請問韓工：某廠位于江西，主要生產(chǎn)聚晶微粉，為了降低生產(chǎn)成本、滿足低溫快燒工藝和提高坯體白度，引入了部分信陽膨潤土，您能告訴我們?nèi)绾芜x擇膨潤土，如何使用膨潤土，引入膨潤土的陶瓷配方在生產(chǎn)過程中有什么問題需要注意嗎？

答：膨潤土的選擇要滿足舒適度的要求，所謂舒適度就是找到平衡點。首先要了解膨潤土的屬型、類別和純度，膨潤土的屬型分類依據(jù)可交換性陽離子占交換容量（CEC)的比例來劃分，如單一可交換性陽離子占交換容量（CEC)的比例≥50%時，可命名為鈉基膨潤土、鈣基膨潤土、鎂基膨潤土和鋁氫基膨潤土等，兩種最大比例的可交換陽離子則可以命名為鈉鈣基膨潤土、鈣鈉基膨潤土或鈣鎂基膨潤土等，不過有些價格昂貴的元素交換后，盡管不占主要成分也可以單獨命名，譬如鋰基膨潤土、銀基膨潤土、銅基膨潤土等。

天然的膨潤土屬于哪種膨潤土，既與礦床母巖形成有關(guān)，也與成礦機(jī)理和自然氣候條件有關(guān)，天然膨潤土的形成可以用“水深火熱”來形容。首先礦床母巖為火成巖，諸如珍珠巖、黑曜巖、凝脂巖、凝灰?guī)r等火山玻璃巖是膨潤土礦床形成的母巖，由于火山玻璃巖成礦時是從海底噴發(fā)的熱熔玻璃巖漿，巖漿在海底進(jìn)行劇烈的反應(yīng)時，自然會把大量的來不及揮發(fā)掉的水包容進(jìn)來，形成結(jié)合水。當(dāng)火山玻璃巖成形后，由于水介質(zhì)環(huán)境的變化，火山玻璃巖開始在堿性水介質(zhì)中形成高硅沸石，高硅沸石進(jìn)而演變成膨潤土。由于堿性水介質(zhì)的水化程度不一樣，先水化的是鈉基膨潤土、后為鈣基膨潤土和鎂基膨潤土，所以自地表至礦床深部，分別可能為鎂基膨潤土、鈣鎂基膨潤土、鈣鈉基膨潤土、鈉鈣基膨潤土和鈉基膨潤土。由于成礦母巖不同，或多或少殘余有母巖，所以膨潤土還可以分為高純膨潤土、珍珠巖質(zhì)膨潤土、沸石質(zhì)膨潤土和凝灰?guī)r質(zhì)膨潤土。

改性的膨潤土主要有鈉化膨潤土，而鈉化膨潤土由于鈉化劑不一樣也影響鈉基膨潤土的性質(zhì)，譬如純堿、燒堿、氟化鈉、水玻璃、檸檬酸鈉、酒石酸鈉、磷酸鋯鈉、木質(zhì)素磺酸鈉、甲基纖維素鈉、三聚磷酸鈉、殼糖素磺酸鈉、聚丙烯酸鈉、硫代硫酸鈉、次氯酸鈉、EDTA二鈉等。由于鈉化劑的不同會影響鈉基膨潤土的性質(zhì)及陶瓷產(chǎn)品的性質(zhì)。

如何找到平衡點，滿足舒適度？信陽膨潤土作為珍珠巖主礦的伴生礦，它不可避免地?fù)诫s有如主礦和其它伴生礦，純度較好的信陽膨潤土呈白色或粉紅色，伴生珍珠巖礦的膨潤土礦呈灰白色、有結(jié)石或砂子，伴生凝灰?guī)r礦的膨潤土礦呈紫色、紅色、黃色或黃白色，也有結(jié)石和砂子，伴生沸石礦的膨潤土礦呈青色、青綠色或灰綠色。由于開采原因，信陽膨潤土礦目前主要有鈣鎂基膨潤土、鈣鈉基膨潤土和鈉鈣基膨潤土，鈉基膨潤土由于處于礦床深部，目前尚不多見。

一般情況下，天然膨潤土礦價格是改性膨潤土價格的1/5~1/12不等，當(dāng)然最便宜的鈉化改性膨潤土為土法純堿改性的膨潤土。土法純堿改性膨潤土雖然部分具有鈉化效果，譬如懸浮性、分散性、增稠性、增強(qiáng)性較好，但是純堿鈉化改性殘余碳酸鈣會影響陶瓷制品的生產(chǎn)。記得2010年在鷹牌開發(fā)超白磚的時候，購買了價格昂貴的信陽鈉基膨潤土，結(jié)果產(chǎn)品白度大幅降低、燒成范圍變窄，并出現(xiàn)大量針孔，這其中原因正是鈉化劑和殘余碳化鈣起不良作用的結(jié)果。所以只有找到平衡點，才能滿足產(chǎn)品和工作的舒適度。

建議按照以下原則選擇信陽膨潤土。

（1） 增白與增強(qiáng)的平衡點

首先說明，膨潤土增白主要依靠較低的鐵含量、超細(xì)的晶體和超活性的物質(zhì)本體來決定的。不過部分鈉化改性的外觀高白膨潤土雖具有增白的效果但卻有危害，譬如硫代硫酸鈉和次氯酸鈉的鈉化改性的膨潤土雖然外觀高溫?zé)Y(jié)時也會有增白效果，但是由于硫代硫化物和次氯酸鹽在高溫?zé)Y(jié)時會造成針孔等缺陷，且價格昂貴，一般建議不采用。不過對于三聚磷酸鈉、磷酸鋯鈉的膨潤土不但不會造成缺陷，而且還會使得在鈉化時產(chǎn)生增白劑，如磷酸鈣、磷酸鋯鈣，建議適當(dāng)使用。天然信陽膨潤土在增白上主要依賴鐵含量，增強(qiáng)上主要依靠膨潤土的純度。實際上，在鐵含量上，既有礦床母巖種類、鐵含量的原因，也有礦床表皮和堆放儲存場地及運(yùn)輸防護(hù)方面的原因。作為信陽膨潤土母巖的珍珠巖鐵含量一般在0.6%~2.5%、沸石母巖鐵含量一般在1.2%~3%、凝灰?guī)r鐵含量一般在0.3%~2.5%，而信陽膨潤土鐵含量一般在0.3%~2.5%，其中燒白度最高的膨潤土當(dāng)屬凝灰?guī)r質(zhì)膨潤土、凝灰?guī)r水化高純膨潤土、珍珠巖質(zhì)膨潤土和珍珠巖水化的高純膨潤土。而塑性程度直接影響成形坯體的強(qiáng)度，在一定程度上來講，水化程度高、鐵含量低、白度高的膨潤土有一定局限性，價格也較高，所以在增白和增強(qiáng)方面要根據(jù)使用目的和替代目標(biāo)而優(yōu)化權(quán)衡。

（2） 增稠與增強(qiáng)的平衡點

膨潤土是一種層狀硅酸鹽礦物，其單位晶胞由兩層硅氧四面體和一層鋁氧八面體組成，屬于典型的2:1型“三明治”結(jié)構(gòu)。而晶體結(jié)構(gòu)中的硅氧四面體中的硅和鋁氧八面體的鋁易被低價態(tài)的離子取代，從而使得天然膨潤土具有負(fù)電性，自然就容易吸收周圍環(huán)境的陽離子來平衡增加的負(fù)電荷。隨著層間陽離子和極性分子諸如水的進(jìn)入，層狀集合體沿C軸被拆散，層間結(jié)構(gòu)被破壞，最后形成層面帶負(fù)電荷、端面帶正電荷的微粒薄片。靜置后，微粒薄片在水中形成端—端、端—面結(jié)合的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，而網(wǎng)格間又填充了大量的水分子，從而形成凝膠體。而網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)正是泥漿增稠和坯體增強(qiáng)的關(guān)鍵點，但是由于這些網(wǎng)格的形成主要靠電荷之間的吸引力和水介質(zhì)的作用，所以強(qiáng)度在一定程度上依賴網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固、水的存在和電荷的活性。因此在一定程度上講，泥漿增稠并不一定坯體增強(qiáng)。而且我們更希望泥漿穩(wěn)定性好、固含量高、坯體增強(qiáng)效果。

（3） 流動與觸變的平衡點

膨潤土的層狀結(jié)構(gòu)和膨潤土泥漿的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對泥漿起到增稠的作用，對坯體也在一定程度上起到增強(qiáng)的作用。但是由于范德華力和電荷之間的靜電作用，會在泥漿靜置或冷置缺乏活性的狀況下出現(xiàn)絮凝，從而影響泥漿的流動性。流變與觸變的矛盾可能影響陶瓷生產(chǎn)，譬如球磨放漿、泥漿運(yùn)輸、儲存和噴霧干燥，也影響節(jié)能減排效果。當(dāng)然調(diào)整泥漿的流動性和緩解泥漿的觸變性也只是改性的動機(jī)之一。筆者相信在傳統(tǒng)陶瓷產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級提升的關(guān)鍵時機(jī)，改性膨潤土?xí)@得大好發(fā)展機(jī)遇。

（4） 改性利與害的平衡點

目前，膨潤土的改性主要基于其他產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用改性，譬如石油鉆井、冶煉團(tuán)球、鑄造型砂粘結(jié)、防水堵漏、凝膠粘接、涂裝化工、吸附催化載體等。陶瓷用膨潤土的改性要針對陶瓷生產(chǎn)過程及功能產(chǎn)品的需求來改，譬如改觸變性利于解膠；改燒結(jié)白度利于陶瓷坯體增白；改保水性利于坯體干燥缺陷的解決；改功能性有助于陶瓷材料相變蓄能、光致發(fā)光、光致抗菌、電性、磁性轉(zhuǎn)變。在改性的過程中要把握陶瓷生產(chǎn)工藝過程的粉碎、成形、干燥、燒成工藝特征避免質(zhì)量缺陷或事故發(fā)生，這也是改性過程需要注意的關(guān)鍵問題。

（韓復(fù)興）