中國粉體網(wǎng)訊  膨潤土是以蒙脫石為主要成分、用途廣、性能優(yōu)良的粘土資源，有著“萬用粘土”的美譽。天然產(chǎn)出的膨潤土中, 根據(jù)蒙脫石晶層表面吸附離子的種類不同, 可將膨潤土劃分為鈉基、鈣基、鎂基及鋁（氫）基膨潤土等不同類型，常見的是鈣基和鈉基膨潤土。

我國膨潤土礦產(chǎn)資源十分豐富, 分布廣泛, 總儲量居世界前列, 但多為鈣基膨潤土, 其吸附等理化性能和工藝技術(shù)性能明顯差于鈉基膨潤土, 所以對膨潤土的鈉化改性是其深加工的一項重要研究內(nèi)容。

鈣基膨潤土的鈉化改性機理

以吸附 Ca2+ 為主的稱為鈣基膨潤土；以吸附Na + 為主的稱為鈉基膨潤土。鈉基膨潤土的物化性能明顯優(yōu)于鈣基膨潤土，主要表現(xiàn)為分散性、膨脹性、熱穩(wěn)定性高，陽離子交換容量大，膠體懸浮液觸變性、粘度、潤滑性好，因此其應(yīng)用更為廣泛。

鈉化改性主要是利用蒙脫石片狀結(jié)構(gòu)具有陽離于交換的特點，把高價的鈣鎂等離子置換出來，調(diào)節(jié)其蒙脫石中交換性陽離子鈉與鈣的比值，以及二氧化硅與三氧化二鋁、三氧化二鋁及氧化鎂的比值。鈉化的過程為：

這是一個可逆交換反應(yīng)，為了使反應(yīng)向右反應(yīng)，可提高 Na+的濃度或降低 Ca2+的濃度。一般條件下，上述反應(yīng)不容易達到完全，因為鈣基膨潤土為片狀晶形，它只能以疊晶幾何體的形式懸浮于水中，進入層間的鈉化反應(yīng)較難進行。表層吸附的鈉離子由于水化作用而形成了隔水膜，包裹著顆粒內(nèi)部未鈉化的鈣基膨潤土，如果這一層鈉化模不能及時剝離，就會影響里層的鈉化。因此鈉化反應(yīng)是否能夠完全，關(guān)鍵在于鈉化方法和條件。

鈣基膨潤土的鈉化改型工藝

膨潤土鈉化處理屬于膨潤土礦物的初加工，加工量大同時對處理效果要求高，處理效果的好壞直接影響到其應(yīng)用以及后續(xù)產(chǎn)品加工，在批量加工中選用合理鈉化工藝又是膨潤土鈉化處理中的關(guān)鍵問題。一般的膨潤土鈉化方法分為干法、濕法和半干法。

濕法改型工藝

濕法改型工藝又稱為懸浮液法，在水介質(zhì)中添加鈉鹽并不斷攪拌, 使膨潤土充分分散、膨脹而實現(xiàn)鈉化。該法易得到高質(zhì)量的鈉基膨潤土。

來自蚌埠學院的王麗婷等公開一種鈣基膨潤土的改性方法，濕法提純鈣基膨潤土后，在超聲和微波協(xié)同作用下，先利用由磷酸三鈉和碳酸鈉組成的鈉化劑進行鈉化改性，再采用季銨鹽有機改性；具體包括以下步驟：

本發(fā)明利用超聲和微波的協(xié)同手段，提高膨潤土的通透性和層間傳質(zhì)速率，進而加速鈉化劑和季銨鹽在膨潤土層間的富集效應(yīng)，明顯縮短改性時間，并提高產(chǎn)物質(zhì)量。

干法改型工藝

干法加工工藝是將碳酸鈉加入膨潤土中經(jīng)擠壓而成。常用的干法鈉化方法有：堆場鈉化法、輪碾鈉化法、雙螺旋混合擠壓鈉化法、螺旋阻流擠壓法等。工業(yè)上比較成熟的方法是擠壓鈉化法，這種方法工藝路線簡單，總投資少， 生產(chǎn)周期短，簡單，便于生產(chǎn)。

來自宣化縣立石膨潤土加工有限公司的李秀明將鈣基膨潤土原礦晾曬至水份為13%~18%，每1000公斤原礦加入20公斤堿，通過攪拌機，攪拌均勻，進入破碎機把大塊進行破碎處理，加水攪拌均勻，進入電加熱擠壓機，擠壓機功率300W以上，壓料溫度為80°以上擠壓15~30分鐘完成后即可完成改型，膨脹比為1:30。此方法適用于將天然改機膨潤土通過人工擠壓改型為鈉基膨潤土的一種方式，改型成功后的鈉基膨潤土適用于涂料、膩子粉等產(chǎn)品中，作為一種黏合劑使用，具有工藝方法簡單、添加劑少、成本低、加工快的優(yōu)點。

半干法改型工藝

周磊等采用半干法工藝對礦粉進行鈉化改性。其中，鈉化劑粉末加入法工藝流程是：原土→干粉碳酸鈉→加水碾壓→存放→粉碎成粉→性能檢測。鈉化劑水溶液加入法工藝流程是：原土→碳酸鈉水溶液→碾壓→存放→粉碎成粉→性能檢測。成功地制備了高膨脹容、高復用性的優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤土。

鈉化劑的選擇及改性效果 

使用不同的鈉化劑對鈣基膨潤土改性有著重要影響。在選擇改性劑時既要考慮改性劑鈉化的徹底性，也要考慮改性劑使用過程中有無負面影響，同時還要考慮到改性劑的價格。

目前膨潤土鈉化改性的無機處理劑有：碳酸鈉、草酸鈉、焦磷酸鈉、磷酸鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸鋰、碳酸鎳、氧化鎂、氧化鈣、碳酸鎂等。劉洪杰等 的研究表明，利用Na2CO3作為鈉化劑時，在其最佳濃度為4%，鈉化時間為30 min，水浴溫度為70℃時，鈉化處理后的膨潤土的鈉離子含量由1.47%提升到 32%，達到了鈉化改性的目的。姜巍、胡雪峰等研究了不同種鈉化劑對鈉化效果的影響，結(jié)果都表明 Na2CO3改性劑的效果要優(yōu)于NaCl，經(jīng)過Na2CO3鈉化后的土的膨脹容和膠質(zhì)價分別提升20mL/g 和 200mL/g 左右，鈉化后的產(chǎn)品都能達到工業(yè)化使用的要求。

小結(jié)

鈉基膨潤土比鈣基膨潤土性能優(yōu)越、經(jīng)濟價值高，從而鈉基是膨潤土深加工的基礎(chǔ)。充分利用膨潤土鈉化的各種工藝條件的影響，通過控制工藝條件來改變鈉基膨潤土的物化性質(zhì)，將產(chǎn)出不同性質(zhì)的膨潤土產(chǎn)品，以滿足工業(yè)中的各種需要。

參考資料：

張國宏等.鈉基膨潤土及制備工藝研究進展

周磊等.鈣基膨潤土鈉化工藝的研究

王撫撫等.膨潤土的改性研究進展

許小龍.膨潤土鈉化改性和無機柱撐的研究

平仙隱.鈣基膨潤土的改性研究——作為以插層技術(shù)制備的納米塑料的填充物

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/三昧）

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