膨潤土的組成

1898年美國地質(zhì)學(xué)者Knighl在美國懷俄明州落基山河附近發(fā)現(xiàn)了一種綠黃色吸水膨脹的粘土物質(zhì)，由于產(chǎn)地為:“ Fort Beton ”，因而取名膨潤土(Betonite)。膨潤土也叫斑脫巖或膨土巖,膨潤土的主要礦物功效成分是蒙脫石，高品位的含量在85-90%，膨潤土的一些性質(zhì)也都是由蒙脫石所決定的。按蒙脫石可交換陽離子的種類、含量和層間電荷大小，膨潤土可分為鈉基膨潤土(堿性土)、鈣基膨潤土(堿土性土)、天然漂白土(酸性土或酸性白土)，其中鈣基膨潤土又包括鈣鈉基和鈣鎂基等。

蒙脫石可呈各種顏色如黃綠、黃白、灰、白色等等?？梢猿芍旅軌K狀，也可為松散的土狀，用手指搓磨時有滑感，小塊體加水后體積脹大，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，可用于除去石油的毒、汽油和煤油的凈化、廢水處理。

鉆井膨潤土在使用過程中會出現(xiàn)漲縮變形的情況，那么導(dǎo)致該現(xiàn)象的原因是什么呢？

1、地形地勢條件：在丘陵和山前，不同的地形和高程地段地基土的原始條件及其受水蒸發(fā)條件不同，因此，地基土產(chǎn)生脹縮變形的程度各不相同。丘陵地帶蒸發(fā)條件好，地基土易于干縮，建造的單層淺基建筑物裂縫多。對于鈣基膨潤土和鈉基膨潤土來說，擁有著更多的相似性，也有著自己不同的特點(diǎn)。而建在低洼處附近有水田水塘的單層房屋裂縫少，是因?yàn)榈屯莸鼗林兴植灰咨⑹?，有補(bǔ)給來的來源，可以很好的保持相對穩(wěn)定溫度的緣故。

2、膨潤土層分布不均勻：地基膨潤土層分布不均勻，使不同的土層濕度變化差異較大，引起整體地基地不均勻收縮變形。

3、日照，通風(fēng)條件：建筑在膨縮土層上的建筑物，因日照，蒸發(fā)，通風(fēng)條件各不相同，造成不同程度上的開裂情況，一般房屋向陽面，即南，西，東，尤其南，西兩面開裂較多，北陽面即北面開裂很少，甚至沒有。

4、氣候嚴(yán)重失常：氣候條件在超出常年規(guī)律的劇烈變化，引起膨潤土脹縮超常變形，這也是造成建筑物出現(xiàn)開裂的主要原因，也是影響安全使用的重要因素之一。

鉆井泥漿用膨潤土是膨潤土第二大的用戶，每年用量為70萬噸。

膨潤土是一種以蒙脫石為主要組分的粘土類礦物，具有強(qiáng)烈的吸水性，能吸收相當(dāng) 于本身體積8倍的水，體積膨脹10～30倍，在水溶液中呈懸浮和膠凝狀態(tài)。在進(jìn)行油、氣鉆井等項(xiàng)工作時，要使用泥漿來冷卻鉆頭、清除碎屑、保護(hù)井壁及平衡地壓。膨潤土分散性好、出漿量大，因此是制造鉆井泥漿的理想材料。鈉、鈣、鎂基膨潤可以配制具有高流變和觸變性能的鉆井泥漿懸浮液鉆井泥漿懸浮液具有很強(qiáng)的吸濕性，能吸附相當(dāng)于自身體積8一20倍的水而膨脹至30倍。用作鉆井泥漿的膨潤土，最重要的技術(shù)要求是懸浮性質(zhì)、濕篩分析和水分含量。

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(zhì)膨潤土的吸附能力明顯比鈣質(zhì)等其他類型的膨潤土礦物吸附能力強(qiáng)。

2)膨潤土顆粒粉碎粒度大小的影響。根據(jù)固體吸附的理論，進(jìn)行粉碎的膨潤土礦物的吸附能力明顯提高，粉碎礦物越細(xì)，吸附作用越強(qiáng)。

3)溶液介質(zhì)的影響。根據(jù)雙電層理論，膨潤土礦物晶體帶負(fù)電，在形成雙電層時會進(jìn)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，抑制膨潤土的分散和擴(kuò)散，甚至使膨潤土產(chǎn)生凝聚和聚結(jié)。

到目前為止，認(rèn)為膨潤土中的水分有三種形態(tài)：

一種水是自由水，即膨潤土顆粒吸附的水，加熱到100℃以上，就可脫除自由水，脫除了自由水的膨潤土，粘結(jié)能力不受影響；

二種水是牢固結(jié)合水，110℃下長時間加熱，膨潤土可完全脫除自由水，但不會脫除牢固結(jié)合水。已完全脫除自由水的膨潤土，再在較高的溫度（如200℃，300℃）下加熱仍會繼續(xù)減重，說明仍有水分損失。膨潤土具有高效率、高標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)要求，根據(jù)客戶對膨潤土的不同要求，我們的制造商可以提供并設(shè)計的膨潤土設(shè)備方案。膨潤土經(jīng)這樣加熱脫水后，只要加水，能完全恢復(fù)粘結(jié)能力；

三種水是晶格水，也有人稱之為結(jié)構(gòu)水。晶格水只有在相當(dāng)高的溫度下才能部分或全部脫除。膨潤水的晶格水脫除以后，即喪失粘結(jié)能力，成為死粘土。不同的膨潤土，喪失粘結(jié)能力的溫度不同。實(shí)質(zhì)上，蒙脫石的膨脹性受其化學(xué)成分控制，含鈉離子多的蒙脫石可以待續(xù)不斷地膨脹，直至成為一種凝膠狀態(tài)。由差熱分析實(shí)驗(yàn)證明：一般來說，天然鈉膨潤土的失效溫度為638℃，鈣膨潤土為316℃。人工活化的鈉膨潤土，由于活化條件各異，失效溫度不一，但都低于天然鈉膨潤土。