¿Para qué se utiliza la tierra?

Bentonita

1. Nombre del mineral

La bentonita (Bentonita), también conocida como bentonita, bentonita, etc., está compuesta por montmorillonita como componente principal Arcilla. roca - roca arcillosa de montmorillonita.

2. Tipos de yacimientos minerales y su distribución

1. Tipos de origen de los depósitos minerales

El origen de los depósitos de bentonita se divide en depósitos de tipo roca volcánica, depósitos de tipo roca volcánica-sedimentaria, depósitos de tipo roca sedimentaria y depósitos de tipo roca intrusiva. Ejemplos de depósitos de tipo roca volcánica incluyen Liaoning Heishan, Jilin Jiutai, Zhejiang Qiushan, Henan Xinyang, Shandong Yongquanzhuang, etc.; ejemplos de depósitos de tipo roca volcánica-sedimentaria incluyen Zhejiang Pingshan, Anhui Xintan, Mongolia Interior Gaomiaozi, etc.; los depósitos sedimentarios incluyen Guangxi Ningming, Gansu Hongquan, Sichuan Santai, etc.; depósitos de rocas intrusivas como Jiangsu Pingqiao, Hunan Jinshazhou, etc.

2. Tipo industrial de depósito mineral

El mineral objetivo de la bentonita es la montmorillonita (Montmorillonita), también conocida como caolinita microcristalina o colinita. Es un mineral de aluminosilicato hidratado que contiene una pequeña cantidad de metales alcalinos y alcalinotérreos. la fórmula química es:

Nax(H2O)4{(Al2-xMgX)[Si4O10](OH)2}

ENa++EK+

ECa2 + +EMg2+

Según el tipo y el contenido de cationes intercambiables entre las capas de montmorillonita, la bentonita se divide en tres tipos de bentonita de sodio (suelo alcalino), bentonita de calcio (suelo alcalino) y tierra de batán natural (suelo ácido). Entre ellos, la bentonita a base de calcio incluye la bentonita a base de calcio y sodio y la bentonita a base de calcio y magnesio. Los dos tipos industriales de bentonita cálcica y bentonita sódica se dividen según el coeficiente de alcalinidad del mineral. Los que tienen un coeficiente de alcalinidad ( ) mayor o igual a 1 son minerales de bentonita sódica y los que tienen un coeficiente de alcalinidad ( ) menor que 1 son minerales de bentonita cálcica. Las tierras de blanqueo natural se determinan intercambiando cationes por H+ y Al 3+.

3. Distribución de minerales

Los recursos de bentonita del mundo son abundantes y están ampliamente distribuidos. Las reservas totales de bentonita en el mundo ascienden aproximadamente a 2.500 millones de toneladas, de las cuales las reservas de los Estados Unidos, la antigua Unión Soviética y China representan 3/4 de las reservas mundiales, seguidas de Italia, Grecia, Australia y Alemania. La bentonita de calcio representa alrededor del 70% al 80% y las reservas de bentonita de sodio son menos de 500 millones de toneladas. Por lo tanto, aunque los recursos de bentonita en el mundo son muy abundantes, hay escasez de bentonita sódica de alta calidad, que es la más utilizada.

El 90% de la bentonita de mi país es bentonita cálcica. Los minerales de bentonita se distribuyen en 23 provincias de todo el país, con más de 20 grandes depósitos. La mayoría de los depósitos minerales se concentran en las tres provincias nororientales y en las provincias costeras orientales, así como en Xinjiang, Sichuan, Gansu, Henan, Guangxi y otras provincias. Las principales áreas mineras son: Mina Liaoning Heishan, Mina Zhejiang Lin'an, Mina Zhejiang Qiushan, Sichuan Santai, Gansu Jiuquan, Jilin Shuangyang, Fujian Liancheng, Jilin Jiutai, Shandong Weixian Yongquan, Henan Xinyang, Hebei Zhangjiakou y Xuanhua, Xinjiang Tuo Kesun. El mío, etcétera.

3. Principales indicadores industriales de los depósitos minerales

Los requisitos industriales generales para la calidad del mineral de bentonita se miden por el contenido de montmorillonita en el mineral:

Grado crítico: ≥ 40 %;

Calificación media industrial: ≥50 %.

El contenido de montmorillonita generalmente se convierte por la cantidad de absorción de azul, es decir:

M=B/K ?100

En la fórmula, M -El mineral de bentonita es montmorillonita. Contenido relativo de destone, %;

Cantidad de absorción de azul B, miliequivalente/100 gramos de muestra;

Coeficiente de conversión de K, 150.

Espesor que se puede extraer: 1~2m;

Espesor que elimina piedras atrapadas: ≥1m.

Aquellos con reservas de mineral >50 millones de toneladas son depósitos grandes, los depósitos de tamaño mediano son de 5 a 50 millones de toneladas y aquellos con <5 millones de toneladas son depósitos pequeños. Las pruebas del mineral de bentonita se dividen en pruebas de rendimiento básicas y pruebas de rendimiento del proceso. Los elementos básicos de la prueba de rendimiento incluyen: cantidad de absorción de azul, cantidad y componente total de intercambio catiónico, precio del coloide, capacidad de expansión, valor de PH, etc. Los elementos de prueba de rendimiento del proceso se determinan según sus usos. Los elementos de prueba comunes son:

Resistencia a la compresión en húmedo de fabricación mecánica, resistencia a la compresión en seco, resistencia a la tracción en caliente y en húmedo,

Metalurgia; Resistencia a la compresión del pellet, número de gotas, temperatura de estallido, absorción de agua en 2 y 24 horas;

Tasa de lodo de perforación, tasa de pérdida de agua, lectura del viscosímetro, viscosidad aparente, viscosidad plástica, fuerza de corte dinámica, análisis de tamizado húmedo, etc.;

Poder de decoloración petroquímica, superficie específica, ácido libre, actividad, humedad, tamaño de partícula, etc.

Para indicadores específicos, ver VI.

4. Propiedades del mineral

1. Composición mineral del mineral

Según la combinación de minerales y la estructura del mineral, el mineral de bentonita se divide en tipos como arcilla, limo, arena y brecha, como se muestra en la Tabla 1.

Tabla 1 Composición mineral del mineral de bentonita

Tipo de mineral

Bentonita arcillosa

Bentonita limosa

Bentonita arenosa

Contiene bentonita "grava"

Bentonita brechada

Color

Azul grisáceo con rojo violeta

Gris azulado o rojo ladrillo

Rojo ladrillo

Gris azul o rojo ladrillo

Color variable, principalmente gris azulado

Estructura

Estructura de toba variada, estructura de toba variable

Estructura de toba variada, estructura de toba limosa

Estructura de toba residual variable estructura de arena fina y limo

Estructura de brecha volcánica residual variable, estructura de brecha volcánica residual variable

Estructura de toba de brecha

Composición

Principalmente: montmorillonita, astillas de vidrio

Secundaria :

Virutas de cristal: cuarzo

Feldespato

Clinoptilolita

15~30%

Desechos terrígenos

20~25%

Principalmente: Montmorillonita

Secundarios:

Clásticos: roca silícea

Toba

Ildación

Caliza

Andesita

Felita

Residuos de cristales: cuarzo, plagioclasa, biotita

Residuos de vidrio

Residuos terrígenos:

limo, arena, barro

Principalmente: montmorillonita, clinoptilolita 30~50%

Secundarios:

Desechos clásticos: roca silícea, toba, andesita 5~20%

Desechos cristalinos: 10~20%

Desechos terrígenos:

Pirita, calcita

Principalmente: montmorillonita roca volcánica brecha

Secundaria:

Grava-roca silícea

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Cristal restos: cuarzo

Clinoptilolita <10%, cuarzo, roca volcánica, una pequeña cantidad de "grava"

Principalmente: montmorillonita

Residuos de vidrio

Secundarios:

Residuos líticos:

Ignitita

Tuff

Clinoptilolita Una pequeña cantidad

terrígena escombros>10%

2. Características minerales del mineral objetivo

El mineral objetivo del mineral de bentonita, la montmorillonita, es un mineral de silicato de aluminio en capas que contiene agua. La característica de la estructura cristalina es que dos capas de obleas tetraédricas de silicio y oxígeno se combinan con las obleas octaédricas de aluminio y oxígeno intermedias para formar una capa cristalina, formando una estructura 2:1. La capa cristalina contiene moléculas de agua y cationes intercambiables, ver Figura 1. Los cationes en los huecos octaédricos son iones Al3+, dejando dos vacantes, que son de tipo dioctaédrico. Las características químicas del cristal de montmorillonita son que existen muchos tipos de isomorfos, lo que hace que su composición química sea compleja y muy variable. El Al3+ en los huecos octaédricos a menudo se reemplaza por Mg2+ y Fe2+ de bajo precio; el Si4+ en los huecos tetraédricos se reemplaza por Al3+. Dado que los cationes de bajo precio reemplazan a los cationes de alto precio, la capa estructural genera un exceso de valencia negativa. Para mantener la neutralidad eléctrica, además de las moléculas de agua, existen cationes de mayor radio Na1+, Ca2+, Mg2+, etc. entre las capas estructurales. Estos cationes son intercambiables, lo que confiere a los minerales de montmorillonita una serie de propiedades valiosas como intercambio iónico, absorción de agua, hinchamiento, tixotropía, adhesión y adsorción.

(Figura 1 a escanear)

Figura 1 Estructura cristalina de la montmorillonita

5 Características del proceso y usos principales

Por The La química cristalina y la estructura cristalina de la montmorillonita determinan las siguientes características del proceso de la bentonita. Estas características permiten que la bentonita se utilice en más de 100 departamentos en 24 campos.

1． Características del proceso

Intercambiabilidad catiónica: Los cationes en la capa cristalina de montmorillonita tienen intercambiabilidad. Bajo ciertas condiciones físico-químicas, no solo se pueden intercambiar Ca2+, Mg2+, Na1+, K1+, etc. entre sí, sino también. H+, cationes metálicos polinucleares (como el tridómero de hidroxilaluminio) y cationes orgánicos (como el cloruro de dimetildioctadecilamonio) también pueden intercambiar cationes entre capas cristalinas. La intercambiabilidad de cationes es una característica importante del proceso de la bentonita. Esta característica se utiliza para modificar la bentonita de calcio a bentonita de sodio; para preparar productos de arcilla activada, bentonita de litio, bentonita orgánica, montmorillonita pilar.

Medir la capacidad de intercambio catiónico y los cationes intercambiables del mineral de bentonita es la base principal para juzgar la calidad del mineral de bentonita y clasificar el tipo de mineral de bentonita. La capacidad de intercambio catiónico se refiere a la cantidad total de K+, Na+, Ca2+, Mg2+ y otros cationes adsorbidos bajo la condición de un valor de pH 7, la unidad es mmol/100g de suelo. El nombre en inglés de capacidad de intercambio catiónico es Capacidad de intercambio catiónico, o CEC para abreviar. Cuanto mayor sea el valor de CIC de la bentonita, mayor será la carga negativa y, a la inversa, cuanto más fuertes sean sus capacidades de hidratación, hinchamiento y dispersión, peores serán sus capacidades de hidratación, hinchamiento y dispersión.

Los métodos actuales para medir la CIC se dividen en dos categorías: uno es el método de destilación de nitrógeno y el otro es el método de cloruro de bario-ácido sulfúrico.

Absorción de agua: La bentonita puede absorber de 8 a 15 veces la cantidad de agua de su propio volumen. Después de absorber agua, el volumen se expande y el volumen puede expandirse de varias a más de diez veces. La absorción de agua de la bentonita se expresa en términos de tasa de absorción de agua y relación de absorción de agua. El peso de agua que puede absorber una unidad de peso de bentonita se llama absorción de agua y se expresa en porcentaje. En la etapa inicial crece con el tiempo y finalmente alcanza la saturación. El porcentaje de absorción de agua en los primeros diez minutos y la absorción de agua en dos horas se denomina índice de absorción de agua.

El rendimiento de hinchamiento de la bentonita se expresa por la capacidad de hinchamiento. El volumen de bentonita después del hinchamiento en una solución diluida de ácido clorhídrico se denomina volumen de hinchamiento, expresado en mililitros/gramo de muestra. La bentonita a base de sodio tiene una mayor capacidad de hinchamiento que la bentonita a base de calcio y la ácida para el mismo tipo de bentonita, cuanto más montmorillonita contenga, mayor será la capacidad de hinchamiento. La capacidad de hinchamiento es uno de los indicadores técnicos para identificar el tipo de mineral de bentonita y estimar la calidad de la bentonita.

La bentonita de adsorción y decoloración tiene una cierta capacidad de adsorción de diversos gases, líquidos y sustancias orgánicas. La capacidad máxima de adsorción puede alcanzar 5 veces su peso, especialmente la bentonita ácida y la arcilla activada por tratamiento ácido. Buenas propiedades decolorantes para diversos aceites. En el pasado, la capacidad de adsorción y decoloración de la bentonita se caracterizaba por la tasa de decoloración y el poder de decoloración, pero ahora tiende a caracterizarse por el poder de decoloración y el área de superficie específica.

Bajo las mismas condiciones de prueba y con el mismo efecto de decoloración, la relación entre la cantidad de muestra de suelo estándar y la cantidad de muestra de la muestra de prueba multiplicada por el valor del poder de decoloración del suelo estándar es la decoloración de la muestra. Expresado por la siguiente fórmula:

T=T0?W1/W2

En la fórmula, T - el poder decolorante de la muestra;

T0 - el poder decolorante del suelo estándar;

W1—El peso del suelo estándar (gramos) cuando es igual a la cantidad de extinción de la muestra;

W2—El peso del suelo estándar muestra (gramos).

Utilice una cierta cantidad de bentonita para decolorar la solución de asfalto de queroseno. La relación entre la diferencia en el valor de extinción de la solución antes y después de la decoloración y el valor de extinción de la solución antes de la decoloración se denomina tasa de decoloración. , expresado como porcentaje. Es decir:

A=(E0-E2)/E0?100

Donde A - tasa de decoloración (%);

E0 - solución estándar de asfalto de queroseno El valor de extinción;

E2: el valor de extinción de la solución de asfalto de queroseno después de la decoloración.

El área total de 1 gramo de sólido es la superficie específica. Los métodos comúnmente utilizados para determinar la superficie específica de los sólidos incluyen el método BET (trío Brunauer-Emmett-Teller), la microscopía electrónica y la cromatografía de gases.

Valor coloidal La bentonita se puede dispersar en medio acuoso para formar una suspensión coloidal. Esta suspensión tiene cierta viscosidad, tixotropía y lubricidad. Estas propiedades se caracterizan por su valor coloidal. Después de mezclar bentonita y agua en proporción, agregue una cantidad adecuada de óxido de magnesio y déjelo reposar durante 24 horas. El volumen de la capa de gel formada se llama valor coloide. Expresado en mililitros del volumen del gel formado por 15 gramos de muestra. El precio coloidal es un índice para evaluar el sistema coloidal formado por la bentonita y su estabilidad. Es una expresión integral de las propiedades de dispersión, hidrofilia y hinchamiento. El valor coloidal de la bentonita de sodio es mayor que el de la bentonita ácida y a base de calcio; cuanto más montmorillonita contenga el mismo tipo de bentonita, mayor será el valor coloidal.

Adhesión y plasticidad Las mezclas de bentonita y agua, barro o arena tienen adhesividad y plasticidad, que generalmente se expresan en términos de resistencia a la compresión en húmedo (resistencia a la compresión en húmedo) y resistencia a la tracción en húmedo en caliente. La resistencia a la compresión en húmedo evalúa la capacidad de unión en húmedo de la bentonita. Mezcle bentonita, arena estándar (producida por Dalin Sand Factory, condado de Tongliao, Mongolia Interior) y agua en una cierta proporción para formar una película de arcilla para envolver los granos de arena y haga una muestra estándar para medir la carga máxima que puede soportar por unidad de área, en kg/cm2.

Mezclar bentonita, arena estándar y agua en proporción para hacer una muestra estándar. Calentar un extremo de la muestra para formar una capa de arena seca de cierto espesor y una posterior zona de condensación de humedad. Mida la resistencia a la tracción de la muestra en la zona de condensación de humedad, que es la resistencia a la tracción en húmedo caliente, expresada en kg/cm2. La resistencia a la tracción en caliente y húmedo es un indicador técnico importante en la industria de la fundición para evaluar la calidad de la bentonita.

Propiedades pulpeadoras Uno de los principales usos de la bentonita es como material fluido de perforación. Uno de los principales indicadores para medir el rendimiento de despulpado de la bentonita es la velocidad de despulpado, es decir, el volumen de suspensión (unidad: m3/t) con una viscosidad aparente de 15 mPa·s que se puede preparar por unidad de peso de bentonita.

2. Usos principales

Debido a que la bentonita tiene las características de proceso anteriores, se usa ampliamente en pellets metalúrgicos, fundición, perforación, etc. como aglutinante, adsorbente, catalizador, espesante, agente tixotrópico, agente decolorante, etc. Hay más de 100 departamentos en 24 campos como la industria química y la alimentación, como se muestra en la Tabla 2. Sin embargo, sus principales áreas de consumo son arena de fundición, pellets de mineral de hierro y lodos de perforación, cuyo consumo representa aproximadamente el 75% de la producción mundial total. El consumo de bentonita en los principales campos de aplicación de mi país es: 904.100 toneladas de bentonita para fundición (que representan el 73,5%), 86.100 toneladas de lodo de perforación (que representan el 7%), 77.500 toneladas de bentonita para la industria petroquímica (incluida la decoloración) (que representan para el 6,3%), la bentonita para pellets de mineral de hierro fue de 36.900 toneladas (que representan el 3%) y los materiales de construcción industriales ligeros, pesticidas, impresión y teñido fueron 101.000 toneladas (que representan el 8,2%).

Tabla 2 Principales usos de la bentonita

Campos de aplicación

Usos principales

Tipos de bentonita aplicables

Fundición

Aglutinante de arena de moldeo

Suelo a base de sodio o calcio o magnesio

Aglutinante y estabilizador de superficie para arena de moldeo hidratada

Organobentonita , suelo a base de litio

Metalurgia

Aglutinante de pellets concentrado de hierro

A base de suelo a base de sodio

Lodo de perforación

Preparar suspensión de lodo de perforación con altas propiedades reológicas y tixotrópicas

Agente bloqueador de equipos de perforación

Tierra a base de sodio, calcio y magnesio

Bentonita orgánica

Alimentos

Decoloración y purificación de aceites animales y vegetales

Clarificación de vino y zumos de frutas, estabilización de cerveza, sacarificación y purificación de zumos de azúcar

Batán

Calcio, bentonita a base de magnesio

Petróleo

Petróleo, grasa, parafina, aceite de parafina (refinado de queroseno) Decoloración y purificación

Portador de catalizador para craqueo de petróleo

Tierra de batán

Bentonita a base de calcio y magnesio

Preparación de emulsión de alquitrán y agua

Suelo a base de sodio (activado o natural)

Estabilizador para capa superficial asfáltica

Espesante para aceite lubricante (grasa)

Bentonita orgánica

Agricultura

Acondicionador de suelos

Aditivo para fertilizantes mixtos

Aditivo para piensos, aglutinante, mejora la utilización del pienso

Producción de carne de aves de corral , tasa de huevos, suelo de cama de corral para animales (desodorización y desinfección)

La bentonita de calcio es la mejor, también se pueden utilizar otras bentonitas

Impresión y teñido de textiles

Relleno y blanqueo

Recubrimiento antiestático

Sustitución del almidón para encolado y elaboración de pasta de estampación

Tierra de batán

Tierra de base sódica ( activados o naturales)

Industria química

Portador de catalizadores, insecticidas, pesticidas y fungicidas

Cauchos y Masillas para plásticos

Aditivos para productos químicos de uso diario como desecantes, filtros, detergentes, jabones, pastas de dientes, etc.

Tixotropía y espesamiento de pigmentos y recubrimientos de purés, en aditivos sedimentantes antipolvo en pinturas para resinas sintéticas y hierro, plomo, zinc y otras series de pigmentos

Tierra de batán

Tierra de sodio (activada o natural)

Bentonita de litio y magnesio

Aditivos anti-decantación de tinta

Organobentonita

Purificación de agua y tratamiento de aguas residuales

Tratamiento de aguas residuales industriales (líquidas)

Purificación de piscinas agua de piscina

Tratamiento de residuos de la industria alimentaria

Adsorbente para residuos radiactivos

Tierra de batán

Bentonita sódica (activada o natural)

Civil y construcción

Suspensión de tanques de purines, estabilizador de suelos, lubricante para apisonamiento, plastificante de hormigón y aditivos

Materiales para mezclar cemento

Antifugas para piscinas

Bentonitas diversas

Fabricación de papel

Tintura de papel carbón Agentes, cargas pigmentarias

Bentonita a base de tierra de batán, calcio y magnesio

Industria cerámica

Plastificante para materias primas cerámicas (para aumentar la resistencia a la compresión de los cuerpos cerámicos)

Fabricación de esmaltes y esmaltes

Bentonitas varias

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Medicamentos y cosméticos

Adsorbentes para fármacos y adhesivos de ungüentos y pastillas Materia base para agentes y cosméticos

Magnesio, calcio, litio, suelo base de sodio

Industria mecánica

Lubricante alta temperatura

Bentonita orgánica