王明俊

摘要：我公司根據(jù)甘肅某礦山企業(yè)委托，對其掌握的“陶土”資源應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)性的探索性研究，對其是否為膨潤土做了分析判斷，并重點(diǎn)進(jìn)行了鉆井泥漿用土開發(fā)應(yīng)用研究，通過試驗(yàn)分析，證明其主要成分66.5%為石英，同時(shí)含有30%左右的粘土礦物，公司項(xiàng)目組根據(jù)其特性并對其用途做了合理推定，研究過程及結(jié)論得到委托企業(yè)認(rèn)可，具有可借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞：陶土;膨潤土;鉆井泥漿

1.前言

近期，我公司接受了甘肅某地陶土礦山企業(yè)的委托，對其掌握的“陶土”資源進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)研究。根據(jù)委托內(nèi)容，公司組織了項(xiàng)目組并前往礦山進(jìn)行現(xiàn)場考察。經(jīng)考察，該礦山為地質(zhì)隊(duì)踏勘時(shí)發(fā)現(xiàn)，多年來，產(chǎn)品一直作為陶土供應(yīng)陶瓷行業(yè)利用，其儲(chǔ)量約為120萬噸以上。兩年前該企業(yè)在礦山開采過程中發(fā)現(xiàn)有局部的礦床在特性上與鉆井泥漿用膨潤土非常類似，為此該企業(yè)專門建設(shè)了生產(chǎn)線，對該處礦床按鉆井泥漿的工藝進(jìn)行生產(chǎn)并銷售，委托企業(yè)負(fù)責(zé)人根據(jù)資源特征，一直認(rèn)為該“陶土”實(shí)際為膨潤土，由于缺少明確的技術(shù)依據(jù)，因此希望我公司盡快判斷該“陶土”的真實(shí)身份，并進(jìn)行膨潤土相關(guān)的產(chǎn)品研究，重點(diǎn)進(jìn)行鉆井泥漿開發(fā)應(yīng)用。

2.樣品取樣及制備

2.1 ?樣品取樣

我公司項(xiàng)目組在現(xiàn)場根據(jù)礦床儲(chǔ)藏分布開采狀況，分別采取山上未開采（1#樣）、山上已開采（2#樣）、山下未開采（3#樣）以及該企業(yè)按鉆井泥漿銷售的產(chǎn)品（4#樣）等4個(gè)樣品，總計(jì)約為25公斤。

2.2 ?樣品制備

考察結(jié)束之后，項(xiàng)目組在公司研發(fā)中心將1#—4#四個(gè)樣品進(jìn)行X衍射、吸藍(lán)量、化學(xué)等分析，確定其礦物成份。并將1#、2#、3#三個(gè)樣混合為一個(gè)綜合樣，先用顎式破碎機(jī)粗碎，再使用對輥破碎機(jī)中細(xì)碎，最終礦樣粒度小于2mm?；靹?、縮分粉碎的礦樣，用割環(huán)法將其均分為小于2mm的小樣若干份。

3.礦石性質(zhì)及化學(xué)組成分析

目測觀察，綜合礦樣外觀呈灰暗黑色，少部分呈現(xiàn)灰白色塊狀;X衍射分析后確認(rèn)樣品主要為石英66.5%;高嶺土16%;伊利石9.5%;綠泥石4%;鉀長石1.3%;菱鐵礦3%;化學(xué)分析可知礦床礦石鐵含量較高，并有少部分鉀（鈉）長石;通過吸藍(lán)量及X衍射分析，得知礦床礦石蒙脫石含量極少，不到4%，具體見圖1、表1、表2：

3.1 ?X衍射分析

綜合礦樣X衍射分析見圖1：

圖2綜合礦樣X衍射分析

3.2 ? 化學(xué)成分分析

樣品化學(xué)成分分析結(jié)果見表1：

表1樣品化學(xué)成分分析

含量%

成分1#樣2#樣3#樣4#樣

SiO265.7859.8165.860.45

Al2O319.4622.121.5121.98

TFe2O31.923.581.094.08

TiO20.910.880.910.89

CaO0.510.750.620.86

MgO1.041.460.781.13

K2O2.763.673.313.49

Na2O1.850.520.471.06

L.O.L5.777.235.516.06

3.3吸藍(lán)量分析

礦樣吸藍(lán)量分析結(jié)果見表2，測試結(jié)果證明礦石蒙脫石含量非常低。按照規(guī)范，膨潤土礦石質(zhì)量一般工業(yè)要求以礦石中蒙脫石含量來衡量，要求邊界品位≥40%，工業(yè)平均品位≥50%。

由測試結(jié)果可以判斷該綜合樣并非委托企業(yè)負(fù)責(zé)人希望的膨潤土。

表2樣品吸藍(lán)量分析

檢測編號(hào)1#樣2#樣3#樣邊界品位工業(yè)

平均品位

吸藍(lán)量

g/100g2.182.177.60≥17.68≥22.10

蒙脫石

含量 %4.934.9017.19≥40≥50%

注：本處蒙脫石與吸藍(lán)量換算系數(shù)取0.442

4.探索性試驗(yàn)研究

經(jīng)過以上分析判斷，盡管該樣品并不是膨潤土，由于其已經(jīng)作為鉆井泥漿的原料使用，且委托企業(yè)希望做進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)工作，因此，研究人員對綜合樣進(jìn)行了進(jìn)一步的鈉化、提純處理等探索性實(shí)驗(yàn)研究。

4.1試驗(yàn)參數(shù)

試驗(yàn)設(shè)備：KQM-X4Y/B型行星式四頭快速球磨機(jī)、SDF400高速分散砂磨機(jī)、TG16-Ⅱ臺(tái)式高速離心機(jī)、WG-136電熱鼓風(fēng)干燥機(jī)以及公司自制的快速制樣機(jī)。

磨礦試驗(yàn)條件：入料粒度為2mm，磨礦濃度為35%，磨礦時(shí)間2小時(shí)，裝球量1公斤。

鈉化根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)采用4%碳酸鈉。

4.2 結(jié)果分析

以上實(shí)驗(yàn)具體工藝不再贅述，綜合礦樣經(jīng)過濕法磨礦提純和鈉化處理后的最佳條件下的產(chǎn)品進(jìn)行了粘度和濾失量測試，盡管樣品各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于委托企業(yè)的內(nèi)控指標(biāo)，600轉(zhuǎn)粘度達(dá)到3.5，濾失量 （mL）為16，但遠(yuǎn)不能達(dá)到膨潤土等產(chǎn)品尤其是鉆井泥漿要求，不宜在石油鉆井泥漿方面使用，

5.按鉆井泥漿銷售的產(chǎn)品（4#樣）分析

由于該礦山企業(yè)已有鉆井泥漿產(chǎn)品，同時(shí)項(xiàng)目組已經(jīng)取樣，為此進(jìn)行綜合分析。產(chǎn)品（4#樣）經(jīng)我公司質(zhì)檢中心X衍射測試，礦物成份：蒙脫石4%;伊利石14%;高嶺土13%;綠泥石4%;石英63%;未檢出2%。

由于4#樣品中蒙脫石含量較低，經(jīng)過濕法提純鈉化改性，蒙脫石含量有所提高，600轉(zhuǎn)粘度達(dá)到5.0，濾失量達(dá)到46，但各項(xiàng)指標(biāo)仍未達(dá)到GB/T20973-2007執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)各項(xiàng)指標(biāo)測試綜合判斷，該產(chǎn)品雖然經(jīng)過了濕法提純鈉化改性，但經(jīng)化學(xué)分析，其化學(xué)成份與本次試驗(yàn)所取原礦化學(xué)成份相差無幾，各化學(xué)元素基本未發(fā)生大的變化，由此說明提純工藝效果不理想，再從產(chǎn)品鉆井泥漿各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)分析，主要指標(biāo)均未達(dá)到鉆井泥漿性能指標(biāo)要求，不宜在石油鉆井泥漿方面使用。

6.總結(jié)

根據(jù)以上分析，該礦山“陶土”以石英為主要成分，確屬于陶土原料，各方面性能完全不符合膨潤土的要求，故不宜做石油鉆井泥漿等膨潤土產(chǎn)品。

根據(jù)礦物成份，礦物性質(zhì)和雜質(zhì)含量情況，礦床礦石質(zhì)量穩(wěn)定，除鐵含量偏高影響白度外，其他雜質(zhì)少，是陶瓷工業(yè)優(yōu)質(zhì)原料，如能將鐵除去一部分，則可以更廣泛應(yīng)用于陶瓷工業(yè)。此外，還可以應(yīng)用于塑料工業(yè)中白度要求不高的填料產(chǎn)品，農(nóng)業(yè)殺蟲劑載體及飼料行業(yè)，能取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

根據(jù)礦物成份，化學(xué)元素分析，結(jié)合我公司已掌握的雞飼料技術(shù)成熟性，綜合考慮委托企業(yè)的生產(chǎn)成本及市場用量（據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)全國雞飼料礦物填料產(chǎn)品每年用量達(dá)1.5億噸），預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益良好，毛利率可達(dá)35%左右，所以我公司向委托企業(yè)擬開發(fā)新產(chǎn)品重點(diǎn)推薦雞飼料礦物填料產(chǎn)品或雞配合飼料產(chǎn)品。受到的該企業(yè)的認(rèn)可，目前正在與我公司合作展開相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)試驗(yàn)工作。

[參考文獻(xiàn)]

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[3]姜桂蘭，張培萍.膨潤土加工與應(yīng)用[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

（作者單位：咸陽非金屬礦研究設(shè)計(jì)院有限公司，陜西 咸陽 710021）