膨润土的组成

膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产。蒙脱石具备特殊的2：1型晶体结构，由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体构成，这种独特结构赋予膨润土众多特殊性能。

- 化学成分：其化学组成较为繁杂，涵盖多种元素。如（Na,Ca）0.33（Al,Mg,Fe）2[（Si,Al）4O10]（OH）2•nH2O（蒙脱石），具体分析值为：Al₂O₃含量达16.54% ，它对膨润土化学活性和物理性质影响重大，在一些化学反应里，氧化铝能参与反应，改变膨润土性能；FeO占0.26%，虽含量相对较少，但在特定环境下，如氧化还原条件变化时，亚铁离子可能被氧化，进而对膨润土颜色、吸附性能等产生一定影响；SiO₂含量为50.95%，是膨润土主要成分之一，硅氧四面体结构的稳定性决定了膨润土基本物理架构；Fe₂O₃占1.36%，三价铁离子的存在会影响膨润土颜色，使其可能呈现不同程度的红褐色；MgO占4.65%，镁离子在蒙脱石结构中占据一定位置，对结构稳定性和离子交换性能有影响；CaO占2.26%，钙离子可参与离子交换反应，影响膨润土的水化性能和膨胀性；K₂O占0.47% ，钾离子的存在也会对膨润土的离子交换和电化学性质产生作用；H₂O占23.29%，水在膨润土中以多种形式存在，包含结晶水、吸附水等，水含量直接影响膨润土的膨胀性、可塑性和分散性等。

- 杂质成分：除蒙脱石主要成分外，膨润土中还可能含有少量石英、长石、云母等杂质矿物，这些杂质的含量和种类会因膨润土矿产地不同而有所差异，它们会在一定程度上影响膨润土的纯度和应用性能。例如，石英含量过高可能降低膨润土的可塑性，影响其在铸造、陶瓷等领域的应用效果。

膨润土的分类

膨润土的层间阳离子种类是决定其类型的关键因素，基于此可分为以下几类：

- 钠基膨润土：层间阳离子为Na⁺。它具有良好的亲水性和膨胀性，在水中能迅速分散并形成高粘度的胶体溶液，膨胀倍数通常可达10 - 30倍，甚至更高。这使得钠基膨润土在钻井泥浆中应用广泛，能有效提高泥浆的悬浮性和护壁性能，防止井壁坍塌；在铸造行业中，钠基膨润土复用性好，湿压强度高，可有效减少铸件的缺陷，提高铸件质量；在污水处理中，它的强吸附性可以去除水中的重金属离子和有机污染物。

- 钙基膨润土：层间阳离子为Ca²⁺。相较于钠基膨润土，钙基膨润土的亲水性和膨胀性较弱，但其耐热性较好。在一些对温度有要求的应用场景，如冶金球团中，钙基膨润土可以作为粘结剂，在高温下使球团保持一定强度；在建筑行业的某些隔热材料中，也可利用其耐热特性，提升材料的性能。不过，由于其性能特点，钙基膨润土在水中的分散性和造浆性能不如钠基膨润土，在一些对泥浆性能要求较高的钻井作业中应用相对较少。

- 氢基膨润土：层间阳离子为H⁺，又被称作活性白土、天然漂白土 - 酸性白土。它具有较强的酸性和吸附性，在油脂脱色领域应用广泛。例如在食用油精炼过程中，活性白土可以吸附油脂中的色素、磷脂、胶质等杂质，使油脂得到净化和脱色，提高油脂的品质和稳定性；在一些化工产品的精制过程中，也可利用其吸附性能去除杂质和异味 。氢基膨润土的制备通常是通过对天然膨润土进行酸化处理，使其层间阳离子转化为氢离子，从而获得特殊的吸附和催化性能。

- 有机膨润土：层间阳离子为有机阳离子。它是通过天然膨润土与有机阳离子进行离子交换反应制备而成，这种改性使膨润土具有亲油性。有机膨润土在有机溶剂中具有良好的分散性和增稠性，常被用于涂料、油墨、润滑脂等领域。在涂料中，有机膨润土可以作为防沉剂和增稠剂，防止颜料沉淀，改善涂料的储存稳定性和施工性能；在润滑脂中，它能提高润滑脂的稠度和耐高温性能，增强润滑效果。

膨润土的应用与市场规模

据不完全统计，中国膨润土产品年产销量约270万吨。其应用领域广泛，在不同行业发挥着重要作用：

- 铸造型砂：约100 - 110万吨用于铸造型砂。在铸造过程中，膨润土作为型砂的粘结剂，能使砂粒紧密结合，保证砂型的强度和稳定性，从而确保铸件的尺寸精度和表面质量，防止铸件出现砂眼、气孔等缺陷。

- 钻井泥浆：大概70万吨用于钻井泥浆。在石油、天然气等钻井作业中，膨润土制成的泥浆可起到护壁、悬浮钻屑、冷却钻头等作用。优质的膨润土泥浆能够有效防止井壁坍塌，确保钻井过程顺利进行。

- 冶金球团：有45万吨应用于冶金球团。在冶金行业，膨润土用作球团矿的粘结剂，有助于提高球团矿的强度和冶金性能，满足高炉炼铁等工艺对原料的要求，提升冶炼效率。

- 油脂脱色：约20万吨用于油脂脱色（活性白土）。利用其吸附性能，去除油脂中的色素和杂质，实现油脂的脱色和精制，提高油脂的商品价值和食用安全性。

- 其他领域：剩余20 - 30万吨用于其他领域，如在建筑行业用于防水、堵漏材料；在农业中用于土壤改良、保水保肥；在环保领域用于处理污水、吸附有害气体等 。

目前，膨润土行业呈现出企业规模小（年产万吨以上的企业屈指可数）、技术水平低的特点。由于是资源型行业，竞争相对不是很剧烈，且产销量与价格均逐年上升。