摘要：遼寧某地區膨潤土為優質鈣基膨潤土，主要成份為綠脫石，雜質含量很低。試驗以該膨潤土為原料，對其進行了活化、有機化等試驗研究。在活化酸度15％－25%,活化時間4h以上時，制備出品質優良的活性白土；采用適宜流程，在溫度60℃，漿料濃度5％，有機化時間1h及覆蓋劑用量35％時，制備出性能較佳的有機膨潤土；制備了無機礦物凝膠產品，并對產品性能進行了測試。
關鍵詞：鈣基膨潤土；活化；有機膨潤土；無機礦物凝膠

The Experimental Study on Synthesis of Activated Bleaching Clay and Organic Bentonite Utilizing Bentonites in Liaoning Province
Hu Zhigang
Liaoning Academy of Geology and Mineral Resources,Shenyang,110032

Abstract：A bentonites in liaoning province was high quality calcium-group bentonites by acid ,themain component was montmoronite and the content of impurity was less. The activation and organise and so on experiment were carried about. The high quality activated bleaching clay was made of bentonites on the condition of acidity being 15%-25%, activation time being over 4h.The excellent organic bentonites preparation was fulfilled under the condition temperature being 60℃,slurry concentration being 5%, organise time being 1h and the dosage of dosage being 35g/100g using appropriate flowsheet, inorganic mineral gelatin was made by bentonites and its capabilitywas measured.
Key words: calcium-group bentonites;activation; organic bentonites; inorganic mineral gelatin

我國膨潤土含量僅次于美國，居世界第二位，開采量200萬t/a［1］。膨潤土是以蒙脫石為主要礦物成分的粘土巖，伴生的雜質礦物有伊利石、高嶺石、石英、長石和方英石等。蒙脫石是一種含水的層狀鋁硅酸鹽礦物，其晶體由二層硅氧四面體與中間的鋁氧八面體構成2∶1型礦物結構。膨潤土被譽為“千種用途土”，在水介質中具有良好的陽離子交換性、吸水膨脹分散性、懸浮性以及膠體觸變性能等，據統計已在10余個領域100多個部門得到廣泛應用[2].
由于活性白土具有優良的脫色、吸附和催化等性能，適用于礦物油、動植物油脂、脂肪酸的脫色精制，在石油精煉過程中起脫色凈化、催化裂變和脫除芳烴等作用，因此，高質量的活性白土市場前景非常廣闊[2]
有機膨潤土可作為有機體良好的增稠劑、油漆增粘劑、高溫潤滑劑、高效吸附劑、石油鉆井泥漿等，附加值較高。對其開發與研究有重要意義[3]。
本文以遼寧某膨潤土為原料，進行活化和有機化等試驗研究，以制備活性白土、有機膨潤土及無機礦物凝膠等產品。為該地膨潤土的綜合開發與利用提供技術依據。
1 原料性質
遼寧某膨潤土化學多元素分析見表1.應用四面體八面體及層間陽離子平衡誘導法計算該膨潤土的結構組份及近似的層電荷為［E_0.828(Al_1.367 Fe³⁺_0.024 Fe²⁺_0.008Mg_0.60）（Si_3.777 Al_0.223）O₁₀(OH)₂·nH₂O］.該膨潤土的層電荷較高，吸附和牽制層間陽離子的能力較強，宜于改型、作脫色等用途[4]。該膨潤土的X射線衍射分析結果見圖1。

表1  原礦多項分析
Table 1  The Multi-elements analysis results of crude
 

由分析結果可以看出，該膨潤土的原型為鈣基膨潤土，其主要成份為綠脫石、蒙脫石，各占50％和37％，長石、石英和方英石等雜質含量很少。該膨潤土的吸藍量為1.30mmol/g，膠質價為93％，白度為91.5％。

2 試驗研究

2.1  制活性白土試驗
試驗采用濕法酸活化工藝，試驗工藝流程為：原礦粉（－200目）－制漿－酸活化－洗滌－過濾－烘干－粉磨－活性白土。影響活性白土質量的工藝因素主要有活化酸度、活化時間、活化溫度和液固比等。本次試驗主要針對活化酸度、活化時間進行考查，活化溫度控制在100℃，一般來說，反應溫度高比低好，生產上通?？刂圃?0℃至微沸狀態。

2.1.1 活化酸度的影響
活化酸度直接影響活性白土的質量指標，酸度增加，八面體中的陽離子和有機質等被溶出，晶粒變細，結構松散，表面積增加，吸附能力增強，但膨潤土的立體格架逐漸被破碎，吸附和脫色能力反而下降[5]?；罨岫葘钚园淄列阅苡绊懸妶D2。
 

2.1.2 活化時間的影響
活化時間決定著活化反應是否充分，活化時間不足直接影響活性度和脫色率的提高，活化時間對活性白土性能影響見圖3。
 

由圖3可見，活化時間應控制在4h以上，否則活化不充分，活性度偏低。
2.2膨潤土的有機化
膨潤土的有機化就是利用有機陽離子（覆蓋劑）置換膨潤土中的可交換陽離子，并覆蓋其表面，從而堵塞了水的吸附中心，使其失去吸附水的作用，形成一種疏水親油的有機膨潤土絡合物。有機膨潤土化學活性很低，不溶解在有機溶液中，也不與有機液體反應，但在有機溶液中可形成觸變性凝膠，具有很好的防水性和熱穩定性。
有機覆蓋劑的種類較多，原則上選擇親油性強的有機覆蓋劑，從水油度值來看，烴基碳原子數應大于12[6]。本試驗采用國內常見的覆蓋劑有機胺鹽有覆蓋劑。試驗工藝流程為：原礦粉（－200目）－制漿－鈉化改型－有機覆蓋－洗滌過濾－烘干－粉磨－有機膨潤土。漿料溫度60℃，漿料濃度5％，有機化時間1h。覆蓋劑用量是影響有機膨潤土性能的重要因素，用量不足，覆蓋不完全，用量過大，有機胺又重新膠溶，懸浮液粘度變小。覆蓋劑用量及其在0號柴油中的流變性能試驗結果見圖4。
 

當覆蓋劑用量30％、39％時，在二甲苯一甲醇中的膠體率為96％和98％；當覆蓋劑用量33％、35％和37％時，在二甲苯一甲醇中的膠體率均為99％。
試驗結果表明，當覆蓋劑用量為35％時，有機膨潤土性能最佳，在不同組份的有機溶劑中的分散性能較好，粘度最高，達到了石油部鉆井液用有機土的質量標準（SY/ZQ003-89）。
2.3 無機礦物凝膠
無機礦物凝膠按其用途可分為兩類，一類是凝膠，主要用作增稠劑和懸浮劑，用于牙膏、化狀品、乳膠涂料、鑄造涂料、建筑涂料、防銹涂料等，此類凝膠要求有較高的粘度稠度，觸變性和抗電介質等膠體穩定性，以及較好的白度。另一類為膠體，主要用作分散劑，如用于合成聚合樹脂乳液時的分散劑，防止合成過程中乳膠微粒的粘連增大，此類膠體要求分散穩定性好，粘度不高，易分散，即端面電荷低。層電荷較高，解離充分的一類膨潤土。凝膠流變性能測試結果為，原土及鈉化土濃度、白度均為5％和91.3％，兩者的表觀粘度分別為1.75 mPa·S和4.5 mPa·S，塑性粘度分別為1.5 mPa·S和3 mPa·S，動切力分別為0.25 Pa和1.5Pa?？梢娫梁外c化土的粘度較低，分散穩定性較好，可用作分散劑。
3結論
（1）遼寧某地區膨潤土為優質鈣基膨潤土，主要成份為綠脫石，雜質含量很低。該膨潤土的層電荷較高，吸附和牽制層間陽離子的能力較強，宜于改型、作脫色等用途。
（2）遼寧某地區膨潤土有良好的綜合利用價值，以其為原料，采用適宜流程及條件可制備性能優良的活性白土、有機膨潤土和無機礦物凝膠等產品，試驗研究為該膨潤土的加工利用提供依據。

參考文獻

［1］郭嘉，李彩霞，任瑞晨.遼寧某膨潤土鈉化改型研究[J].中國非金屬礦工業導刊,2007(增刊)：110－111
［2］許鳳林，徐傳云，何雪寒，俞潔勤.遼寧北票膨潤土制備活性白土試驗研究[J]. 中國非金屬礦工業導刊,2009,6:31-33期總第79期
Xu Fenglin,Xu Chuanyun,He Xuehan,Yu Jieqin.Study on Activated Bleaching Clay Preparation by Bentonites Occured in Beipiao City of Liaoning Province
3孫寶岐.非金屬礦深加工[M].金工冶業出版社，1990
4古階祥.非金屬礦物原料特征及應用[M].武漢工業大學出版社，1990
5浙江省地質礦產研究所.活性白土質量與活化蒙脫石晶體結構表面特性之間的關系研究[M].1989
6徐傳世，余敏.蒙脫石有機反應及產物的應用[M].地質實驗室，1997（1）：46－57.