膨潤土在肥料生產中是如何應用的？

膨潤土是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產，蒙脫石結構是由兩個矽氧四麵體夾一層鋁氧八麵體組成的2：1型晶體結構[1]，由於蒙脫石晶胞形成的層狀結構存在某些陽離子，如Cu、Mg、Na、K等，且這些陽離子與蒙脫石晶胞的作用很不穩定，易被其它陽離子交換，故具有較好的離子交換性。國外已在工農業生產24個領域100多個部門中應用，有300多個產品,因而人們稱之為“萬能土”。膨潤土也叫斑脫岩，皂土或膨土岩。我國開發使用膨潤土的曆史悠久，原來隻是做為一種洗滌劑。(四川仁壽地區數百年前就有露天礦，當地人稱膨潤土為土粉)。真正被廣泛使用卻隻有百來年曆史。美國最早發現是在懷俄明州的古地層中，呈黃綠色的粘土，加水後能膨脹成糊狀，後來人們就把凡是有這種性質的粘土，統稱為膨潤土。其實膨潤土的主要礦物成分是蒙脫石，含量在85-90%，膨潤土的一些性質也都是由蒙脫石所決定的。蒙脫石可呈各種顏色如黃綠、黃白、灰、白色等等。可以成致密塊狀，也可為鬆散的土狀，用手指搓磨時有滑感，小塊體加水後體積脹大數倍至20-30倍，在水中呈懸浮狀，水少時呈糊狀。蒙脫石的性質和它的化學成分和內部結構有關。吸附性吸附是所有固體物質存在的自然現象。我們將某些分子聚集在膨潤土表麵的現象，稱為膨潤土的吸附作用。這種吸附作用在工業上得到了廣泛應用。如鑽井泥漿經常利用膨潤土礦物的吸附特性來調整不同使用目的的泥漿參數，如添加降濾失劑，就是通過高分子聚合物一端吸附在膨潤土顆粒表麵，另一端溶於水使膨潤土顆粒和水分子之間產生了一種間接的聯係。形成了一種橋聯作用，減少了泥漿中的自由水，改變了泥漿的性能參數，達到降低濾失率的目的。膨潤土吸附可以分為物理吸附、化學吸附和離子交換吸附三種類型。l）物理吸附。物理吸附是靠吸附劑與吸附質之間分子間引力產生的，即我們常說的範德華力產生的。物理吸附是一種可逆的吸附過程，吸附速度與脫附速度在一定條件下呈動態平衡。產生物理吸附的主要原因是膨潤土表麵分子其有表麵能。由於膨潤土在水中高度分散，物理吸附現象十分明顯。2）化學吸附。化學吸附是靠吸附劑與吸附質之間的化學鍵力而產生的，化學吸附作用一般不可逆。在鑽井泥漿中應用化學處理劑就是化學吸附作用的典型例子，如鐵鉻木質素磺酸鹽加入到膨潤土泥漿中就是利用鉻離子在膨潤土晶體的邊緣上發生整合吸附。這種化學吸附作用明顯比物理吸附作用要穩定。因此用鐵鉻木質素磺酸鹽處理的膨潤土泥漿具有較高的抗溫能力，可作為地熱和超深井的抗高溫泥漿體係。3）離子交換吸附。膨潤土礦物晶體一般帶負電荷，因此在膨潤土顆粒表麵要吸附等當量的相反電荷的陽離子。吸附的陽離子可以和溶液中的陽離子發生交換作用，這種作用稱為離子交換吸附。離子交換吸附的特點是：同號離子相互交換，等電量相互交換。離子交換吸附的反應是可逆的，吸附和脫附的速度受離子濃度的影響，這種影響符合質量作用定律。影響膨潤土礦物吸附作用的因素是：1）膨潤土類型的影響。鈉質膨潤土的吸附能力明顯比鈣質等其他類型的膨潤土礦物吸附能力強。2）膨潤土顆粒粉碎粒度大小的影響。根據固體吸附的理論，進行粉碎的膨潤土礦物的吸附能力明顯提高，粉碎礦物越細，吸附作用越強。3）溶液介質的影響。根據雙電層理論，膨潤土礦物晶體帶負電，在形成雙電層時會進行離子交換。如果溶液中離子濃度過高會壓縮膨潤土顆粒雙電層，抑製膨潤土的分散和擴散，甚至使膨潤土產生凝聚和聚結。膨脹性膨潤土遇水就膨脹，這種自然現象產生的主要原因是膨潤土礦物晶層間距加大，水分子進入了礦物的晶層，另外引起膨潤土膨脹的原因還有膨潤土礦物的陽離子交換作用。膨脹性與膨潤土的屬性和蒙脫石含量關係極大，鈉質膨潤土的膨脹性明顯比鈣質膨潤土要強，另外純度較高、蒙脫石含量高的膨潤土的膨脹性要強。因此，在實際應用時，如果我們主要想利用膨潤土礦物的膨脹性，那麽我們在考慮膨潤土礦物的種類時首先要選擇鈉質膨潤土礦，其次要考慮蒙脫石含量高的鈉質膨潤土。在機械鑄造和鐵礦球團工作中，對膨脹性要求較高。大量的鈣質膨潤土質，達不到使用要求，因此在使用前需要對鈣質膨潤土進行改性處理。鈉質膨潤土的分散程度較鈣質膨潤土高，鈉質膨潤土的吸水率高、膨脹倍數大。鈉質膨潤土和鈣質膨潤上吸水膨脹產生不同結果的原因是：1）陽離子可以將膨潤土顆粒聯結在起，製約了膨潤土顆粒的分散。多價離子比一價離子電荷密度大，顆粒之間產生較強的靜電引力，使膨潤土顆粒聯結的能力強，因此鈣質膨潤土的分散能力比鈉質膨潤土要弱。2）蒙脫石晶格置換產生的負電荷要吸附電性相反的離子來平衡溶液的電性。這些電性相反的離子是以水化離子形式存在於溶液當中，帶負電荷的蒙脫石顆粒吸附水化陽離子形成雙電層。雙電層的厚度與反離子價數的兩次方成反比，即陽離子價高，水化膜薄，膨脹倍數低；而陽離子價效低，水化膜厚，膨脹倍數高。3）鈉質膨潤土晶層吸附水的厚度是三層，鈣質膨潤土晶層吸附水的厚度是四層。在極性水分子的作用下，由於靜電引力較小，鈉質膨潤土晶層之間可以產生較大的晶層間距，而鈣質膨潤土由於晶層間的樸電引力較大，極性水分子不易進入晶層之間，因此，鈣質膨潤土晶層間產生的距離明顯比鈉質膨潤土小，表現在鈣質膨潤土比鈉質膨潤土難於在水中分散、膨脹倍數低。實質上，蒙脫石的膨脹性受其化學成分控製，含鈉離子多的蒙脫石可以待續不斷地膨脹，直至成為一種凝膠狀態。含鈣離子多的蒙脫石隻能從幹操狀態到含水狀態膨脹是有限度的。我們在了解了影響膨潤上膨脹性的深層次的原因後，可以人為有效地控製膨潤土礦物的膨脹性能，使之達到最佳使用效果。造漿性造漿率是膨潤土顆粒在水中分散形成懸浮液，並且這種懸浮液的表觀粘度為15*10-3Ps·s時每噸膨潤土造漿的立方數是衡量膨潤土質量的一項重要指標，一般鈉質膨潤土的造漿性能比鈣質膨潤土要好。計其選漿率公式是：造槳率（m3/t）=水的體積（mL）/土的質量（g）+1/土的密度一般在測試表觀粘度時配製表觀粘度在10~25(*10-3Pa·s）範圍內三杯泥漿，經過攪拌靜止放置16h，再攪拌，測試粘度，然後在單對數坐標紙上標出三點的位置，進行連線，在坐標上求出表觀粘度為15*10-3Pa·s時的加土量。