国内外膨润土加工利用情况概述

李利勤，李锐铎，周世康，王宇斌

（1.平顶山市质量技术监督检验测试中心，河南 平顶山 467000；2.河南城建学院，河南 平顶山 467036；3.西安建筑科技大学材料学院博士后流动站，陕西 西安 710055）

国内外膨润土加工利用情况概述

李利勤1，李锐铎2，周世康2，王宇斌3

（1.平顶山市质量技术监督检验测试中心，河南 平顶山 467000；2.河南城建学院，河南 平顶山 467036；3.西安建筑科技大学材料学院博士后流动站，陕西 西安 710055）

介绍了国内外膨润土加工利用的概况，分析了我国膨润土加工利用存在的主要问题以及与发达国家膨润土加工利用水平的差距，提出了我国膨润土资源开发利用的发展方向。

膨润土；加工利用；开发策略

膨润土是一种用途广泛的非金属矿产，享有“万能粘土”的美誉。我国拥有十分丰富的膨润土资源，合理开发利用膨润土对于建设绿色环保矿山及节约型社会具有重要意义。通过研究国内外膨润土开发利用的情况，针对我国膨润土资源高效开发利用中存在的主要问题，指出我国膨润土加工业未来的主要发展方向是不断提高膨润土资源的加工利用研究水平，拓宽应用领域，从而实现这一优势资源的高效利用[1]。

1 膨润土性能及其主要应用领域

膨润土是一种以蒙脱石为主要组成矿物的天然非金属矿产，蒙脱石的特性决定了膨润土的基本性能。蒙脱石的晶体结构具有三层型结构单元，是由两层硅氧四面体片(SiO4)和一层夹于其间的铝氧八面体片[Al(Mg,Fe)O4(OH)4]构成的2∶1型层状硅酸盐矿物。硅氧四面体中的Si4+可被Al3+等替代，铝氧八面体中的Al3+可被Mg2+、Fe2+等其他低价阳离子替代，从而使蒙脱石单位晶胞带负电荷，进而使蒙脱石具有层间吸附碱金属和碱土金属阳离子以及极性分子的能力。蒙脱石晶格中存在阳离子类质同象替代现象，导致自然界中有不同类型的膨润土，并且不同产地膨润土的化学成分及性能也有明显差异。目前国内外开发利用的主要类型是钠基膨润土和钙基膨润土。

膨润土最重要的特性是阳离子交换性，即其层间Na+、Ca2+等离子与溶液中的其他离子之间可进行一定的离子交换。由于蒙脱石层间可吸附水分子，因而膨润土具有吸水膨胀性。此外，膨润土还具有分散性、粘结性、可塑性、胶体性等优良的技术物理特性。由于这些特殊性能，膨润土在冶金、铸造、钻探、化工、造纸等行业得到广泛应用，与其相关的产品也多达500种，因此膨润土被誉为万能矿物，在国民经济中具有独特的地位。

2 国内外膨润土加工利用概况

目前全世界膨润土年产销量约3 000多万t，其中美国膨润土的产销量最大，约800多万t。从发达国家膨润土加工利用的发展情况来看，主要特点表现在：

(1) 规模化。如美国2010年20个公司生产膨润土约600万t，平均产量约30万t；17个公司生产漂白土400万t，平均产量23万t。

(2) 产品系列化。如美国南方粘土公司仅用于塑料改性的有机膨润土就有7种牌号，而用于油漆、油墨等领域的有机膨润土分为20多个牌号。

(3) 加工程度精细化。有机膨润土的生产和应用在美国、欧洲已进入工业化实施阶段，目前有机膨润土年产量已达到6万t左右。

(4) 应用多样化。除传统的应用领域外，膨润土及其深加工产品的应用领域不断拓宽，例如有机膨润土除作为油漆的防沉剂、增稠剂外，目前已是塑料等聚合物改性的重要原料，美国已开发出了用于纳米塑料生产的膨润土系列产品[8-9]。

近年来，国外膨润土产品消费增长较快的领域主要有[10-14]：

(1) 建筑工程。利用膨润土的润滑性、粘结密封性、增稠性及胶凝性制成泥浆，可用于各种土壤作业的衬壁防渗，如土地防渗、水泥及混凝土施工添加剂、污水处理及隧道盾构润滑等。

(2) 宠物垫料。利用膨润土强吸附性，可使污染的垫料易于处理。作垫料用膨润土要求吸附液体和臭味能力强，颗粒大小均匀，受潮后不崩解。

肉眼观：表面有完整包膜，呈分叶状，切面灰白淡黄相间，质中等。镜检：肿瘤细胞呈短梭形，核大深染，部分排列密集，部分排列疏松，可见黏液样基质。

(3) 特种市场，包括化妆品、制药、医疗等。主要利用活化膨润土、有机膨润土及白膨润土。

(4) 近年来国际上对白膨润土的需求与日俱增。白膨润土主要用于绝缘瓷作增塑剂等领域，由于其产量较少，因此各国都在积极寻找新的白膨润土资源。国外生产白膨润土产品的公司包括：American Colloid公司、Milwhite公司等企业。

我国膨润土矿产资源储量占世界第一位，已发现膨润土矿床(点)400多处、探明矿山近百处，分布于全国23个省区，探明储量达到20亿t以上。但是由于开发利用起步较晚，目前我国膨润土累计开采量不足探明储量的1%。同时，开发利用程度也很低，尤其是膨润土的深加工和高附加值利用是目前我国膨润土加工行业的一个薄弱环节，造成国内膨润土产品在国际市场上“低出高进”的局面，即出口膨润土原矿等低端产品，进口有机膨润土等高端产品。

国内膨润土加工业的基本特点如下：

(1) 企业生产规模小。据不完全统计，全国现有膨润土矿山和加工企业300多家，产量万吨以上企业仅有20多家，大多数年产量在万吨以下。

(2) 技术装备落后。由于对基础研究工作重视不够，工艺技术水平落后，许多企业甚至没有连续的生产线，有些小型企业还采用作坊式的生产方式。

(3) 产品品种单一、质量不稳定，缺乏竞争力。

(4) 高附加值产品的生产尚未形成规模，全国活性白膨润土的产量仅几十万吨、有机膨润土的产量不足5 000t。

目前，我国膨润土加工业已形成了较大的规模，年产销量约300万t；但仍以初级加工产品为主，应用领域主要集中在传统的铸造、冶金球团和钻井泥浆三大领域。白度较高的膨润土原矿仅用于陶瓷原料，在石化等高价值应用领域的消费量所占比例较低，尤其活性白膨润土、有机膨润土等高附加值产品的数量和质量尚不能满足需求。此外，我国有机膨润土生产工艺技术水平低、产品质量极不稳定、产品品种单一等问题，一直未有大的突破。因此，国内现有有机膨润土的产量不足3 000t，国内石油钻井等行业需要的有机膨润土主要从美国进口。

3 我国膨润土高效开发利用急需解决的关键问题

(1) 重视对不同类型膨润土应用专属性的基础研究。

根据膨润土所含蒙脱石的层间可交换性阳离子的种类、数量和比例，可以划分出许多不同类型的膨润土。例如根据碱性系数的大小，可分为钠基膨润土和钙基膨润土。此外，膨润土根据蒙脱石八面体位Al3+被Mg2+类质同象置换的程度差别，还可划分为切托型(也称高电荷型)、怀俄明型(也称低电荷型)以及它们的过渡型。除此之外，不同膨润土中蒙脱石的结晶有序度也有差异。

不同类型及产地的膨润土所表现出的物理和化学性质也各不相同。因此，从应用的角度研究不同膨润土适宜的领域和深加工方法是十分重要的基础性工作。

(2) 加强膨润土原料的选矿提纯研究。

膨润土矿原料的纯度、粒度及白度是影响其深加工产品质量和应用性能的重要因素，这是保证产品应用的前提条件。但是长期以来，国内膨润土加工行业对这一问题不够重视，相关研究较少，对原料品质的控制不严格，这是导致深加工产品质量不稳定的重要原因。

(3) 积极开拓膨润土深加工领域新技术。

膨润土深加工技术和产品质量控制技术一直是国内膨润土加工业未能很好解决的问题，主要表现在不考虑原料的不同品质和性能，直接模仿和套用现成的工艺方法和工艺参数；不进行针对性的技术开发工作，致使产品质量无法保证，技术水平停滞不前等。因此，大力加强膨润土深加工新技术研究和现行生产工艺技术的优化改进，是我国膨润土加工业亟待解决的关键问题之一。

(4) 强化深加工产品的系列化生产工艺研究。

目前国内膨润土加工企业普遍存在深加工产品品种单一，靠一种或少数几种产品打天下的问题，这严重制约了企业的效益和发展。由于不同应用领域对膨润土产品性能的要求不同，生产企业应按照用户的不同要求设计相应的加工工艺方法。系列化产品也应从膨润土原料的选择和性能的分析检测、不同性质膨润土矿的应用专属性、深加工工艺、改性工艺等方面入手，开展系统深入的技术研发工作，系列化产品的生产是我国膨润土加工业走向成熟的一个重要标志。

4 结语

膨润土是我国的优势矿产资源，用途广泛，其合理开发利用对于我国相关矿山及国民经济的发展具有十分重要的意义。与国外相比，我国膨润土生产企业规模、加工技术及产品质量均有较大差距。从加强基础研究等方面入手，不断提高膨润土资源的加工利用水平，拓宽应用领域，从而实现这一优势资源的高附加值利用，将是未来我国膨润土加工的主要发展方向。

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Overview of Processing and Utilization of Bentonite Around the World

LI Li-qin, LI Rui-duo, ZHOU Shi-kang, WANG Yu-bin
(1. The Testing Center of Quality and Technology Supervision in Pingdingshan, Pingdingshan 467000, China;2. Henan University of Urban Construction, Pingdingshan 467036, China; 3. Postdoctoral Research of Materials Science and Engineering, Xi'an University of Architecture and Technology, Xi'an 710055, China)

The article presented an overview of processing and utilization of bentonite around the world. The main difficulties of processing and utilization in china and the gap between the level of processing and utilization of bentonite in the developed countries were analyzed and some suggestions were proposed for the development of using bentonite.

bentonite; processing and utilization; development strategy

P619.255;TD985

A

1007-9386(2012)05-0010-03

2011-11-24