陽離子交換能力最強的粘土

⑴ 說明普通粘土，膨潤土的礦物成分，解釋其結晶結構有何區別

膨潤土(Bentonite)
按譯音、成因及用途又稱斑脫岩、膨土岩等。是以蒙脫石(也稱微晶高嶺石、膠嶺石)為主要礦物成分的粘土岩石—蒙脫石粘土岩,常含少量伊利石、高嶺石及沸石、長石、方解石等。
蒙脫石：
蒙脫石為少量鹼及鹼土金屬的含水鋁硅酸鹽礦物。其化學式為Nax(H2O)4{(Al2～xMg0.33)[Si4O10](OH)2}。
膨潤土和蒙脫石的關系：
膨潤土是以蒙脫石為主要成分的一類層狀硅酸鹽粘土礦。1972年在西班牙馬德里舉行的國際粘土會議(AIPEA)上,提出了膨潤土的廣泛含義,認為「膨潤土是以蒙脫石礦物為主要組分的岩石,是蒙脫石礦物達到可利用含量的粘土或粘土岩」。膨潤土的各種性能,主要是由其含有的蒙脫石的特性而產生,因此在許多文獻中蒙脫石與膨潤土在概念上的區別沒有嚴格區分開來,常常將不同純度膨潤土都稱為蒙脫石或蒙脫石原土。
為了區分膨潤土，工業用蒙脫石又追加定義，在膨潤土原礦中，當硅蒙脫石的含量80%以上時，才稱作為蒙脫石。膨潤土礦經過提純處理後可得到高純度的蒙脫石。
但是膨潤土中也含有大量的雜質，大約在5-10%左右，方英石（一種致癌物質）的含量大約在20%以上，重金屬超標等一些問題存在。
廣義上講的蒙脫石實際上也是一種膨潤土，只是蒙脫石本命體的含量在80%以上，而且作了除雜、提純處理。
高嶺土是一種主要以高嶺石為主要成分的黏土礦物，也是一種含水硅鋁酸鹽礦物，主要呈白色軟泥狀，顆粒細膩，狀似麵粉。其化學成分相當穩定，被譽為「萬能石」。為製造瓷器和陶器的主要原料。
蒙脫石和高嶺石的區別在於空間結構：高嶺石是一種含水的鋁硅酸鹽，為三斜晶系，結構層間沒有陽離子或水分子存在，強氫鍵（O-OH=0.289nm）加強了結構層之間的連結。而蒙脫石又名微晶高嶺石，是一種層狀結構、片狀結晶的硅酸鹽粘土礦，為單斜晶系，結構層間有陽離子或水分子存在。
膨潤土的性能和應用領域：
膨潤土的主要礦物成分是蒙脫石，含量在85%～90%，另含少量長石、石英、貝得石、方解石及火山玻璃。可呈白色、含雜質時呈淡綠、灰白、粉紅等色。可以成緻密塊狀，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數十倍，在水中呈懸浮狀，水少時呈糊狀。
膨潤土有很強的陽離子交換性能，可用於除去食油的毒素、汽油和煤油的凈化及廢水處理；由於有很好的吸水膨脹性能以及分散、懸浮和造漿性，可用於鑽井泥漿、阻燃(懸浮滅火)，可在造紙工業中做填料，以及優化塗料的性能，如附著力、遮蓋力、耐水性、耐洗刷性等；由於有很好的粘結力，還可代替澱粉用於紡織工業中的紗線上漿，既節糧，又不起毛，漿後還不發出異味。
據不完全統計，中國目前膨潤土產品年產銷量約270萬噸，其中用於鑄造型砂100～110萬噸，用於鑽井泥漿70萬噸，用於冶金球團45萬噸，用於油脂脫色（活性白土）20萬噸，用於其他20～30萬噸。

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⑵ nm粘土礦物

粘土礦物中綠泥石、蛭石、蒙脫石以及由綠泥石晶層與蒙脫石或蛭石的2∶1型含水晶層構成的間層礦物都可具有1.4nm的X射線衍射峰，常統稱其為1.4nm粘土礦物。1.4nm粘土礦物廣泛存在於地表土壤、風化殼和河流、湖泊及海洋沉積物中，其中1.4nm間層礦物是熱帶、亞熱帶酸性土壤和溫帶、寒溫帶灰化土中常見的粘土礦物。1.4nm間層礦物是指由綠泥石晶層與2∶1型含水膨脹層交互連生所構成的不規則間層粘土礦物，其中2∶1型含水晶層可以是蒙脫石層，也可以是蛭石層（楊雅秀等，1994）。因此，1.4nm間層礦物可以由綠泥石與蒙脫石或蛭石形成，而蒙脫石和蛭石層間間距和電荷的差異，使與蒙脫石晶層或蛭石晶層形成的1.4nm間層礦物也有很大差異，尤其對土壤礦物形成演化、土壤發生發育和土壤性質產生不同的影響（徐鳳琳等，1990）。近年來，有關學者對其進行了較深入的討論，並將其稱為1.4nm過渡礦物（賀紀正等，1993）。我國南方碳酸鹽岩紅色風化殼發育的土壤大多屬酸性土壤，並有較突出的酸雨侵蝕和土質退化等問題，而不同的1.4nm粘土礦物對土壤性質和酸沉降等所帶來的土壤環境影響是不同的，因此其已成為土壤礦物學領域的研究熱點。然而，對環境問題較為突出的我國南方碳酸鹽岩紅色風化殼及其土壤中1.4nm粘土礦物的研究目前尚無較詳細的工作。

1.1.4nm粘土礦物特徵

在貴州碳酸鹽岩紅色風化殼72個樣品的X射線衍射圖譜中，有64個樣品的圖譜存在1.4nm衍射峰，說明1.4nm粘土礦物廣泛存在於碳酸鹽岩紅色風化殼中，但它們究竟代表何種1.4nm粘土礦物僅從未經特殊處理的樣品X射線圖譜〔圖3-1（A）、圖3-2（A）〕難以區別。根據1.4nm粘土礦物的晶體結構特徵和近年來的研究成果，對樣品進行了進一步處理後再做X射線衍射分析，發現經甘油飽和處理後的所有樣品的1.4nm衍射峰均未變化〔圖3-1（B）、圖3-2（B）〕，證明樣品中不存在蒙脫石及其間層礦物。經鉀飽和並加溫至300℃和550℃處理，樣品1.4nm衍射峰發生變化〔圖3-1（B），圖3-2（B）〕，並具有明顯的分布規律。風化強度較弱的遵義石灰岩紅色風化殼剖面樣品經鉀飽和處理後，1.4nm衍射峰消失。1.0nm衍射峰增強，並呈向低角度拖尾的不對稱反射峰，0.7nm峰不變〔圖3-2（B）〕，部分樣品中還存在0.15nm的衍射峰（圖3-2、樣品ZC-03、ZC-01），這是較典型的蛭石X射線衍射特徵，屬二八面體型蛭石。風化強度較大的安順白雲岩紅色風化殼剖面樣品經鉀飽和處理後，其1.4nm衍射峰不變，但加熱至300℃和550℃，大部分樣品中的1.4nm衍射峰消失，構成寬緩不對稱的1.0nm衍射峰（圖3-1，樣品PS-7、PS-10），部分樣品僅有微弱的不對稱1.4nm衍射峰存在（圖3-1，樣品PS-1、PS-2），證明安順白雲岩紅色風化殼剖面中的1.4nm粘土礦物主要是綠泥石/蛭石間層礦物及少量綠泥石。遵義石灰岩紅色風化殼剖面中的蛭石紅外光譜特徵明顯（圖3-3，樣品ZC-1、ZC-3、ZC-5、ZC-9），主要表現在高頻區和中低頻區。在高頻區蛭石的紅外吸收譜帶表現出較緩的寬譜帶，Mg-OH的伸縮振動和水分子的伸縮振動造成了3700～3200cm^-1之間的寬緩吸收帶，中低頻區（1000cm^-1附近）的強吸收帶（圖3-3，樣品ZC-3、ZC-5、ZC-9）由結構中Si-Si鍵的伸縮振動造成。綠泥石/蛭石間層礦物的紅外光譜特徵（圖3-3，樣品PS-2、PS-7、PS-10）基本上繼承了綠泥石和蛭石具有的吸收最大值特徵，但由於紅色風化殼中綠泥石/蛭石間層礦物和綠泥石常與高嶺石、三水鋁石等粘土礦物共生，其紅外光譜特徵常受這些礦物干擾，而被掩蓋難以區分。

2.1.4nm間層礦物的環境意義

對紅色風化殼粘土礦物系統的研究表明，1.4nm粘土礦物（綠泥石、蛭石和綠泥石/蛭石間層礦物）是貴州碳酸鹽岩紅色風化殼中粘土礦物的重要組成部分，其分布隨成土環境和風化強度在剖面中呈明顯的規律性變化，並對紅色風化殼的物理化學性質產生明顯影響，特別是1.4nm間層礦物對成土環境的敏感性和在粘土礦物演化中的重要地位，使貴州碳酸鹽岩紅色風化殼中1.4nm間層礦物的確認和共生粘土礦物的研究，具有十分重要的環境指示意義。

1）陽離子交換量（CEC）是紅色風化殼土體的重要理化性質，對紅粘土的工程地質性質影響很大，也是表層土壤保肥供肥性能的重要指標。貴州碳酸鹽岩紅色風化殼及其發育土壤中廣泛存在的1.4nm粘土礦物，直接影響了紅色風化殼及其表層土壤的理化性質（表3-1）。但究竟是哪一種礦物，如綠泥石、蛭石、蒙脫石，還是1.4nm間層礦物起著決定性作用呢?過去由於研究方法和思路上的局限，一直籠統的稱為綠泥石或蒙脫石，從而影響到碳酸鹽岩紅色風化殼土體和土壤資源的評價與合理施肥以及土壤礦物形成演化等研究。我們的研究證實，這種土壤中的1.4nm礦物為蛭石和綠泥石/蛭石間層礦物及少量綠泥石。以蛭石為主要粘土礦物的紅色風化殼土體及土壤具有較高的陽離子交換量，pH值大於6；綠泥石/蛭石間層礦物為主要粘土礦物的紅色風化殼土體及其土壤陽離子交換量較低，pH值大多小於6，表層土壤屬微酸或酸性土壤。

表3-1 碳酸鹽岩紅色風化殼剖面部分樣品基本特徵

2）碳酸鹽岩紅色風化殼的形成和演化經歷了3個主要的風化成土地球化學階段，即富硅鋁脫鈣鎂階段、富鐵錳階段和富鋁脫硅階段。這也是碳酸鹽岩紅色風化殼風化程度增強的過程。在不同的風化成土階段，相應形成不同的1.4nm粘土礦物。由於1.4nm間層礦物具有對成土環境的敏感性特徵，1.4nm間層礦物的大量出現，反映出碳酸鹽岩紅色風化殼已進入富鋁脫硅的成土地球化學階段並達到較高的風化程度。1.4nm間層礦物是濕熱氣候條件下，酸性富鋁化成土地球化學環境的標志性礦物之一。

3）貴州是我國主要酸沉降地區，酸沉降所帶來的土壤及環境酸化問題較為突出。土壤酸化是指土壤中氫離子和鋁離子數量的增加，具體過程大致是：酸雨中的氫離子與土壤膠體表面吸附的鹽基性離子進行交換反應而被吸附在土粒表面，被交換的鹽基性離子隨滲漏水淋失；土粒表面的氫離子又自發地與礦物晶格表面的鋁反應，迅速轉化成交換性鋁。而不同粘土礦物組成的土壤對酸雨會表現出不同的緩沖能力，即對酸雨具有不同的敏感性特徵。這種特徵除受pH值、陽離子交換量和鹽基飽和度影響外，主要受粘土礦物組合特徵及其風化過程的影響。在某種程度上，土壤對酸雨的緩沖作用實際上是通過土壤礦物（特別是粘土礦物）的形成轉化（風化）過程來體現的。貴州碳酸鹽岩紅色風化殼中1.4nm粘土礦物的形成和轉化較好地體現了土壤礦物的形成轉化（風化）在土壤緩沖酸雨過程中的重要作用。對於處於富鐵錳成土階段，風化程度較低，粘土礦物以蛭石和埃洛石為主的土壤對酸雨具有較強的緩沖能力，pH值保持在6以上，對酸雨不敏感。而處於富鋁脫硅成土階段，風化程度較高，粘土礦物以1.4nm間層礦物和高嶺石為主的土壤對酸雨緩沖能力較弱，pH值多在5.5以下，對酸雨較敏感。因此，1.4nm間層礦物也是土壤對酸雨敏感性特徵的重要指標之一。

⑶ 什麼是膨潤土

膨潤土(Bentonite)按譯音,是以蒙脫石為主的含水粘土礦,蒙脫石的化學成分為:（Al2,Mg3）[Si4O10][OH]2•nH2O,由於它具有特殊的性質。如:膨潤性、粘結性、吸附性、催化性、觸變性、懸浮性以及陽離子交換性等等,所以廣泛用於各個工業領域。國外已在工農業生產24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」。
膨潤土也叫斑脫岩或膨土岩。我國開發使用膨潤土的歷史悠久，原來只是做為一種洗滌劑。(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)。真正被廣泛使用卻只有百來年歷史。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。可以成緻密塊狀，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。
蒙脫石的性質和層間的交換性陽離子種類有很大關系。根據層間主要交換性陽離子的種類，通常蒙脫石分為鈣蒙脫石和鈉蒙脫石。
蒙脫石有吸附性和陽離子交換性能，可用於除去食油的毒素、汽油和煤油的凈化、廢水處理；由於有很好的吸水膨脹性能以及分散和懸浮及造漿性，因此用於鑽井泥漿、阻燃（懸浮滅火）；還可在造紙工業中做填料，可優化塗料的性能如附著力、遮蓋力、耐水性、耐洗刷性等；由於有很好的粘結力，可代替澱粉用於紡織工業中的紗線上漿既節糧，又不起毛，槳後還不發出異味，真是一得。
總的說，鈉質蒙脫石（或鈉膨潤土）的性質比鈣質的好。但世界上鈣質土的分布遠廣於鈉質土，因此除了加強尋找鈉質土外就是要對鈣質土進行改性，使它成為鈉質土。
膨潤土（蒙脫石）由於有良好的物理化學性能，可做粘結劑、懸浮劑、觸變劑、穩定劑、凈化脫色劑、充填料、飼料、催化劑等，廣泛用於農業、輕工業及化妝品、葯品等領域，所以蒙脫石是一種用途廣泛的天然礦物材料。
膨潤土組成：1898年美國地質學者Knighl在美國懷俄明州落基山河附近發現了一種綠黃色吸水膨脹的粘土物質，由於產地為:「 Fort Beton 」，因而取名膨潤土(Betonite)。膨潤土也叫斑脫岩或膨土岩,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。可以成緻密塊狀，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，在水中呈懸浮狀，水少時呈糊狀。蒙脫石有吸附性和陽離子交換性能，可用於除去石油的毒素、汽油和煤油的凈化、廢水處理；由於有很好的吸水膨脹性能以及分散和懸浮及造漿性，因此用於鑽井泥漿、阻燃（懸浮滅火）；還可在造紙工業中做填料，可優化塗料的性能如附著力、遮蓋力、耐水性、耐洗刷性等；由於有很好的粘結力，可代替澱粉用於紡織工業中的紗線上漿既節糧，又不起毛，漿後還不發出異味。
膨潤土的分類：膨潤土的層間陽離子種類決定膨潤土的類型，層間陽離子為Na+時稱鈉基膨潤土;層間陽離子為Ca+時稱鈣基膨潤土;層間陽離子為H+時稱氫基膨潤土(活性白土);層間陽離子為有機陽離子時稱有機膨潤土。
膨潤土的性質：膨潤土具有很強的吸濕性，能吸附相當於自身體積8一20倍的水而膨脹至30倍;在水介質中能分散呈膠體懸浮液，並具有一定的粘滯性、觸變性和潤滑性，它和泥沙等的摻和物具有可塑性和粘結性，有較強的陽離子交換能力和吸附能力。
膨潤土的應用：膨潤土由於有良好的物理化學性能，素有「萬能」粘土之稱，可做粘結劑、懸浮劑、觸變劑、穩定劑、凈化脫色劑、充填料、飼料、催化劑等，廣泛用於冶金、石油、鑄造、食品、化工、環保及其他工業部門。
我國膨潤土的發展現狀：我國膨潤土的儲量僅次於美國，居世界第二位，現開采量為200萬噸，主要集中在東北和東部沿海各省。我國已經發現的大小礦床和礦點400多處，探明的儲量23.3億噸，預計資源量在75億噸以上。但是國膨潤土開發利用的程度很低，累計開采量不足已探明儲量的1%。在國際市場上是一種「低出高進」的局面，即出口低級產品（原礦、鑄造用、鑽井用、低檔活性白土等），進口高級產品（洗衣粉柔順劑、高檔有機土、膨潤土防水毯等）。據不完全統計，中國目前膨潤土產品年產銷量約270萬噸，其中用於鑄造型砂100～110萬噸，用於鑽井泥漿70噸，用於冶金球團45萬噸，用於油脂脫色（活性白土）20萬噸，用於其他20～30萬噸。行業特點是企業規模小（年產萬噸以上的企業屈指可數）、技術水平低、由於是資源型行業而競爭不是很劇烈、產銷量與價格均逐年上升。

⑷ 粘土產生陽離子交換的原因是什麼

粘土產生陽離子交換的原因是陽離子的代換能力隨離子價數的增加而增大，因為高價陽離子的電荷量大、電性強所以代換能力也大，等價離子代換能力的大小，隨原子序數的增加而增大離子運動速度愈大，交換力愈強陽離子的相對濃度及交換生成物的性質。
黏土離子交換ioncxchayeinclay-watersystem粘土粒子表面是帶電的，可從溶液中吸附異性離子。勃十顆粒吸附離子可被水溶液中的離子取代，即離子相互交換過程。依鞘土表面所帶電性不同，有陽離子交換和陰離子交換兩種。離子文換能力與砧土種類，交換離了的場強以及離子的幾何形狀等因素有關。

⑸ 膨潤土（Bentonite）

一、概述

膨潤土，又名膨土岩或斑脫岩，是以蒙脫石（也稱微晶高嶺石、膠嶺石）為主要成分的粘土岩——蒙脫石粘土岩。它是具有膨潤土物理性質的粘土的統稱，包括漂白土、斑脫土、膨土岩、酸性白土、活性粘土等。根據蒙脫石層間可交換陽離子的種類、含量將膨潤土劃分為鈉基膨潤土、鈣基膨潤土、漂白土三種。其中鈣基膨潤土包括鈣鈉基、鈣鎂基等膨潤土。

二、礦物性質

膨潤土的主要化學成分是SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO和H₂O，此外還常含有Na₂O、K₂O等。根據SiO₂、Al₂O₃和H₂O所佔礦物中組分的比值可以確定膨潤土的質量。

膨潤土礦的顏色有白色、乳酪色、淺灰色、淡綠黃色、淺紅色、肉紅色、磚紅色、褐紅色、黑色、斑雜色等。油脂光澤、蠟狀光澤或土狀光澤。貝殼狀或鋸齒狀斷口。緻密塊狀，少量為鬆散土狀。硬度1～2，密度2～3g/cm³。由於原岩物質成分、蝕變程度、外來物質摻和的不同，膨潤土的礦物成分很復雜，大體上可分為粘土礦物和非粘土礦物兩類。粘土礦物主要為蒙脫石族礦物，並以蒙脫石-貝得石系列的礦物為主，此外還伴生有高嶺石、埃洛石、水鋁英石、綠泥石、水雲母等。非粘土礦物有蛋白石、石英、長石、火山玻璃、石膏、方解石、黃鐵礦、沸石及有機質等。沸石是膨潤土中常見的伴生礦物，有時含量高達10%～20%，它的存在對膨潤土的吸附催化等性能起促進作用。

膨潤土的工藝性能包括：①吸濕性和吸水膨脹，蒙脫石晶層間能吸附和放出水分子或有機分子，其含量增加，晶層間距就加大，表現為體積膨脹。②膨潤土在水介質中能分散成膠體懸浮液，具有一定的黏滯性、觸變性和潤滑性。它和水、泥或砂等細碎屑物質的摻和物，具有很高的可塑性和黏結性。高膨脹性的膨潤土能在水中形成極永久的乳濁或懸浮體。③有較強的陽離子交換能力，對各種氣體、液體、有機質有一定的吸附能力。

由於具有吸附性和陽離子交換性，膨潤土可以進行自然或人工的改型。蒙脫石晶層中可交換的各類陽離子具有較大的容量，並在一定范圍內可以形成穩定的狀態。幾乎所有的膨潤土礦床都存在自然改型的現象。如地表為鈣質膨潤土，而深部為鈉質或鈉-鈣質膨潤土，這是由於地表的Ca^2＋交換了膨潤土中的Na^＋。鈉基膨潤土比鈣基膨潤土或鈣鎂基膨潤土具有更優越的物化性質和工藝性能，所以具有更高的經濟價值。

三、用途

膨潤土作為黏結劑、懸浮劑、增強劑、增塑劑、增稠劑、觸變劑、絮凝劑、穩定劑、凈化脫色劑、填充劑、催化劑、載體等，可在冶金、機械製造、鑽探、石油化工、輕工、農牧林、建築工程等領域廣泛應用。

1）鑄造型砂黏結劑、快乾塗料：鈉基膨潤土具有很強的黏結性和可塑性、透氣性，故廣泛應用於濕模鑄造，鑄造表面光潔度好，落砂性強。

2）鐵礦球團黏結劑：鈉基膨潤土由於具有很強的黏結性和高溫穩定性，在鐵精礦粉中加入1%～2%的鈉基膨潤土，造粒乾燥後成球團，大幅提高高爐的生產能力。

3）鑽井泥漿：鈉基膨潤土泥漿具有失水量少、泥漿薄、含砂量少、密度低、黏度好、穩定性強、造壁能力好、鑽具回轉阻力小、鑽進效率高等優點，是不分散低固相優質泥漿的最佳粘土原料。

4）塗料：在塗料中作懸浮劑，可大大提高塗料的懸浮性、黏結性、塗刷性、耐水性。

5）食用油脫色脫脂：經酸化的活性膨潤土廣泛用於各種動、植物油的脫色去脂，性能優良，無毒。

6）石化工業：膨潤土具有優良的脫色性、可塑性、觸變性，在石油工業中被廣泛用於煉油催化劑、脫色劑、廢油再生劑等。

7）農葯：利用膨潤土的懸浮性、分散性，可作為水性農葯中的懸浮劑和粉劑農葯中的分散載體，效果良好，對農作物不會產生毒副作用。

8）農肥：利用膨潤土的黏結性將肥料製成顆粒肥，既提高農肥效力又可改良土壤。

9）建築：用於大壩防滲牆體材料，建築地基灌漿材料、防滲漏材料，如防水毯等。

10）紡織、絲綢印染：可代替澱粉作紡織紗漿粉、印染糊料等。

11）日化產品：利用膨潤土的吸附性、增稠性、增塑性等，可用於液固體洗滌產品，可軟化織物，增強洗滌效果。高純、高白膨潤土可用於牙膏研磨劑，其流動性、保濕性好。用於化妝品，具有去污、解毒、止癢、美容、保溫等性能。

12）食品工業：可用作啤酒澄清過濾劑，降低啤酒中的高分子蛋白質，延長保質期。

13）醫葯用品：利用膨潤土的強吸附性對若干毒品有解毒的作用，用於治癬葯物及其他葯物有一定的輔助療效。

14）污水處理：利用膨潤土的吸附性、分散性、懸浮性，可用於各類污水處理劑，有較強的污水處理能力。

值得注意的是，上述用途中很多膨潤土是經過鈉化的有機膨潤土。

四、地質特徵

蒙脫石為膨潤土的主要成分。蒙脫石主要由基性火成岩在鹼性環境中風化而成，也有的是海底沉積的火山灰分解後的產物。膨潤土的成礦與成礦母岩、構造條件、物理化學條件等有很大的關系。根據成礦物質的來源、成礦環境和成礦作用方式，膨潤土礦床的類型一般分為火山沉積型、風化殘積型和熱液型。

（一）火山沉積型膨潤土礦床

包含陸相火山沉積、海相火山沉積和準平原膠體凝聚三個亞型，是構造作用、火山作用和沉積作用結合的產物。產出時代主要集中在侏羅紀、白堊紀，三疊紀和第三紀地層中也有少量產出。礦層厚度穩定，礦石組分復雜。礦體一般呈層狀、似層狀產出。礦體厚度數十厘米至數米。陸相沉積亞型約為中國礦床數的60%，有代表性的礦床產地有浙江平山、遼寧黑山、安徽新潭、甘肅紅泉等。準平原膠體凝聚亞型一般為小型礦床，集中在四川和江漢盆地，如三台、仁壽等。海相沉積亞型規模大、品位較高，代表性產地為新疆柯爾鹼。礦石的主要粘土礦物為蒙脫石、伊利石、綠泥石、高嶺石、埃洛石等。蒙脫石含量一般40%～70%。伴生組分有斜發沸石、方解石、石英、長石、火山碎屑等。下面以浙江臨安平山膨潤土礦床為例說明其地質特徵。

浙江臨安平山膨潤土礦床屬於陸相火山沉積亞型，大地構造位置在江南古陸東側，吳興-昌化加里東隆起南緣中生代火山斷陷盆地內。鈉基膨潤土產於上侏羅統壽昌組中，由河、湖相火山碎屑、陸源碎屑及灰、泥質沉積層組成，其上為下白堊統橫山組，其下為上侏羅統黃尖組，均為不整合接觸。含礦岩系按沉積結構可劃分為3個一組的韻律，共有膨潤土礦10層，其中9層具有工業價值。主礦層（2）、（7）、（8）礦層，規模大、質量佳，呈層狀、似層狀產出，層位穩定，平均厚度分別為3.79 m、4.65 m、1.94 m，儲量約佔全礦區總儲量的83%。礦石主要組分為鈉基蒙脫石，次為斜發沸石、綠泥石、方解石、方沸石等，其他共生礦物有針鐵礦、黃鐵礦、螢石、水雲母、石英等。

岩層產狀平緩，傾角一般為10°～20°，只是盆地邊緣受斷裂繼承性活動的影響，岩層傾角變陡，可達50°～60°。整個盆地的沉積中心位於礦區西墅竹林橋附近。

（二）風化殘積型膨潤土礦床

成礦母岩為各種火山玻璃質熔岩和碎屑岩，經風化作用，殘積物中富集蒙脫石，再經後期成岩作用而形成膨潤土礦。成礦在相對低溫低壓的條件下進行。礦化深度一般位於潛水面附近，從幾十米至數百米深不等。由於含可溶性陽離子的水由上往下滲透，因此剖面上部蝕變作用相對較強，礦化程度相對較高。從上往下礦與母岩呈漸變關系。地表附近的礦石類型以鈣基膨潤土為主，比較深部才有鈉基膨潤土。這種類型的膨潤土礦層厚度大，層位穩定，質量較好，用途廣泛。下面以浙江餘杭縣仇山膨潤土礦床為例說明其地質特徵。

浙江餘杭縣仇山膨潤土礦床位於江南古陸東側，仇山-瓶窯斷陷盆地西南部。含礦岩系為晚侏羅世勞村組火山碎屑岩系，其上為下白堊統朝川組紅層不整合覆蓋，其下不整合於早侏羅世雜色砂礫岩之上。基底為寒武系—奧陶系。含礦岩系厚213～483 m，由5個火山噴發韻律組成，共含礦7層。Ⅰ、Ⅱ礦層為工業礦層，Ⅲ、Ⅳ礦層僅局部可達要求，Ⅴ—Ⅶ礦層不具工業價值。礦層或礦化層多賦存於每一韻律層的底部。主礦體呈透鏡狀、似層狀。玻屑熔結凝灰岩以火山灰流的形式進入淺水盆地的底部，冷凝成岩，經水解脫玻而轉化為膨潤土礦。

（三）熱液型膨潤土礦床

該類型有火山物質的岩漿期後熱液蝕變礦床和成岩後的熱液蝕變礦床。前者的熱液蝕變作用是由火成岩母岩中的流體引起的。礦化不均勻，蝕變完全則礦體厚度大，蝕變不完全則礦化零散，礦體呈囊狀和似層狀。成岩後的熱液蝕變作用與裂隙引導來的外部熱液有關。蝕變呈帶狀分布，母岩可以是流紋質熔岩、粗面質熔岩、流紋質凝灰岩、碎屑岩，也可以是安山-玄武質玢岩、酸性侵入岩。礦體呈瘤狀、脈狀及層狀。

熱液蝕變型礦床的規模大、中、小型皆有，儲量幾十萬噸至數千萬噸。我國這類礦床不太多，所佔儲量比例不大，已發現的礦床（點）屬鈣基膨潤土，部分為氫基膨潤土。代表性礦點在江蘇溧陽縣茶亭—平橋一帶，有11條礦脈。

五、礦床分布

我國的膨潤土90%為鈣基膨潤土。膨潤土礦產遍布全國23個省區，大型礦床20多個。大多數礦床集中在東北三省、東部沿海各省及新疆、四川、甘肅、河南、廣西等省區。主要礦區有：遼寧黑山、浙江臨安、浙江仇山、四川三台、甘肅酒泉、吉林雙陽、福建連城、吉林九台、山東濰縣湧泉、河南信陽、河北張家口、河北宣化、新疆托克遜礦等。我國主要膨潤土礦床分布見圖2-42-1。

圖2-42-1 中國主要膨潤土礦床分布示意圖

膨潤土礦的成礦時代主要在燕山期，其次是古生代及新生代。絕大部分礦床形成於侏羅紀及白堊紀，突出集中的時代是晚侏羅世—早白堊世。古生代礦床見於甘肅、新疆及貴州，例如新疆托克遜縣柯爾鹼為石炭系，甘肅金昌市紅泉為二疊系，貴州貴陽市二戈寨-黔陶礦床為上二疊統等。新生代礦床主要在陝西省，如洋縣膨潤土礦為中更新世；廣西的膨潤土礦床則為第三紀，如寧明和田東礦床。

六、可供資源

中國膨潤土礦資源非常豐富，預測資源量在70×10⁸t以上。種類齊全，既有鈣基膨潤土，又有鈉基膨潤土，此外還有氫基、鋁基、鈉鈣基和未分類的膨潤土。至2005年底，全國查明資源儲量29.20×10⁸t。最多的為廣西壯族自治區，佔全國總儲量的23.51%；其次是新疆維吾爾自治區，占總儲量的16.75%；依次還有內蒙古自治區，佔7.77%，江蘇省佔6.08%，河北省佔5.05%，安徽省佔4.67%，山東省佔4.35%，浙江省佔3.82%。

我國主要膨潤土礦區查明資源儲量的分布見表2-42-1。

表2-42-1 中國主要膨潤土礦床查明資源儲量的情況

（據國土資源部《全國礦產資源儲量通報》，2005）

⑹ 土中常見的粘土礦物有哪幾類對土的工程性質有何影響

• 中文名：黏土

• 外文名：clay

• 別稱：粘土

• 主要成分：硅鋁酸鹽

• 成因：風化，成岩作用

• 形狀：晶體或非晶體

黏土(英語：clay)，又作粘土，是顆粒非常小的（<2μm）可塑的硅鋁酸鹽。除了鋁外，黏土還包含少量鎂、鐵、鈉、鉀和鈣，是一種重要的礦物原料。

黏土一般由硅鋁酸鹽礦物在地球表面風化後形成。但是有些成岩作用也會產生黏土。在這些過程中黏土的出現可以作為成岩作用進展的指示。

黏土是一種重要的礦物原料。由多種水合硅酸鹽和一定量的氧化鋁、鹼金屬氧化物和鹼土金屬氧化物組成，並含有石英[2]、長石、雲母及硫酸鹽、硫化物、碳酸鹽等雜質。

黏土礦物的顆粒細小，常在膠體尺寸范圍內，呈晶體或非晶體，大多數是片狀，少數為管狀、棒狀。

黏土礦物用水濕潤後具有可塑性，在較小壓力下可以變形並能長久保持原狀，而且比表面積大，顆粒上帶有負電性，因此有很好的物理吸附性和表面化學活性，具有與其他陽離子交換的能力。

一些粘土礦物的礦物有：

高嶺石：

對工程方面影響的實例：

高液土

在工程中判別高液限土的3個指標為：小於0.074mm的顆粒含量大於50%、液限大於50%，塑性指數大於26的土。邊坡工程對具有膨脹性的高液限土設計思路基本是參考膨脹土進行的，除了具有遇水膨脹、失水收縮的特徵外，更主要的特徵是高液限土壓實性差，經過壓實後的土的壓縮性仍然較大，且有明顯的應變軟化。很多邊坡工程失去效用，都是由於不能認清楚高液限土的本質特徵而引起的。

高液限土

高液限土通常含有大量的蒙脫石、伊利石、高嶺石等黏土成分。其中蒙脫石是由顆粒極細的含水鋁硅酸鹽構成的礦物，其晶格單元由兩層硅氧四面體層夾一層氧化鋁八面體層構成，層間聯接依靠范得華力，較弱，水分子容易進入晶胞之間，增大晶胞距離，脫水後，又產生相應的收縮，其液限變化范圍可達到140～710%，塑限范圍為50～100%；在晶格之間，由於同晶置換作用，使蒙脫石具有很強的吸附能力，大量的Na+、Ca2+填充進來，產生雙電層效應，導致粒間的膨脹。相似的，伊利石也具有2：1的三層晶體結構，但其吸附的陽離子主要為Na+、K+，晶格間連接力較強，水分子不容易進入，所以伊利石親水性、脹縮性不如蒙脫石，其液限變化范圍為80～120%，塑限為45～60%.伊利石屬於較不穩定的中間產物，性質介於蒙脫石和高嶺石之間，並隨著層間K+含量的逐漸減少，而接近於蒙脫石。高嶺石的結構單元是由一層鋁氫氧晶片和一層硅氧晶片組成的晶胞。晶胞之間的聯結是氧原子與氫氧基之間的氫鍵，聯結力較強，晶胞之間的距離不易改變，水分子不能進入，親水性及膨脹性較前兩種礦物成分。 高液限土的工程性質與其母岩成份、含水量、密實度、外荷載大小及作用方式、其他物理化學作用等都有關系。根據大量工程實踐可知：高液限土透水性較差；干硬時強度高，堅硬不易挖掘， 不易壓實；毛細現象明顯，吸水後能長時間保持水分，故吸水後承載力小、穩定性差；具有較大的可塑性、弱膨脹性和粘性。

⑺ 常見的黏土礦物中穩定性最強的

硅藻土。
黏土類礦物是自然界常見的一種礦物資源，主要成分是含水硅酸鹽或鋁硅酸鹽，一般還含有大量氧化硅和氧化鋁。可分為結晶質與非晶質兩類，晶體結構以板狀為主，另外還有纖維狀。
在工業生產中，黏土類礦物具有重要作用，可應用領域多，特別是環保領域，具有陽離子交換特性的黏土礦物是吸附高手，在環境治理中可發揮重要價值。

⑻ 膨潤土為何又稱萬能土

南京地鑽因為它的微細粉末加水的懸浮液，不容易沉澱。

⑼ 交換作用的土壤中陽離子的交換作用

土壤襲的陽離子交換性能是由土壤膠體表面性質所決定，由有機質的交換基與無機質的交換基所構成，前者主要是腐殖質酸，後者主要是粘土礦物。它們在土壤中互相結合著，形成了復雜的有機無機膠質復合體，所能吸收的陽離子總量包括交換性鹽基(K+、Na+、Ca++、Mg++)和水解性酸，兩者的總和即為陽離子交換量。其交換過程是土壤固相陽離子與溶液中陽離子起等量交換作用。

1、土壤陽離子交換量是隨著土壤在風化過程中形成，一些礦物和有機質被分解成極細小的顆粒。化學變化使得這些顆粒進一步縮小，肉眼便看不見。

2、這些最細小的顆粒叫做「膠體」。每一膠體帶凈負電荷。電荷是在其形成過程中產生的。它能夠吸引保持帶正電的顆粒
，就像磁鐵不同的兩極相互吸引一樣。陽離子是帶正電荷的養分離子，如鈣（Ca)、鎂（Mg)、鉀（K)、鈉（Na)、氫（H)和銨(NH4)。粘粒是土壤帶負電荷的組份。

3、這些帶負電的顆粒（粘粒）吸引、保持並釋放帶正電的養分顆粒（陽離子）
。有機質顆粒也帶有負電荷，吸引帶正電荷的陽離子。砂粒不起作用。

4、陽離子交換量（CEC)是指土壤保持和交換陽離子的能力，也有人將它稱之為土壤的保肥能力。

⑽ 有一種泥土，在水裡很柔軟，水分幹了的時候相當堅硬，錘子都敲不碎，鐵匠和補匠拿它做坩堝，這是什麼土

粘土
坩堝是用極耐火的材料(如粘土、石墨、瓷土、石英或較難熔化的金屬鐵等)所制的器皿或熔化罐。