河南凹凸棒石粘土矿床位于河南省南阳市镇平县东部，东秦岭褶皱带中段，南阳凹陷西北缘。地理坐标:东经112° 15′14″~ 112° 19′25″，北纬33° 01′37″~ 33° 04′19″。矿区东距南阳市20公里，西距镇平县2公里，312国道穿过矿区。矿床产于第三系凤凰镇组。矿体呈层状，出露面积30平方公里。根据测试样品(浅井取样)和两个岩心样品的分析，凤凰镇组上部以白云岩为主，其次是凹凸棒石、应时和蒙脱石。下部煤层仍以白云岩为主，但凹凸棒石、蒙脱石等粘土矿物相对增多，且有相对丰富的凹凸棒石、蒙脱石层。上部和下部为白云质凹凸棒石粘土矿物，但上部煤层中凹凸棒石等粘土矿物的含量少于下部煤层。上部煤层的平均厚度为10 ~ 15m。白云质凹凸棒石粘土矿床上部被第四纪黄土覆盖，平均厚度为50厘米。
一、矿石的化学成分和矿物成分
测试样品取自上层矿石。为了防止样品与覆盖层中的黄土混合，从浅井中提取了300千克的测试样品。矿石的化学成分分析、X射线衍射分析和白度测定的样品是从破碎样品(-325目)中选取的具有代表性的样品。矿石的化学分析结果如表1所示。碳酸盐相分析结果如表2所示。使用仪器D/MAX-1200、Ni过滤器和铜靶对样品进行X射线衍射分析的结果如图1所示。使用布鲁克IFS-25傅里叶变换红外光谱仪，分辨率为4 cm-1，扫描64次，溴化钾法测定香品相对湿度为26%。显微鉴定(油浸薄片)表明，白云石具有规则的菱形晶体形状，其粒度均< 12微米，主要为3 ~ 5 μ m，应时极小，粒度为0。x～2微米..在未粉碎的样品中发现粒径为1 ~ 0.5 mm的粗粒应时。样品的红外吸收光谱如图2所示。
表1白云石凹凸棒石粘土矿石的化学成分(wt%)
图1样品的X射线衍射分析
表2碳酸盐相分析的结果是(重量%)
图2样品的红外吸收光谱
根据样品的化学分析、物相分析、X射线衍射分析、红外光谱分析和显微鉴定等数据，确定矿石中的矿物组成和含量(重量%)为:白云石76，凹凸棒土15，应时4，蒙脱石等粘土矿物3，其他矿物2。根据凹凸棒石粘土矿石类型的划分，确定该矿石为白云质凹凸棒石粘土。
二。白云石凹凸棒石粘土矿的有效性研究。
我国白云质凹凸棒石粘土主要产于苏皖三角地带的凹凸棒石粘土成矿带。所有矿区都是含碳酸盐型凹凸棒石的地层，如江苏嘉善、全椒、鱼台、安徽六合等地，白云质凹凸棒石粘土矿物分布广泛。此外，该类矿石还产于天水盆地、西宁盆地的绿色含矿岩系和山西天镇、江苏金坛的红色含矿岩系中。白云质凹凸棒石粘土在我国的开发利用很少，仅有少量报道，也仅限于作为矿物填料使用。我们对镇平白云质凹凸棒石粘土的应用进行了试验研究，包括塑料、橡胶填料、釉面砖坯料等试验。
(1)试样的制备
矿石风干后，用长腔颚式破碎机破碎至-3 cm，再用风磨一次性破碎至-325目。图30显示了一个简单的工艺流程图。用透光SKC-2000粒度分析仪测量微粉的粒度，粒度分布曲线如图4a所示。用SBD-1白度计测得微粉的白度为81.1%。
图3试样制备的简要工艺流程
图4粒度分布图
(2)白云质凹凸棒粘土微粉的表面改性
由于无机矿物填料与基体即塑料、橡胶等有机聚合物的界面性质不同，相容性差，一般很难均匀分散在基体中，直接或过量填充往往会降低材料的某些力学性能。因此，除了对无机矿物粉体的粒径、粒径分布和形状的要求外，还应对无机矿物填料进行表面改性，以改善其物理化学性能，增强其与基体即有机聚合物或树脂的相容性，提高其在有机基体中的分散性，从而改善和提高材料的力学性能。粉体的表面改性主要依靠改性剂在粉体表面的吸附、反应、包覆或成膜。实验中使用的表面改性剂是硬脂酸。表面改性工艺流程见图5。
用红外光谱对改性样品进行改性效果测试(测试条件同图2)，如图6所示。改性样品的红外吸收光谱在2919 cm-1和2853 cm-1处的尖锐吸收带是硬脂酸钙和硬脂酸镁的吸收带，表明硬脂酸与样品中的白云石表面有一定的键结，形成硬脂酸钙(镁)。
图5表面改性工艺流程
(3)测试
1、作为软质透明聚氯乙烯(PVC)薄膜的填料
配方为R/G-3(聚氯乙烯)、DOP(增塑剂)、8205(稳定剂)、8203(稳定剂)、Hse(润滑剂)、次氯酸钠、填料；质量比为100: 50: 8: 3: 0.5: 2: 40。在相同条件下，不同填料的产品质量如表3所示。
表3不同填料的产品质量
图6改进的红外吸收光谱。
测试表明，以改性白云质凹凸棒石粘土微粉为填料的PVC制品各项指标均超过国家标准。与轻钙相比，除直角撕裂强度略低外，其余两项指标均略高于以轻钙为填料的产品。
2、作为PVC人造革的填料
剂量为40，总剂量为50kg，试验规模为正常生产一个班次。人造革产品物理性能测试结果见表4。
表4人造革产品物理性能测试结果
试验表明，以白云质凹凸棒石粘土粉为填料生产的人造革各项指标明显高于国家标准，可以替代轻钙。
3、作为橡胶填料
白云石凹凸棒粉作为橡胶填料的试验是在郑州轮胎厂进行的，试验的规模是在实验室切出的胶片。配方为:ZnO、S A(硬脂酸)、S(硫磺)、CZ(促进剂)、D(抗氧剂)、香烟胶和填料；质量比为10: 6: 5: 2: 2: 200: 100。不同填料的薄膜物理机械性能测试结果见表5。
实验表明，白云质凹凸棒土作为填料制成的膜的物理机械性能与轻钙制成的膜相似，可以替代轻钙。无机矿物粉体能否作为橡塑填料起到补强作用，主要取决于粉体的粒度、粒度分布、形状和表面性质。颗粒越细，增强效果越大。一般当粒径小于5微米时，可以达到半补强效果。填料试验用白云质凹凸棒石粘土微粉小于5μ m的占47%以上，小于10 μm的占82%以上，粒度细，满足填料补强一半的粒度要求。白云石占粉末的70%以上，白云石多为菱形，增加了增强效果。如果填充量不大或者配方中有硬脂酸，可以不加修改直接使用。但当填充量达到一定量时，必须进行表面改性处理，否则会降低产品的物理机械性能。
4.制造墙地砖坯料。
以20%的参数作为墙地砖的空白，产品性能见表6。
表6墙地砖性能测试结果
三。结论
扁平白云石凹凸棒石粘土适用于填充塑料和橡胶，具有补强功能。特别适用于PVC填料，当填充量不大时，无需改性。矿区交通便利。覆盖层薄，适合露天开采。在进一步扩大矿石应用领域的基础上，可以开发利用该矿，取得良好的经济效益和社会效益。
