膨润土是以蒙脱石为主要组分的黏土,其它矿物的含量甚微,膨润土的物理化学性质和工艺技术性能以及使用价值主要取决于所含蒙脱石的属性和相对含量。所以正确鉴定膨润土中所含蒙脱石的属性及其相对含量是至关重要的。
蒙脱石矿物鉴定的简易方法
一般通过矿物和岩石的颜色、光泽、硬度、断口、密度、成分、含量、结构构造、吸湿性、可塑性、溶解度及其在煅烧中的表现、产出状等表观特征的观察研究来初步判断岩石种类和矿物种属。
蒙脱石为土状聚集体,有松散似土状的,更有致密块状的。其颜色有白色、灰白色、肉红色、浅红色、浅蓝色、浅绿色和灰黑色等。土状蒙脱石有油脂光泽,有的有油腻感。莫氏硬度为1~2。相对密度因吸水不同变化很大,一般为2~3;断裂时呈贝壳状断口。无黏合性。片状解理发育,(001)面解理完全。吸湿性强,遇水膨胀、崩裂。干燥时收缩并裂开,龟裂发育。在100~120°C时可以失去12%~15%的水。晶质体颗粒很细,为0.02~0.2um,具有可塑性、黏结性。富铁蒙脱石熔点在1000°C左右,贫铁蒙脱石于1200~1400°C(吹管火焰)不熔。火焰为白色至黄色,加硝酸钴液烧之有蓝色反应(A13十的反应)。
染色鉴定法
天然的和经过化学方法或热处理过的黏土矿物吸附各种有机物质能产生色变。不同种类的黏土矿物因组成不同,色变情况有明显差异。常见的染色物质有番红Y十硝基苯、孔雀石绿十硝基苯、二氨基偶氮苯、盐酸联苯胺、亚甲基蓝、苯和结晶紫等。用肉眼观察染色后蒙脱石所呈的颜色,用偏光显微镜测定多向色性的呈现和其它光性变化。但是要注意非蒙脱石矿物对色变的干扰。
热分析法
黏土矿物在加热时会失去水分,减轻重量,不同黏土矿物的失水特征是不相同的,故可借此加以鉴别。常用的热分析法有脱水失重和差热分析。蒙脱石脱水曲线表现为两个阶段,呈S形。在20~140°C时,逸出自由水和吸附水。排出的水量因交换性阳离子性质和样品干燥程度及相对温度不同而异,一般为样品质量的14%~17%。300°C是层间吸附水基本逸出完毕而结晶水开始逸出的温度。各种蒙脱石失掉OH-的温度是很不相同的。正常的蒙脱石在500~600°C时结晶水迅速失掉,排出结晶水质量为样品质量的4%~5%,800°C基本脱水完毕,此时共排出的水量为样品质量的22%~24%。有些蒙脱石因晶格大量置换或其它黏土矿物的混人而使脱水曲线在结晶水脱出温度处呈现弯曲。
蒙脱石的差热曲线特征是三个吸热效应和一个放热效应。第一吸热谷发生在100~300°C范围内,逸出层间吸附水。谷形因可交换性阳离子本性和样品的相对湿度不同表现为单谷或复谷或三谷。钠基蒙脱石在相对湿度小于50%时表现为单谷,钙基蒙脱石一般呈现复谷(在220°C左右出现一个附加的小谷)。550~750°C时逸出结构水,出现第二吸热谷(约是第一吸热谷的1/3),形态平缓且宽。900~1000°C出现第三个吸热谷,晶体结构彻底破坏。紧接着是矿物重结晶,形成新矿物尖晶石和石英等,出现一个放热峰。
X射线衍射分析法
每种晶质矿物都有其结构特点,都具有一定特征的X射线衍射谱线。利用X射线衍射谱线不仅可以了解黏土矿物的结晶程度、类质同象、同质多象和水化程度等方面的情况,借以鉴别黏土矿物种类,而且还能判别它们的相对含量。所以该方法是鉴定黏土矿物较为可靠的方法。
红外光谱鉴定法
各种矿物分子间振动频率的差异使其对各种波长的红外线吸收能力不同。将被黏土矿物吸收的人射红外辐射强度(或透过率)对人射的波长(或频率)绘成曲线,即为该黏土矿物的红外吸收光谱曲线,可以用于解释黏土矿物分子间的振动,从而可鉴定黏土矿物。
电子显微镜鉴定法
电子显微镜中像的形成是由电子束通过试样时的电子散射,它有很高的分辨能力和放大倍数,是研究矿物的重要手段之一。
采用电子显微镜照片研究黏土矿物时,主要是通过观察黏土矿物在电子显微镜下成像的轮廓、清晰度、衬度和颗粒大小等,建立颗粒的立体形态及结晶程度等概念,来分辨各种矿物。
轮廓模糊不清的大多是蒙脱石、皂石类矿物的特征。蒙脱石、皂石类矿物颗粒轮廓的清晰度还随交换性阳离子种类不同而有变化。以钠离子为主的蒙脱石,分散程度高,像的轮廓不清。以钙离子为主的蒙脱石,分散性差,多聚集成轮廓较为清楚的集合体。像的衬度(质-厚衬度)反映矿物颗粒的厚薄。像的衬度高,颗粒的像就显得很暗,对电子“不透明”;较薄的颗粒对电子散射较弱,在照片上像的衬度较低,和厚颗粒相比,像就显得亮一些,对电子“半透明”;很薄的颗粒,电子全部通过,像就显得更亮一些。像的密度均匀,说明颗粒厚度均匀;否则表示颗粒的厚度不均匀。
常见的黏土矿物可以凭借颗粒的形态来准确定名。由于不同矿物可能出现相似形态和同种矿物不同成因具有不同形态的情况存在,所以鉴定时要了解产出地质条件,借助其它方法取得的资料综合研究,防止误认。
蒙脱石矿呈不规则、绒毛状的细粒团块,轮廓一般不清晰,见到的是一些无一定轮廓的鳞片状单位堆叠而成的集合体。由于交换性阳离子的不同,电子显微镜像也有差异。例如,钠基蒙脱石颗粒厚度较薄,表现为云雾状集合体;钙基蒙脱石为轮廓清晰、形状不规则的块状集合体或花絮状集合体,厚度不等;钾基蒙脱石为镶嵌的集合体,具有明显的六角形轮廓;锂基蒙脱石呈现发育程度不同的板条状,有很强的以其长边(平行于a轴)互相靠近的聚集趋向,所以常显示粗大的板条状集合体,此外,还有一些边界不太清晰的细而薄的板条状颗粒;锌基蒙脱石形状与蒙脱石很相似,呈轮廓不太清晰的薄片状和由薄片凝聚成的集合体,集合体具有花絮状外貌,带有旋涡状边缘。
来源:《膨润土加工与应用(第2版)》
整理发布:中国非金属矿信息平台(chinanmi)
编辑:魏博 | 校对:李渴 | 审核:彭春艳
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培训通知
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一、培训名称
2026膨润土加工及分析测试技术培训
二、培训时间
2026年10月
三、培训地点
杭州
四、培训内容
(一)膨润土属性及成矿
(二)膨润土加工技术
(三)膨润土主要应用领域
(四)实验室分析测试操作讲解
检测指标:吸蓝量、膨胀容、膨胀指数、膨润值、胶质价、阳离子交换量、抗压强度、热湿拉强度、水分、粒度、热稳定性(复用性)等指标)
授课内容:
1)实验室常用检测仪器的操作方法、维护保养及注意事项;
2)样品制备、仪器操作、数据记录与处理、检测报告出具等全流程;
3)分析检测过程中的误差来源及规避方法,常见检测故障的排查与解决。
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