中國(guó)粉體網(wǎng)訊  膨潤(rùn)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(wàn)用粘土”的美譽(yù)。天然產(chǎn)出的膨潤(rùn)土中, 根據(jù)蒙脫石晶層表面吸附離子的種類(lèi)不同, 可將膨潤(rùn)土劃分為鈉基、鈣基、鎂基及鋁（氫）基膨潤(rùn)土等不同類(lèi)型，常見(jiàn)的是鈣基和鈉基膨潤(rùn)土。

我國(guó)膨潤(rùn)土礦產(chǎn)資源十分豐富, 分布廣泛, 總儲(chǔ)量居世界前列, 但多為鈣基膨潤(rùn)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(rùn)土, 所以對(duì)膨潤(rùn)土的鈉化改性是其深加工的一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容。

鈣基膨潤(rùn)土的鈉化改性機(jī)理

以吸附 Ca2+ 為主的稱(chēng)為鈣基膨潤(rùn)土；以吸附Na + 為主的稱(chēng)為鈉基膨潤(rùn)土。鈉基膨潤(rùn)土的物化性能明顯優(yōu)于鈣基膨潤(rùn)土，主要表現(xiàn)為分散性、膨脹性、熱穩(wěn)定性高，陽(yáng)離子交換容量大，膠體懸浮液觸變性、粘度、潤(rùn)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(yáng)離于交換的特點(diǎn)，把高價(jià)的鈣鎂等離子置換出來(lái)，調(diào)節(jié)其蒙脫石中交換性陽(yáng)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(guò)程為：

這是一個(gè)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(dá)到完全，因?yàn)殁}基膨潤(rùn)土為片狀晶形，它只能以疊晶幾何體的形式懸浮于水中，進(jìn)入層間的鈉化反應(yīng)較難進(jìn)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(rùn)土，如果這一層鈉化模不能及時(shí)剝離，就會(huì)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(rùn)土的鈉化改型工藝

膨潤(rùn)土鈉化處理屬于膨潤(rùn)土礦物的初加工，加工量大同時(shí)對(duì)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(rùn)土鈉化處理中的關(guān)鍵問(wèn)題。一般的膨潤(rùn)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(chēng)為懸浮液法，在水介質(zhì)中添加鈉鹽并不斷攪拌, 使膨潤(rùn)土充分分散、膨脹而實(shí)現(xiàn)鈉化。該法易得到高質(zhì)量的鈉基膨潤(rùn)土。

來(lái)自蚌埠學(xué)院的王麗婷等公開(kāi)一種鈣基膨潤(rùn)土的改性方法，濕法提純鈣基膨潤(rùn)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(jìn)行鈉化改性，再采用季銨鹽有機(jī)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(rùn)土的通透性和層間傳質(zhì)速率，進(jìn)而加速鈉化劑和季銨鹽在膨潤(rùn)土層間的富集效應(yīng)，明顯縮短改性時(shí)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(rùn)土中經(jīng)擠壓而成。常用的干法鈉化方法有：堆場(chǎng)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(xiàn)簡(jiǎn)單，總投資少， 生產(chǎn)周期短，簡(jiǎn)單，便于生產(chǎn)。

來(lái)自宣化縣立石膨潤(rùn)土加工有限公司的李秀明將鈣基膨潤(rùn)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(guò)攪拌機(jī)，攪拌均勻，進(jìn)入破碎機(jī)把大塊進(jìn)行破碎處理，加水?dāng)嚢杈鶆�，進(jìn)入電加熱擠壓機(jī)，擠壓機(jī)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(jī)膨潤(rùn)土通過(guò)人工擠壓改型為鈉基膨潤(rùn)土的一種方式，改型成功后的鈉基膨潤(rùn)土適用于涂料、膩?zhàn)臃鄣犬a(chǎn)品中，作為一種黏合劑使用，具有工藝方法簡(jiǎn)單、添加劑少、成本低、加工快的優(yōu)點(diǎn)。

半干法改型工藝

周磊等采用半干法工藝對(duì)礦粉進(jìn)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(cè)。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(cè)。成功地制備了高膨脹容、高復(fù)用性的優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤(rùn)土。

鈉化劑的選擇及改性效果 

使用不同的鈉化劑對(duì)鈣基膨潤(rùn)土改性有著重要影響。在選擇改性劑時(shí)既要考慮改性劑鈉化的徹底性，也要考慮改性劑使用過(guò)程中有無(wú)負(fù)面影響，同時(shí)還要考慮到改性劑的價(jià)格。

目前膨潤(rùn)土鈉化改性的無(wú)機(jī)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(shí)，在其最佳濃度為4%，鈉化時(shí)間為30 min，水浴溫度為70℃時(shí)，鈉化處理后的膨潤(rùn)土的鈉離子含量由1.47%提升到 32%，達(dá)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(duì)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(guò)Na2CO3鈉化后的土的膨脹容和膠質(zhì)價(jià)分別提升20mL/g 和 200mL/g 左右，鈉化后的產(chǎn)品都能達(dá)到工業(yè)化使用的要求。

小結(jié)

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

參考資料：

張國(guó)宏等.鈉基膨潤(rùn)土及制備工藝研究進(jìn)展

周磊等.鈣基膨潤(rùn)土鈉化工藝的研究

王撫撫等.膨潤(rùn)土的改性研究進(jìn)展

許小龍.膨潤(rùn)土鈉化改性和無(wú)機(jī)柱撐的研究

平仙隱.鈣基膨潤(rùn)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(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/三昧）

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