| 词条 | 凹凸棒石 |
| 释义 | § 简介 凹凸棒石又名坡缕石或坡缕缟石，是一种层链状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物。 其理想分子式为： (Mg，Al，Fe)5Si8O20(HO)2(OH2)4•4H2O，理论化学成分为：SiO2 56.96%；(Mg，Al，Fe)O 23.83%；H2O 19.21%。 晶体结构模型图 § 成分与结构 实际上，凹凸棒石（坡缕缟石）晶体结构中有较多 Al+3 取代Mg+2，及Na、Fe 等杂质。富Al+3、 Fe+3 、Na+1变种分别称为铝凹凸棒石、铁凹凸棒石、钠凹凸棒石，Mn2+ 变种命名为“yofortierite” (Perrault etal. ,1975)，译为锰坡缕缟石，也有音译为约佛帖石。 晶体结构图 凹凸棒石（坡缕缟石）有Bradley（1940）、Caillere-Henin(1961)理想结构式:MgAl3Si8O20(OH)3(OH2)3·(H2O)4-5和Zoltai-Stoul (1992)理想结构式： Mg 5(HO)2Si8O20·4H2O ;有：Bradley(1940)、Bailey（1980）和Zoltai–Stoul(1992)晶体结构，有Gard-Follett(1968)、Drits-Sokolova (1971)和Zoltai –Stoul (1992)等晶体结构模型。 凹凸棒石（坡缕缟石）不同的变种、理想结构式、晶体结构和晶体结构模型的物化性能有差异，应用也不完全相同，因此，要具体研究。 凹凸棒石（坡缕缟石）具2：1型层状结构。沿y轴向四面体片角顶每隔一定周期作180°翻转，构成平行x 轴（纤维延长方向，即a 轴，长5.2A°）的链条及通道,并提出晶体构造图(Zoltai- Stoul ,1985)。凹凸棒石链条中有5个八面体位置，通道截面积半径为(3.7A°× 6.4A°)，比沸石孔径（2.9~3.5）A°还大 。孔道内充填沸石水。晶体形状为针状、棒状、纤维状，纤维长约0.5~1μm，长、径比为20：1，有些纤维长达1cm以上，如被称为山软木的凹凸棒石。 § 特性 凹凸棒石粘土是指以凹凸棒石为主要组成部分的一种粘土矿，其集合体为土状块体构造，颜色为灰白色、青灰、微黄或浅绿，油脂光泽，比重轻（2.0～2.3g/cm3），摩氏硬度2-3级,潮湿时呈粘性和可塑性,干燥收缩小,且不产生龟裂,吸水性强,可达到150%以上,PH=8.5±1,由于内部多孔道，比表面大，可达500m2/g以上,大部份的阳离子、水分子和一定大小的有机分子均可直接被吸附进孔道中，电化学性能稳定，不易被电解质所絮凝，在高温和盐水中稳定性良好。 凹凸棒石粘土集合体为土状块体构造，颜色为灰白色、青灰、微黄或浅绿、油脂光泽，比重轻,摩氏硬度2-3级,潮湿时呈粘性和可塑性，干燥收缩小，且不产生龟裂，吸水性强，可达到150%以上，PH=8.5左右，由于内部多孔道，比表面积大，可达350m2/g以上，大部份的阳离子、水分子和一定大小的有机分子均可直接被吸附进孔道中，而它的电化学性能稳定，不易被电解质所絮凝。 凹凸棒石粘土矿物具有纳米材料的属性，是具有纳米通道结构的天然纳米结构矿物材料，由于它们具有非常大的比表面积和一定的离子交换性，因此广泛用作干燥剂、防潮珠、吸附剂、催化剂载体和抗菌剂载体等。 凹凸棒粘土主要氧化物含量：成份SiO2 55.6-60.5；Al2O3 9.0-10.1；Fe2O3 5.7-6.7；Na20 0.03-0.11；K2O 0.96-1.30；CaO 0.42-1.95 MgO 10.7-11.35；MnO 0.61；TiO2 0.32-0.6；灼减10.53-11.80 凹凸棒粘土的卫生指标(mg/kg) ：砷(以As计)≤0.5 铅(Pb计)≤1 汞(以Hg计)≤0.3 产品规格：粉状：80-1250目任意调节；颗粒10-60目任意调节 高粘剂凹土：高粘剂凹土是一种天然的水合镁铝硅酸盐，具有独特的三维空间链式结构，及特殊的针、棒纤维状晶体形态，其化学方程式为：Mg5Si8O20(OH)2(OH)4.4H2O，其中Mg常被Al和Fe代替，故可写为MgAlFeSi8O20(OH)2(OH2)4。4H2O。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。 目前，反映凹凸棒石的物化性能主要有以下指标，并与蒙脱石略作比较如下： 1、吸蓝量：凹凸棒石粘土的吸蓝量，一般低于蒙脱石，为24g /100g ±。 2、胶质价：凹凸棒石的胶质价低于蒙脱石，一般为40~50ml /15g。 3、膨胀容：凹凸棒石粘土的膨胀容低于蒙脱石粘土，一般为4~6ml /g . 4、pH值： 凹凸棒石粘土呈碱性， pH值为8~9。 X射线衍射曲线图 5、比表面积：凹土比表面积很高，大于其他粘土矿物，通常为146~210m2 /g（BET法）。 6、阳离子交换容量（CEC）：凹凸棒石粘土的阳离子交换容量比蒙脱石低。凹凸棒石粘土可交换Ca 离子为15~25mmol /100g ，可交换Mg 离子为5~15mmol/100g 。 7、吸附脱色性：凹土不同品位（%）的脱色力有差异，如：30%，45~50；70%，55~100；75%，110~115 ；85%，120~130。表明凹土含量在 75~85%时，脱色力可达到或超过活性白土（蒙脱石）脱色力(114)标准。 8、选择性吸附：为蒙脱石所没有。极性分子主要是水和氨，其次是甲醇、乙醇，都能被其管道吸附，而氧等非极性分子则不能。其吸附能力依次为：水>醇>醛>酮>正烯>中性脂>芳烃>环烷烃>烷烃。吸附能力高低取决于比表面积大小，而吸附选择性则与矿物结构、通道尺寸、形状等有关。凹凸棒石对水的吸附在200~400°C焙烧后达到最大值（比表面积大），超过400°C则吸附量减少。在不同温度下凹凸棒石脱水量也有差异，如下表1。 9、催化性：凹土具有表面活性中心，除吸附外，还有催化作用。凹土可用作乙醇转化为乙烯的催化剂（Dandy ，1982），也可作为催化剂载体。 10、粘滞性：是指流体内部假想平面两侧流体相对流动性质，用粘度表示。表示胶粘剂性能的一项指标，不同用途有不同要求。标准值：3300~4500；单位：cP s , 11、吸水性：凹土有很强吸水性，一般为24.3%，较蒙脱石（20.2%）高，加之热稳定性，适于配制深钻井泥浆；由其配制的悬浮体经搅拌后，纤维相互交叉、淀积，形成“乱稻草堆状”网架结构，是其保持悬浮体稳定的决定因素，即悬浮体的流变特征取决于纤维结构的机械参数而不取决于颗粒的静电引力；它又有良好抗盐稳定性，用其配制钻井泥浆用于海洋钻井和钻高压盐水层有很好的悬浮性能。 12、灭菌、除臭、去毒、杀虫性：凹土具很强灭菌、除臭、去毒、杀虫能力。如用于腹泻，是用其吸附肠胃中的毒菌；40g /m 3凹土能使气体中的NH 3由100×10-9降低到18×10-9；凹土细小针状颗粒对昆虫表面磨蚀及对昆虫类脂化合物吸附，导致昆虫快速死亡，以及军工用于防护装置吸附毒气，吸除动、植物油色素、黄曲霉素及臭味等。[1] § 主要用途 由于凹凸棒石粘土具有特殊的纤维结构、不同寻常的胶体和吸附性能，因而具有广泛的工业用途。 1、建材行业的应用 白云石凹凸棒石粘土作为涂料的填充剂、流平剂、增稠剂和稳定剂，其性能好，成本低，可代替传统的轻钙。凹凸棒石涂料的涂膜在电镜里观察，其晶体呈网状排列，均匀地分布在有机粘结剂中，所以涂膜耐洗擦。尤其是凹土在外力搅拌下分散性好，形成稳定的不被电解质破坏的悬浮液，使涂料不沉淀、不分层，与传统的106涂料相比较，具有多种优越性：涂刷性能好，不流挂，节约钛白粉的用量，还可作油漆的填料，墙板材料的填料，生产天花板墙壁板，其特点是：对水份接受、排放性能强，不膨胀不变形，粘结性能好，质轻韧性大，具有隔热保暖、吸声的作用，可防虫蛀，抗垂度强，能适应空气温度的变化，且不变形。 2、轻工 揉革，用凹土代替苏打揉革，可节约20－30％贵重红矾的用量，降低成本。揉制时间从6.2小时减少到4.2小时，揉出的革外观好，弹性强，丰富、柔软；也可作橡胶的填料，皮鞋底的填料，来增加除臭透气能力，用凹土作为香型塑料花，释放慢，保香时间长，成本低，柔软不易破裂，造型美观逼真。在造纸行业可作纸张加填和涂布颜料，主要用于凹版印刷，并可用于胶印、颜料、涂布纸和涂布纸板，目前造纸业正从酸式造纸向碱性造纸转化，随着中性施胶技术的推广，特别是涂布纸和纸板产量的增长，需求较大。 3、农业、畜牧业、多种经营 凹土粉作为混合饲料的添加剂，以其特有的物理性能，能促进动物机体的新陈代谢，提高饲料转化率，使动物食欲旺盛，皮毛丰润，增重快，出栏早，降低饲养成本。同时还具有优良的吸附性，能有效地吸除动物的大肠肝菌、肠道毒素，起到防疫治病、除虫杀菌的作用，并提供牲畜生长必要的微量元素；作为颗粒饲料的粘结剂，具有良好的粘结力，既降低了饲料生产成本，又可提高饲料的利用率，它能吸附鱼塘中的氨离子，防水质污染，防腐臭。由于其比重轻，沉降速度慢，延长鱼的食用时间，饲料利用率高，储存期延长，外观光滑；预混合饲料的生产技术要求较高，在国外被称为饲料的核心，凹土作为预混饲料载体可节约大量的粮食，还可保持维生素等不会失效，微量元素不散失；作为复合肥粘结剂，造粒成型率高，时间短，所造颗粒强度高，表面光洁度好，保肥时间长，因此这种粘结剂，能提高生产能力，减少电耗，还可以节约滑石粉、氯化铵等高价原料的用量；以凹凸棒石作为农药的悬浮剂和载体，生产特效农药，可延长药效，保质期长，并降低农药生产成本；作化肥厂制气的煤球粘结剂，粘结力强，强度高，成本低，造气率高，还可提高煤球固定碳含量，降低粉尘污染等。 4、纺织 作为染料的悬浮剂填料，具有不掉色，着色力强，耐擦洗，色彩鲜艳，生产成本低等优点，还可作纺织行业的涂布刮浆。作印花糊料，在纺织印染行业中，活性染料常用的印花糊料为海藻酸钠。由于海藻酸钠粘度大，质量不稳定，应用中常出现沾网、拖带和错位而影响产品质量，凹土糊料可使印制产品得色深、色牢度强、质量优、并可显著降低印染成本。 5、在地质勘探、海洋钻井中的应用 胶体级凹凸棒石粘土经进一步进行物理化学加工，增加其造浆率，可制成符合OCMA和API标准的抗盐粘土，而应用于地质钻探、地热钻井、石油钻井，特别是在内陆含盐地层钻探、海洋钻井及超深钻探中，使用该产品作为泥浆材料，具有分散性好、造浆率高、密封性好、抗盐碱耐高温性能稳定、防止井塌、保护井壁、减少废井率等优点，并能降低钻井成本。 6、脱色及水处理 加工后的凹凸棒石粘土制品是较为理想的吸附剂、食品加工助剂和食品添加剂，可取代活性炭。它不仅能脱色，还可除臭除味，除重金属离子和致癌物质，还具有一定的选择性，这就为生产提供了便利，它可作冰箱除臭剂、污水处理剂、家用净水器、油脂精炼脱色剂，效果极为明显，在医药上可作药物的填料、载体、添加剂、粘结剂。使用凹凸棒石粘土对液体葡萄糖脱色可将由粉末活性炭净化的十二道工序减少到十道工序，工艺周期缩短50分钟，对发展生产十分有利。用凹凸棒石粘土净化的成品糖，其色泽、体态、浓度、还原糖含量、PH值、二氧化硫离子含量、氯根含量、蛋白质含量、熬糖温度以及钙镁离子含量等均达到现行行业标准，节约脱色处理费用60％左右，脱色后的滤饼可作混合饲料，减少了环境污染，达到综合利用。 无论是在吸附过程中，还是在污水处理中，凹凸棒石粘土都可以再生，它耗能少，对环境保护非常有利。凹凸棒石粘土选择吸附能力大小的次序为：水＞醇＞酸＞醛＞正烯烃＞中性脂＞芳香烃＞环烷烃＞烷烃、直链烃＞环烷烃＞烷烃，直链烃比支链烃吸附得快，吸附选择性对油脂的脱色有重要的作用。在其它分离过程中也有较大的工业价值。 水净化的常规方法是经过絮凝、沉淀、过滤和化学处理，一般能有效地除去大多数污物和杀死大多数微生物，然而不能很有效地除去诸如激素、农药、病毒、毒素和重金属离子等类物质。这些有害物质仍留在水源中，给人造成危害。而凹凸棒石粘土可用接触或过滤技术处理水，可以消除这些有害物质。若使吸附污染物的凹土再生，可加热或以化学剂加以处理。因此，凹土在污水处理中的应用对保护生态环境、保证人类的健康，是非常必要的，且用量大范围广，符合社会发展人民生活水平提高的需要。 在酿造工业中，用凹土来澄清葡萄酒、苹果酒、啤酒等酒类制品，可以除去酒中的各种残渣杂质，使酒质纯净。 7、洗涤助剂方面 替代合成洗衣粉及洗发精中的主要助洗剂三聚磷酸钠（STPP）。我国是人口大国，洗涤剂的年需要量在百万吨以上，其中助洗剂需求在30万吨以上。目前，助洗剂主要为三聚磷酸钠。由于三聚磷酸钠对环境的危害极大，西方国家已禁止使用，我国目前已在逐步限制其用量，而凹土具有较深的熬合钙、镁离子能力，是比较理想的洗涤助剂，加上其较低的价格，是三聚磷酸钠理想的替代产品。 8、分子筛原料 分子筛选用钠、硅、铝含量比在一定范围内制得，其粒经2－10mm含水量1.5％堆积密度0.68以下，抗压强度＞5Kg/Cm2，在化工等行业具有广泛的应用。我国每年需4A分子筛120万吨，凹土选择吸附性比较强，可作为分子筛的重要原料，所占比例可在10％以上。 9、干燥剂 经精工制得的干燥剂，具有蜂窝状的无数孔隙，其表面积相当大。其吸湿率变化范围在23.38－－27.43％之间，远远超过国外干燥剂（吸湿率19％），且质量比较稳定。 10、化妆品原料 经精选后的凹土作化妆品的原料具有优良的平滑性、密合性和通气性，特别适合于粉底胭脂、扑粉、眉目、口红等化妆品。利用其多孔性将芳香性物质（香精、香料）浸渍在土中能制作香味稳定持续释放6个月以上的缓释芳香剂，在蚊香中使用粘土作填料，用量达10％－－50％，与其它材料配合可用作液体蚊香的吸液芯，使药剂在较低的加热温度下有足够的挥发量。 11、塑料橡胶的填料 经提纯精加工后的凹土在这方面的使用量较大。我国塑料工业95年产量700万吨，至2000年塑料产量将达1600万吨。1995年全国塑料工业用非矿量约占总量的10％，主要用于编织袋、打包带、地板、塑料薄膜。具有防打滑防粘等作用。 12、其它方面 用于脱色：如黄凡士林的脱色，“8205”的脱色，纯化试验煤油沥清的脱色，动植物油脂的脱色，塑料发泡灵的脱色，食油中黄曲霉素的吸附。用于催化剂：用凹凸棒石作催化剂以制造二氨基苯甲烷和多甲基多苯胺齐聚物及二氯乙烷，重油加氢和已二氰的磷酸盐催化剂的载体也可用凹凸棒石。此外，在冶金行业上作为铸造型砂粘结剂、铁矿球团粘结剂及在太阳能利用方面、放射物质的处理、原子能工业、复印复写和印刷等等各行各业都能得以应用。 § 由来及资源分布 1860年，俄罗斯学者萨夫钦科夫（Tsavtchenkov）最早在乌拉尔坡缕缟斯克(Palygorsk)矿区的热液蚀变带中发现了该矿物，外貌像马粪，1862年其据产地命名;1913年费尔斯曼(A E.Fersman)将该矿物正式命名为Palygorskite 。Palygorskite ，中译名为坡缕缟石、坡缕石。1935年，法国学者拉帕伦特（J .D. Lapparent）在美国奥特堡（Attapulgus）、佐治亚（Georgia）、昆斯（Quincy）、佛罗里达（Florida）和法国莫尔摩隆（Mormoiron）的沉积岩中发现该矿物，并命名为Attapulgite。1976年中国学者许冀泉等在中国江苏省六合县竹镇小盘山发现该矿，许冀泉根据奥特堡之音同时兼顾该矿的晶体结构特征，译成“凹凸棒石”，近年来在国内传用；1982年江苏盱眙县雍小山等发现凹凸棒石粘土矿，经江苏地勘部门勘查评价，为大型矿床规模；1984年在南京地质矿产研究所帮助下安徽嘉山县明光一带也找到了凹凸棒石粘土，之后相继在全国14个省区发现凹凸棒石粘土矿床（点）。1982年，世界粘土矿物命名委员会认为，坡缕缟石（Palygorskite）与凹凸棒石（Attapulgite）两者晶体结构一致、化学成分相同，应属同一矿物种；按照命名优先原则，规定统一命名为坡缕缟石。尽管如此，这两种名称在文献和演讲中，同时见及，广为流传。其实，有关该矿物名称还有许多，如镁山软木，山软木、山柔皮(Mountain Leather ) ,山皮（Mountain Shin），山石棉、石棉（Mountain Cork），山石棉状聚集物(Mountain–Cork–like accumulations)，绿坡缕缟石，打白石，漂白土（Fuller ‘s Earth），活性蛋白、蛋白石、白土（White Earth），马雅蓝（Maya Blue，系与蓝靛混合制成著名“马亚蓝”染料）等。据统计，该矿物名称使用几率最多的依次为：坡缕缟石、凹凸棒石、漂白土或白土。 凹凸棒石矿物几乎遍及世界各地，但具有工业意义的矿床所占比例不大，仅限于美国、中国、西班牙、法国、土耳其、塞内加尔、南非、澳大利亚、巴西、以色列、沙特阿拉伯、瑞士、英国 、俄罗斯（Irkutsk ,伊尔库茨克）、吉尔吉斯斯坦、哈萨克斯坦、乌克兰、亚美尼亚、阿塞拜疆、白俄罗斯、尼日尔等国，据不完全统计,世界探明储量约1.5亿吨。资源分布 大量资料证实，世界凹凸棒石粘土主要产于整个白垩纪和第三纪期间。中国凹凸棒石粘土主要产于第三系火山岩系、白垩系陆相地层、奥陶系、二迭系灰岩地层，以及寒武系、震旦系白云质灰岩等地层中，其中以第三系、白垩系火山岩对成矿较为有利。如江苏的盱眙，安徽的明光等地的凹土就产于新第三系的玄武岩中。 § 粘土工艺性能 胶质价：55--65ml/15g土 比表面积≥350m2/g土 膨涨容：4--6ml/g土 吸蓝量≤24g/100g土 内部孔道3.7×6.4A° 阳离子交换容量:25--50mg/100g土 导热系数0.06W/m2·℃ 电动电位-25.8mv 吸率水≥150% 吸油率≥80% |
| 随便看 |
百科全书收录594082条中文百科知识，基本涵盖了大多数领域的百科知识，是一部内容开放、自由的电子版百科全书。