铸造用膨润土的概况
膨润土产业概况2022
膨润土产业概况1、膨润土概述及分布膨润土也被称为“万能粘土”，是以蒙脱石为主要成分的含水粘土岩，具有优异的膨胀性、吸附性、阳离子交换性、催化性、粘结性、悬浮性和可塑性等特殊性能。
我国膨润土资源主要分布在广西、新疆、内蒙古、江苏、安徽等地。
我国80%以上的天然膨润土原矿为钙基膨润土，蒙脱石质量分数介于30%-60%，属于中低品位，一般要经过选矿提纯才能满足工业需求。
在我国膨润土矿类型齐备，遍布比较广泛，遍及26个省份，储藏量稳居全球第一位，生产量和出入口均居全球前端。
据统计，截止到2019年在我国膨润土查清資源储藏量为30亿多吨。
膨润土因具备吸湿朔性、分散化飘浮性、可压缩性、粘结力、延展性、离子交换法性等，已在工业生产制造24个行业的100好几个单位中获得运用，总共约有300好几个商品,因此大家称作“全能土”。
膨润土根据可交换阳离子的不同可以划分为，无机膨润土与有机膨润土。
有机膨润土是在无机膨润土基础上,通过有机阳离子（如季胺离子、胺盐离子）取代蒙脱石层间可交换阳离子（如Ca+2、Mg+2、Na+等）而得到的一类高档改性土。
2、膨润土消费领域分析膨润土的化学成分稳定，具有粘结性、吸附性、催化性等特殊性质，在钢铁冶金、化工及农业中被广泛使用，被誉为“万能粘土”。
2016～2020年间我国的膨润土年平均产量为320～365万t。
其中，用于铸造型砂，钻井泥浆，冶金球团，钙、钠基土地下工程及其他行业的膨润土占了平均年产量85%之多，而且在油脂精炼脱色的活性白土上也占有10%。
其他用途如：污水处理、空气净化、宠物清洁等领域消费了年产量的5%左右。
发达国家现在已经有面向普通人群的膨润土日用消费品，例如：洗衣粉用、健康产品（药品与保健品）用等膨润土产品。
膨润土主要消费领域：（1）工程领域利用膨润土的润滑性、粘结密封性、增稠性及胶凝性制成泥浆，在地面防渗、污水处理和隧道盾构中被应用，并且作为水泥混凝土的施工助剂在建筑衬砌防渗中起到一定作用。
膨润土概述
膨润土概述摘要：膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体,由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不牢固，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性。
国内外已在工农业生产广泛应，其被称为万能土。
本文主要从膨润土的性质、用途、选别提炼方法、在我国应有发展情况等进行阐述。
关键字：膨润土蒙脱石性质用途一、膨润土的性质膨润土是以蒙脱石为主的含水粘土矿。
蒙脱石的化学成分为:（Al2,Mg3）[Si4O10][OH]2•nH2O,常含少量伊利石、高岭石、埃洛石、绿泥石、沸石、石英、长石、方解石等；一般为白色、淡黄色，因含铁量变化又呈浅灰、浅绿、粉红、褐红、砖红、灰黑色等；具蜡状、土状或油脂光泽；膨润土有的松散如土，也有的致密坚硬。
主要化学成分是二氧化硅、三氧化二铝和水，还含有铁、镁、钙、钠、钾等元素，Na2O和CaO含量对膨润土的物理化学性质和工艺技术性能影响颇大。
蒙脱石矿物属单斜晶系，通常呈土状块体，白色，有时带浅红、浅绿、淡黄等色。
光泽暗淡。
硬度1～2，密度2～3g/cm3。
按蒙脱石可交换阳离子的种类、含量和层电荷大小，膨润土可分为钠基膨润土、钙基膨润土、天然漂白土，其中钙基膨润土又包括钙钠基和钙镁基等。
膨润土具有强的吸湿性和膨胀性，可吸附8～15倍于自身体积的水量，体积膨胀可达数倍至30倍；在水介质中能分散成胶凝状和悬浮状，这种介质溶液具有一定的黏滞性、能变性和润滑性；有较强的阳离子交换能力；对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力，最大吸附量可达5倍于自身的重量；它与水、泥或细沙的掺和物具有可塑性和黏结性；具有表面活性的酸性漂白土能吸附有色离子。
二、膨润土的用途膨润土是以蒙脱石为主的含水粘土矿具有特殊的性质，有膨润性、粘结性、吸附性、催化性、触变性、悬浮性以及阳离子交换性。
所以广泛用于各个工业领域。
1、铸造行业铸造行业是膨润土最大的用户，每年用量为110万吨。
中国膨润土矿物资源概况
膨润土矿物资源概述膨润土的广泛定义为“主要由蒙脱石类矿物组成的岩石，不考虑成因和产地”。
与蒙脱石经常伴生的粘土矿物有伊利石、高岭石、埃洛石、绿泥石、水铝英石以及一些间层粘土矿物。
伴生的非粘土矿物有石英、长石、沸石、石膏、方解石、黄铁矿、氧化铁矿物以及岩屑等。
膨润土还常有钾、钠、钙、镁的盐类矿物。
膨润土( Bentonnite )一词源于1898年美国怀俄明州一粘土产地名。
中国出现的译名有斑脱岩、搬土、皂土、膨土岩等名称。
膨润土是人类利用最早的矿产之一，古代主要用于制陶。
近代工业有十分广泛的用途，铸造、能源、钻探、造纸、化工、建筑、医药、纺织等几十个部门，与膨润土有关的产品多达400~500种，被誉为万能的矿物原料，因此在国民经济中有独特的作用。
一、矿石矿物原料特点膨润土矿的颜色有白色、乳酪色、淡灰色、淡黄绿色、淡红色、褐红色以及黑色、斑杂色等。
油脂光泽、蜡状光泽，有的为土状光泽。
断口常为贝壳状或锯齿状。
结构构造多种多样，有块状、微层纹状、角砾状、土状及斑杂状构造；泥质结构为主，尚有变余火山碎屑、角砾凝灰及粉砂状结构。
膨润土的主要矿物成分是蒙皂石(Smectite)族矿物，为有益组分。
蒙皂石族矿物包括二八面体和三八面体两个亚族，而膨润土所含通常为二八面体亚族中的矿物，有以下三种矿物：蒙脱石E+0.33(Al1.67Mg0.33)S i4O10(OH)2·nH2O贝得石E+0.33Al2(Si3.67Al0.33) O10(OH)2·nH2O绿脱石E+0.33Fe3+2(Si3.67Al0.33) O10(OH)2·nH2O其中E+为可交换的层间阳离子。
二八面体亚族的晶体化学通式为：M u+V+Z(Al x Fe y3+Mg z)2.00(Si4-(u+v)Fe v3+、Al u)O10(OH)2·nH2O。
式中u+v+z为层间电荷，蒙脱石一般为22，贝得石的y、v、z为零，绿脱石v、x、z为零。
铸造用粘土的种类及特点和用途
铸造用粘土的种类及特点和用途粘土分为高岭石粘土和蒙脱石粘土（膨润土）两大类，其特性和用途如下图1所示。
a a ⎧⎪⎨⎪⎩高岭石类粘土耐火粘土NG（耐火度＞1580℃，用于厚大铸件干型砂）（耐火度高，干燥收缩率小，粘结力小）普通粘土ND（耐火度1350℃～1580℃，用于中大铸件干型砂和 表干型砂）粘土蒙脱石类粘土（膨润土，陶土）钙基膨润土PC （用于铸铁和有色合金湿型砂及表干型砂）（耐火度低，干燥收缩率大，粘结力大）天然钠基膨润土（用于铸钢和铸铁湿型砂）钠基膨润土PN 人工钠化膨润土⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎧⎪⎪⎪⎧⎨⎪⎨⎪⎩⎪⎩⎩（用于铸钢和铸铁湿型砂） 图1 粘土的种类、特性和用途铸造用膨润土主要有钙基膨润土和钠基膨润土两类。
钠基膨润土包括天然钠基膨润土或 人工钠化膨润土。
钠基膨润土与钙基膨润土工艺性能比较如表1和图2所示。
膨润土的湿态粘结能力只有在加水以后才能表现出来。
膨润土的复用性又称为膨润土的热稳定性或耐用性，是指在砂型中经高温金属液加热的膨润土再次加入水分后，仍然具有粘结力，能够反复配制型砂的性能。
膨润水的结构水在一定温度下脱除以后，即丧失粘结能力，成为死粘土。
不同的膨润土，丧失粘结能力的温度不同。
由差热分析实验证明：天然钠基膨润土的失效温度为638℃，钙基膨润土为316℃。
由此可见，粘土砂中存在两种膨润土，一种是有效膨润土，另一种是死粘土。
死粘土越多，粘土粘结性能越差。
当熔融金属注入铸型以后，贴近铸件表面的型砂就被加热到800℃以上，型砂中部分膨润土将变成死粘土。
这些死粘土一部分随同型砂一道附在铸件表面上，被铸件带走，一部分留在回收的旧砂中。
除了制造大型铸件以外，在铸造过程中，大部分型砂达不到这样高的温度。
粘土砂中有效膨润土含量越高，受热而失效的膨润土也就越低。
如果铸造厂所选用的膨润土复用性差，旧砂回用时必须补充加入较多的新膨润土，这样提高了铸件生产成本，同时又使被烧损的死粘土积累速度加快，型砂的含水量增多，耐火度降低，透气度也恶化。
行业标准《铸造用膨润土》解读
艺 ，而铸造 用粘 土 主要用 作粘 土 干型 （ 芯） 砂 的粘结
剂 ，因此新 版标 准不 再保 留旧版标 准 中铸造用 粘 土 的
相 关 内容 ，并 将 标 准名 称 由 “ 铸 造 用 膨润 土 和 粘 土 ”
更改 为 “ 铸造用膨 润土 ” 。
２ ． ２ 标 准结构 的修 改
涉及 铸造 用膨 润土 的行业 标 准有 Ｊ Ｂ ／ Ｔ ９ ２ ２ ７ －１ ９ ９ ９ 和Ｊ Ｂ ／ Ｔ ９ ２ ２ ５ －１ ９ ９ ９ 两 项 。而铸 造用膨 润 土主要 控 制其
９ ２ ２ ７ －２ ０ １ ３《 铸造 用 膨润 土》 行 业标 准 于 ２ ０ １ ３ 年１ ２ 月
３ １ 日由工业 和 信息 化部 批准发 布 ，２ ０ １ ４ 年７ 月１ 日起 实
施。
２ 标准 的修改情况
２ ． １ 标 准 名称 的修 改
根 据 工业 和 信 息 化 部 工 产业 （ ２ ０ １ ０ ）第 １ ２ ２ 号公 告 ，粘 土砂 干 型 （ 芯）铸 造工 艺被 列入 （ （ 部分工 业 行 业 淘 汰 落后 生 产 工 艺 装 备 和 产 品 指 导 目录 （ ２ ０ １ ０ 年 本） 》 中 ，属 已过 淘汰 期 限应 立 即淘 汰 的落 后 生 产工
Ｆ ｅ ｂ ． ２ ０ １ ７
ＶＯＩ ． ６６ ＮＯ． ２ ・２ ０１ ・
行 业标 准
造 用膨 润土》 解读
朱 筠
（ 上 海 市机械 制 造 工 艺研 究 所 有 限 公 司 ，上 海 ２ ０ ０ ０ ７ ０ ）
１ 标 准 概 况
湿 型 砂是 目前使 用 最 广 泛 、最 方 便 的造 型 材 料 ， 约 占所 有 型砂使 用 量 的６ ０ ％～７ ０ ％。膨润 土 因其 粘结 力 强 、可塑 性 高 、高 温湿 态条件 下 物理 化学 性能 稳定 等 特 点被用 于 湿型砂 的粘 结剂 。膨 润土 品质 的好 坏对
我国膨润土现状
我国膨润土现状一、生产现状目前，中国有膨润土生产矿山和加工企业100余家，但一般规模较小。
年产膨润土1万t以上的矿山企业有：浙江省临安膨润土矿、仇山膨润土矿、玲珑膨润土矿；辽宁省黑山膨润土矿、凌源膨润土矿；吉林省九台膨润土矿、四平膨润土矿；甘肃省金昌膨润土矿；新疆184团膨润土矿；湖北省鄂州膨润土矿、枣阳膨润土矿。
1996年中国膨润土生产能力为200余万t。
世界上有40多个国家生产膨润土，平均年产量为9 000万t以上。
主要生产国有：美国、原苏联、印度、希腊和日本，这些国家的产量占世界年总产量的3/4左右。
其中，美国膨润土产量最多，1992年为335.4万t；其次为原苏联，1992年为200万t。
1996年中国膨润土产量为160万t左右，其中：膨润土粉140万t左右，改性土、活性土和有机土为20万t左右。
二、生产布局中国主要膨润土生产企业分布见图4.23.6，表4.23.9。
从图上可看出，中国膨润土产区主要集中在浙江、吉林、辽宁、新疆、湖北、河北、河南、安徽等省(区)。
表4.23.9中国主要膨润土矿t4-23-9.jpg图4.23.6中国主要膨润土矿山及生产企业分布图m4-23-6.jpg三、供需形势膨润土用途极广，其中消费用量最大的是钻井泥浆、铁矿球团和铸造三大行业。
美国是世界膨润土的最大生产国和消费国，消费比例为：铁矿球团占23%；钻井泥浆占22%；铸造占17%；其他占38%。
近年来，美国膨润土的消费结构有所变化，用于环境保护工程领域的消费量正日渐增加，其中用于混凝土模板和污水处理的膨润土近5年来增长了10%～20%。
日本膨润土的消费领域是：铸造业占35%；土木建筑占20.50％；钻井泥浆占6.5%；农药载体占3%；土壤改良等占35%。
20世纪70、80、90年代世界膨润土的总消费结构变化情况见表4.23.10。
表4.23.10世界膨润土的总消费结构变化情况(%)t4-23-10.jpg中国膨润土的应用目前已达24个领域，其中：铸造业占52％；钻井泥浆占24％；铁矿球团占8％；剩余16％主要消费在石化、轻工、农业、建筑等领域，尽管这部份领域用量小，但价值高，经济效益好。
新疆铸造用膨润土的简史
新疆铸造用膨润土的简史涂崇萍新疆膨润土资源十分丰富，分布范围很广。
目前在托克逊、夏子街、三塘湖、吉木沙、奇台、达坂城、富蕴等地都发现有开采价值的膨润土矿。
其中已探明全国著名的储量在5亿吨的钠基膨润土矿就出于新疆夏子街。
其品位、储量均可与美国怀俄明膨润土相媲美。
随着新疆膨润土矿上世纪七十年代在托克逊、夏子街的相继发现、勘察、开发和应用。
新疆结束了使用关内膨润土特别是铸造用膨润土的历史。
新疆铸造膨润土于上世纪八十年代初初步在新疆机械铸造行业进行使用。
1981年在新疆自治区、乌鲁木齐市政府的大力扶持下组建了乌鲁木齐青年膨润土厂（现名乌鲁木齐润威板土厂）。
该厂充分利用新疆丰富的膨润土矿产资源，在新疆机械工程学会铸造专业委会等部门的全力支持下，采用先进的工艺设备和测试手段，各项技术指标达到国家标准及国际通用标准，成为新疆最早开发和应用膨润土特别是铸造用膨润土生产专业厂家。
为新疆铸造行业的发展和崛起起到了积极的作用。
一、新疆铸造膨润土在行业中的应用及铸造系列产品的性能膨润土是一种含水的层状铝硅酸盐矿物、是一种以蒙脱石为主要成份的优质粘土矿物。
当膨润土……水胶态混合物在外力作用下包覆在每个单个的沙粒上以后，型砂的沙粒间便形成了膨润土粘结，膨润土以这种方式在铸造过程中作为型砂的粘结剂，在适宜水份含量下，膨润土形成一种既有刚性又有脆性粘土的网状结构，粘土胶体不论是处于湿态还是处于干态都有强的粘结性能，这是因为膨润土与水之间有强烈的相互吸引力。
根据国家标准，结合使用单位不同要求，我们对上述膨润土原矿，配制加工处理出符合要求的膨润土产品，满足了各类铸件的生产需要。
物理工艺性能，均能满足铸造车间对型砂的不同要求。
新疆铸造系膨润土产品、在区内高压造型，普通造型和手工造型中广泛得到应用，使型砂的湿压强度、干压强度、热温拉强度、透气性、落砂性、得用性都得到了较好的改善。
提高了型砂的粘结性能，使铸件的合格率大幅提升。
由于配合的比例适当，混合料起模性能良好，浇出的铸件表面光滑，很少有冲砂、掉砂等缺陷，防止了铸件的夹砂、鼠尾等现象。
铸造膨润土国标
铸造膨润土国标
膨润土用途广泛，由于膨润土特有的结晶体，具有非常强的粘结力，且烘干后硬结具有干强度，硬结的膨润土加水后又能恢复粘结性。
将膨润土粉体用于铸造湿型砂中，可将砂子粘合在一起，形成湿态强度和可塑性。
因此，用于铸造行业是比较常见的用途之一。
铸造专用膨润土标准表1为国家标准JB/T 9227-1999 规定的湿压强度值。
膨润土的粘结力是衡量膨润土优劣的关键，这需要有较高纯度的蒙脱石和较细的粒度（95%通过200 目筛）及正确处理的钠化膨润土，使型砂中加入少量就能获得很高的湿压强。
铸造用膨润土按湿压强度值分级
2.热湿拉强度
表2为国家标准JB/T 9227-1999 规定的热湿拉强度值。
膨润土的热湿拉强度能够防止型砂表面在金属液高温辐射下受
热膨胀脱落、翘起造成铸件冲砂、结巴、鼠尾等缺陷。
钠基膨润土因其晶层间结构不同，在高温水分凝聚区保持的强度要高于钙基膨润土。
铸造用膨润土按热湿拉强度值分级
3.铸造用膨润土的复用性
膨润土在循环使用的旧砂中部分受热烧损，有效土吸水湿润仍具备一定强度称复用性或耐用性或回用性。
膨润土加热到100~200 ℃脱去层间水，体积收缩，强度提高，加热到300 ℃开始逸出晶格水至650 ℃基本脱尽，使蒙脱石的结构毁坏而失去粘性，变成“死土”。
钠基膨润土丧失重新获得层间水的温度比钙基膨润土高，所以钠基膨润土的复用性好于钙基膨润土。
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铸造用膨润土的概况
目前，全世界已探明的膨润土总储量约25亿吨，其中，美国、中国、和俄罗斯的储量最多，约占3/4，其次是西班牙、希腊和德国。
全世界膨润土的矿藏中，钙基膨润土约占70～80％，钠基膨润土的储量不多，主要在美国西部的Wyoming州，因而美国通常称之为西部膨润土。
目前，全世界年产膨润土约1000万吨，其中，美国约500～600万吨，中国250～300万吨，日本60万吨，西班牙、希腊和德国都在50万吨左右。
日本，年膨润土消费量约80万吨，铸造行业消费的约占35％。
日本每年自美国和中国进口膨润土约20～22万吨。
一、美国膨润土的概况
美国西部的膨润土主要产于Wyoming州，其北部的Montana州、东部的South Dakota 州也有部分矿藏。
西部膨润土成矿于北美大陆尚未形成之前的白垩纪（6700万年～13700万年前），由火山灰堆积在海底形成，矿脉绵延约250 km，均为钠基膨润土。
美国南部的膨润土主要产于Alabama州和Mississippi州，其临近的各州也有矿藏，但这两州的储量约占70％。
南部膨润土成矿于第三纪晓新世（5500万年～6500万年前），产出的膨润土为钙基膨润土，通常称之为南部膨润土。
Wyoming州的矿藏主要有两个矿区。
1、黑山（Black Hills）矿区
黑山矿区在Wyoming州的东北部，所产的膨润土比较适用于铸造行业配制粘土湿型砂。
同一矿区的膨润土，不同矿层的产品物性不尽相同。
黑山矿区的膨润土主要矿层有9层，美国Bentonite Corporation 公司开采时，选取适用的矿层开采，将物性基本相同的各层膨润土调配、混合，最终的产品分为4类：
●接近地表层的为Yellow Type；
●中间层；
●下层的为Blue Type，品位最好，再将其分为两类。
2、BLUE HORN矿区
矿区位于Wyoming州的中部，就矿产的品位而言，总体上优于Black Hills的低品位矿层，稍逊于其高品位矿层。
3、美国ACC公司（American Colloid Company）的相关情况
ACC是美国从事膨润土开采、制备和供货的最大企业，无论从设备条件、产品产量、市场规模看来，都可以说是世界的领头企业。
目前有开采、制粉工厂7处，混配工厂6处，海外公司5家（澳大利亚2家，加拿大、英国和中国各1家）。
美国火山粘土国际有限公司（Volclay International Ltd）是ACC的全资子公司。
ACC自1927年起，在South Dakota州的Deadwood市开采膨润土，到1935年，已陆续在Wyoming州的Bell Fourche和阿普顿等地建厂。
1987年，又从AIMCOR公司和其他公司购买了Wyoming州的矿点和生产厂。
ACC在美国南部的Alabama州和Mississippi州，也都拥有矿点和生产厂，生产钙基膨润土。
目前ACC年产钠基膨润土约200万吨，钙基膨润土约70万吨。
ACC出口的膨润土中，约有40％是销往日本的。