膨润土的酸化脱色机理研究

通过对广西田东钙基膨润土的酸化脱色实验研究，表明活性土的脱色能力是其表面积和酸化作用中浸取出的铝离子量的函数；在钙蒙脱石晶体结构处于彻底破坏前的临界点，膨润土具有最大的脱色能力和比表面积。     

石墨−膨润土缓冲材料的最优配置方法

核废料封存到处置库后还会继续释放衰变热,需要加快热量向周边围岩消散,确保处置库处于安全运行状态。而提高缓冲层的导热性能成为解决该问题的突破口。将天然石墨粉掺入到钠基膨润土中,以期配置成导热速度快、隔离能力强的缓冲层回填材料。通过开展石墨?膨润土混合物的自由膨胀率、恒体积膨胀力、饱和渗透系数和导热系数等试验,研究石墨掺入率（Rg分别为5%、10%、15%、20%、30%、40%）和不同粒径（297、150、74、44 μm）对其水?力?热性能的影响规律。结果表明,掺入石墨后显著提高了膨润土的导热性能,但其提升幅度受石墨掺入率、初始含水率和初始干密度等因素影响。综合分析石墨?膨润土混合物的水?力?热性能参数,发现最优石墨掺入率处于15%～20%（质量比）范围内;相同石墨掺入率下石墨粒径为150 μm或74 μm时混合物的水?力性能最优。石墨?膨润土混合物压实后的孔隙分布显示,相同石墨掺入率下石墨粒径过大或者过小都易形成大孔隙。究其原因,天然鳞片状石墨呈扁平状,大部分膨润土颗（团）粒小于石墨,与石墨属于点?面接触方式。尤其是压实程度不高时,膨润土颗（团）粒和石墨接触面处存在大量的孔隙;而且石墨属于憎水性材料,对水分子的拖拽力弱,即使膨润土吸水膨胀后,水分也容易从石墨薄片表面处通过。     

渗流条件下含裂缝压实膨润土应力及渗透性能试验研究

压实膨润土是放射性废物处置库的理想缓冲/回填材料,但它在失水收缩过程中易产生裂缝,该裂缝在浸水条件下能否愈合是放射性废物处置安全评价中的重要课题。其研究对含纵向单裂缝的压实膨润土样品开展渗透试验,以渗透系数、隙面法向应力及含水率为指标,研究含裂缝压实膨润土吸水膨胀后应力及渗透性能的变化,从而评价裂缝对膨润土屏障层性能的影响。研究结果表明,样品渗透系数随时间逐渐递减,隙面法向应力随时间逐渐递增,且在85 d时两参数达到稳定水平,分别为4.6410~(-10)m/s和2.5 MPa,与完整压实膨润土样品的渗透系数及内部应力处于相同水平,可以认为,此时土体实现了饱和及均一化。该研究从渗透性和应力角度证实了裂缝对压实膨润土渗透系数及应力参数未产生显著影响,膨润土具有较好的自愈合能力。研究建立了膨润土裂缝自愈合效果评价方法,为膨润土作为回填材料的安全性评价提供理论依据。     

膨润土受热作用后的水-力性能研究

受核废料衰变热影响,处置库内缓冲层的膨润土会长期处于高温状态。经历持续高温作用后,膨润土的膨胀自愈能力能否得以保持,还没有明确的结论。利用马弗炉维持105 ℃恒温环境,对粉状膨润土持续加热到预定周期;然后,获得不同加热周期试样的水-力性能。结果表明,随着加热时间增长,膨润土水-力性能出现大幅衰减。借助X射线衍射仪测试发现持续加热90 d其晶面间距缩合,出现了硅质氧化物胶结,导致颗（团）粒集聚。其红外光谱和热重特征表明,持续加热作用脱去了蒙脱石层间离子水合水,引起部分Na、Mg离子随水分蒸发而逃逸,两者共同作用导致蒙脱石颗（团）粒发生缩合作用。通过观察其扫描电镜图片也能发现,经过90 d持续加热后,蒙脱石颗（团）粒表面不再层次分明,而是紧密地相互搭接,发生了显著的缩合行为。粒度分布特征进一步证实,膨润土经历90 d加热后,即使浸泡28 d,其颗（团）粒依然未被分散,可初步推断上述缩合行为不可逆。     

浙江仇山矿区膨润土、高岭土矿石矿物地质特征

仇山膨润土矿赋存于上侏罗统劳村组火山岩中.Ⅰ、Ⅱ矿层为主矿层,成矿母岩为火山玻璃岩.矿石经X衍射、差热及阳离子交换量等手段测试,按其埋藏深度由浅而深依次为钙基膨润土→钠钙基膨润土→钠基膨润土→高岭土,具蒙脱石向高岭石矿物变化的地质特征.对其形成的成因机理作了分析探讨,系不同的成矿方式和介质条件所致.     

陕西洋县西乡第四系膨润土矿床的地质特征

本膨润土矿床是我国首次发现的产于第四纪地层中的膨润土矿床。其层位稳定,埋藏浅,质量好,储量大。膨润土矿石按颜色可分为三种自然类型。经化学分析、阳离子交换试验、X 射线分析、差热分析、红外光谱分析及电子显微镜鉴定,证明其属钙基膨润土。矿床的形成严格受新生代断陷盆地的控制,其分布受岩相古地理条件的制约,是在地表低温、低压、偏碱性的还原水介质中沉积而成,属于内陆湖泊化学沉积矿床。     

高庙子膨润土与砂混合物的土-水特征曲线

用滤纸法和压力板法对高庙子膨润土与福建砂的混合物进行试验研究,在不同孔隙比和不同膨润土与砂配合比情况下量测脱湿过程的土-水特征曲线,研究土-水特征曲线与孔隙比和配合比之间的关系。试验结果表明：在同一配合比下用饱和度与吸力表示土-水特征曲线时,其曲线随着孔隙比的减小向右上方移动,即当土样的吸力一定时,土样的饱和度随着孔隙比的减小而增大,当吸力小于10 MPa时,这种现象较为显著;在同一孔隙比下膨润土与砂混合物的土-水特征曲线随着膨润土的比例增加而向右上方移动,即混合物的进气值随着膨润土的比例增加而增大;另外,配合比以及孔隙比相同时,膨润土与福建砂的混合物的土-水特征曲线与日本产Kunigel膨润土与丰浦砂的混合物的土-水特征曲线非常接近。     

掺入膨润土中的石墨最大粒径确定方法

核废料处置库缓冲层除要具备良好的隔离防渗外,还需要有卓越的导热性能。为此,论文以钠基膨润土为基础,混入高导热率天然石墨,配置兼具防渗-导热功能的缓冲材料。按照相同的石墨掺入率（20%,质量比）,把最大粒径为50目、100目、200目和325目的石墨分别掺入膨润土,形成均匀的石墨-膨润土混合物。开展膨润土-石墨混合物自由膨胀率、恒体积膨胀力和渗透等水-力特性试验,探讨石墨粒径对膨润土-石墨混合物水-力性能的影响。结果表明,相同石墨掺入率下,最大粒径100~200目的石墨和膨润土混合,可以形成更好的缓冲材料,其渗透系数最小,而膨胀力最大。究其原因,应与石墨-膨润土的接触方式相关。石墨呈扁平状结构,粒径较大时,石墨和膨润土被压实后,容易在扁平结构末端形成未被充填的孔隙;而石墨粒径较小时,石墨和膨润土颗粒接触面积增大,石墨属于憎水性材料,膨润土-石墨界面处提供了更多渗漏通道。研究结论为配置核废料处置库缓冲层材料提供了科学参考。     

不同砂−膨润土垂直防渗墙填筑土料的掺量研究

土?膨润土垂直防渗墙在美国已广泛应用于城市卫生填埋场中,我国的工程中则应用较少。由国产膨润土与原地层土混合在自重应力作用下固结形成的防渗墙,其渗透性、孔隙和压缩性如何受膨润土掺量的影响,针对该一问题,使用福建标准砂模拟原地层,以3种典型膨润土作为混合料,在各掺量下对砂?膨润土填筑土料开展改进柔性壁渗透试验固结试验,研究不同膨润土掺量对填筑料渗透系数k、孔隙率n与压缩系数av影响。结果表明,膨润土和砂形成防渗墙时存在一个对应最小n和av的最优掺量Copt,当膨润土掺量小于等于Copt时,随着掺量增加,填筑料k下降很快,av缓慢减小;当掺量大于Copt后,随掺量上升,k降低速度趋缓,av快速地升高。理论上,膨润土掺入较少时黏土颗粒仅填充砂粒间的孔隙而不影响砂粒堆积,掺量达到一定程度后膨润土使砂粒彼此分离,悬浮在其中,填筑料的孔隙率随掺量而增大,可能是宏观上造成最优掺量产生的主要原因。     

考虑微观结构的非饱和渗透系数计算公式

分维理论是预测非饱和渗透系数的一种常用方法。在对有侧限条件下高庙子膨润土的非饱和渗透系数的试验结果分析后,发现分维理论并不适用,其缺陷在于不能够反映膨润土这种特殊粘土在水化过程中的微观结构变化。因为膨润土是一种纳米材料,其小孔隙和大孔隙分布在水化过程中都会发生变化,而一般性粘土和砂土没有这种特殊的物理化学特性。结合Kozeny—Carman关于多孔介质的半经验公式,提出了半经验一半理论的考虑微结构的膨润土的非饱和渗透系数计算公式。在对高庙子膨润土的扫描电镜试验和压汞试验资料分析的基础上,定性验证了所提出公式的正确性。     

辽宁省阜新北窝棚膨润土矿岩石矿物学特征

北窝棚膨润土矿是近几年在阜新地区紫于盆地中发现的几处膨润土矿之一,为了全面评价北窝棚膨润土矿物理化学特性,利用X射线荧光仪、X射线粉晶衍射仪、红外光谱仪、差热分析仪等测试技术,对北窝棚膨润土矿进行了系统分析研究。测试结果显示:北窝棚膨润土矿主要化学成分为Si O2和A12O3,次要成分中Ca O和Mg O含量较高,K2O和Na2O的含量相对较低,属于钙基膨润土;膨润土矿中主要矿物组分为蒙脱石,杂质矿物为长石、石英和方石英;红外光谱分析和差热分析也验证了北窝棚膨润土矿为钙基膨润土,并具有良好的耐热性能。对合理开发北窝棚膨润土矿具有十分重要的指导意义。     

关于实现四平非金属矿业经济跨越式发展的调查与思考

四平地区矿产资源以非金属为主，硅灰石、石灰石、硅砂、膨润土、伊利石、天然气等矿种储量位居吉林省同类矿种前列。本文通过对国内外非金属矿开发利用的调查研究，对本区非金属矿深加工及开发方向做了进一步探索，提出了可供政府决策的观点，只有做好非金属矿产深加工工作，四平矿业经济的跨越式发展才会有坚实的基础。     

混炼挤压改性对膨润土分散影响的试验研究

通过对天然钙基膨润土钠化改性过程以及有机改性过程中混炼挤压的实验,分析了混炼挤压对膨润土分散的影响。实验结果表明,混炼挤压作用可以有效地提高钙基膨润土的钠化度以及膨润土颗粒的分散度和ξ电位。     

Characteristics,modification and environmental application of Yemen’s natural bentonite

The bentonite deposit of Lahij Province, Yemen, has very promising commercial applications due to its mineralogy and physical and chemical properties. It was examined to determine its mineralogical composition, chemical and physical properties of the bentonite deposit, purity and sodium-exchanged bentonite. Modified bentonite was synthesized by exchanging cetyltrimethylammonium cations for inorganic ions on the bentonite and its adsorption properties for ammonium were characterized in batch experiments. Analytical methods were carried out to study the bentonite comprising X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), infrared spectroscopy, chemical analysis and kinetic and isotherm models were also tested. The results have shown that the purification of bentonite resulted in a bentonite fractions of the total sample composed of montmorillonite and <5 % quartz. The XRD data showed that the interlayer spacing (d ₀₀₁) of bentonite decreased from 15.3 to 12.5 Å and then increased to 19.7 Å. Moreover, high cation exchange capacity, good water absorption and high swelling capacity were also obtained. The results have shown that the modified bentonite was more effective than the natural bentonite for ammonium removal. In addition to that, pseudo-second-order kinetic model, Freundlich and the Langmuir models described the adsorption kinetics and isotherm well. It was concluded that Yemen (Alaslef) bentonite can be potential adsorbents for ammonium removal.     

高膨胀性钠基膨润土的制备

利用钠盐对钙基膨润土进行人工钠化,在活化剂的催化作用下,使钠改性膨润土具有较高的膨胀性能,当尿素添加量达15%时,改性膨润土的膨胀指数、膨胀倍和胶质价可分别达到26 ml/2g,91 ml/g和420 ml/15g,此时效果最佳。     

新疆巴里坤膨润土矿的矿物学及地质特征研究

对新近发现的新疆巴里坤大型膨润土矿进行了矿物学和地质特征研究,对该矿区791件膨润土样品进行了化学分析及数理统计,运用X射线衍射分析技术对其矿物组成进行了研究,查明新疆巴里坤大型膨润土矿蒙托石相对含量高,化学成分与国内其它膨润土矿相比差异明显,其中Na2O含量比较高,一般在4.20%~5.19%之间,Si和Al相对含量的变化是控制蒙脱石含量主要因素。从成矿地质背景分析,认为该矿床属火山沉积型矿床。     

Characterization and iodide adsorption behaviour of HDPY+ modified bentonite

Owing to its favourable physical, chemical and rheological properties, densely compacted bentonite or bentonite-sand mix is considered as a suitable buffer material in deep geological repositories to store high level nuclear waste. Iodine-129 is one of the significant nuclides in the high level waste owing to its long half life and poor sorption onto most geologic media. Bentonite by virtue of negatively charged surface has negligible affinity to retain iodide ions. As organo-bentonites are known to retain iodide ions, the present study characterizes hexadecylpyridinium chloride (HDPyCl.H₂O) treated bentonite from Barmer India (referred as HDPy⁺B) for physico-chemical properties, engineering properties and the iodide adsorption behavior of the organo clay. Batch experiments revealed that HDPy⁺ ions are largely retained (94 % retention) via cation exchange; the ion-exchange process neutralizes the negative surface charge and bridges clay particles leading to reduction in Atterberg limits, clay content and sediment volume. The organo clay retains iodide by Coulombic attraction (at primary sites) and anion exchange (at secondary sites). The free-energy change (ΔG ^o = ?25.5 kJ/mol) value indicated that iodide retention by organo clay is favored physical adsorption process. Iodide adsorption capacity of organo clay decreased significantly (85–100 %) on dilution with 50–80 % bentonite. On the other hand, dilution of bentonite with 50 % organo clay caused 58 % reduction in swell potential and 21 % reduction in swell pressure.     

锌离子污染对膨润土一维压缩特性影响试验研究

为研究锌离子对膨润土重塑土压缩特性的影响,对人工制备的受不同浓度Zn2+污染的高含水率膨润土开展一维压缩、自由膨胀率、物理化学性质和扫描电镜试验。试验结果表明,在竖向压力低于某临界值（200 kPa）时,相同压力下随着Zn2+浓度增大,膨润土的孔隙比和压缩指数均降低,但当Zn2+浓度高于某临界值（0.02 mol/L）时,继续增加污染浓度膨润土的孔隙比基本保持不变,压缩指数略有降低。当竖向压力超过该临界值（200 kPa）后,膨润土的孔隙比基本不受孔隙液物理化学性质影响,仅由竖向压力决定。此外,随着孔隙液Zn2+浓度增大,膨润土的孔隙液pH值和土样比表面积减小,颗粒直径增大,膨润土中蜂窝状结构遭到破坏,黏土矿物片逐渐团聚成大直径颗粒,小孔隙消失,生成一些大的团粒间孔隙。     

阳离子对南宁膨胀土膨胀的影响

膨胀土因其特殊性引起众多学者的研究,在实际工程中引发诸多问题,现探究南宁膨胀土的膨胀特性,通过X-Ray衍射试验定性确定南宁膨胀土矿物组成,确定其对膨胀性的影响;结合不同阳离子的蒙脱土絮凝试验,发现钠离子浓度增加,蒙脱土絮凝增强;而镁离子对于蒙脱土絮凝存在临界值,大于该临界浓度反而使胶体重新稳定;在自由膨胀率试验基础上改进,研究阳离子对南宁膨胀土膨胀率的影响,发现随着（Mg2+）阳离子浓度的升高,南宁膨胀土的膨胀率降低;随阳离子化合价升高,膨胀率试验中稳定经历的时间越久;低阳离子浓度和纯水试验结果相近;离子类型对蒙脱土体积膨胀也有影响,在相同浓度增加下,体积膨胀量大小顺序为NaClMgCl2。     

膨润土改性的研究

以吉林省净月潭膨润土、小梨河膨润土和刘房子膨润土为原料,对净月潭、小梨河钙基土进行提纯,用碱性钠盐为改性剂制成改性土,经X-射线衍射、差热、电镜、化学全分析等手段证实改性成功,并找出最佳活化条件。