凹凸棒石性质与相关用途

凹凸棒石性质与相关用途

摘要：凹凸棒石是一种以凹凸棒石喂为主要成分的粘土矿物，对凹凸棒石的组成、结构及特性进行了介绍、并详细介绍了其在食品、农业、轻工业等行业中的应用研究进展。

关键词凹凸棒石性能应用建材业

Abstract：Attapulgite is a kind of attapulgite feed as the main components of the clay minerals, the attapulgite composition, structure and characteristics were introduced, and introduced its in food, agriculture, light industry and other industries in the application and research progress of.

Key word Attapulgite Performance Application Building materials industry

一凹凸棒石的性质与结构

凹凸棒石（Attapulgite）又名坡缕石或坡缕缟石（Palygorskite），是指以凹凸棒石（attapulgite ）为主要组分的一种粘土矿物。凹凸棒石在矿物学分类上隶属于海泡石族，为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物。

颜色：凹凸棒石粘土（别称凹土、漂白土、白土、山软木等）具有特殊的纤维结构、不同寻常的胶体和吸附性能，具有广泛的应用领域，有“千土之王”、“万用之土”等美誉。

结构特性：具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换，故晶体中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状。凹凸棒石具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力。并具有一定的可塑性及粘结力，Bradley(1942)提出了凹凸棒石理想晶体化学式：Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4·4H2O。凹凸棒石具有介于链状结构和层状结构之间的中间结构。凹凸棒石呈土状、致密块状产于沉积岩和风化壳中，颜色呈白色，灰白色，青灰色，灰绿色或弱丝绢光泽。土质细腻，有油脂滑感，质轻、性脆，断口呈贝壳状或参差状，吸水性强。湿时具粘性和可塑性，干燥后收缩小，不大显裂纹，水浸泡崩散。悬浮液遇电介质不絮凝沉淀。

在电镜下的图片

二高粘剂凹土

高粘剂凹土是利用稀有天然非金属矿——凹凸棒石粘土（Attapulgite Clay）经过浸泡、研磨、脱水、表面活化、粉碎包裹、调配等工艺经科学配方和特殊加工工艺制成的一种高粘度产品。主要用作分子筛的粘结剂，油漆、涂料的增稠剂、铸造、印染、污水处理、化肥结团、农药载体、矿棉板粘结剂、密封件填料、水产饲料粘结剂。

产品技术指标：粘度Mpa.S（厘帕）1200-3000（可任意调节）；水分≤14%；筛余物%（+200目）≤2；堆积密度0.28-0.95；PH值7.5-9.5

悬浮剂凹土：悬浮剂凹土是一种天然的水合镁铝硅酸盐矿物经精致加工而成，其具有独特的三维空间链式结构，及特殊的针、棒纤维晶体形态，因而有一同寻常的胶体和悬浮性。本品经过浸泡、分散、研磨、表面活化、调配等精制而成。具有优良的悬浮性，增稠性，润湿性，分散性。等特点，广泛应用于油漆、涂料、水煤浆、农药、建筑、铸造等行业。

特别是作为油漆助剂可用于水基、有机溶剂为基体的涂料体系中，如面漆、底漆、防锈漆、磁漆、酚醛类调和漆、氨基漆、硝基漆、乳胶漆、沥青漆、过氯乙烯漆、丙烯酸漆等。在极性、非极性油漆涂料类均可使用。

产品技术指标：细度200-500目（可任意调节）；颜色：灰白色；比表面积：400-500；24小时悬浮率：大于80%；粘度大于2500里帕。

干燥剂：干燥剂是一种从大气中吸收潮气的除水剂，它的干燥原理就是通过物理方式将水分子吸附在自身的结构中，或通过化学方式吸收水分子，并改变其它化学结构，变成另外一种物质。干燥剂分为：硅胶干燥剂、矿物粘土干燥剂、分子筛干燥剂、生石灰干燥剂、纤维干燥剂五大类。适用于医药、食品、远洋运输（集装箱用）、电子、精密仪器、皮革、图书档案、中空玻璃、潮湿地区防湿、库房等一切因受潮而发霉、变质、腐烂物品的防潮。

三用途

3.1 农业

利用凹凸棒土比表面积大、吸附力强、粘结性好和密度低的特点，可作颗粒农药造粒剂，不仅可以提高颗粒肥料成粒率，增强复混肥的造粒速度，而且造粒强度高，不结块，不返潮，颗粒均匀，表面光滑，色泽度好；利用凹凸棒土生产的农药在土壤中释放缓慢，可以延长药效，粒状和粉状凹凸棒石粘土已广泛用作杀虫剂、杀菌剂、除草剂等的载体。用酸处理过的凹凸棒石粘土能有效地防止硝酸铵、硫酸铵、尿素等氮肥中的氨的损失，具有固氨作用，可减少肥料流失，延缓养分的释放期，提高肥料利用率，改良土壤活性；利用凹凸棒土的阳离子交换能力，使其在土壤中起到保水，调节PH 值的作用，并可为植物提供一定的微量元素，促进植物生长。利用它的悬浮性、增稠性可用作粉剂农药、液体农药的悬浮剂、增稠剂，便于飞机大面积喷洒。凹凸棒土承载性能好，酸碱度适中，粒度均匀，土中汞、铅、砷等有毒元素分别低于国家标准，可替代玉米粉作为饲料添加剂使用，可以节约粮食，降低饲料成本，提供动物必须的微量元素，并可防止动物拉稀，同时能改善饲养场环境。另外，凹凸棒土中含有鱼类生长必需的多种微量元素，作为添加剂应用在鱼类颗粒配合饵料的生产中，可以减少无机盐用量，部分取代常用的粘结剂，而且制成的颗粒饵料有良好的漂浮性和粘结性，符合鱼类颗粒饵料的质量要求。

3.2 轻工业

凹凸棒土具有链层状结构，不同于蒙脱土等层状硅酸盐，这种特殊的结构使它具有一些特殊的性能。但由于受自身亲水性及传统生产工艺的局限，通常凹凸棒土产品粒径大，与聚合物复合往往只能起到填充增量作用，不能发挥其

应有的作用。通过机械剪切力可以将凹凸棒土以纳米尺度分散到橡胶中，复合物的性能有很大提高。将凹凸棒土以纳米尺度填充到塑料制品中将会使材料的性能得以提高，而且还有望得到具有特殊性能如优异的光学性能的纳米复合材料。凹凸棒土经硅烷偶联剂处理后填充PP 的综合性能优于填充CaCO3 的PP 材料，经理化处理制得的填充剂可完全替代轻质CaCO3、部分替代炭黑并降低了成本。经有机化合物表面改性后的凹凸棒土可用作弹性体和聚氨酯泡沫等的增强活性填料，用在泡沫中还能改善其压缩性，增加其体积。以凹凸棒土为填充剂的人造革产品质量高于国家标准，同时可以减少发泡剂、流平剂的用量，从而降低生产成本。凹凸棒土作为聚氨酯填充剂的情况国外也有类似的报道。凹凸棒土经过镍、铁、锌、钡、钙等二价金属盐溶液处理，在印刷行业中可用作无碳纸；凹凸棒土具有符合印染、编织要求的良好化学稳定性，在较高的温度下，无絮凝、变稀、发霉、变质、发酵现象，可用于活性染料印花的增稠剂。

3.3环保

目前，国内外染化废水以生化法或絮凝沉淀法与活性炭吸附法组合处理为主，因活性炭价格昂贵，再生过程复杂而限制了其使用范围。因此，探求高效低耗、运行方便、投资省的染化废水处理新材料成为研究特点。凹凸棒土的吸附性强，可以用于水的净化及污水处理，且效果较好。活化的凹凸棒粘土净水剂处理印染废水，色度去除率可以达到93%以上，过滤渣可再利用；而且可以与TiO2 制备光催化剂，对难降解的印染水也有很好的处理效果。活化后的凹凸棒土对敌百虫、敌敌畏等有机磷农药废水有吸附净化作用，可以部分取代活性炭，提高净化度和重复利用率，降低吸附剂成本。用改性凹凸棒土处理含镍废水，凹凸棒土用量小于硫铁矿和改性膨润土，是一种价格低廉的废水处理剂。凹凸棒石粘土还具有一定的离子交换能力，所以可用于治理含Cd2+、Pb2+等重金属离子的废水，使之达到排放标准。用凹凸棒土处理污染河水，在脱色的同时还能去除污染河水中的酚、油、氨、氮。凹凸棒石还可对污染土壤进行原位修复，达到治理土壤污染的目的。以凹凸棒土为主要原料制备的吸附干燥剂可用于环境的除湿，室内空气的净化；以优质凹凸棒原矿配以适量的膨润土为主要原料经过粉磨、造粒、焙烧，制成一种高强度的颗粒，可用于吸附空气中的

有机磷、硫化氢及大气中的ppb 级的气态甲苯和丁醇，用于工厂、农牧场、罐头厂、屠宰场、制革厂、汽车修配厂及货栈等场所，能除去脂肪、油污和臭味，以保持地面或其他表面的环境清洁，与以活性炭为主要原料的同类产品相比，具有成本低、生产工艺简单、不会产生二次污染等特点。凹凸棒土脱除柴油机碳烟效率高达71.3%，该技术已成功应用于工程中。凹凸棒石粘土还是放射性物质和有毒气体极好的吸附剂，能用于防原子辐射和防化学武器，一旦烧结，便可阻止放射性物质的渗漏。用凹凸棒石粘土和水泥使放射性废料固化，再用硅氧烷聚合物封装，或直接埋入土中，均能达此目的。

3.4 采矿业

利用凹凸棒土具有较强的胶体性能和悬浮性能，并具有较好的热稳定性，在较高温度下无絮凝，适用于深井和地热钻井；与膨润土等粘土相比，凹凸棒石粘土受电解质的影响甚微，具有抗盐性，pH<8 时，既使盐类电解质浓度很高，流变性仍很稳定；pH>9 时胶溶作用使其粘度急骤下降，流变行为具备牛顿特性。所以凹凸棒石粘土可广泛用于海洋和含盐地层钻井，可以有效保护井壁减少废井率，提高钻井效率，降低钻井成本。催化及合成凹凸棒石粘土作为催化剂或催化剂载体，用于乙烯、苯乙烯和丁二烯橡胶的聚合；它还是烯酮与缩醛聚合成烷氧基羧酸醋及其它多种反应的催化剂，用凹凸棒石作催化剂可以制造二氨基苯甲烷和多甲基多苯胺齐聚物及二氯乙烷；凹凸棒石粘土能使硫醇和有机硫化合物催化分解成硫化氢和烯烃，用于汽油脱硫以提高辛烷值；凹凸棒石粘土单独使用，或与金属、金属氧化物一起使用，能使烃类催化裂解；载Ni 凹凸棒石粘土酸稳定性和热稳定性好，Ni 分散性好，作为催化剂能使蓖麻油氢化成固态脂，还能使葵花油、食用油、牛油等氢化。

3.6 其它行业

凹凸棒石粘土还可用于凡士林、煤油、燃料油、润滑油、甘油三酯油等的脱色。凹凸棒原土改性制备的吸附剂用于航空煤油精制，其效果优于活性白土和活性炭，且价格最低。利用凹凸棒土在工作介质中呈惰性，与分子筛不反应，可用作分子筛粘合剂，能降低分子筛磨耗，提高强度，改善外观，提高质量；凹凸棒石粘土能储存太阳能和乙炔；还能制成分析纤维素和类脂用的液相色谱柱填料；在冶金行业可作为铸造型砂粘结剂、铁矿球团粘结剂。凹凸棒石粘土

还可用于制备高效吸水剂。

四总结

虽然我国凹凸棒土的资源储量很大，但是由于发现的较晚，其开发利用水平较低，加上国家非金属矿加工业基础相对薄弱，可以生产的凹凸棒土产品和其它国家相比还相当的少，以致于使这种经济意义重大的矿藏的应用还只限于一般的填料，甚至以原土的形式廉价地出口，造成资源的浪费。目前，我国对于这种粘土珍稀资源的研究还多限于一般的定性鉴定和形貌观察，有关它的全面的研究还鲜有报道。因此，利用我国凹凸棒土资源丰富的特点，研制开发出高利用价值的产品，对于这种矿产资源的开发研究具有重大的意义。

参考文献

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