膨潤(rùn)土的鈉化處理方法

    

 膨潤(rùn)土的鈉化處理方法

　　天然膨潤(rùn)土按化學(xué)成分可分為鈉基和鈣基兩大類(lèi)．在一般情況下，鈉基膨潤(rùn)土較鈣基膨潤(rùn)土的理化性能和工藝性質(zhì)優(yōu)越，主要表現(xiàn)在：吸水速度慢，吸水率與膨脹倍數(shù)大；陽(yáng)離子交換量高；在水介質(zhì)中分散性好，膠質(zhì)價(jià)高；加熱穩(wěn)定性好等．所以鈉基膨潤(rùn)土的使用價(jià)值高，能滿(mǎn)足多種用途的要求．以前我國(guó)已探明的儲(chǔ)量90％是鈣基土，鈉基土一般在礦山的較深層，尚需詳細(xì)勘探．近年我國(guó)在新疆發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量高達(dá)5o億m3的大型膨潤(rùn)土礦，膨潤(rùn)土的品質(zhì)優(yōu)于美國(guó)．天然鈣基膨潤(rùn)土在很多方面滿(mǎn)足不了多種用途的要求但經(jīng)過(guò)酸堿處理可以提高某些性能(如粘結(jié)性、膨脹性、懸浮性、抗剪性、抗壓性等)，成為人工(或改性)鈉基膨潤(rùn)土，可與天然鈉基膨潤(rùn)土一樣能滿(mǎn)足多種用途的要求的酸堿處理方法由德國(guó)研究成功，以后被各國(guó)采用．鈣基膨潤(rùn)土的酸堿處理工藝很簡(jiǎn)單，但是濕法，需一定設(shè)備、動(dòng)力外加劑(Na20，NaECO3，Na鼢，NaOH，NAP04等)，可使膨潤(rùn)土改型．即用低價(jià)的Na+離子將膨潤(rùn)土中可置換的高價(jià)陽(yáng)離子Ca2+，Mg2+置換出來(lái)．

　　一般鈉化方法有懸液法、堆場(chǎng)鈉化法(陳化法)和擠壓法．

　　a．懸液法．在配制膨土泥漿時(shí)向水中加入鈣基土和純堿長(zhǎng)時(shí)間預(yù)水化，使更多的ca2+和Mg2+被置換出來(lái)．

　　b．堆場(chǎng)鈉化法意大利首先采用這種方法．在原礦堆場(chǎng)中，將2％～4％的Na2CO3粉撒在含水量大于30％的膨潤(rùn)土原礦中，翻動(dòng)拌和，混勻碾壓、老化10d，干燥粉碎成鈉基膨潤(rùn)土．

　　c．?dāng)D壓法德國(guó)的輪碾擠壓法、日本的雙螺旋擠壓法、我國(guó)的阻流擠壓法、對(duì)輥擠壓法等，都屬于擠壓法，都是加鈉加壓，利用剪切應(yīng)力，使聚結(jié)的顆粒分開(kāi)，甚至推開(kāi)晶層、增加鈣蒙脫石的比表面積，加速Na+交換Ca2+．在擠壓過(guò)程中，一部分將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使膨?rùn)土的溫度升高，促進(jìn)Na，Ca2+交換過(guò)程．?dāng)D壓還可使蒙脫石晶體結(jié)構(gòu)遭到破壞，產(chǎn)生斷鍵．暴露出來(lái)的硅離子、鋁離子氧離子吸附水，有利于蒙脫石水化．?dāng)噫I同時(shí)增加了原土顆粒表面的負(fù)電荷，使鈉化較為完全．外加Na2CO3的量必須大于ca2+，Mg2+等的濃度，才能使鈣基膨潤(rùn)土完全鈉化，但Na+的濃度過(guò)大時(shí)，將增加濾失量和降低視粘度．李蘇璋、周運(yùn)臣研究開(kāi)發(fā)出使用造成膨潤(rùn)土蒙脫石的物化性能——水體系性能和化工技術(shù)路線(xiàn)的方法，使膨潤(rùn)土固體內(nèi)發(fā)生快速離子交換反應(yīng)，直接把天然鈣基膨潤(rùn)土改型成鈉基膨潤(rùn)土．

　　人工鈉化處理的膨潤(rùn)土目前還沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)．

　　較經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、可行的鈣基膨潤(rùn)土改性處理方法是在使用時(shí)，根據(jù)礦物成分加入2％～5％的Na2CO3，這在60年代初我國(guó)在沉井、沉箱減阻下沉及70年代的長(zhǎng)距離頂管工程中已得到成功的應(yīng)用．鉆井、地下連續(xù)墻護(hù)壁泥漿用得更多，但不能作防滲用．

　　90年代，我國(guó)的科技工作者找到了經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)捷的人工鈉化方法——超臨界處理法，膨潤(rùn)土在溫度、壓力達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，高層電位變低層電位，吸鈉力很強(qiáng)．所以只要知道膨潤(rùn)土的超臨界點(diǎn)，處理費(fèi)用極低．據(jù)了解，美國(guó)和德國(guó)的防滲膨潤(rùn)土每噸約2萬(wàn)～3萬(wàn)元．在我國(guó)如用超臨界法進(jìn)行處理，每噸只需千元或幾百元．