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礦物簡介
凹凸棒石（Attapulgite）又稱坡縷石（Palygouskite）或坡縷縞石，理想的化學(xué)分子式為：Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4·4H2O，化學(xué)成分理論值為MgO23.83%，SiO256.96%，H2O19.21%。
凹凸棒石粘土為土狀塊體構(gòu)造，顏色為灰白色、青灰、微黃或淺綠，油脂光澤，比重輕（2.0～2.3g/cm3），摩氏硬度2-3級(jí)，潮濕時(shí)呈粘性和可塑性,干燥收縮小，且不產(chǎn)生龜裂，吸水性強(qiáng)，可達(dá)到150%以上，pH=8.5±1，由于內(nèi)部多孔道，比表面大，可達(dá)500m2/g以上，大部份的陽離子、水分子和一定大小的有機(jī)分子均可直接被吸附進(jìn)孔道中，電化學(xué)性能穩(wěn)定，不易被電解質(zhì)所絮凝，在高溫和鹽水中穩(wěn)定性良好。
凹凸棒石礦物幾乎遍及世界各地，但具有工業(yè)意義的礦床所占比例不大，僅限于美國、中國、西班牙、法國、土耳其、塞內(nèi)加爾、南非、澳大利亞、巴西、以色列、沙特阿拉伯、瑞士、英國 、俄羅斯、吉爾吉斯斯坦、哈薩克斯坦、烏克蘭、亞美尼亞、阿塞拜疆、白俄羅斯、尼日爾等國，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，世界探明儲(chǔ)量約1.5億噸。
我國凹凸棒石粘土發(fā)現(xiàn)于1979年，已知的凹凸棒石粘土礦床多為陸相火山沉積型,主要分布在火山巖盆地中,含礦層位主要為白堊-第三系,如江蘇盱眙、六合和安徽嘉山凹凸棒石粘土礦床。20世紀(jì)70年代末以來先后在四川、山東、甘肅、山西、貴州、內(nèi)蒙、湖北、河北等地發(fā)現(xiàn)了一批礦床(點(diǎn))。除蘇皖地區(qū)外,其他地區(qū)凹凸棒石粘土工業(yè)開發(fā)規(guī)模都不大(近期在甘肅靖遠(yuǎn)地區(qū)發(fā)現(xiàn)世界最大的凹凸棒石粘土礦床,使我國成為世界上擁有凹凸棒石粘土資源的大國)。
我國凹凸棒石粘土開發(fā)應(yīng)用大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：
1980~1989年開發(fā)應(yīng)用期。
1983年,江蘇盱眙凹凸棒石粘土公司成立,標(biāo)志著我國開始了凹凸棒石粘土工業(yè)化生產(chǎn)。隨后,全國性凹凸棒石粘土測(cè)試應(yīng)用研討會(huì)在盱眙召開,推動(dòng)了我國凹凸棒石粘土開發(fā)從無到有。這個(gè)時(shí)期缺少資料和經(jīng)驗(yàn),凹凸棒石粘土開發(fā)應(yīng)用難度很大。全國當(dāng)時(shí)只有3家生產(chǎn)企業(yè)(江蘇盱眙凹凸棒石粘土公司,安徽明光凹凸棒材料廠、六合白土廠),全國凹凸棒石粘土總產(chǎn)量不過1萬噸,主要生產(chǎn)技術(shù)含量較低的外墻涂料、復(fù)合肥料及飼料添加劑、鉆井泥漿等初級(jí)產(chǎn)品。
1990~1999年市場(chǎng)成長期。
凹凸棒石粘土廣泛被人們認(rèn)識(shí),各地興辦凹凸棒石粘土加工廠的熱情空前高漲。這一時(shí)期全國新上凹凸棒石粘土企業(yè)約100家,絕大部分集中在蘇皖地區(qū)。由于借鑒國外實(shí)例,國內(nèi)科研院所的一些科研新成果投入生產(chǎn),促使這一時(shí)期開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域有較大拓展,一些生產(chǎn)廠家也投入資金進(jìn)行了產(chǎn)品研發(fā),市場(chǎng)上出現(xiàn)了利用凹凸棒石粘土為原料生產(chǎn)的具有較高附加值的產(chǎn)品,如優(yōu)質(zhì)高粘劑、抗鹽粘土、高效脫色劑、高效吸附劑及干燥劑、沉淀白炭黑、石油催化裂化劑、防暑涼墊、外用藥物(膚癢散)、紡織漿料替代品等。
2000年至今,依法整頓、理性發(fā)展期。
在各級(jí)政府的關(guān)心下,各級(jí)國土資源管理部門廣泛宣傳礦產(chǎn)資源法及其配套法規(guī)法律,整頓礦業(yè)市場(chǎng),規(guī)范礦產(chǎn)開采和管理,杜絕了私采亂挖現(xiàn)象,采礦權(quán)全面推行市場(chǎng)化,形成了政府調(diào)控、市場(chǎng)運(yùn)作、產(chǎn)品上檔次、企業(yè)上規(guī)模的新局面。扭轉(zhuǎn)了一度比較混亂的開采市場(chǎng),調(diào)整了生產(chǎn)企業(yè)布局,控制了新上凹凸棒石粘土企業(yè)數(shù)量,提高了生產(chǎn)的技術(shù)含量和市場(chǎng)開拓能力,為提升我國凹凸棒石粘土開發(fā)水平打下了良好的基礎(chǔ)。
雖然我國凹凸棒石粘土開發(fā)已有20多年歷史,已經(jīng)初步具備了良好的科研和生產(chǎn)基礎(chǔ),江蘇盱眙和安徽明光已是世界工業(yè)礦物耳熟能詳?shù)闹a(chǎn)地,在世界凹凸棒石粘土生產(chǎn)和銷售中占有了一席之地一些產(chǎn)品也達(dá)到了世界先進(jìn)水平。但是,我國的凹凸棒石粘土總體開發(fā)利用現(xiàn)狀距國際先進(jìn)水平還有相當(dāng)差距,與我國凹凸棒石粘土資源大國的地位也不相稱,更沒有發(fā)揮凹凸棒石粘土的經(jīng)濟(jì)潛力。
為此，對(duì)于凹凸棒石粘土的生產(chǎn)加工企業(yè)和科研院所要解決這些問題,必須從開發(fā)思路、引導(dǎo)創(chuàng)新、借鑒經(jīng)驗(yàn)、人才智力使用、成果轉(zhuǎn)化等幾方面提高認(rèn)識(shí)，緊緊圍繞經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品和新思路，緊緊跟隨市場(chǎng)需求調(diào)整自己的產(chǎn)品方向和研究方法。
性質(zhì)結(jié)構(gòu)
凹凸棒石是一種具鏈層狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂硅酸鹽粘土礦物。結(jié)構(gòu)屬2：1型，在每個(gè)2：1單位結(jié)構(gòu)層中，四面體晶片角頂隔一定距離方向顛倒，形成層鏈狀結(jié)構(gòu)。在四面體條帶間形成與鏈平行的通道，通道橫斷面約3.7×6.3Å。通道中充填沸石水和結(jié)晶水，詳見凹凸棒石粘土晶體結(jié)構(gòu)圖1。在其結(jié)構(gòu)中存在晶格置換，晶體中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+。富Al3+、Fe3+的變種稱為鋁凹凸棒石和鐵凹凸棒石。凹凸棒石晶體呈針狀、纖維狀或纖維集合狀，集合體呈土狀、致密塊狀，產(chǎn)于沉積巖和風(fēng)化殼中，顏色呈白色、灰白色、青灰色、灰綠色或弱絲絹光澤。土質(zhì)細(xì)膩，有油脂滑感，質(zhì)輕、性脆，斷口呈貝殼狀或參差狀。凹凸棒石具有良好的分散、耐高溫、抗鹽堿等性質(zhì)和較高的吸附脫色能力、陽離子可交換性和吸水性，有大的比表面積（9.6～36m2/g）以及膠質(zhì)價(jià)和膨脹容。這些物化性能與蒙脫石相似。凹凸棒石濕時(shí)具粘性和可塑性，干燥后收縮小，不大顯裂紋，水浸泡崩散。懸浮液遇電介質(zhì)不絮凝沉淀。莫氏硬度2~3，加熱到700～800℃，硬度>5。比重為2.05～2.32 g/cm3。
 圖1凹凸棒石晶體結(jié)構(gòu)圖
用途作用
在石油、化工、建材、造紙、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等方面得到廣泛應(yīng)用。國內(nèi)目前用量最大的是涂料、鉆井泥漿、食用油脫色。凹凸棒石粘土主要用途見表1，各種用途的質(zhì)量要求見表2。
表1 凹凸棒石粘土的主要用途
| 應(yīng)用領(lǐng)域 |
主 要 用 途 |
適用產(chǎn)品 |
| 農(nóng) 業(yè) |
土壤改良劑， 復(fù)混肥料的添加劑、粘結(jié)劑、著色劑，種子包衣劑；
動(dòng)物飼料的添加料、粘合劑、載體，提高飼料利用率；
水產(chǎn)飼料的添加料、粘合劑，凈化水質(zhì)；
禽畜、寵物、動(dòng)物圈墊料，消毒去味，凈化環(huán)境防病治病 |
白云石凹凸棒石
高粘凹凸棒石
活性凹凸棒石
白灰紅粘結(jié)劑
凹凸棒石顆粒凹凸棒石 |
| 化 工 |
催化劑載體，用于去除石油中的水份、硫等雜質(zhì)的吸附劑；
殺蟲劑、殺真菌劑、除草劑、植物生長調(diào)節(jié)劑的載體等；
橡膠和塑料的填料、改良劑，鞣革，不可食用油脂的脫色和凈化；
分子篩干燥劑、過濾劑、洗滌劑等，日用化工助劑、添加劑 |
高粘凹凸棒石
活性凹凸棒石
凹凸棒石洗滌助劑
凹凸棒石分子篩
凹凸棒石顆粒凹凸棒石 |
| 石 油 |
鉆井泥漿材料，深海鉆井、內(nèi)陸含鹽地層石油鉆井和地?zé)徙@井的優(yōu)質(zhì)泥漿原料，堵漏劑，符合API標(biāo)準(zhǔn)和SY/J5603-93標(biāo)準(zhǔn)；
石油、油脂、石臘、石蠟油、煤油等的精煉脫色和凈化劑；
石油裂化的催化劑載體；
瀝青的穩(wěn)定劑；
潤滑油（脂）的稠化劑 |
抗鹽粘土
活性凹凸棒石
高粘凹凸棒石
改性凹凸棒石
凹凸棒石顆粒凹凸棒石
凹凸棒石 |
| 冶 金 |
鐵精礦球團(tuán)粘結(jié)劑，鑄造涂料，電焊條皮，增強(qiáng)型砂強(qiáng)度的粘合劑；
水化型砂的粘結(jié)劑，表面穩(wěn)定劑，水煤漿懸浮劑 |
凹凸棒石粉 |
| 食 品 |
動(dòng)物油的脫色和凈化劑；
植物油的脫色和凈化劑；
葡萄酒和果汁啤酒的澄清穩(wěn)定處理，糖化處理，糖汁凈化、脫色，食品添加劑（國標(biāo)編號(hào)GB2760-9600.010） |
活性凹凸棒石
凹凸棒石土
顆粒凹凸棒石
改性凹凸棒石 |
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紡 織
印 染
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填充、漂白，抗靜電涂層，代替淀粉上漿；
代替海藻酸鈉做印花糊料 |
高粘凹凸棒石改性凹凸棒石 |
| 環(huán) 保 |
處理工業(yè)廢水液，空氣的凈化，冰箱除味，地板清潔；
水的凈化，防沙治沙；
食品工業(yè)廢料處理；
放射性廢物的處理吸附劑，防輻射 |
活性凹凸棒石
顆粒凹凸棒石
改性凹凸棒石 |
| 建材工業(yè) |
新型墻體材料，礦棉吸音板的粘結(jié)劑，高鎂耐火材料的耐高溫涂層；
泥漿槽的懸浮液，土層的穩(wěn)定劑，打夯的潤滑劑，混凝土的增塑劑和添加劑，顏料，涂料油漆懸浮劑、增稠劑；
水泥混合材料，水下混凝土的外加劑，地下工程防滲漏 |
高粘凹凸棒石
白云石凹凸棒石
顆粒凹凸棒石
改性凹凸棒石 |
| 造 紙 |
復(fù)寫紙的染色劑，顏料填料壓敏復(fù)寫紙、印刷紙、復(fù)寫接受紙，活性染料印刷基板，成色影像復(fù)合材料，油墨，紙張?zhí)盍?/span> |
活性凹凸棒石
改性凹凸棒石 |
| 陶瓷工業(yè) |
增塑劑，提高陶瓷坯體的抗壓強(qiáng)度；
釉料及搪瓷 |
高粘凹凸棒石 |
| 醫(yī)藥化妝品 |
藥物的吸著劑；
藥膏、藥丸的懸浮劑粘結(jié)劑；
化妝品的底料，緩釋放香劑，蚊香 |
活性凹凸棒石
高粘凹凸棒石
改性凹凸棒石 |
| 機(jī)械工業(yè) |
高溫潤滑劑 |
高粘凹凸棒石 |
表2 凹凸棒石粘土各種用途的質(zhì)量要求
| 特 性 |
應(yīng)用領(lǐng)域 |
| 石油精煉 |
防止粒狀肥料凝固 |
農(nóng)藥載體 |
粘結(jié)和作粘結(jié)劑 |
| 平均粒度(μm) |
2.9 |
5.3 |
1.80 |
0.14 |
| 10μm以下(%) |
95 |
73 |
28 |
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| 0.2μm以下(%) |
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65 |
| 燒失量982℃(%) |
6 |
6 |
6 |
22 |
| 水份104℃(%) |
1 |
2 |
1 |
12 |
| 密度(g/cm3) |
2.47 |
2.47 |
2.47 |
2.36 |
| 表面積(m2/g) |
125 |
127 |
125 |
210 |
| pH值 |
7.5-9.5 |
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