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凹 凸 棒 土

　　凹凸棒土介紹凹凸棒石（Attapulgite）

　　又稱坡縷石（Palygouskite）或坡縷縞石，是一種具鏈層狀結構的含水富鎂硅酸鹽粘土礦物。其結構屬2：1型粘土礦物。在每個2：1單位結構層中，四面體晶片角頂隔一定距離方向顛倒，形成層鏈狀。在四面體條帶間形成與鏈平行的通道，通道橫斷面約3.7*6.3A°。通道中充填沸石水和結晶水，見凹凸棒石粘土晶體結構圖。

　　凹凸棒石粘土是指以凹凸棒石（attapulgite ）為主要組分的一種粘土礦物。凹凸棒石為一種晶質水合鎂鋁硅酸鹽礦物，具有獨特的層鏈狀結構特征，在其結構中存在晶格置換，幫晶體中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，晶體呈針狀，纖維狀或纖維集合狀。凹凸棒石具有獨特的分散、耐高溫、抗鹽堿等良好的膠體性質和較高的吸附脫色能力。并具有一定的可塑性及粘結力，其理想的化學分子式為：Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4·4H2O。具有介于鏈狀結構和層狀結構之間的中間結構。凹凸棒石呈土狀、致密塊狀產于沉積巖和風化殼中，顏色呈白色，灰白色，青灰色，灰綠色或弱絲絹光澤。土質細膩，有油脂滑感，質輕、性脆，斷口呈貝殼狀或參差狀，吸水性強。濕時具粘性和可塑性，干燥后收縮小，不大顯裂紋，水浸泡崩散。懸浮液遇電介質不絮凝沉淀。

　　凹凸棒石形態呈毛發狀或纖維狀，通常為毛毯狀或土狀集合體。莫氏硬度2—3，加熱到700～800°C，硬度>5。比重為2.05～2.32。

由于凹凸棒石獨特的晶體結構，使之具有許多特殊的物化及工藝性能。主要物化性能和工藝性能有：陽離子可交換性、吸水性、吸附脫色性，大的比表面積（9.6～36m2/g,使用北京金埃譜科技生產的全自動F-Sorb 2400比表面積儀BET方法測試）以及膠質價和膨脹容。這些物化性能與蒙脫石相似。凹凸棒石比表面積研究是非常重要的，凹凸棒石的比表面積檢測數據只有采用BET方法檢測出來的結果才是真實可靠的，國內有很多儀器只能做直接對比法的檢測，現在國內已經被淘汰了。目前國內外比表面積測試統一采用多點BET法，國內外制定出來的比表面積測定標準都是以BET測試方法為基礎的，請參看我國國家標準（GB/T 19587-2004）-氣體吸附BET原理測定固態物質比表面積的方法。比表面積檢測其實是比較耗費時間的工作，由于樣品吸附能力的不同，有些樣品的測試可能需要耗費一整天的時間，如果測試過程沒有實現完全自動化，那測試人員就時刻都不能離開，并且要高度集中，觀察儀表盤，操控旋鈕，稍不留神就會導致測試過程的失敗，這會浪費測試人員很多的寶貴時間。國內幾家生產比表面積測定儀廠商中，只有北京金埃譜科技有限公司的F-Sorb 2400比表面積測試儀是真正能夠實現BET法檢測功能的儀器（兼備直接對比法），更重要的北京金埃譜科技有限公司的F-Sorb 2400比表面積測試儀是迄今為止國內唯一完全自動化智能化的比表面積檢測設備，其測試結果與國際一致性很高，穩定性也很好，同時減少人為誤差，提高測試結果精確性　　

凹凸棒土應用

　　工藝特性

　　凹凸棒石粘土具有陽離子可交換性，江蘇盱眙等地各類凹凸棒石粘土可交換鈣離子量為7.5～12.5mmol/100g，可交換鎂離子量2.5～7.5mmol/100g。經活化處理后，可交換陽離子量明顯提高。

　　吸附脫色性能，其脫色力和凹凸棒石含量有關，含量越高脫色力越強。

　　強吸水性和造漿性能等。

　　主要用途

　　由于凹凸棒石粘土具有的特殊的物理化學性質和工藝性能，使其在石油、化工、建材、造紙、醫藥、農業等方面得到廣泛應用。國內目前用量最大的是涂料、鉆井泥漿、食用油脫色。

　　各行業中的應用

　　1、建材行業的應用

　　白云石凹凸棒石粘土作為涂料的填充劑、流平劑、增稠劑和穩定劑，其性能好，成本低，可代替傳統的輕鈣。凹凸棒石涂料的涂膜在電鏡里觀察，其晶體呈網狀排列，均勻地分布在有機粘結劑中，所以涂膜耐洗擦。尤其是凹土在外力攪拌下分散性好，形成穩定的不被電解質破壞的懸浮液，使涂料不沉淀、不分層，與傳統的106涂料相比較，具有多種優越性：涂刷性能好，不流掛，節約鈦白粉的用量，還可作油漆的填料，墻板材料的填料，生產天花板墻壁板，其特點是：對水份接受、排放性能強，不膨脹不變形，粘結性能好，質輕韌性大，具有隔熱保暖、吸聲的作用，可防蟲蛀，抗垂度強，能適應空氣溫度的變化，且不變形。

　　2、輕工

　　揉革，用凹土代替蘇打揉革，可節約20－30％貴重紅礬的用量，降低成本。揉制時間從6.2小時減少到4.2小時，揉出的革外觀好，彈性強，豐富、柔軟；也可作橡膠的填料，皮鞋底的填料，來增加除臭透氣能力，用凹土作為香型塑料花，釋放慢，保香時間長，成本低，柔軟不易破裂，造型美觀逼真。在造紙行業可作紙張加填和涂布顏料，主要用于凹版印刷，并可用于膠印、顏料、涂布紙和涂布紙板，目前造紙業正從酸式造紙向堿性造紙轉化，隨著中性施膠技術的推廣，特別是涂布紙和紙板產量的增長，需求較大。

　　3、農業、畜牧業、多種經營

　　凹土粉作為混合飼料的添加劑，以其特有的物理性能，能促進動物機體的新陳代謝，提高飼料轉化率，使動物食欲旺盛，皮毛豐潤，增重快，出欄早，降低飼養成本。同時還具有優良的吸附性，能有效地吸除動物的大腸肝菌、腸道毒素，起到防疫治病、除蟲殺菌的作用，并提供牲畜生長必要的微量元素；作為顆粒飼料的粘結劑，具有良好的粘結力，既降低了飼料生產成本，又可提高飼料的利用率，它能吸附魚塘中的氨離子，防水質污染，防腐臭。由于其比重輕，沉降速度慢，延長魚的食用時間，飼料利用率高，儲存期延長，外觀光滑；預混合飼料的生產技術要求較高，在國外被稱為飼料的核心，凹土作為預混飼料載體可節約大量的糧食，還可保持維生素等不會失效，微量元素不散失；作為復合肥粘結劑，造粒成型率高，時間短，所造顆粒強度高，表面光潔度好，保肥時間長，因此這種粘結劑，能提高生產能力，減少電耗，還可以節約滑石粉、氯化銨等高價原料的用量；以凹凸棒石作為農藥的懸浮劑和載體，生產特效農藥，可延長藥效，保質期長，并降低農藥生產成本；作化肥廠制氣的煤球粘結劑，粘結力強，強度高，成本低，造氣率高，還可提高煤球固定碳含量，降低粉塵污染等。

　　4、紡織

　　作為染料的懸浮劑填料，具有不掉色，著色力強，耐擦洗，色彩鮮艷，生產成本低等優點，還可作紡織行業的涂布刮漿。作印花糊料，在紡織印染行業中，活性染料常用的印花糊料為海藻酸鈉。由于海藻酸鈉粘度大，質量不穩定，應用中常出現沾網、拖帶和錯位而影響產品質量，凹土糊料可使印制產品得色深、色牢度強、質量優、并可顯著降低印染成本。

　　5、在地質勘探、海洋鉆井中的應用

　　膠體級凹凸棒石粘土經進一步進行物理化學加工，增加其造漿率，可制成符合OCMA和API標準的抗鹽粘土，而應用于地質鉆探、地熱鉆井、石油鉆井，特別是在內陸含鹽地層鉆探、海洋鉆井及超深鉆探中，使用該產品作為泥漿材料，具有分散性好、造漿率高、密封性好、抗鹽堿耐高溫性能穩定、防止井塌、保護井壁、減少廢井率等優點，并能降低鉆井成本。

　　6、脫色及水處理

　　加工后的凹凸棒石粘土制品是較為理想的吸附劑、食品加工助劑和食品添加劑，可取代活性炭。它不僅能脫色，還可除臭除味，除重金屬離子和致癌物質，還具有一定的選擇性，這就為生產提供了便利，它可作冰箱除臭劑、污水處理劑、家用凈水器、油脂精煉脫色劑，效果極為明顯，在醫藥上可作藥物的填料、載體、添加劑、粘結劑。使用凹凸棒石粘土對液體葡萄糖脫色可將由粉末活性炭凈化的十二道工序減少到十道工序，工藝周期縮短50分鐘，對發展生產十分有利。用凹凸棒石粘土凈化的成品糖，其色澤、體態、濃度、還原糖含量、PH值、二氧化硫離子含量、氯根含量、蛋白質含量、熬糖溫度以及鈣鎂離子含量等均達到現行行業標準，節約脫色處理費用60％左右，脫色后的濾餅可作混合飼料，減少了環境污染，達到綜合利用。

　　無論是在吸附過程中，還是在污水處理中，凹凸棒石粘土都可以再生，它耗能少，對環境保護非常有利。凹凸棒石粘土選擇吸附能力大小的次序為：水＞醇＞酸＞醛＞正烯烴＞中性脂＞芳香烴＞環烷烴＞烷烴、直鏈烴＞環烷烴＞烷烴，直鏈烴比支鏈烴吸附得快，吸附選擇性對油脂的脫色有重要的作用。在其它分離過程中也有較大的工業價值。

　　水凈化的常規方法是經過絮凝、沉淀、過濾和化學處理，一般能有效地除去大多數污物和殺死大多數微生物，然而不能很有效地除去諸如激素、農藥、病毒、毒素和重金屬離子等類物質。這些有害物質仍留在水源中，給人造成危害。而凹凸棒石粘土可用接觸或過濾技術處理水，可以消除這些有害物質。若使吸附污染物的凹土再生，可加熱或以化學劑加以處理。因此，凹土在污水處理中的應用對保護生態環境、保證人類的健康，是非常必要的，且用量大范圍廣，符合社會發展人民生活水平提高的需要。

　　在釀造工業中，用凹土來澄清葡萄酒、蘋果酒、啤酒等酒類制品，可以除去酒中的各種殘渣雜質，使酒質純凈。

　　7、洗滌助劑方面

　　替代合成洗衣粉及洗發精中的主要助洗劑三聚磷酸鈉（STPP）。我國是人口大國，洗滌劑的年需要量在百萬噸以上，其中助洗劑需求在30萬噸以上。目前，助洗劑主要為三聚磷酸鈉。由于三聚磷酸鈉對環境的危害極大，西方國家已禁止使用，我國目前已在逐步限制其用量，而凹土具有較深的熬合鈣、鎂離子能力，是比較理想的洗滌助劑，加上其較低的價格，是三聚磷酸鈉理想的替代產品。

　　8、分子篩原料

　　分子篩選用鈉、硅、鋁含量比在一定范圍內制得，其粒徑－10mm含水量1.5％堆積密度0.68以下，抗壓強度＞5Kg/Cm2，在化工等行業具有廣泛的應用。我國每年需4A分子篩120萬噸，凹土選擇吸附性比較強，可作為分子篩的重要原料，所占比例可在10％以上。 2

　　9、干燥劑

　　經精工制得的干燥劑，具有蜂窩狀的無數孔隙，其表面積相當大。其吸濕率變化范圍在23.38－－27.43％之間，遠遠超過國外干燥劑（吸濕率19％），且質量比較穩定。

　　10、化妝品原料

　　經精選后的凹土作化妝品的原料具有優良的平滑性、密合性和通氣性，特別適合于粉底胭脂、撲粉、眉目、口紅等化妝品。利用其多孔性將芳香性物質（香精、香料）浸漬在土中能制作香味穩定持續釋放6個月以上的緩釋芳香劑，在蚊香中使用粘土作填料，用量達10％－－50％，與其它材料配合可用作液體蚊香的吸液芯，使藥劑在較低的加熱溫度下有足夠的揮發量。

　　11、塑料橡膠的填料

　　經提純精加工后的凹土在這方面的使用量較大。我國塑料工業95年產量700萬噸，至2000年塑料產量將達1600萬噸。1995年全國塑料工業用非礦量約占總量的10％，主要用于編織袋、打包帶、地板、塑料薄膜。具有防打滑防粘等作用。

　　12、其它方面

　　用于脫色：如黃凡士林的脫色，“8205”的脫色，純化試驗煤油瀝清的脫色，動植物油脂的脫色，塑料發泡靈的脫色，食油中黃曲霉素的吸附。用于催化劑：用凹凸棒石作催化劑以制造二氨基苯甲烷和多甲基多苯胺齊聚物及二氯乙烷，重油加氫和已二氰的磷酸鹽催化劑的載體也可用凹凸棒石。此外，在冶金行業上作為鑄造型砂粘結劑、鐵礦球團粘結劑及在太陽能利用方面、放射物質的處理、原子能工業、復印復寫和印刷等等各行各業都能得以應用。

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