膨润土

膨润土（Bentonite）又称膨土岩、膨润土是蒙脱石的一种（imvite）主要矿物为粘土岩。它是一种层状铝硅酸盐矿物，含有少量碱金属和碱土金属。

膨润土的矿物成分主要是蒙脱石，含量为40%～94%含量越高，膨润土质量越好。此外，膨润土还含有长石、石英、伊利石、沸石、高岭石、云母等矿物。地球上的膨润土资源非常丰富，主要分布在环太平洋地区、印度洋边缘和地中海-黑海带。主要资源是中国、美国、俄罗斯、德国、意大利、日本及希腊等。

膨润土具有膨胀性、吸附性、离子交换等一系列优良性能，可以加工成胶粘剂、悬浮剂、触变剂、催化剂、澄清剂、悬浮剂、化学载体等，广泛用于铸造、冶金、泥浆钻井、石油、化工、食品、农业、环保、建筑、陶瓷、在造纸等许多领域，享有“万能黏土”的美称。

膨润土（Bentonite）它最初是由美国地质学家w.C.奈特于1888年发现了这种粘土，并于1898年将其命名为“Bentonite”这个名字来自于它的原产地美国怀俄明州落基山脉附近的钠基膨润土“Ford Benton”。本来膨润土是指吸水能力比普通塑性粘土强的（可达到5倍质量）并且体积膨胀显著（它大约是干燥状态的15倍）凝胶状态的黄绿色粘土。后来有人开始把具有膨润土某些物理性质的粘土称为膨润土。

20世纪初，一些地质学家认为膨润土主要由火山物质蚀变的结晶粘土矿物组成。其他岩石工作者认为它将由火山物质改变而成、主要含有蒙脱石或贝得石或两者兼有的岩石被归类为膨润土(或称膨润岩)类中。

1972年在西班牙马德里举行的国际粘土会议（AIPEA）上，R.E.吉尔姆提出了膨润土的广义定义——膨润土是以蒙脱石矿物为主要成分的岩石，是蒙脱石矿物达到可用含量的粘土或粘土岩。

膨润土矿床通常呈层状产于火山沉积地层中，其形成时间跨度从侏罗纪到更新世。其主要矿物为蒙脱石，沸石常与膨润土矿床伴生、珍珠岩、松脂岩、含碱玻璃原料和其他矿物。蒙脱石的形成过程实质上是长石矿物（主要是斜长石等）云母类矿物（主要是黑云母等）以及诸如铁镁硅酸盐矿物的玻璃物质在水介质中的析晶和重结晶过程。火山玻璃含有足够的镁、适量的钙、蒙脱石在含钠和少量钾的碱性介质中可转化为蒙脱石，这些介质条件为表生风化、沉积-可以实现成岩作用和热液蚀变作用，因此膨润土矿床可能是在表生风化条件下形成或沉积的-成岩、形成于热液蚀变条件下。

地球上的膨润土资源非常丰富，主要分布在环太平洋地区、印度洋边缘和地中海-黑海带。主要资源是中国、美国、俄罗斯、德国、意大利、日本及希腊等。世界与中国美国已知的膨润土资源储量为14.52亿吨（不含中国）其中钠基膨润土资源约5亿吨，主要产于美国怀俄明州等地，储量为0.68亿～1.20亿吨；俄罗斯、意大利、希腊和中国也有分布。中国膨润土资源丰富，储量为50.87多亿吨，合计80多亿吨。但大部分是钙基膨润土，主要分布在广西、新疆、内蒙古、江苏、河北、湖北、山东和安徽省及地区。

膨润土开采主要采用露天开采采矿地点选定后，使用挖掘机、推土机等设备，先平整运输道路和废石堆，再剥离表面的黄土、修整边坡。剥离出的钙基/钙镁膨润土自然风干后加工成钠基膨润土。

对膨润土的不当开采，如乱扔废土，未能有效保护山体植被，可能导致水土流失，破坏土壤结构，引发地质灾害。膨润土矿堆场的倾倒量和雨季水土流失的增加，容易造成局部洪涝灾害，增加自然灾害的发生频率。

矿物组成：膨润土的矿物成分主要是蒙脱石，含量为40%～94%含量越高，膨润土质量越好。此外，膨润土还含有长石、石英、伊利石、沸石、高岭石、云母等矿物。

物理特性：膨润土通常有多种颜色，包括白色、灰色、粉红色、黄色和褐黑色等；它具有油性和蜡状光泽；断口呈贝壳状或锯齿状。其形状常呈出土隐晶质块状，有时呈细鳞片状或球状。莫氏硬度为2 ~ 2.5，密度为2 ~ 2.7g/cm3之间。膨润土又软又滑，能吸水膨胀。膨润土具有良好的阳离子交换性能、分散性与悬浮性、可塑性和黏结性、膨胀性等特性。

膨润土

阳离子交换性：膨润土的主要成分是蒙脱石。蒙脱石是一种含有钠等可交换阳离子的蒙脱石、Ca2+、Mg2+、粘土矿物，如氢和钾。这些阳离子可以与水和有机极性分子共存于相邻的结构单元层之间，或者存在于晶体的端面。阳离子交换容量主要取决于层间阳离子的类型，也受矿物颗粒大小的影响、结晶度和介质性质的影响。阳离子电价和水合能力越高，交换性能越差。膨润土的阳离子交换容量通常为60 ~ 170 mmol/100g之间。利用阳离子交换性质，可以将钙基膨润土改性成钠基膨润土，从而改善其性能。

分散性与悬浮性：钠基膨润土在水中会膨胀，形成一种粘性、具有触变性和润滑性的永久乳液或悬浮液。相比之下，钙基膨润土的膨胀倍数较小，虽然能很快分散，但一般会很快絮凝沉淀。为了评价膨润土的可悬浮性，通常使用悬浮液(22.将5克膨润土与300毫升蒸馏水混合)定量评估粘度和屈服点，或通过压滤计算的水分损失。

可塑性与黏结性：膨润土具有良好的可塑性和粘结性。其塑性指数高于高岭石粘土，但成型后需要更大的外力才能变形。这种可塑性和粘着性与蒙脱石层间可交换阳离子的类型有关、水层的厚度与颗粒的大小和形态有关。总体而言，钠基膨润土的可塑性和粘结性优于钙基膨润土。

膨胀性：膨润土的膨胀性与种类有关钠基膨润土的膨胀性明显强于钙质膨润土，纯度更高、蒙脱石含量高的膨润土也具有很强的膨胀性。膨润土吸水后会膨胀，这是由于蒙脱石层间可交换阳离子的种类所致、水层厚度粒度和形貌等因素影响膨润土的膨胀性。

膨润土是蒙脱石矿物的有效成分（50%80%粘土或粘土岩，蒙脱石矿物属于2:1层状结构，具有膨胀性含水铝硅酸盐，层间充满水分子和可交换阳离子，能吸附有机分子。根据结构特征，蒙脱石可以-皂石矿物可分为八面体（蒙脱石亚族）和三八面体型（皂石亚族）两类。膨润土矿石中含有的矿物通常是八面体蒙脱石亚族，主要成分是蒙脱石，所以蒙脱石的特性决定了膨润土的基本性质。

蒙脱石是一种单斜层状硅酸盐，由两层二氧化硅四面体片和夹在它们之间的一层铝组成（镁）氧（羟基）八面体片构成。硅氧四面体片形成近似六边形的环状网络结构，而铝（镁）氧（羟基）八面体以中心原子为核，通过o(OH)与相邻的八面体相连。这些晶格中经常发生离子置换，产生负电荷，因此需要吸附大半径阳离子来维持电中性。这使得蒙脱石矿物具有离子交换的特性。膨润土的微观结构由大到小：大颗粒、集聚体、层叠体、片晶层等。

悬浮剂：膨润土与水混合形成悬浮液，可用作阻燃剂、煤的悬浮分离等。钠基膨润土钻井泥浆是一种常用的钻井液，具有失水小的特点、含砂少、密度低、黏度好、性质稳定、固壁能力强、钻具旋转阻力小，可提高钻井效率。此外，膨润土悬浮液还具有高粘度、覆盖能力强、不燃烧等，可用于灭火，将其喷洒在燃烧的物质上形成一层覆盖膜，隔绝空气，迅速灭火。

黏结剂：膨润土是冶金工业中铁矿球团和铸造用砂的良好粘结剂。钠基膨润土作为铸造用砂的粘结剂，可以增强抗夹砂能力，解决砂型坍塌问题。用它制备的型砂在不同条件下的抗压强度、拉伸强度等综合性能优异并能提高铸件质量和成品率。

吸附剂和净化剂：膨润土是一种吸附性能很强的天然矿物，无毒、无味。它可用于精炼食用油、脱色和滤毒也可用于净化汽油、煤油、特种矿物油石蜡等工业产品。此外，膨润土对放射性元素铯非常敏感、Rb等具有很强的吸附和固定功能，可用于放射性废物的处理。处理后的膨润土也可用于含油废水、含菌废水的净化和悬浮物的吸附。膨润土也广泛应用于环保领域。

添加剂：在造纸原料中加入膨润土，可以使纸浆脱色增白，从而生产出洁白柔软的纸张。在肥皂和洗衣粉中加入膨润土，可以有效吸附污垢和细菌，提高清洗剂的效果。此外，膨润土还可以作为涂料填料，提高涂料的涂覆性能、附着性、掩盖性、平整性、耐水性和耐洗性。

稠化剂：膨润土增稠剂是一种有机蒙脱土化合物，是用有机阳离子取代蒙脱土中的可交换阳离子而制成的它有很强的抗压能力、良好的耐水性和胶体稳定性等，用于制造润滑脂、橡胶、塑料和油漆等产品的重要原料之一。其中，膨润土润滑脂是一种高温润滑脂，应用温度范围广(从零下几十摄氏度到一百多摄氏度)，抗挤压能力强、抗水性好、稳定性好，使用寿命长，常用于大型喷气式飞机、歼击机、坦克、冶金高温设备和合成纤维设备等、用于高负荷摩擦部件的润滑剂。

其他用途：膨润土也可以用来制作陶瓷、橡胶、塑料、油漆和其他工业产品，并作为土壤改良剂、净水剂等。