潤(rùn)土礦

膨潤(rùn)土礦是一種多種用途的礦產(chǎn)，其質(zhì)量和應(yīng)用領(lǐng)域主要取決于其中蒙脫石含量和屬性類(lèi)型及其晶體化學(xué)特性。因而，其開(kāi)發(fā)利用必須因礦而異，因作用而異。如生產(chǎn)活性白土，鈣基轉(zhuǎn)鈉基，供石油鉆探用的鉆井注漿，代替淀粉用于紡紗、印染的漿料，建材上用內(nèi)外墻涂料,制備有機(jī)膨潤(rùn)土,用膨潤(rùn)土合成4A沸石、生產(chǎn)白炭黑等等。我國(guó)膨潤(rùn)土資源豐富，但以鈣基膨潤(rùn)土為主，天然鈉基膨潤(rùn)土礦不足1%。

鈣基和鈉基區(qū)別

膨潤(rùn)土的層間陽(yáng)離子種類(lèi)決定膨潤(rùn)土的類(lèi)型，層間陽(yáng)離子為Na 時(shí)稱(chēng)鈉基膨潤(rùn)土;層間陽(yáng)離子為Ca 時(shí)稱(chēng)鈣基膨潤(rùn)土.鈉質(zhì)蒙脫石（或鈉膨潤(rùn)土）的性質(zhì)比鈣質(zhì)的好。但世界上鈣質(zhì)土的分布遠(yuǎn)廣于鈉質(zhì)土，因此除了加強(qiáng)尋找鈉質(zhì)土外就是要對(duì)鈣質(zhì)土進(jìn)行改性，使它成為鈉質(zhì)土。陽(yáng)離子交換容量是指PH值為7的條件下所吸附的K 、Na 、Ca2 、Mg2 等陽(yáng)離子總量，單位為mmol/100g土。

膨潤(rùn)土是一種黏土巖、亦稱(chēng)蒙脫石黏土巖、常含少量伊利石、高嶺石、埃洛石、綠泥石、沸石、石英、長(zhǎng)石、方解石等；一般為白色、淡黃色，因含鐵量變化又呈淺灰、淺綠、粉紅、褐紅、磚紅、灰黑色等；具蠟狀、土狀或油脂光澤；膨潤(rùn)土有的松散如土，也有的致密堅(jiān)硬。主要化學(xué)成分是二氧化硅、三氧化二鋁和水，還含有鐵、鎂、鈣、鈉、鉀等元素，Na2O和CaO含量對(duì)膨潤(rùn)土的物理化學(xué)性質(zhì)和工藝技術(shù)性能影響頗大。蒙脫石礦物屬單斜晶系，通常呈土狀塊體，白色，有時(shí)帶淺紅、淺綠、淡黃等色。光澤暗淡。硬度1～2，密度2～3g/cm3。按蒙脫石可交換陽(yáng)離子的種類(lèi)、含量和層間電荷大小，膨潤(rùn)土可分為鈉基膨潤(rùn)土(堿性土)、鈣基膨潤(rùn)土(堿土性土)、天然漂白土(酸性土或酸性白土)，其中鈣基膨潤(rùn)土又包括鈣鈉基和鈣鎂基等。膨潤(rùn)土具有強(qiáng)的吸濕性和膨脹性，可吸附8～15倍于自身體積的水量，體積膨脹可達(dá)數(shù)倍至30倍；在水介質(zhì)中能分散成膠凝狀和懸浮狀，這種介質(zhì)溶液具有一定的黏滯性、觸變性和潤(rùn)滑性；主要測(cè)定吸蘭量、水分、膠質(zhì)介、通過(guò)率、濕壓強(qiáng)度、膨脹系數(shù)、pH值等，測(cè)定方法和標(biāo)準(zhǔn)這里就從略了。有較強(qiáng)的陽(yáng)離子交換能力；對(duì)各種氣體、液體、有機(jī)物質(zhì)有一定的吸附能力，大吸附量可達(dá)5倍于自身的重量；它與水、泥或細(xì)沙的摻和物具有可塑性和黏結(jié)性；具有表面活性的酸性漂白土（活性白土、天然漂白土-酸性白土）能吸附有色離子。

鈉質(zhì)膨潤(rùn)土的分散程度較鈣質(zhì)膨潤(rùn)土高，鈉質(zhì)膨潤(rùn)土的吸水率高、膨脹倍數(shù)大。鈉質(zhì)膨潤(rùn)土和鈣質(zhì)膨潤(rùn)上吸水膨脹產(chǎn)生不同結(jié)果的原因是：

1）陽(yáng)離子可以將膨潤(rùn)土顆粒聯(lián)結(jié)在起，制約了膨潤(rùn)土顆粒的分散。多價(jià)離子比一價(jià)離子電荷密度大，顆粒之間產(chǎn)生較強(qiáng)的靜電引力，使膨潤(rùn)土顆粒聯(lián)結(jié)的能力強(qiáng)，因此鈣質(zhì)膨潤(rùn)土的分散能力比鈉質(zhì)膨潤(rùn)土要弱。

2）蒙脫石晶格置換產(chǎn)生的負(fù)電荷要吸附電性相反的離子來(lái)平衡溶液的電性。這些電性相反的離子是以水化離子形式存在于溶液當(dāng)中，帶負(fù)電荷的蒙脫石顆粒吸附水化陽(yáng)離子形成雙電層。雙電層的厚度與反離子價(jià)數(shù)的兩次方成反比，即陽(yáng)離子價(jià)高，水化膜薄，膨脹倍數(shù)低；而陽(yáng)離子價(jià)效低，水化膜厚，膨脹倍數(shù)高。同時(shí)在膨脹壓的作用下．粘稠的凝膠體會(huì)進(jìn)入建筑物的裂縫中，起剜密封防水的作用。

3）鈉質(zhì)膨潤(rùn)土晶層吸附水的厚度是三層，鈣質(zhì)膨潤(rùn)土晶層吸附水的厚度是四層。在極性水分子的作用下，由于靜電引力較小，鈉質(zhì)膨潤(rùn)土晶層之間可以產(chǎn)生較大的晶層間距，而鈣質(zhì)膨潤(rùn)土由于晶層間的樸電引力較大，極性水分子不易進(jìn)入晶層之間，因此，鈣質(zhì)膨潤(rùn)土晶層間產(chǎn)生的距離明顯比鈉質(zhì)膨潤(rùn)土小，表現(xiàn)在鈣質(zhì)膨潤(rùn)土比鈉質(zhì)膨潤(rùn)土難于在水中分散、膨脹倍數(shù)低。實(shí)質(zhì)上，蒙脫石的膨脹性受其化學(xué)成分控制，含鈉離子多的蒙脫石可以待續(xù)不斷地膨脹，直至成為一種凝膠狀態(tài)。含鈣離子多的蒙脫石只能從干操狀態(tài)到含水狀態(tài)膨脹是有限度的。膨潤(rùn)土與水按比例混合后，加適量氧化鎂，靜置24小時(shí)后形成的凝膠層體積稱(chēng)為膠質(zhì)價(jià)。我們?cè)诹私饬擞绊懪驖?rùn)上膨脹性的深層次的原因后，可以人為有效地控制膨潤(rùn)土礦物的膨脹性能，使之達(dá)到好的使用效果。

膨潤(rùn)土替代有機(jī)防滲材料的技術(shù)創(chuàng)新     防滲是水利水電工程、橋梁隧道、城市水系、城市建筑、垃圾填埋等大型工程設(shè)施建設(shè)的重要措施，隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，安全可靠的防滲技術(shù)和防滲材料具有很大的市場(chǎng)需求。     目前工程使用的防滲材料主要是土工膜，由聚乙烯材料制成，它雖然應(yīng)用成熟、防滲性好、施工簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉，但它是一種高碳型材料，工程過(guò)期后材料難以降解。     膨潤(rùn)土作為天然礦產(chǎn)，是環(huán)境友好材料，具有優(yōu)異的防滲性、耐久性，能夠永九防滲。目前用膨潤(rùn)土制作的防水毯是一種新型的土工合成材料，有廣闊的發(fā)展前景， 但由于處于發(fā)展初期，還有許多不足之處，如生產(chǎn)工藝較難、價(jià)格偏貴、尚無(wú)比較完整的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范、施工方法也在摸索之中等。蒙脫石的性質(zhì)和它的化學(xué)成分與內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，鈉基膨潤(rùn)土的交換陽(yáng)離子為鈉離子，鈣基膨潤(rùn)土的交換性陽(yáng)離子為鈣離子。為此，進(jìn)一步優(yōu)化膨潤(rùn)土 使用技術(shù)，完善防水毯的使用形式，實(shí)現(xiàn)膨潤(rùn)土直接使用、防滲工程的自動(dòng)化施工和材料工程一體化是技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)。