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改性膨润土的应用

    1 膨润土及改性膨润土1.1 膨润土的结构和分类膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物的粘土岩，而蒙脱石是含水的层状铝硅酸盐矿物，由两个硅氧四面体层中间夹一个铝（镁）氧（氢氧）八面体层组成，属于2:1型的三层粘土矿物。

    晶体结构层间存在过剩负电荷，能以静电吸附阳离子保持电中性。此外，膨润土具有很大的表面积，巨大的表面积伴随着巨大的表面能，使其具有巨大的吸附能力。依据蒙脱石层间阳离子的比例关系可将膨润土分为钠基、钙基、镁基和铝基膨润土。其中钙基膨润土储量大，约占总储量的70%~80%.
 
    1.2 膨润土的改性天然膨润土中由于表面硅氧结构具有极强的亲水性和层间大量可交换性阳离子的水解，使其表面通常存在一层薄的水膜，而不能有效地吸附疏水性有机污染物，限制了在水处理领域的应用。
 
    因此，对天然膨润土的改性受到了广泛的重视。通过酸、氧化剂、无机盐等无机物对膨润土进行改性，可明显改善其对有机污染物的吸附性和离子交换性能。目前，在水处理领域应用较多的改性膨润土包括：活化膨润土、有机膨润土、交联膨润土以及有机交联膨润土。

膨润土遇水发生较大膨胀性，具有良好的胶体性质，可使悬液的粘度增大，在用于钻井泥浆时，配置具有较高流变和触变性能的泥浆悬浮液，可以增加钻具的润滑性，清洗钻井过程中产生的岩屑的以及用于钻机解卡剂。
 
    但是随着钻井行业的发展，钻井膨润土的厂家也越来也多，如何识别好的钻井膨润土对消费者来说至关重要。
 
    1.肉眼鉴定中，膨润土呈纯白色，一般也有灰色或浅黄白色的，常因吸水或含有杂质而呈淡绿、淡青、玫瑰红等颜色。风干后仍为纯白色、灰色或浅黄白色。
 
    2.只靠上面介绍的肉眼等感官鉴定是不够准确的，多数矿山执行一机部关于"铸造用膨润土、粘土的部颁标准"（1997）和企业标准。主要测定吸兰量、水分、胶质介、通过率、湿压强度、膨胀系数、pH值等。

铸造、冶金和钻井领域

因具有粘结性和可塑性，膨润土在铸造业中可作为生产醇基涂料的悬浮剂和铸模材料的粘合剂，在冶金工业中作为球团矿的粘合剂，既节省了10%～15%的焦炭和熔剂用量，也使得高炉生产能力升高了40%～50%。

陈廷臻等运用物理化学方法对钙基膨润土进行钠化处理后得到钻井泥浆用土，其在泥浆中发挥了增稠和稳定的作用，而且使得泥浆便于携带，同时还可以润滑钻井、防止腐蚀，其成本低廉，工业应用前景广泛，效益明显。

4、建材领域

膨润土及其改性产物被普遍的运用在建材工业中，如白水泥、防水材料、防火材料、陶瓷工业、胶凝材料、建筑涂料及新型功能材料等，可以起到很好的增稠和防水作用。

殷兰兰将乳胶漆与不同含量的钠基土混匀成浆，随之发现随着钠基土含量（2%、3%、4%和6%）的增加，黏度的变化为800、1720、2680和3440mPa·s，表明增稠作用发生了十分显著的变化。还通过测定涂料的防沉降作用，将不加钠基土和添加钠基土的漆液进行比较，结果发现，不加钠基土的漆液随着时间的推移分层现象特别明显且伴有沉淀产生，随后沉淀变硬结块终导致无法搅拌，而添加钠基土的漆液并不会出现块状沉淀现象，对涂料的性能也没有其它不利影响。

以上是一个不使用钻液导致粘管的例子。美国Sun West泥浆公司的工程经理White说："这是一个主要问题。如果不使用任何钻液来将钻屑清除出钻孔它们就会留在钻孔中并挤满钻杆、回扩头和回拖件周围的空间，从而导致三者都被粘牢，这就是一个因不使用钻液而导致粘管的事例。原因就是粘土遇水会膨胀并变得非常的粘，以至钻杆不能转动或抽出的典型工程"。还有一个场合，"就是在不使用膨润土或其它添加剂的情况下在沙土中钻进。沙土会变潮变松，使孔壁塌方或使整个孔壁紧贴在钻头或扩孔器的周围。如果你的钻具被粘牢且不能挖出，价值成千上万的设备将会损失掉。"以下就是一个典型的例子：在另一个现场，钻孔时直接推进的力较大，旋转钻进时推力减小，停下来10min，再次钻进时就不好钻入，停下来20 min后，再想钻进或抽回时都很困难，原因是钻进到砂层，只使用水做钻进液不能够使钻孔成型，钻进的同时钻孔也随着塌方，所以，钻进或抽回都十分困难，费了好多时间和材料才将钻头抽回，后来经过使用泥浆材料，使泥浆具有相应的悬浮岩削的能力，钻进和回拖管道都十分顺利。

针对这类情况，这些情况的原因都是因为"仅仅用水是不能悬浮切屑的，因为钻液才具有稳定钻孔，悬浮并将切屑带至孔外的作用，所以，不使用钻液钻孔时，悬浮性将成为一个问题，它将使钻削留在孔中，从而造成埋钻和钻液损失"。