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铝硅系耐火原料膨润土

作者:admin 发布日期: 2020-12-17 二维码分享

膨润土资源丰富,分布甚广,总储量约为25亿t;其中,美国、原苏联和中国的储量占总储量的3/4,其次是意大利、希腊、澳大利亚和德国。钙基膨润土约占其中的70%~80%,钠基膨润土储量不足5亿t。因此,膨润土资源虽然十分丰富,但用量较大的高质量钠基膨润土却十分短缺。我国膨润土90%为钙基膨润土。膨润土矿遍布全国23个省,大型矿床有20多个。

膨润土在耐火材料中的应用也主要是利用其优异的可塑性能,用于改善耐火泥浆、耐火涂料或喷涂料的可塑性、悬浮性、黏性或附着性。由于其吸水量很大,为了避免较大的收缩,保障高温使用性能,一般加入量较少。

膨润土(Bentonite),又称斑脱岩、膨土岩,是以蒙脱石为主要成分(可达85%~90%)的黏土岩,也是一种相对较软的岩石,在地质年代中由天然的火山灰变质而成。根据蒙脱石可交换阳离子的种类、含量和层电荷大小,将膨润土划分为钠基膨润土、钙基膨润土、漂白土3种。其中钙基膨润土包括钙钠基、钙镁基等膨润土。

膨润土的主要矿物是蒙脱石(Montmoril-lonite),含少量碱或碱土金属的含水铝硅酸盐矿物,属于铝硅酸盐族,具有极强的吸水性、阳离子交换能力、膨胀性、可塑性和结合能力。蒙脱石是以Al₂O₃的含水硅酸盐为主体的黏土矿物,成分复杂。其化学通式为:Naₓ(H₂O₄){(Al₂ₓMgOₓ)[Si₄O₁₀](OH)₂或简写为mAl₂O₃-nSiO₂-XH₂O,或者进一步简写为Al₂O₃·4SiO₂· nH₂O。

膨润土中常含少量伊利石、高岭石、埃洛石、绿泥石、沸石、石英、长石、方解石等。它一般为白色、淡黄色,因含铁量多少又呈浅灰、浅绿、粉红、褐红、砖红、灰黑色等,具有蜡状、土状或油脂光泽。蒙脱石矿物属单斜晶系,有的松散如土,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的含量对膨润土的理化性质和工艺技术性能影响颇大。膨润土具有强的吸湿性和膨胀性,可吸附8~15倍与自身体积的水量,体积膨胀可达几倍至十几倍。

河南信阳上天梯膨润土矿石为钙基膨润土,性能略差于钠基膨润土,主要矿物成分是钙质蒙脱石,含量40%~70%;其他伴生杂质矿物主要为方石英,含量20%~30%;另外还有少量的方解石、伊利石、菱铁矿和有机质。钙质蒙脱石晶粒比较细小,多为1~3µm。主要杂质矿物方石英的粒度为0.1~0.5µm,分布较均匀,与蒙脱石的共生关系比较密切。与理想蒙脱石结构成分相比,SiO₂和Si:Al分子比都明显偏高,而Al₂O₃则相对偏低,即有过剩的氧化硅存在。

膨润土基本性能包括吸蓝量、阳离子交换总量及分量、胶质价、膨胀容、pH值等。

工艺性能测试项目是按其用途确定的,常见的有:

(1)机械制造:湿压强度、干压强度、热态湿拉强度、透气性;

(2)冶金球团:抗压强度、落下次数、爆裂温度、2h和24h吸水率;

(3)钻井泥浆:造浆率、失水率、黏度计读数、塑性黏度、湿筛分析等;

(4)石油化工:脱色力、比表面积、游离酸、活性度、水分、粒度等。

根据用途,膨润土需进行如下项目检验:

(1)吸水性。膨润土能吸附8~15倍于自身体积的水量,吸水后体积膨胀,体积能膨胀增大几倍或十几倍。以吸水率和吸水比表示膨润土的吸水性。单位质量的膨润土所能吸附水的质量称为吸水率(%),以百分数表示。在初始阶段,它随时间的延长而增大,而后达到饱和。前10min的吸水量和2h的吸水量的百分比称为吸水比

(2)膨胀容。膨润土的膨胀性能以膨胀容表示,膨润土在稀盐酸熔液中膨胀后的容积称为膨胀容。钠基膨润土比钙基、酸性膨润土的膨胀容高;同一属性的膨润土,含蒙脱石愈多,膨胀容愈高。膨胀容是鉴定膨润土矿石属性和质量的技术指标之一。

(3)吸附脱色性。膨润土对各种气体、液体、有机物质具有一定的吸附能力,吸附量可达5倍于自身质量,尤其是酸性膨润土和经酸处理活化的活性白土对各种油类具有良好的脱色性能。

(4)胶质价。膨润土在水介质中能分散成胶体悬浮液,这种悬浮液具有一定的黏滞性、触变性和润滑性,以胶质价表征这些性能。

(5)粘结性和可塑性。膨润土、水、泥或砂等的掺和物有粘结性和可塑性,一般以湿态抗压强度(湿压强度)、热态湿拉强度表示。湿压强度用以评价膨润土的湿态粘结能力。

(6)造浆性能。衡量膨润土的造浆性能的主要指标之一是造浆率,即单位质量的膨润土可以配制成具有表观黏度为15Pa·s的悬浮液的体积数(m³/t)。


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