膨润土的优异性能及其综合利用
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韩秀山
摘 要：概述了膨润土的优异性能及其综合利用。
关键词：膨润土；蒙脱土；活性白土；颗粒白土；改性膨润土；白炭黑；综合利用；

2.3高白膨润土
高白膨润土是白度最少在80以上的高纯度钠（钙）基膨润土。高白膨润土受益于其高亮度和白度以及较高水平的化学纯度，在日化用品、陶瓷、造纸、涂料、制酒、食品等许多方面深受欢迎。
日化用品：高白膨润土在肥皂、洗衣粉、洗净剂作织物软化剂、柔顺剂，吸收溶解的杂质，防止织物表面结壳和渣滓的堆积，减少沸石在织物上的沉积；可使流体介质中污物和其它颗粒保持悬浮状态；吸附油类及其它杂质，甚至可使xx凝结。在牙膏、化妆品中作凝胶剂，可替代国外进口的牙膏用增稠剂、触变剂---合成硅酸铝镁。试验结果表明，使用蒙脱石含量>97%，白度为82的高白膨润土牙膏膏体细腻、挺身，膏体即拉粘度为21mm，膏体灌装后剂出光泽性好；高温50度连续放置3个月后，剖开膏体，色泽不变，牙膏基本粘壳，没有结粒和干咀的现象，且对铝管xx不腐蚀，膏体表面光滑细腻。牙膏经5个月高温和7个月常温观察检验，符合牙膏新标准，可作牙膏原料使用。
高白膨润土用于化妆品，具有去污、xx、止庠、美容、保温等性能。
陶瓷：白膨润土在陶瓷中用作塑性填料，特别是在需要烧结后高白度的产品中。其流变和可膨胀特性使得陶瓷灰膏具有了可塑性并增加了强度，同时在膏体中使水的悬胶体稳定，同时，其干粘合性为焙烧后的最终产品提供一种高结合强度和抗弯曲的能力。在陶瓷釉料中，白膨润土还用作增塑剂和增稠剂，为釉料和支持物提供强度、可塑性和高粘着性，有利于球磨。
造纸：在造纸工业，白膨润土可用作多功能白色矿物填料。
涂料：在涂料中作粘滞调节剂和白色矿物填料，可部分或全部代替钛白粉。
此外，白膨润土还可用在xx胶粘剂、聚合物、油漆中。
2.4 活性白土（颗粒白土）
活性白土是用膨润土为原料，经活化处理，再经水漂洗、干燥制成的吸附剂，外观为乳白色粉末，无臭，无味，xx，吸附性能很强，能吸附有色物质及有机物质。在空气中易吸潮，放置过久会降低吸附性能。但是，加热至３００摄氏度以上便开始失去结晶水，是结构发生变化，影响褪色效果。活性白土不溶于水、有机溶剂和各种油类中，几乎xx溶于热烧碱和盐酸中，相对密度２．３～２．５，在水及油中膨润极小。广泛用于矿物油、动植物油脂、制蜡及有机液体的脱色精制。还可用作水分干燥剂，内服xx碱xx剂，维生素Ａ、Ｂ吸附剂，润滑油重合接触剂，汽油气相精制剂等，还可用作中温聚合催化剂、高温聚合剂和制造颗粒白土的原料。
我国活性白土的生产厂家约40个，年产量约为42万吨。{zd0}的生产装置能力为5万t/a。活性白土的产地主要集中在东北、华北、华东等地区，产量占了全国的70%以上。目前，我国活性白土的需求量为65万t/a左右，每年还进口约4万吨。
目前活性白土的生产工艺还存在三点难题需要解决：
（1）对膨润土原土有一定的选择性，并非对所有不同类型的膨润土都能生产出脱色率≥90％的高效活性白土，即另有一些类型的膨润土只能生产出脱色率≥80-85%的普通活性白土或半高效活性白土。活性度指标暂时还达不到H型（高活性度活性白土）对活性度的要求。因而它的使用范围受到了一些限制。
（2）酸性废水的处理，目前石灰用量太大。
（3）吸油率大。活性白土脱色使用量为油重的2%-5%。使用白土对油脂进行脱色，不可避免的要夹带油，夹带量一般为活性白土量的20%-50%，从而增加了炼耗和成本。目前，少数企业采用浸出法从活性废白土中将油分离出来，但分离后的油品由于白土的作用，色泽为乌黑，无法脱色出好的颜色。因此，国内油脂脱色部门希望吸油率小的活性白土。
美国活性白土的生产能力已达到400万吨/年以上，而我国仅为20万吨/年左右，油脂脱色等部门用的优质活性白土尚需从国外进口。椐统计，我国近年来对活性白土的需求量以每年7-8%的速度递增。经过国内市场的考察分析，仅就油脂精炼市场庞大，据业内专家预测，我国年产各种植物油约800万吨，进口油500-600万吨，其中精炼油占总数的1/2，约650万吨。因此，生产高效活性白土市场前景广阔。
颗粒白土是以活性白土为主要原料经化学处理而成的，外观为不定型小颗粒状，它比活性白土有更高的比表面积，具有很高的吸附能力，广泛用于石化行业芳烃提纯，航空煤油精炼，也用于润滑油、基础油、柴油等油品的精制，脱除油品中残余的烯烃、胶质、沥青、碱性氮化物等杂质。
2.5 有机膨润土（改性膨润土）
一般地说，有机膨润土（胺化土）是将钠基膨润土用有机胺盐覆盖而得。
有机膨润土主要用于油漆油墨、石油钻井、聚合物活性填充剂等领域。
有机膨润土是有机液体的有效胶凝剂。在液态有机系统中加入相当少量的有机膨润土，将大大影响其流变性，粘度增大，流动性改变，系统成为触变的。有机膨润土主要用于油漆、印刷油墨、润滑油、化妆品及其他许多工业部门，以控制粘度和流动性，使生产更容易、储存稳定性及使用性能更好。在环氧树脂、酚醛树脂、沥青等合成树脂及Fe、Pb、Zn等系列颜料油漆中，可作防沉助剂，具有防止颜料沉底结块、耐腐蚀、加厚涂层等；用于溶剂性油墨可作增稠助剂，以调整油墨的粘度和稠度，防止油墨渗散，提高触变性。
有机膨润土用于石油钻井，可作配制油基泥浆和助卡剂，增加泥浆的稠度、提高泥浆分散性和悬浮性。
有机膨润土是用作轮胎、胶板等橡胶及部分塑料制品的填料。有机膨润土用作橡胶填料，是国际上八十年代新技术，原独联体、美、英等国家广泛应用。吉林化学工业公司研究院经过三年的研制， 成功地开发出生产橡胶用有机膨润土（也叫改性膨润土）技术方法。产品在桦甸、吉林、长春、吉化等轮胎厂进行试用，效果显著，不仅轮胎使用寿命延长，轮胎生产成本也大大降低。橡胶用有机膨润土（改性膨润土）得到橡胶企业的认同和欢迎，市场潜力巨大。此后，浙江的丰虹、华特开发出有机膨润土及超细/纳米有机膨润土，为有机膨润土（改性膨润土）的应用提供原料的保障。
纳米级有机膨润土还用于尼龙、聚酯、聚烯烃（乙烯、丙烯、苯乙烯、氯乙烯）和环氧树脂等塑料的纳米改性，改善其耐热性、强度、耐磨性气体阻隔性和比重。纳米级有机膨润土在橡胶中应用主要用于橡胶制品的纳米改性，改善其气密性，定伸引力和耐磨性、防腐性、耐侯性、耐化学性。聚氨酯弹性体／蒙脱土纳米复合材料、三元乙丙橡胶／蒙脱土纳米复合材料都得到很好的研究。
2.6 膨润土白炭黑
白炭黑即水合二氧化硅，是微细粉末状或超细粒子状的二氧化硅。是用于彩色、浅色橡胶制品的主要补强填料之一，是德国在40年代作为炭黑的代用品开发出来的，现在已广泛地用于橡胶、制鞋、塑料、油漆、造纸、合成树脂和油脂等工业部门，其中橡胶、制鞋用量{zd0}。1958年前后我国开始研制生产白炭黑。有人称21世纪是绿色轮胎时代，白炭黑在轮胎行业的使用将大大刺激白炭黑的需求；另外橡胶制品的彩色、浅色化发展趋势以及其它工业领域应用的开拓也必将极大地刺激白炭黑的需求。以膨润土为主要原料生产白炭黑生产工艺新颖先进，流程合理，低能耗，原料价格低廉易得，是国家鼓励开发的{gjj}重点新产品，具有强劲的市场竞争优势。我国膨润土资源非常丰富，居世界xx，分布广，易开采，但目前仅仅提供初级产品，效益低。利用膨润土生产白炭黑，增加膨润土的附加值，且成本低，为白炭黑在更广泛的领域应用创造了条件。
白炭黑的用途很广，目前国内年产量低，不能满足需求，市场缺口很大。用膨润土制备白炭黑能耗只为沉淀法（酸中和水玻璃）的1/5，原材料消耗成本只为沉淀法的1/3，与沉淀法生产的白炭黑相比每吨成本约低1000 -2000元左右。低成本的白炭黑为白炭黑用于彩色、浅色橡胶制品的补强提供了价格优势。同时膨润土制备出的白炭黑无疑还是白炭黑/膨润土复合填料，具有着白炭黑、膨润土各自的功能性，可极大地开拓橡胶制品的彩色、浅色化的应用领域。
2.7 4A沸石
4A沸石是具有四面体骨架结构的硅铝酸盐晶体，其合成方法有水玻璃法、xx沸石法、活性白土法、膨润土法、高岭土法和煤矸石法。水玻璃法工艺成熟，容易控制，产品质量好，但成本高。活性白土法、高岭土法和煤矸石法生产4A沸石需要高温焙烧原矿石，能源损耗较大，同时，对环境也会产生一定程度的污染。用xx沸石生产4A沸石，不需要高温焙烧，但需要加入含铝的成分。膨润土法利用xx蒙脱土为原料，成本大大降低，污染小，产品质量稳定可靠。
4A沸石是无磷洗涤剂广泛采用的一种代磷助剂。洗衣粉中的洗涤助剂--三聚磷酸钠，对江河、湖泊等水域产生了“营养富集”污染。2000年，国家环保避将含磷洗衣粉列为禁止使用的产品。目前，我国年沸石用量已超过30万吨，但我国现在生产4A沸石的生产量仅有5万吨左右，，可见，国内4A沸石需求缺口非常大。此外，4A沸石还可用于石油催化裂化、吸附干燥等方面。因此，4A沸石具有广阔的市场前景，尤其用膨润土合成洗涤剂助剂4A沸石更有潜力。
2.8 无机铝盐
用膨润土可以生产氯化铝或硫酸铝。
硫酸铝{AL2(SO4)3?18H2O}是白色结晶体，比重为1.69。在空气中长期存放易吸潮结块，脱水温度为86.5?С，能溶于水、酸和碱，不溶于醇，水溶液呈酸性，具有酸而涩的味道。加热到530?С时开始分解，860?С分解结束，分解最终产物为r-Al2O3。硫酸铝产品广泛应用于糊料净水造纸、印染、制革、木材防护及消防药剂等工业部门。
3 附加值高的膨润土产品
我国膨润土矿产资源的储量占世界{dy}位，但是开发利用的程度很低，虽然产销量逐年上升，仍是一种“低出高进”的局面，即出口低级产品（原矿、铸造用、钻井用、低档活性白土等），进口高级产品（洗衣粉柔顺剂、xx有机土、膨润土防水毯等）。目前，我国膨润土年产量已超过290万吨，但高级产品如超细/纳米级膨润土年产量不超过5000吨，资源带来的效益极差。这也是我国膨润土矿产资源丰富（累计开采量不足已探明储量的1%）、资源型行业竞争不是很剧烈、企业规模小、技术水平低造成的。综上所述，大力开发附加值高的膨润土产品可获得高附加值的回报，并避免资源浪费。膨润土附加值高的产品有以下几种，值得大力开发。
3.1无机织物柔软剂
3.2陶瓷增塑剂
3.3牙膏用研磨剂（增稠剂、触变剂）
3.4颜料填料
3.5造纸功能矿物填料
3.6医药用蒙脱石
3.7酒类澄清剂
3.8化妆品的底料
3.9淀粉改性剂
使储存稳定性及使用性能更好。
3.10素食者添加剂
替代着传统的由动物转换的添加剂，如蛋白和明胶。
3.11橡塑用改性膨润土
3.12纳米级(有机)膨润土
3.13 膨润土白炭黑
3.14无碳复写纸用显色剂用活性白土　
无碳复写显色剂是生产无碳复写纸的主要原料,无碳复写纸是一种不要复写纸，自动生色完成多层复制的特种纸，广泛应用于各行业办公事务中的表格、xx、帐单、标签、证券等。我国制造无碳复写纸用的活性白土显色剂原来用的是德国、日本两家公司生产的白土显色剂，年用量2000多吨，每吨价格高达1.7万元人民币。现用的是瑞丰化工有限公司的白土显色剂，每吨1.1万元人民币。该显色剂白度在８５％ 以上，有良好触变性，浆液不沉淀，显色速度快，发色性能好。
3.15白炭黑/膨润土复合填料
3.16纳米级有机膨润土/聚合物母料
用纳米级有机膨润土和聚烯烃等聚合物可以制成纳米级有机膨润土/聚合物母料（改质而容易分散之共混物），纳米级有机膨润土/聚合物母料与橡胶或弹性体复合后就可以制备纳米膨润土复合热塑性弹性体，可加速纳米热塑性弹性体的开发。
美国AMCOL International Corporation 的全资子公司―Nanocor公司就有纳米蒙脱土/聚合物母料(masterbatches)产品。