黑山膨润土物化性能研究

李彩霞，任瑞晨，刘 健，马新超，张春龙

(辽宁工程技术大学资源与环境工程学院，辽宁 阜新 123000)

黑山膨润土物化性能研究

李彩霞，任瑞晨，刘 健，马新超，张春龙

(辽宁工程技术大学资源与环境工程学院，辽宁 阜新 123000)

本文通过岩矿鉴定、XRD、扫描电镜、粒度、化学成分等分析，对黑山膨润土的性能进行了分析研究，该膨润土属于钙基、二八面体蒙脱石，结晶度较差，并具切脱(cheto)型蒙脱石的特点，膨润土中含较多杂质。本研究为该膨润土的开发利用奠定了基础。

膨润土；物化性能；黑山

1 引言

对膨润土进行矿物学和物理化学性质的研究，是对膨润土进行深加工和分类开发应用的基础。膨润土是一种硅酸盐矿物资源，其开发利用的基础是其主要矿物蒙脱石独特的性能。而膨润土具有明显的区域特性，不同地区的膨润土具有不同的特性，因此，对膨润土进行矿物学和基本性能研究，是膨润土在各领域应用的基础，为客观评价其在各领域应用的可能性提供依据。

膨润土的应用基础是其主要组分蒙脱石的表面特性、矿物结构以及层间离子的交换性。蒙脱石是2∶1型层状结构，晶格内部同晶置换产生负电荷，具有层间离子的交换吸附特性。因此，必须对膨润土矿物学和物化性质进行深入研究，在精、深加工和产业化应用等方面才能做到有的放矢，减少盲目性，降低加工成本，提高产品档次和经济附加值，实现高效利用。

2 黑山膨润土物化性能特征

2.1 化学成分

黑山膨润土矿石的主要矿物成分是蒙脱石，其含量70%左右；其他伴生杂质矿物主要有(%)：方解石5～10，拉长石15～20，石英5等。蒙脱石晶粒较细小，主要杂质矿物方解石和石英的粒度较粗，分布较均匀，与蒙脱石的共生关系比较密切。属沉积火山碎屑岩改造型，呈灰白色。膨润土矿石化学成分见表1。

表1 膨润土矿石化学成分

由表1可知，该膨润土的SiO2/Al2O3质量比值大于5，与理论值(2.36)差距较大，说明该膨润土中含较多杂质，碱金属氧化物含量少于碱土金属氧化物含量，说明黑山膨润土为钙基膨润土[1-2]。

2.2 XRD分析

不同的矿物晶体进行X-射线衍射后，所得到的衍射现象是不同的，从X-射线衍射图谱可以了解矿物的结晶程度和水化程度、判断矿物的种类及其相对含量。其中强度最大的d001基面反射是鉴定蒙脱石类矿物的特征反射。不同矿物所含的交换阳离子不同，d001值不同。利用X-射线衍射结果及蒙脱石的特征面网d001的变化，可以判定膨润土类型[3]。

XRD测试条件：电压40kV，电流40mA，Cu靶，起始角5°，扫描速度0.06°/s。膨润土(原矿)的X-射线衍射图谱见图1。

蒙脱石族矿物的d001为重要的衍射峰，根据峰d值大小来划分蒙脱石的类型。由图1可知黑山蒙脱石的d001为，为钙基蒙脱石；蒙脱石的d001峰峰体较宽，峰顶不太尖锐，峰的对称性较差，说明该蒙脱石结晶度较差。

蒙脱石族矿物的d060峰是另一个较重要的衍射峰，可用它的d值大小来划分蒙脱石的类型。d060为，因而都属于二八面体蒙脱石，并具切脱(cheto)型蒙脱石的特点[4]。

2.3 扫描电镜分析

利用扫描电子显微镜(SEM，岛津SEM-SS550)对膨润土进行形貌分析，见图2。

由图2可以看出，膨润土原矿中粒度比较细，而且团聚现象比较严重。

2.4 物性测试分析

试剂：焦磷酸钠、轻质氧化镁、盐酸、次甲基蓝，以上药品均为分析纯。

仪器：分析天平TG328A(S)、电子天平BP221S、真空干燥箱DZF-6090、X-射线衍射仪DX-2000、扫描电镜岛津SEM－SS550、吸水率分析仪(自制)、GJ-1A型密封式化验制样粉碎机、激光颗粒分布仪BT-9300型。

对黑山膨润土主要性能指标进行了测试，试验结果如下：蒙脱石含量70.3%；胶质价56.2mL/15g；膨胀容11.2mL/g；pH值9.0。膨润土的粒度测试结果见图3，粒度典型结果见表2。

表2 黑山膨润土粒度测试的典型结果

由以上试验可以看出该膨润土粒度比较细，分布较均匀，中位径为5.08μm。

吸水率指单位质量的膨润土试料，在自身毛细作用下，2h所能吸附水的质量为吸水率，而前10min的吸附水质量和2h的吸附水之比为吸水比。黑山膨润土吸水率及吸水比测试结果见表3。

表3 黑山膨润土吸水率测试结果

由表3可以看出，黑山膨润土的吸水比为88%，10min的吸水率为219.1%，2h的吸水率为249%，吸水性能较好。

3 结论

(1) 黑山膨润土矿石的主要矿物成分是钙质蒙脱石，其他伴生杂质矿物主要有方解石、拉长石、石英，另外还有少量方英石等。

(2) 蒙脱石的含量为70.3%；胶质价的平均值为56.2mL/15g；膨胀容的平均值为11.2mL/g，吸水比为88%。

(3) 该膨润土属于钙基、二八面体蒙脱石，结晶度较差，并具切脱(cheto)型蒙脱石的特点。

[1]李彩霞,任瑞晨,廖明义.膨润土基铁精矿粉球团高效粘结剂的研究[J].非金属矿,2009,(3):42-43.

[2]李彩霞,任瑞晨,贾英杰.膨润土及其产品除氟试验研究[J].中国非金属矿工业导刊,2009,(6):45-47.

[3]苗春省.X射线衍射快速划分膨润土类型的方法.矿物学报[J].1984,(3):88-91.

[4]李彩霞,任瑞晨,董庆国,等.某膨润土钠化改性性能试验研究[J].辽宁工程技术大学学报,2009,28(4):649-651.

Study on Phychemical Properties of Heishan Bentonite

LI Cai-xia, REN Rui-chen, LIU Jian, MA Xin-chao, ZHANG Chun-long
(College of Resource and Environment Engineering, Liaoning Technology University, Fuxin 123000, China)

The properties of the bentonite are analyzed by rock and mineral analysis, XRD, SEM, particle size analysis, chemical composition analysis, and so on. The bentonite is a calcium-montmorillonite and it is a type of 2-octahedrons' body. And it has cheto characteristics. The bentonite contains more impurities. The study can lay the foundation for the development of Heishan bentonite.

bentonite; phychemical properties; Heishan

P619.255;P574

A

1007-9386(2011)03-0034-02

辽宁省科技厅计划项目(2009402008)；辽宁省科学技术计划项目(2007304011)；全国大学生创新性实验项目(2010)。

2011-05-12