崔慶剛

(中國中材股份有限公司，北京 100035)

膨潤土生態(tài)利用技術(shù)創(chuàng)新探討

崔慶剛

(中國中材股份有限公司，北京 100035)

針對(duì)我國膨潤土產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不盡合理、新產(chǎn)品及新應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新缺乏、優(yōu)勢(shì)資源的高效利用等問題，結(jié)合我國綠色、低碳技術(shù)的迫切需求，分析了膨潤土生態(tài)利用技術(shù)的發(fā)展前景，提出了膨潤土技術(shù)創(chuàng)新思路和技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)。

膨潤土；生態(tài)利用

1 概述

我國膨潤土資源豐富，儲(chǔ)量世界第一，是優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源。

膨潤土具有離子交換性、吸水性、膨脹性、觸變性、粘結(jié)性、吸附性等一系列特性，有“萬用之土”的美稱，我國已有上千種產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用在20多個(gè)領(lǐng)域。但是，我國膨潤土產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不盡合理(主要以傳統(tǒng)產(chǎn)品為主，技術(shù)含量低、產(chǎn)品檔次低)，新產(chǎn)品新應(yīng)用的技術(shù)創(chuàng)新缺乏，優(yōu)勢(shì)資源未能高效利用，探索、尋找膨潤土產(chǎn)業(yè)新的發(fā)展機(jī)遇非常必要。

我國能源和環(huán)境壓力持續(xù)加大，面臨著以高碳能源結(jié)構(gòu)、高污染產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與綠色、低碳發(fā)展迫切需求之間的巨大矛盾，積極發(fā)展低碳技術(shù)和綠色、環(huán)保技術(shù)具有重要意義。

膨潤土是天然非金屬礦產(chǎn)，加工簡單，使用壽命長，是低碳型材料和環(huán)境友好型材料，在發(fā)展生態(tài)利用技術(shù)方面前景廣闊，發(fā)展生態(tài)利用技術(shù)對(duì)促進(jìn)膨潤土產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、促進(jìn)優(yōu)勢(shì)資源的高效利用具有重要作用。其中，膨潤土在替代有機(jī)防滲材料、預(yù)防水體富營養(yǎng)化，在鐵礦球團(tuán)、飼料、污水凈化中的應(yīng)用屬于生態(tài)利用，其技術(shù)創(chuàng)新值得重視。

2 膨潤土生態(tài)利用技術(shù)創(chuàng)新

2.1 膨潤土替代有機(jī)防滲材料的技術(shù)創(chuàng)新

防滲是水利水電工程、橋梁隧道、城市水系、城市建筑、垃圾填埋等大型工程設(shè)施建設(shè)的重要措施，隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，安全可靠的防滲技術(shù)和防滲材料具有很大的市場(chǎng)需求。

目前工程使用的防滲材料主要是土工膜，由聚乙烯材料制成，它雖然應(yīng)用成熟、防滲性好、施工簡便、價(jià)格低廉，但它是一種高碳型材料，工程過期后材料難以降解。

膨潤土作為天然礦產(chǎn)，是環(huán)境友好材料，具有優(yōu)異的防滲性、耐久性，能夠永久防滲。目前用膨潤土制作的防水毯是一種新型的土工合成材料，有廣闊的發(fā)展前景，但由于處于發(fā)展初期，還有許多不足之處，如生產(chǎn)工藝較難、價(jià)格偏貴、尚無比較完整的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范、施工方法也在摸索之中等。

為此，進(jìn)一步優(yōu)化膨潤土使用技術(shù)，完善防水毯的使用形式，實(shí)現(xiàn)膨潤土直接使用、防滲工程的自動(dòng)化施工和材料工程一體化是技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)。

2.2 膨潤土預(yù)防水體富營養(yǎng)化的技術(shù)創(chuàng)新

水體富營養(yǎng)化是一項(xiàng)世界性環(huán)境問題，我國江河湖泊富營養(yǎng)化嚴(yán)重，其中化肥、農(nóng)藥隨雨水流入水體，是水體富營養(yǎng)化的重要原因。

我國是化肥、農(nóng)藥的生產(chǎn)和使用大國，目前化肥年產(chǎn)量3 600萬t(純養(yǎng)分)，化肥施入土壤后，大部分養(yǎng)分隨降雨流失于水體(氮肥流失約65%～70%)，因此減少養(yǎng)分流失是控制水體富營養(yǎng)化的重要手段。為此，有人研究用樹脂、塑料、硫磺等薄膜包覆化肥技術(shù)，控制肥料中養(yǎng)分的釋放，減少肥料在土壤中的損失，但存在包膜工藝復(fù)雜，包膜化肥成本高等問題(價(jià)格是一般常規(guī)肥料的2.5～8倍)，難以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

膨潤土具有良好的粘結(jié)性、吸附性，來源廣，價(jià)格低廉，可作為包膜化肥的天然材料，能夠減少肥料的流失，控制肥料養(yǎng)分的釋放，提高肥料的利用率，起到改良土壤、促進(jìn)作物增產(chǎn)的效果。

為此，突破膨潤土礦物包膜技術(shù)與化肥、農(nóng)藥制造技術(shù)的集成，生產(chǎn)礦物復(fù)合化肥、農(nóng)藥是技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)。

2.3 鐵礦球團(tuán)用膨潤土的技術(shù)創(chuàng)新

我國是鐵礦石的消費(fèi)大國，近年的年需求量在7億t以上(2008年需求量約7.5億t，2009年需求量約8.8億t)，其中約80%為粉礦，必須經(jīng)過造球后才能供高爐使用，膨潤土是造球的粘結(jié)劑。

膨潤土作為球團(tuán)粘結(jié)劑，對(duì)冶煉過程會(huì)產(chǎn)生積極和消極兩方面影響，一方面它把粉礦粘結(jié)成球團(tuán)，并達(dá)到一定強(qiáng)度，滿足冶煉要求；另一方面它的添加會(huì)導(dǎo)致球團(tuán)鐵品位降低，冶煉渣增加，影響爐容，增加熱耗，增加成本等。因此在滿足球團(tuán)強(qiáng)度的前提下，要盡量降低膨潤土添加量，為此對(duì)膨潤土的粘結(jié)性能提出技術(shù)需求。

目前，我國球團(tuán)礦中的膨潤土添加量約為2%～3%，國外先進(jìn)水平的添加量約為0.5%，從節(jié)約資源和節(jié)約能源考慮，應(yīng)該進(jìn)一步提高膨潤土的粘結(jié)性能，降低球團(tuán)礦中膨潤土的用量。

2.4 飼料添加劑用膨潤土的技術(shù)創(chuàng)新

我國飼料工業(yè)發(fā)展迅速，目前全國飼料工業(yè)產(chǎn)品的年總產(chǎn)量約為1.3億t，連續(xù)多年位居世界第二。飼料品質(zhì)影響動(dòng)物生長，高品質(zhì)肉、蛋、魚、奶與人民健康密切相關(guān)，其中膨潤土作為飼料添加劑，對(duì)提高飼料品質(zhì)有重要作用。

膨潤土的吸附性、膨脹性、分散性和潤滑性，能提高飼料的適口性和改進(jìn)飼料的松散性，延緩飼料消化時(shí)間，加強(qiáng)消化吸收作用，吸附、減少有害物質(zhì)的影響；另外膨潤土含有多種有益礦物質(zhì)和微量元素，具有一定的營養(yǎng)價(jià)值、預(yù)防及醫(yī)療作用。

俄羅斯科學(xué)聯(lián)合公司研究結(jié)果表明，在乳牛飼料中添加4%的膨潤土，可提高產(chǎn)奶量9%～15.5%，并使鈣、鐵、銅、錳、鋅的利用率得到改善。遼寧師范學(xué)院研究結(jié)果表明，在肉雞飼料中添加2%～3%的膨潤土，使肉雞平均增重8%，成活率提高6%，產(chǎn)蛋率提高9.2%。

美國、日本、意大利等國的膨潤土添加劑技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，每年膨潤土添加劑達(dá)1 000萬t以上，國內(nèi)膨潤土添加劑的研究還處于起步階段，應(yīng)加強(qiáng)機(jī)理研究，尋找最適宜的膨潤土和配方，加強(qiáng)應(yīng)用技術(shù)研究，打破不同領(lǐng)域的壁壘，擴(kuò)大在畜牧飼料行業(yè)的應(yīng)用。

2.5 污水凈化用膨潤土的技術(shù)創(chuàng)新

我國水污染嚴(yán)重，城市污水處理率僅約為40%，污水量大、水質(zhì)復(fù)雜，是主要污染源之一。膨潤土具有良好的吸附性、離子交換性，用作污水處理劑能吸附污染物，可為污水處理開辟一條新途徑。

膨潤土作為污水處理劑在歐美等許多國家已有應(yīng)用，美國Biomin公司生產(chǎn)的污水處理劑，就是用膨潤土、沸石、硅藻土、羥基磷酸鈣、煤等配制成吸附劑，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)有效處理污水的目的。

國內(nèi)也開展了相應(yīng)的研究工作，主要研究了膨潤土對(duì)印染廢水、金屬離子廢水、造紙廢水、油污廢水的吸附等，但國內(nèi)主要停留在研究階段，未見有應(yīng)用報(bào)道，其中一個(gè)關(guān)鍵難點(diǎn)是應(yīng)用困難。膨潤土易于水化，呈懸浮微粒，使用后難與廢水分離，造成應(yīng)用困難。有人采用磁性膨潤土、燒結(jié)膨潤土顆粒、膨潤土織物等方法進(jìn)行了研究，但都沒有很好地解決問題。

3 結(jié)語

膨潤土作為低碳、環(huán)境友好型材料，其在生態(tài)利用方面潛力巨大，雖然已取得很多的成果，但尚需進(jìn)一步研究其應(yīng)用技術(shù)，探尋膨潤土新的應(yīng)用領(lǐng)域，解決應(yīng)用中存在的問題。膨潤土的技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)與大產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要和膨潤土生態(tài)利用相結(jié)合，重點(diǎn)突破應(yīng)用技術(shù)。

P619.255;TD985

A

1007-9386(2010)05-0018-02

“十一五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2008BAE60B09)。

2010-07-27