黄秋枫

中南工业大学矿物工程系

海泡石粘土发现于1789年，原名“Meer-shaum”，是一种纤维状硅酸镁矿物，颜色白色，质量轻。其典型化学式为Mg8 Si12O30(OH)4(OH2)48H20，但化学成分变化较大，普遍存在al对Si和al、Fe、Ni对Mg的类质同象替代，从而形成富铝海泡石、富铁海泡石、富镍海泡石等不同类型的海泡石。海泡石不仅具有普通粘土的可塑性和粘结性的共性，而且具有其独特的性质，使用价值和经济价值较高。

一、海泡石的结构

(1)晶体结构

海泡石的结构一般被认为是由类似滑石的板条组成，中间夹着两层硅氧四面体和一层镁的八面体。四面体是连续的，每六个硅氧四面体的角是相反方向的，这样2: 1的层状结构单元一个在另一个上面排列，从而形成一系列平行于键的通道，水分子和可交换的阳离子位于其中。通道的横截面为3.6×10.6。

(2)纤维结构

典型的海泡石纤维长约1微米，宽约0.01μm。纤维的表面在整个颗粒中起着重要的作用，只有在极少数情况下，主要的细孔决定了海泡石的性能。

二、海泡石的性能

海泡石的结构决定了海泡石具有胶体和非胶体性质。当海泡石颗粒分散在液体介质中时，单个纤维体可以自由移动，也可以相互移动，形成胶体性质。当纤维体相互吸附时，产生刚性粒子，每个刚性粒子由许多孤立的纤维体组成，在这种情况下，它具有非胶体性质。

(A)非胶体特性

由于具有大量孔隙结构的纤维体的堆积，海泡石是非胶体的。虽然晶体的真实密度约为2.5，颗粒密度接近1.0，但孔体积接近0.6 cm3/g。孔的平均直径与纤维体的直径相同，约为200。细颗粒的表面积，实际上是纤维体的表面积，约为229平方米/克..海泡石的几种用途取决于骨料的内部结构和稳定性。

(2)胶体性质

海泡石的胶体性质只有在它的颗粒分散成单根纤维时才变得明显。生土热处理越剧烈，这种分散就变得越困难，因为大部分结合水已经释放出来，几乎不可能得到胶体分散。因此，胶体海泡石的加工需要一个轻微的干燥过程，以确保很少或不损失结合水。海泡石颗粒中纤维之间的吸引力相当大，因此需要机械作用来分离纤维。当单个纤维体或小晶体束在剪切力的作用下相对移动时，可以获得有效的胶体分散。

三。海泡石粘土矿的选矿

(1)矿物加工

优质天然海泡石粘土矿物不多，目前发现的多为中低品位矿物。因此，有必要从低品位矿石中挑选商品海泡石。典型的选矿过程如图1所示。

捣固的目的是初步分散原矿。原矿经水浸泡后，在一定程度上可自行松散分散，经机械搅拌后，可达到初步分散。

在处理矿浆时，海泡石被非金属选矿和冶金中常用的试剂富集。

用于筛分部分未溶矿石，提高海泡石回收率。

脱水时的洗涤比取决于产品要求。洗涤悬浮液可以返回制浆，这也可以提高回收率。

(2)加工

海泡石粘土矿的加工是根据产品的不同性能要求，采用热处理、挤压、研磨、添加添加剂等多种物理化学手段来控制产品的工艺性能。值得注意的是，海泡石粘土矿的热处理必须酸化，以提高其吸附性能。直接加热不仅可以提高海泡石的比表面积，还可以提高其吸附性能。相反，海泡石的比表面积会随着温度的升高而降低，其活性也会大大降低。例如，当海泡石分别加热到350℃和500℃时，其比表面积分别下降到70和80 m2/g

四。海泡石粘土矿的用途

根据海泡石粘土的性质，其用途可分为胶体和非胶体两方面。前者主要利用海泡石在介质中的分散悬浮性能，后者主要利用其对物质(离子、分子、化合物、混合物)较大的比表面吸附能力。

(一)胶体的使用

1.油井钻井液

海泡石粘土用作油井循环钻井的泥浆，主要作用是清除孔内钻头上的岩屑，防止井底胶凝。此外，钻头可以被润滑以防止孔坍塌，并且可以形成不渗透层以加固孔壁，从而防止多孔地层中的液体损失。对于钻井泥浆来说，海泡石最重要的性能就是能够在相对较低的固相粘度下保持粘土的稳定性，在钻井过程中保持理想的粘度。由于海泡石不依靠其膨胀性产生粘性，所以在盐、硫酸钙或硫酸镁等污染物存在下非常稳定。在深孔钻井高温条件下，海泡石表现出优越的稳定性和抗盐性，海泡石泥浆的粘度不会因钻井过程中的剪切力而降低。反之会有所提高，因此可作为深海石油钻井、内陆盐层深井和地热井钻井的优质钻井泥浆，部分酸溶性海泡石粘土可作为钻井完井液。

2.粘着剂

生产瓦楞纸板时，在剪切力作用下加入淀粉粘合剂会降低粘度。由于海泡石在剪切力作用下可以增加粘度，添加海泡石是抵消淀粉粘度损失的有效方法。在铸造行业中，在型砂和硅酸盐材料中加入少量经Na2C03活化的海泡石，不仅可以提高型砂在铸型加工中的强度，还可以减少气孔、夹砂和粘砂等缺陷。海泡石在陶瓷工业中的应用由来已久。海泡石制成的搪瓷白度高、坚固、耐酸，可延长搪瓷的使用寿命。同样，海泡石也可以用作烟嘴，因为它耐火。

3.液体悬浮液

海泡石制成的颗粒农药是一种水不溶性农药、除草剂、杀菌剂和植物生长控制剂。在农药中加入一定量的海泡石还可以提高硝苯地平醋农药的稳定性。同时，海泡石还可以作为硝酸钠、硝酸铵、尿素等肥料的调节剂，防止结块。

4.乳胶涂料

海泡石可以代替有机增稠剂，形成更防水的膜。海泡石增稠剂是不溶性的，因此它可以提高洗涤剂对颜色的保持力。涂上海泡石后，涂层会自然均匀分布，形成厚度均匀的干膜。经湖南地质部门检测，该涂料的粘度、附着力、遮盖力、沉降分层、外观、耐水性、耐水洗性均达到106涂料的质量标准。

5、作为储热介质

水、海泡石粘土、硼砂和含水硫酸钠(芒硝)的混合物可以储存太阳能。

(2)非粘性应用

1.渗透吸附处理

由于海泡石的纤维状结构，其机械和热稳定性以及大的表面积使其广泛用作渗透吸附剂。

作为恶臭气体的吸附剂，它可以吸收废气中的H2S、CH3CH和(CH3)2S。也可用于净化工业废水，去除废水中的聚乙烯醇和油类物质。海泡石是放射性废物(镎、钚和铋)的良好载体。在抗病毒的研究中，以其为基础的复合材料具有吸附有机磷和硫醚气体的性能，表明其在军事应用中具有广阔的前景。

海泡石晶体结构中较大的空能隙可以脱除石油中的磺酸盐、树脂、沥青等高分子化合物。它能对石油进行脱色和中和，并能得到无色产品。

2.烯烃聚合催化剂

它具有催化苯乙烯聚合的能力。

3.地面油污吸收剂

由于其高孔隙率，海泡石以颗粒形式广泛用于处理汽车修理厂和工厂中的地面油脂和污水。

4.农用化学试剂载体

大多数化学试剂是液体或粘稠的糊状物，在生产中很难或不可能使用。海泡石可广泛用于将农药和除草剂转化成自由流动的颗粒和粉末。海泡石颗粒中浸泡吸附的化学试剂易于施入农田。

5.医药工业

由于其无毒和高吸附性能，可用于医学。

6.催化剂

在压敏复制材料中，海泡石起催化剂的作用。

动词 （verb的缩写）结论

海泡石的优异性能使其应用越来越广泛。随着化学工业、核能、地热能、海洋石油钻探、冶金工业、环境保护、科学技术的发展，以及新的应用领域的开辟，海泡石粘土矿的未来需求将大大增加，其使用价值和经济效益将进一步提高。