离子。这些晶体结构的变化使比表面积和孔隙率增大。当用极性长链有机分子对高膨胀性的钠基膨润土进行涂层时便制成了亲有机物质的膨润土,在这种情况下,膨润土具有疏水性,涂层使有机分子(溶剂或粘结剂)增加到亲有机物质的膨润土壳层中间,结果是溶液变浓,形成胶状结构。 

2.中国膨润土的开发和发展概况 
    中国早在唐代医学名著(本草拾遗)中就记载了膨润土的用途,当时称为甘土。“甘土无毒、主治诸菌毒、热汤调末服之”,可见在唐代就发现并利用了膨润土的吸附能力,但之后开发应用膨润土相对处于停滞状态。古医书《本草纲目》中的药石也是膨润土。从60年前开始应用膨润土做铅笔芯粘结剂。50年前,为适应机械和化学工业的发展和满足钻井泥浆原料的需求,开始建立膨润土矿工业,初期膨润土矿产品主要是型砂粘结膨润土、活性土和钻井泥浆原料。从30年前开始,膨润土的应用进入了一个新的发展阶段,试制有机膨润土,作润滑脂稠化剂。用膨润土做铁球团粘合剂。20年前研制成功膨润土防毒药剂。此外,膨润土已推广应用到建筑工程地下连续墙、地下工程防水、核废料处理、石油催化蒸馏、粗苯净化、放射性物质的吸附和固化、环境保护、造纸、纺织、陶瓷、水泥混合材料、电绝缘材料和饲料添加剂等方面,近几年中国又开发出了膨润土新的用途,将膨润土应用在玻璃钢复合材料中,提高了性能,降低了成本。 
    目前,国内以生产钙基膨润土为主,多数钠基膨润土都用于出口,县以上的企业有40余家,乡镇企业有几百家,年总生产量为300万吨。其中,机械铸造、铁矿球团、钻井泥浆占85%左右;陶瓷、农药、电子、建材、饲料等约占5%,深加工产品包括活性白土10万吨、有机土400吨、医药用200吨、其他深加工产品600吨,占9.5%。出口量为2%。国内市场上,一般钙基膨润土销量已趋饱和,活性土由于受到硫酸原料供应的限制和“三废”处理问题的影响,加之生产工艺技术还不够稳定,没有配套的设备,使产品质量不能得到保证,产品还未形成系列化,使用昂贵的有机覆盖剂提高了产品成本,故国内用的有机膨润土仍以进口为主。开发膨润土新品种,进行深加工,一直受到国内矿山及有关科研单位的重视。天津金戈科技有限责任公司是一家以膨润土为主要原料进行高附加值产品加工生产的科技创新型企业。公司旗下全资子公司在内蒙古赤峰市宁城县拥有世界上罕见的高品位膨润土矿山,其膨润土矿中蒙脱石含量高达95%以上,储量达1000万吨,能为公司可持续发展提供坚实、稳定保障。 
   目前公司也已经凭借产品的优良品质与晨鸣纸业、中国石油等多个行业的知名大型集团公司建立长期合作关系。其不同层次的深加工产品被广泛应用于铸造、采油、造纸、日化、化肥、农药、饲料、医药、涂料、建材等各个行业。 
    随着国民经济建设的深入发展,各个领域对膨润土的需求量有增无减。目前,中国已开始将膨润土作为粘结剂、吸附剂、吸收剂、填充剂催化剂、蚀变剂、絮凝剂、洗涤剂、稳定剂、增稠剂等广泛应用于冶金球团、铸造、钻井、石油、化工、轻工、纺织、造纸、橡胶、防水、农业、医药等领域进行研究,但是分散,也缺乏专业指导,更缺少必要的测试检验设备。根据中国非金属矿工业的发展战略,重点发展钠基膨润土,研究推广有机膨润土和化工催化剂载体膨润土,并扩大其在农业、沙漠治理、饲养业、防水工程建设及环保工业中的应用范围。 

3.二十一世纪膨润土的开发应用趋势 
    美国的怀俄明州,世界性的钠基膨润土资源已经过度开采了几十年,在21世纪初,这一地区最优质的膨润土资源将面临这严重的短缺。但世界上钙基膨润土的资源仍较广二丰富,可以满足21世纪的需求。一旦这些资源在发展中国家被开发出来且投放于市场,势必造成对欧美或欧洲市场的膨润土制品的强力冲击,对于低质的或未经改性的膨润土更是如此。 
    膨润土的市场的变化是可以预测的。从目前的重要应用,如石油钻井、铁矿球以及铸造业的应用到将来会增长的市场,如环境保护应用、防水、吸附剂及宠物土(又称猫砂),使用膨润土剂量大的市场,改性膨润土以及高附加值的膨润土市场将会继续扩展增大。而且,那些高利润值的膨润土制品必将会在发展中国家开拓出它的市场来。 

4.膨润土矿的用途 
    工农业及民用上使用膨润土产品主要是利用膨润土易于剥片和具有离子交换的特性。膨润土在工业上素有“万能”粘土之称。目前已作为粘结剂、悬浮剂、增塑剂、增稠剂、触变剂、絮凝剂、稳定剂、净化脱色剂、充填剂、防水剂。催化剂及载体等在冶金、机械、钻井、石化、轻工、农业、建筑等领域得到广泛应用,并且应用领域不断拓展,已延伸到人们日常生活、环境保护和军事工业等方面。目前,世界上发达国家开发的环保型膨润土产品,为膨润土工业在21世纪实现可持续发展奠定了基础。 

5.膨润土的主要作用 
    冶金工业:利用膨润土作为铁矿球团的粘结剂,使球团矿粒度均匀,具有较好的还原性。 
    铸造工业:利用膨润土作为铸造型砂的粘结剂,减少铸件的夹砂、鼠尾、起皮等缺陷,使铸件尺寸精确,铸件表面光洁度好。 
    钻井工业:作为钻井泥浆的基本材料之一,对护壁堵墙、携带岩粉、润滑钻具等具有重要的作用。有机膨润土是制造具有保护油层的油基泥浆的主要材料,是现代钻井工业和油层保护作业中重要技术之一。 
食品工业:主要用于植物油的脱色、净化,葡萄酒和果汁的澄清,啤酒的稳定化处理、糖化处理、糖汁净化等。 
    化学工业:主要用作催化剂、杀虫剂、农药和杀菌剂的载体,橡胶和塑料的填料,各种干燥剂、洗涤剂、过虑剂、牙膏、涂料、油漆、肥皂等的添加剂。 
    环境保护:主要用于污水、废水处理的吸附剂。 
    农业方面:主要利用膨润土改良土壤,作为肥料的添加剂,提高肥料的施肥效果;用作动物饲料的添加剂,提高饲料的利用率,并可作为动物圈垫土,除去臭味。 
    建筑工业:主要利用膨润土作为泥浆槽的悬浮液、土的稳定液以及防渗剂。 
    轻工业:膨润土用作复写纸的染色剂,印染工作的填充剂、漂白剂、抗静电剂,陶瓷原料的增塑剂,医药和化妆品的吸附剂、粘结剂以及化妆品底料。 
    机械工业:制造的有机膨润土可以作为高温润滑油剂。 
    防水材料:广泛应用于铁路、公路、涵洞、建筑地下室等。 
    沙漠治理:可广泛应用于沙漠固化、保水。


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