摘要：簡述了膨潤土概況及應(yīng)用，提出提純膨潤土的重要性，呼吁重視膨潤土的雜質(zhì)成分、提純技術(shù)和深加工。強調(diào)提純膨潤土并不能完全滿足應(yīng)用需要，改性深加工才能使我國的膨潤土產(chǎn)業(yè)向著高技術(shù)含量高經(jīng)濟(jì)利益回報的方向發(fā)展。
關(guān)鍵詞：膨潤土；提純；提純膨潤土；深加工；蒙脫石；
膨潤土是一種以蒙脫石為主的粘土。蒙脫石為含水鋁硅酸鹽礦物，它的礦物層間帶有負(fù)電荷，能吸收Ca2+、Mg2+、K+、Na+等陽離子，并具有陽離子交換性質(zhì)。膨潤土吸水后蒙脫石層間能沿Ｃ軸方向膨脹，分散于水中可形成性能良好的凝膠。天然膨潤土一般多為鈣基膨潤土，其物化性質(zhì)不甚理想，如將其加工成鈉基膨潤土、提純膨潤土、顆粒膨潤土、有機膨潤土、活性白土（顆粒白土）、無機凝膠等膨潤土深加工產(chǎn)品，可廣泛用于石油化工、油脂、醫(yī)藥、建筑、日化、紡織、涂料、冶金、環(huán)保等各領(lǐng)域中。
1 膨潤土概況及應(yīng)用
膨潤土在我國產(chǎn)地很多，如內(nèi)蒙古、遼寧、黑龍江、吉林、河北、河南、浙江、湖北、新疆、山西、江西等地都有產(chǎn)出。膨潤土由于有良好的物理化學(xué)性能，素有“萬能”粘土之稱，可做粘結(jié)劑、懸浮劑、觸變劑、穩(wěn)定劑、凈化脫色劑、充填料、飼料、催化劑等，廣泛用于冶金、石油、鑄造、食品、化工、環(huán)保及其他工業(yè)部門（應(yīng)用見表1）。
表1 膨潤土的主要應(yīng)用領(lǐng)域及用途
| 應(yīng)用領(lǐng)域 |
主要用途 |
適用膨潤土種類 |
| 鑄造 |
型砂粘結(jié)劑 |
鈉基或鈣、鎂基土 |
| 水化型砂的粘結(jié)劑，表面穩(wěn)定劑 |
有機膨潤土、鋰基土 |
| 冶金 |
鐵精礦球團(tuán)粘結(jié)劑 |
鈉基土為主 |
| 鉆井泥漿 |
配制具有高流變和觸變性能的鉆井泥漿懸浮液
鉆機解卡劑 |
鈉、鈣、鎂基土、有機膨潤土 |
| 食品 |
動植物油的脫色和凈化
葡萄酒和果汁的澄清，啤酒的穩(wěn)定處理，糖化處理，糖汁凈化 |
活性白土
提純膨潤土 |
| 石油 |
石油、油脂、石臘、石蠟油（煤油的精煉）脫色和凈化
石油裂化的催化劑載體 |
活性白土、顆粒白土
鈣、鎂基膨潤土 |
| 制備焦油-水的乳化液 |
鈉基土（活化的或天然） |
瀝青表層的穩(wěn)定劑
潤滑油（油脂）的稠化劑 |
有機膨潤土 |
| 農(nóng)業(yè) |
土壤改良劑
混合肥料的添加劑
動物飼料的添加料，粘合劑，提高飼料利用率
家禽產(chǎn)肉、蛋率、動物圈墊土（去味消毒） |
原礦鈣基膨潤土就可，其他膨潤土也可用 |
| 紡織印染 |
填充、漂白
抗靜電涂層
代替淀粉上漿及做印花糊料 |
活性白土
鈉基土（活化或天然的）
提純膨潤土 |
| 化工 |
催化劑、殺蟲劑、農(nóng)藥和殺菌劑的載體
橡膠和塑料的填料
干燥劑、過濾劑、洗滌劑、香皂、牙膏等日用化工用品的添加劑
顏料、原漿涂料的觸變和和增稠，在合成樹脂及鐵、鉛、鋅等系列顏料的油漆中防塵沉降助劑 |
活性白土、提純膨潤土
超細(xì)膨潤土
鈉基土（活化或天然）
鋰基土、提純膨潤土
|
| 涂料 |
防油墨沉降助劑
水性涂料 |
有機膨潤土
無機凝膠、提純膨潤土 |
| 水凈化和污水處理 |
處理工業(yè)廢水（液）
游泳池水的凈化
食品工業(yè)廢料處理
放射性廢物的吸附劑 |
活性白土
鈉基土（活化或天然）
原礦膨潤土
提純膨潤土 |
| 民用及建筑 |
泥漿槽的懸浮液、土的穩(wěn)定劑、打夯的潤滑劑、混凝土的增塑劑和添加劑
水泥混合材料
水池防滲漏 |
各種膨潤土 |
| 造紙 |
復(fù)寫紙的染色劑、顏料填料 |
活性白土、白膨潤土 |
| 陶瓷工業(yè) |
陶瓷原料的增塑劑（提高陶瓷坯體的抗壓強度）
制造釉料及搪瓷 |
各種膨潤土 |
| 醫(yī)藥、化妝品 |
藥物的吸著劑和藥膏、藥丸的粘結(jié)劑、化妝品的底料 |
蒙脫石、提純膨潤土 |
| 機械工業(yè) |
高溫潤滑劑 |
有機膨潤土 |
2 提純深加工及提純膨潤土
由于天然膨潤土一般品位低，如用于高檔商品必須提純。在這種環(huán)境下，提純膨潤土被呼喚出來。
提純膨潤土仍在膨潤土的范疇，可以有3個階段：
?。?）改善的膨潤土，解決初級加工不能滿足使用的問題。這個范圍大用量也大。提純給膨潤土的應(yīng)用增加了操作彈性，尤其適合低品位礦的應(yīng)用。
?。?）高純度膨潤土，但受幾項指標(biāo)限制，未能達(dá)到蒙脫石全項標(biāo)準(zhǔn)。也可叫缺陷蒙脫石?？蓱?yīng)用在一些不受限的領(lǐng)域，如允許在重金屬、方英石、元素比、顏色等方面的單項偏差。更多強調(diào)應(yīng)用性，如非兒童涂料、鑄管脫模劑等。
?。?）直接銜接蒙脫石領(lǐng)域，直接按蒙脫石標(biāo)準(zhǔn)制作，也就是本身就是蒙脫石。質(zhì)量隨蒙脫石行業(yè)的要求改變提升。
醫(yī)藥及輔料、日化、利用蒙脫石層狀晶體結(jié)構(gòu)和層間納米尺度的高分子插層和原位聚合技術(shù)的蒙脫土都在這個范疇。
總之，提純膨潤土不是一個新東西，而是新提出一個劃分，更適用一些。對膨潤土和蒙脫石的發(fā)展都有好處。
研究提純膨潤土，就要深入了解一下膨潤土的雜質(zhì)成分、膨潤土提純技術(shù)和深加工。
2.1膨潤土的雜質(zhì)
嚴(yán)格來說，非蒙脫石的一切成分都是雜質(zhì)，都是要分離出來的。如常見的伊利石、高嶺石、沸石、長石、方解石、云母、閃透石、石膏、方英石及一些含水硅鋁酸鹽礦物等。還包括黃鐵礦，褐鐵礦，赤鐵礦，金紅石，綠泥石等等。
一些水溶性鹽類，如石鹽等。
還有包含夾雜其中的Fe、Hg、As、V、Cr、Cu、Mn等元素。
還有腐殖酸等有機物。
不同離子型的蒙脫石（鈉基、鈣基、鎂基等）也屬于互為雜質(zhì)。對于凝膠類，一切不懸浮或不凝膠的也是需要分離的雜質(zhì)。
2.2膨潤土提純技術(shù)
由于蒙脫石的成因不同、膨潤土中的蒙脫石含量不同、雜質(zhì)種類和數(shù)量不同、有害成分不同，為了獲得純度更高、品質(zhì)更佳的蒙脫石，需要對膨潤土進(jìn)行提純。也正是因為各種膨潤土性能及雜質(zhì)種類的差異，使得其提純技術(shù)具有獨特性和不可復(fù)制性，也就是說，不同膨潤土礦只有用不同的提純工藝和方法才可能達(dá)到最佳的品質(zhì)。“一個礦山一個工藝”的提法是客觀的。
目前的提純方法主要是以水為介質(zhì)的濕法提純，是膨潤土工業(yè)采用最廣泛的方法。
因膨潤土品種類型不一，提純工藝也不可能固定的，要考慮膨潤土中雜質(zhì)的種類、雜質(zhì)的粒徑；要考慮產(chǎn)品的用途及對純度要求；要考慮提純工藝的成本。能提純則提純，不能提純就另想辦法（換礦和改變工藝）。多種提純方法組合也許是今后的方向，多次分離，多種純度，多種用途，合理綜合使用。
在實際生產(chǎn)中，為了使雜質(zhì)和膨潤土顆?？焖俜蛛x，往往在漿液中添加合適的分散劑，添加分散劑的產(chǎn)品在應(yīng)用上是有限制的。
粘度要控制好，粘度既有利大顆粒分離，又限制超細(xì)顆粒分離。
離心提純工藝具有生產(chǎn)能力大、提純時間短、生產(chǎn)連續(xù)化，設(shè)備占地面積小，適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的需要、經(jīng)提純后的漿料質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點，但產(chǎn)率低，且要消耗相當(dāng)數(shù)量的能量，提純成本較高。
高速離心提純法是無法分離超細(xì)的方英石和高嶺土。
水力分級提純法對于細(xì)微粒以及水溶性鹽等雜質(zhì)去除效果有限。
使用絮凝劑的提純將會影響產(chǎn)品比表面積，而且產(chǎn)品使用受限。
對提純膨潤土用X-射線衍射分析已成常態(tài)，要適應(yīng)。
圖1蒙脫石濕法提純技術(shù)流程圖
圖1為一蒙脫石濕法提純技術(shù)流程圖，以水為介質(zhì)，可以把膨潤土中的伊利石、高嶺石、埃洛石、綠泥石等雜質(zhì)去掉，蒙脫石的含量可大于95%。
根據(jù)產(chǎn)品需要的，提純技術(shù)工藝可以兼有水洗、分離、提純、去雜、增白、降粘等單元，還要兼顧白度、亮度、片徑等要求。
但成本是最重要的，有些工藝單元可以取舍。工業(yè)提純技術(shù)有時候并不需要純粹意義上的提純，只是想解決其中一部分問題，解決原礦山品位的不足和缺陷，或產(chǎn)品性能的不足和缺陷，達(dá)到目的即可。
2.3提純膨潤土深加工
隨著科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，人們對膨潤土性能的要求越來越高。所以，提純膨潤土還要深加工。提純膨潤土并不能完全滿足應(yīng)用需要，在一定程度上講，提純膨潤土還是中間品，還需一定改性，這就是深加工。
改性后的提純膨潤土具有普通提純膨潤土不具備的性能。
鈉化、活化、交聯(lián)、插層、柱撐、燒結(jié)、介孔等都屬于提純膨潤土的深加工范疇。
深度提純、深度改性也是深加工將來的一種發(fā)展方向和行業(yè)要求。
2.3.1無機凝膠（硅酸鎂鋁）
選用提純膨潤土為原料，經(jīng)物理和化學(xué)改性，可制得一種高純、超分散性、高粘稠度的納米層狀硅酸鎂鋁增稠流變劑產(chǎn)品，對物體（如涂料）的增稠、穩(wěn)定及流變性能起著多方面的改進(jìn)調(diào)節(jié)作用。
硅酸鎂鋁在水中分散后吸水膨脹能力強，形成“卡片宮”結(jié)構(gòu)的膠體，粒度細(xì)小且分布均勻，具有粘度高、懸浮性好、觸變性優(yōu)異等特點，膠體性能卓越，在涂料體系中可以起到增加粘度、提高懸浮性、調(diào)節(jié)流變性等作用，改善儲存穩(wěn)定性和施工性能，滿足涂料生產(chǎn)施工過程中不同階段對流變性的要求。它不僅使水性涂料產(chǎn)品質(zhì)量大大提高，大幅度降低涂料中有機增稠劑的用量，也可以使揮發(fā)性有機物的含量降低，從而對環(huán)境的保護(hù)起到積極作用，是真正的綠色環(huán)保型化工原料。
圖2 硅酸鎂鋁的流變曲線及粘度隨剪切率、時間的變化 硅酸鎂鋁產(chǎn)品特點：
?。?）優(yōu)良的增稠性能，調(diào)節(jié)體系粘度
產(chǎn)品低剪切粘度高，能提高體系的儲存穩(wěn)定性；
產(chǎn)品具有適宜的中剪切粘度，提供最佳的施工性能，方便配料，防止飛濺；
增稠性能良好，在同等的粘度時，呈現(xiàn)出比有機膠更好的懸浮效率，尤其在低濃度時這是特別有用的。
?。?）優(yōu)異的觸變性能，控制施工性，提供流掛/流平平衡
產(chǎn)品水化后形成剪切變稀的假塑性膠體，高剪切力低粘度，低剪切力高粘度，滿足涂料生產(chǎn)施工過程中不同階段對流變性的要求。
施工時，在滾涂和刷涂的高剪切力下粘度下降而不費力，改進(jìn)水性涂料的涂刷性能。
施工后保證粘度在短時間之后恢復(fù)，利于流平，防止流掛。沾漆時不滴落，滾涂不飛濺，又能延遲涂膜失水速度，使一次涂刷面積較大。
?。?）高懸浮性能，提高儲存穩(wěn)定性
產(chǎn)品懸浮性好，能使體系中各組分有效的懸浮，不會形成膠凍狀的不可逆凝膠，保證體系的均勻性，防沉效果好，無分層和析水現(xiàn)象。
?。?）良好的穩(wěn)定性能，提高相容性及配伍性，穩(wěn)定體系
產(chǎn)品具有良好的熱穩(wěn)定性和生物穩(wěn)定性，不會由于加熱、細(xì)菌、紫外線或過度的機械剪切而分解，在不同溫度下粘度穩(wěn)定，抗腐抗霉變性優(yōu)越，耐候性好。
與酸、堿、鹽、大多數(shù)有機陰離子及非離子膠體、或與水相混溶的溶劑相容性好，pH 適用范圍廣，通?？稍趐H 值4－12 的體系中使用，它們的pH 值的穩(wěn)定性還可進(jìn)一步用像黃原膠這樣的保護(hù)性膠質(zhì)來延續(xù)。
添加少量酸、堿、鹽不會變稀或絮凝，膠體穩(wěn)定性好，可以穩(wěn)定乳液和懸浮液，保持體系的穩(wěn)定性。
耐洗刷效果好。
2.3.2日化用產(chǎn)品
選用提純膨潤土為原料，可制得酒類澄清劑、淀粉改性劑、牙膏用增稠劑（觸變劑）、液固體洗滌添加劑、化妝品添加劑等。
用作酒類澄清劑是利用提純膨潤土具有的強大吸附性及層間具有持久負(fù)電荷性的特點，可吸附蛋白質(zhì)、大分子色素及其他各種帶正電荷的膠體粒子并發(fā)生凝集效果，可用于如葡萄酒、果露酒、果汁、醬油、食醋、黃酒等釀制類商品的澄清和安穩(wěn)化處理。該類酒類澄清劑不改動葡萄酒、果酒等飲料的外觀色彩、風(fēng)味等特色。
用作牙膏用增稠劑、觸變劑，有止血、除臭功效。
用作液固體洗滌產(chǎn)品，可作織物軟化劑、柔順劑，可軟化織物增強洗滌效果。
用作化妝品，能有效清除和吸附肌膚紋路中殘留的彩妝、污垢雜質(zhì)及過剩的油脂，并吸附過剩油脂，去角質(zhì)，加速老死細(xì)胞的脫落，收斂過粗毛孔，淡化黑色素細(xì)胞，改善膚色。滋潤皮膚、增加皮膚的彈性、透氣性，使皮膚增白，還可去污、解毒、止癢、美容、保濕。可減少相應(yīng)有機膠的用量，減輕了有機膠對人體皮膚的刺激，又減少因使用含有有機膠的日用化學(xué)品而造成的環(huán)境污染。
2.3.3鑄造高溫脫模劑
主要用于鑄管用脫模劑。
2.3.4活性白土（顆粒白土）
新的環(huán)保政策下，原有的活性白土生產(chǎn)工藝已不適需要，先提純再活化（無酸渣）工藝正走進(jìn)提純膨潤土的范疇。
活性白土是用膨潤土為原料，經(jīng)活化處理，再經(jīng)水漂洗、干燥制成的吸附劑，外觀為乳白色粉末，無臭，無味，無毒，吸附性能很強，能吸附有色物質(zhì)及有機物質(zhì)。在空氣中易吸潮，放置過久會降低吸附性能。但是，加熱至300攝氏度以上便開始失去結(jié)晶水，是結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，影響褪色效果?；钚园淄敛蝗苡谒⒂袡C溶劑和各種油類中，幾乎完全溶于熱燒堿和鹽酸中，相對密度２.3-２.5，在水及油中膨潤極小。廣泛用于礦物油、動植物油脂、制蠟及有機液體的脫色精制。還可用作水分干燥劑、內(nèi)服藥物堿解毒劑、食用油脫色劑、維生素Ａ(Ｂ)吸附劑、無碳復(fù)寫紙顯色劑、潤滑油重合接觸劑、汽油氣相精制劑等，還可用作中溫聚合催化劑、高溫聚合劑和顆粒白土的原料。
顆粒白土是以活性白土為主要原料經(jīng)化學(xué)處理而成的，外觀為不定型小顆粒狀，它比活性白土有更高的比表面積，具有很高的吸附能力，廣泛用于石化行業(yè)芳烴提純，航空煤油精煉，也用于潤滑油、基礎(chǔ)油、柴油等油品的精制，脫除油品中殘余的烯烴、膠質(zhì)、瀝青、堿性氮化物等雜質(zhì)。
2.3.5蒙脫石納米抗菌粉體和蒙脫石納米材料
制備納米級蒙脫石的蒙脫石含量應(yīng)大于98%，98%的蒙脫石可用于柱撐蒙脫石、金屬改性蒙脫石、交聯(lián)蒙脫石、速溶蒙脫石、納米有機蒙脫石等制備。
蒙脫石抗菌粉體是利用蒙脫石的離子交換能力，將具有殺菌能力的抗菌成分Ag, Cu, Zn等離子植入鈉基蒙脫石晶格制成粉體，蒙脫石抗菌粉體可廣泛應(yīng)用于環(huán)境、公用設(shè)施與日用品的消毒和抗菌處理。
納米有機蒙脫石可用于尼龍、聚酯、聚烯烴（乙烯、丙烯、苯乙烯、氯乙烯）、環(huán)氧樹脂和橡膠的納米改性，Nanocor公司納米蒙脫土/聚合物母料(masterbatches)產(chǎn)品和北京尚科誠納米科技有限公司采用“納米內(nèi)交聯(lián)”原始創(chuàng)新技術(shù)的聚氨酯小輪胎都呈現(xiàn)出納米效應(yīng)。
2.3.6醫(yī)藥用蒙脫石
我國唐代醫(yī)學(xué)名著《本草拾遺》中記載： “甘土無毒，主治草藥及諸菌毒，熱湯調(diào)節(jié)器末服之”。 甘土即為膨潤土（主要成分為蒙脫石），可廣泛用于治療急、緩性腹瀉，治療食管炎、胃炎、結(jié)腸炎、腸易激綜合癥。
目前市售的蒙脫石散就是這個原理。
由于蒙脫石散服后不易吸收，不進(jìn)入血液循環(huán)，應(yīng)用期間十分安全，無毒性反應(yīng)。
蒙脫石散{含蒙脫石分散片、蒙脫石混懸液}是一種高效的粘膜保護(hù)劑，已進(jìn)入了《國家基本藥物目錄》，成為醫(yī)生治療兒童及成人腹瀉等消化道疾病的首選藥物及常用藥物。
深度提純膨潤土可以達(dá)到藥用標(biāo)準(zhǔn)。
目前我國蒙脫石藥典標(biāo)準(zhǔn)為WS1-（X-165）-2004Z-2015，嚴(yán)格規(guī)定了雜質(zhì)的含量，確保砷、汞、方英石等雜質(zhì)不超標(biāo)。
圖3高純度蒙脫石的XRD譜圖
蒙脫石除用于蒙脫石散，還用藥用輔料，如藥物的吸著劑、載體、緩釋劑（如對氟脲嘧啶的控釋）和藥膏藥丸的粘結(jié)劑及軟膏基質(zhì)。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)證明，在中西藥物中加入蒙脫石后，可增強有效物質(zhì)的穩(wěn)定性。
目前，蒙脫石藥用輔料已發(fā)展為3大類，滿足蒙脫石藥用輔料在酸、堿、中性全領(lǐng)域的應(yīng)用：
堿性蒙脫石藥用輔料。
中性蒙脫石藥用輔料。
酸性蒙脫石藥用輔料。
蒙脫石藥用輔料這方面湖北三鼎科技有限公司走在行業(yè)的最前面，和國內(nèi)多家藥廠合作，將率先搶得中國醫(yī)藥市場升級的大機遇?！ ?br />
作者簡介：韓秀山（1963-），男，工學(xué)碩士，高級工程師，主要從事膨潤土、醫(yī)藥級蒙脫石、白炭黑、白陶土、水合鈉鈣硅酸鋁等項目研發(fā)及生產(chǎn)，中國化工信息中心客座研究員、中國非金屬礦協(xié)會專家委員會委員、全國非金屬礦產(chǎn)品及制品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會委員、全國膨潤土、遼寧非金屬礦行業(yè)專家委員會特聘專家委員、遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦物加工與利用設(shè)計研究院客座教授。
通聯(lián)：hxs388@126.com，13221596738，QQ269300801
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