最新版膨润土开发利用项目可行性研究报告

膨润土开发利用项目可行性研究报告

一．膨润土矿的概况

1.膨润土和膨润土矿：膨润土（Bentonite）是火山喷发后的火山灰的沉积物，受到凝灰岩的积累作用或者玻璃岩的热水作用而形成的一种天然无机粘土矿物，是亿万年前天然形成的，学名叫蒙脱石（Montmorillonite ）。膨润土这一名称是美国地质学家

W•C•Knight 在1898 年命名美国怀俄明州洛基山脉附近Fort Benton 出露的粘土岩（页岩）时提出来并开始采用的，是一种以蒙脱石类矿物为主要组成的岩石。世界上最著名的膨润土矿位于美国的南达科他州、怀俄明州以及加拿大和格鲁吉

亚等国。是以蒙脱石为主的含水粘土矿。蒙脱石的化学成分为: （A l2,Mg3 ）S i4O10 OH2?nH2O，由于它具有特殊的性质。如膨

润性、粘结性、吸附性、催化性、触变性、悬浮性以及阳离子交

换性。所以广泛用于各个工业领域。别名膨土岩；皂土；斑脱岩。

膨润土矿是一种多种用途的矿产，其质量和应用领域主要取

决于其中蒙脱石含量和属性类型及其晶体化学特性。因而，其开发利用必须因矿而异，因作用而异。如生产活性白土，钙基转钠

基，供石油钻探用的钻井注浆，代替淀粉用于纺纱、印染的浆料，建材上用内外墙涂料,制备有机膨润土,用膨润土合成4A 沸石、生产白炭黑等等。

2.膨润土的化学成分和微观结构

膨润土的一般结构式为：

Nax(H2O)4{(Al2-xMgx)[Si4O10](OH)2} 膨润土是粒径小于

10-9m 的无机质。微观结构显示膨润土为层片状结构，每一层又

由两层硅氧四面体和铝氧八面体组成。

(Na,Ca)0.33(Al,Mg,Fe)2[(Si,Al)4O10](OH)2 nH2O(·蒙脱石)；

分析值：Al2O3 ：16.54%、FeO：0.26%、SiO2：50.95%、Fe2O3：1.36%、MgO ：4.65%、CaO：2.26%、K2O ：0.47%、H2O：23.29%。膨润土的晶体结构如图所示：

3.膨润土组成：1898 年美国地质学者Knighl 在美国怀俄明州落基山河附近发现了一种绿黄色吸水膨胀的粘土物质，由于产地为: ―Fort Beton，因‖而取名膨润土(Betonite) 。膨润土也叫斑脱岩或膨土岩,膨润土的主要矿物成分是蒙脱石，含量在85-90%，膨润土的一些性质也都是由蒙脱石所决定的。蒙脱石可呈各种颜色如黄绿、黄白、灰、白色等等。可以成致密块状，也可为松散

的土状，用手指搓磨时有滑感，小块体加水后体积胀大，在水中

呈悬浮状，水少时呈糊状。蒙脱石有吸附性和阳离子交换性能，

可用于除去食油的毒素、汽油和煤油的净化、废水处理；由于有

很好的吸水膨胀性能以及分散和悬浮及造浆性，因此用于钻井泥浆、阻燃（悬浮灭火）；还可在造纸工业中做填料，可优化涂料

的性能如附着力、遮盖力、耐水性、耐洗刷性等；由于有很好的

粘结力，可代替淀粉用于纺织工业中的纱线上浆既节粮，又不起毛，桨后还不发出异味。分子式为：

4.膨润土的分类

一般将天然膨润土按化学成分分为钠基和钙基两大类。在膨润土微观结构的层片间存在大量可交换阳离子，当可交换阳离子

为钠离子时即为天然钠基膨润土，相应存在天然钙基膨润土。目前我国已探明的膨润土90%以上都是天然钙基膨润土，天然钠基膨润土多埋藏较深，且多和其他矿物伴生，给开采利用带来不便。膨润土的层间阳离子种类决定膨润土的类型，层间阳离子为Na+ 时称钠基膨润土；层间阳离子为Ca2+时称钙基膨润土；层间阳

离子为H+ 时称氢基膨润土(活性白土)；层间阳离子为有机阳离

子时称有机膨润土。

①氢基膨润土（活性白土）：活性白土是用粘土（主要是膨

润土）为原料，经无机酸化处理，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，无毒，吸附性能很强，能

吸附有色物质、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，几乎完全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。

②有机膨润土：有机膨润土是一种无机矿物/有机铵复合物，以膨润土为原料，利用膨润土中蒙脱石的层片状结构及其能在水或有机溶剂中溶胀分散成胶体级粘粒特性，通过离子交换技术插

入有机覆盖剂而制成的。有机膨润土在各类有机溶剂、油类、液

体树脂中能形成凝胶，具有良好的增稠性、触变性、悬浮稳定性、

高温稳定性、润滑性、成膜性，耐水性及化学稳定性，在涂料工

业中有重要的应用价值。在油漆油墨、航空、冶金、化纤、石油

等工业中也有广泛的应用。

③抗盐膨润土：海水造浆、抗盐膨润土不受环境地理位置限制，可以就地取水，也不受天气条件制约，可以随时使用。抗盐

膨润土解决了其他抗盐膨润土滤失量过大（140-160ml ）弊端，其滤失量不大于14ml 。它具有溶解速度快、水化能力强、造浆率高、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回旋阻力小、钻井率

高等优点。尤其是在施工中遇到泥沙层和盐层时，其较强的抑制性可防坍塌，防止井径扩大，减少钻井过程中的起下钻遇阻、

下钻不到底及卡钻等情况发生。

5.膨润土的性质：膨润土是一种黏土岩、亦称蒙脱石黏土

岩、常含少量伊利石、高岭石、埃洛石、绿泥石、沸石、石英、

长石、方解石等；一般为白色、淡黄色，因含铁量变化又呈浅灰、浅绿、粉红、褐红、砖红、灰黑色等；具蜡状、土状或油脂光泽；膨润土有的松散如土，也有的致密坚硬。主要化学成分是二氧化硅、三氧化二铝和水，还含有铁、镁、钙、钠、钾等元素，Na2O 和CaO 含量对膨润土的物理化学性质和工艺技术性能影响颇大。蒙脱石矿物属单斜晶系，通常呈土状块体，白色，有时带浅红、

浅绿、淡黄等色。光泽暗淡。硬度1～2，密度2～3g/cm3。按蒙脱石可交换阳离子的种类、含量和层电荷大小，膨润土可分为钠基膨润土(碱性土)、钙基膨润土(碱土性土)、天然漂白土(酸性土