一、资源状况
中国膨润土矿资源非常丰富,预测资源量在70亿t以上。种类齐全,既有钙基膨润土,又有钠基膨润土,此外还有氢基、铝基、钠钙基和未分类的膨润土。至1996年底,全国保有储量24.6亿t(详见表1)。最多的为广西壮族自治区,占全国总储量的26%;其次是新疆自治区,占总储量的14%;依次有内蒙古自治区,占9%,江苏省占7%,河北省占6%,山东省、湖北省、安徽省各占5%。
世界上膨润土资源主要分布在中国、美国和原苏联,三国探明储量约占世界总储量的4/5。中国储量居世界首位,占世界总量的60%。
表1 膨润土保有储量表
地区 | 矿区数(个) | 总量(万t矿石) |
A+B+C | D | 合计 |
全国 | 86 | 69746 | 176516 | 246262 |
河北 | 2 | 321 | 13973 | 14294 |
山西 | 2 | 2738 | 3196 | 5934 |
内蒙古 | 5 | 6854 | 14296 | 21150 |
辽宁 | 4 | 2398 | 3101 | 5499 |
吉林 | 8 | 2751 | 2860 | 5619 |
黑龙江 | 3 | - | 4646 | 4646 |
江苏 | 5 | 5423 | 12149 | 17572 |
浙江 | 9 | 4204 | 3995 | 8199 |
安徽 | 4 | 1726 | 10781 | 12507 |
福建 | 3 | 488 | 1048 | 1536 |
江西 | 2 | 1795 | 2407 | 4202 |
山东 | 5 | 4662 | 8136 | 12798 |
河南 | 3 | 2123 | 1632 | 3755 |
湖北 | 6 | 8629 | 4717 | 13346 |
湖南 | 1 | 584 | 2591 | 3175 |
广东 | 4 | 133 | 1530 | 1663 |
广西 | 3 | 11161 | 53194 | 64337 |
海南 | 1 | 60 | 78 | 138 |
四川 | 8 | 180 | 62 | 242 |
云南 | 1 | 404 | 1211 | 1615 |
陕西 | 2 | 4831 | 1490 | 6321 |
甘肃 | 2 | 1410 | 1863 | 3273 |
新疆 | 3 | 6871 | 27525 | 34396 |
二、资源特点
中国膨润土矿以其分布广、埋藏浅、易采掘及品种齐全为特点。除钙基膨润土外,相继发现了大型优质的钠基膨润土。钠基膨润土保有储量58633.4万t,占总储量的24%。此外还有钠基膨润土远景储量35158.6万t。除钙、钠基膨润土之外的铝、氢基等类型约占42%。
据43个矿床统计,平均蒙脱石含量为63%,明显高干规范所要求的平均工业品位(大于或等于50%)。其中四川的膨润土矿4个矿床平均品位为88%。特大型矿床以广西宁明县宁明矿床最高,达62.67%,中型以广西田东县田东矿床最高,达72.5%。而新疆和布克赛尔蒙古自治县乌兰林格-日月雷矿为品位最低的特大型矿床,蒙脱石含量仅为48%。
大型、中型矿床共计43个,占全部矿床数50%,而其保有储量则占绝大部分,表明矿床规模之大。与膨润土伴生的矿产以高岭石和伊利石最为普遍,有的矿床与凹凸棒石共生,如盱胎县雍山凹凸棒石粘土矿区。东北一些膨润土矿则与沸石共生,如黑龙江的勃利县团山及海林县的沸石-膨润土矿床,吉林省的九台市羊草沟和银矿山膨润土-沸石矿床等。华东一带有与残留母岩-珍珠岩伴生矿床,如江苏丹徒县垂山和安徽省宣州市水东的珍珠岩矿床。中国膨润土矿床多位于丘陵区,埋藏较浅,覆盖层厚度一般1~15m,适于露天开采,少数矿可用地下开采。
矿石一般可选性能良好,部分矿山曾进行干法或湿法选矿试验。例如浙江临安平山的钠基膨润土,原矿石蒙脱石含量仅为45%,浙江地质科研测试中心进行了湿法选矿,将纯度提高至95%(吸蓝量测定)以上。
膨润土(Bentonite)按译音、成因及用途又称斑脱岩、膨土岩等。是以蒙脱石(也称微晶高岭石、胶岭石)为主要成分的粘土岩—蒙脱石粘土岩,常含少量伊利石、高岭石及沸石、长石、方解石等。蒙脱石为少量碱及碱土金属的含水铝硅酸盐矿物。其化学式为Nax(H2O)4{(Al2~xMg0.33)[Si4O10](OH)2}。
由于蒙脱石层间水和层间可交换阳离子存在,按蒙脱石所含可交换阳离子种类、含量和结晶化学性质等,可将膨润土划分为钠基膨润土(碱性土)、钙基膨润土(碱土性土)和天然漂白土(酸性土或酸住白土)三种。其中钙基膨润土包括钙钠基、钙镁基等膨润土。碱性土的主要交换阳离子为Na+(和K+),碱性系数大于或等于1。碱性土的主要交换阳离子为Ca2+-Na+或Ca2+-Mg2+等,碱性系数小于1。酸性土的主要交换阳离子为H+(Al3+)。
三、矿物性质
(一)物理性质
膨润土一般为白色,淡黄,因含铁量变化又呈浅灰、淡绿粉红、褐红、黑杂等色。具蜡状、土状或油脂光泽。膨润土有的松散如土,也有的致密竖硬。
(二)化学组成
膨润土的主要化学组分是二氧化硅(SiO2),三氧化二铝(Al2O3)和水。氧化铁和氧化镁含量有时也较高。此外,钙、钠、钾等常以不同含量存在于膨润土中。膨润土的Na2O和CaO含量对膨润土的物理化学性能和工艺技术性能影响颇大。
(三)理化性能
膨润土具有吸湿性,能吸附8~15倍于本体积的水量。吸水后膨胀,能膨胀数倍,可达30余倍。在水介质中能分散呈 胶体悬浮液,这种悬浮液具有一定的粘滞性、触变性和润滑性。它和水、泥或砂等细碎屑物质的掺合物有可塑性和粘结性。有较强的阳离子交换能力。对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力,最大吸附量可达5倍于它的重量,具有表面活性的酸性漂白土能吸附有色物质。
膨润土的理化性能主要取决于它所含的蒙脱石种类和含量。一般钠基膨润土较之钙基或镁基膨润土的物理化学性质和工艺技术性能优越。主要表现在:吸水速度慢,但吸水率和膨胀倍数大;阳离子交换量高;在水介质中分散性好,胶质价高;它的胶体悬浮液触变性、粘度、润滑性好,pH值高;热稳定性好;有较高的可塑性和较强的粘结性;热湿拉强度和干压强度高。所以钠基膨润土的使用价值和经济价值较高。
四、矿石类型
根据矿石的组份和其结构构造,将膨润土矿石划分成为粘土状、粉砂状、砂状、角砾状等类型。各种膨润土矿石及其特性列于下表2。
表2 膨润土矿矿石类型及特性表
矿石类型 | 粘土状膨润土 | 粉砂状膨润土 | 砂状膨润土 | 含“砾”膨润土 | 角砾状膨润土 |
颜色 | 青灰色夹紫红色 | 青灰色或砖红色 | 砖红色 | 青灰或砖红色 | 杂色,以青灰色为主 |
结构 | 变余晶屑凝灰结构,变余沉凝灰结构 | 变余凝灰结构,变余粉砂状沉凝灰结构 | 变余凝灰结构粉砂-细砂结构 | 变余沉火山角砾结构,变余火山角砾结构 | 角砾沉凝灰结构 |
组分 | 主要:蒙脱石,玻屑 次要: 晶屑:石英 长石 斜发沸石 15~30% 陆源碎屑 20~25% | 主要:蒙脱石 次要: 岩屑:硅质岩、 凝灰岩、熔结凝、灰岩、 安山岩、霏细岩 品屑:石英、斜 长石,黑云母 玻屑 陆源碎屑:粉砂、砂、泥 | 主要:蒙脱石,斜发沸石30~50%次要: 岩屑:硅质岩,凝灰 岩,安山岩5~20% 晶屑:10~20% 陆源屑: 黄铁矿、方解石 | 主要:蒙脱石火山岩角砾 次要: 砾石-硅质岩 晶屑:石英斜发 沸石
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