技术

凹凸棒石（attapulgite）又名坡缕石或坡缕缟石（palygorskite），是指以凹凸棒石（attapulgite ）为主要组分的一种粘土矿物。

凹凸棒石在矿物学分类上隶属于海泡石族，为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，1862年俄国学者隆夫钦科夫最早于乌拉尔矿区的热液蚀变产物中发现了这一矿物并将其命名为坡缕石（palygorskite)。法国学者拉巴朗特（j.d.laporent)于1935年又在美国佐治亚州凹凸堡（attapulays)和法国莫摩隆（mormoriron)沉积岩层中发现了此种矿物，并命名为凹凸棒石（attapulgite)。

习惯上人们将沉积成因的呈土状者称为凹凸棒石，将热液成因的呈绒状、纤维状的称作坡缕石。

具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换，故晶体中含有不定量的na+、ca2+、fe3+、al3+，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状。凹凸棒石具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力。并具有一定的可塑性及粘结力，bradley(1942)提出了凹凸棒石理想晶体化学式：

mg5si8o20(oh)2(oh2)4·4h2o。

凹凸棒石具有介于链状结构和层状结构之间的中间结构。凹凸棒石呈土状、致密块状产于沉积岩和风化壳中，颜色呈白色，灰白色，青灰色，灰绿色或弱丝绢光泽。土质细腻，有油脂滑感，质轻、性脆，断口呈贝壳状或参差状，吸水性强。湿时具粘性和可塑性，干燥后收缩小，不大显裂纹，水浸泡崩散。悬浮液遇电介质不絮凝沉淀 。

作为烟丝添加剂，添加量占烟丝总量的0.01%～0.5%，作烟丝添加剂，在基本不增加焦油的情况下，提高烟碱含量20%左右。作为过滤咀添加剂，配成含0.1%～10%凹凸棒石粉的三醋酸甘油酯悬浊液，将悬浊液在滤咀机上喷淋在醋酸纤维丝束上，制成烟用过滤咀棒。添加3%的凹凸棒石制作的滤咀能降低焦油1.4mg/支，降低CO1.1mg/支。

凹凸棒石的选矿技术 

由于不同的生成环境，凹凸棒石粘土矿物种类和含量均不同，其中伴生矿物主要有蒙脱石、伊利石/蒙脱石混层矿物、白云石、蛋白石、方英石、石英、方解石等。由于凹凸棒石粘土矿富矿有限,中低品位矿居多,故一般在应用之前需经过选矿加以提纯,以满足使用要求。一般的凹凸棒石粘土选矿方法主要有干法和湿法两种。 

干法:其主要流程为:原矿 →手选 →干燥 →破碎 → 磨粉分级 → 包装。干法的关键工艺在于磨粉分级，一般采用雷蒙机磨粉,分级主要靠空气分级机完成，合理选择旋风集尘器能达到分选目的。石英、方解石等不易磨碎的颗粒可以通过分级机的抛掷装置丢弃。但是干选的效果有限，一般干选产品只可用于化工、橡胶、塑料等行业作填料。 

湿法:用湿法选矿技术提纯，主要用于对凹凸棒石纯度要求较高的行业部门，如化妆品、 洗涤剂等。 

湿法选矿提纯，主要依据凹凸棒石与杂质矿物的物理和结构特性不同而进行分离，其步骤为分散、分级、分离。首先必须将原矿制成悬浮液，通常需加入适量分散剂，并以高剪切力搅拌，以制成分散体系。再用自然沉降法、重力选矿法或离心分离法等手段进行处理，以获得较好效果。但由于凹凸棒石很细且很粘，分离时浓度很稀，这给后续脱水工作带来了很大困难，且目前缺乏能有效保持原矿性质不变和满足应用对象要求的药剂以及高效过滤设备所以说凹凸棒石湿法选矿尚未真正进入工业化生产。

凹凸棒石深加工现状 

1、 凹凸棒石的机械加工处理 

干法是指通过各种破碎机、磨粉机将凹凸棒石粉碎至200目或更细,增大其比表面积,使产品的分散性、吸附性能、脱色性能等增强。湿法机械加工主要为挤压和胶磨,其目的是将凹凸棒石束状纤维撕开分离,从而增大空隙体积与比表面积,使其显微结构水化膨胀,以致在弱分散条件下就可在介质中解体分散,形成较高粘度(如二次挤压凹凸棒石的粘度可达未挤压凹凸棒石的5～10倍)。经挤压后,其水悬浮液的触变性和依时性明显增强,胶体性能得到明显改善。 

2、表面改性处理 

常用的凹凸棒石粘土改性方法分为热处理、酸处理、碱处理和有机改性处理，适当的热处理和酸处理可以增大凹凸棒土的比表面积，增加活性中心和吸附位点，是凹凸棒土作为吸附剂、脱色剂、催化剂之前的必要处理手段，碱处理主要从改变凹凸棒土组成结构的角度出发，和酸处理互相弥补，作为原材料合成不同需求的复合材料，以求性能的提高，有机改性的方法则是为了使凹凸棒土表面多元化，对吸附有机分子，螯合有机配体，合成功能化材料有着非常重要的影响。 

A、热处理 

热处理也称热热活化，对凹凸棒土进行适当的热处理，可以脱去凹凸棒土中的吸附水。沸石水、部分结晶水以及八面体中的结构水，造成晶格内部和沸石孔道中断键，增加活性中心，使其杂乱堆积的针棒状团变得疏松多孔，增加孔隙容积和比表面积，但热处理温度不宜过高，否则会引起凹凸棒土孔径塌陷。纤维束堆积，针状纤维束紧密烧结在一起，孔隙容积和比表面积减少，吸附性能降低。是热活化处理后的凹凸棒石沸石孔道和表面性能得到极大改进，比表面积提高，机械性能增强，表面氧化能力增加。热活化工艺流程简单，但其性能提高有限，其脱色性能较差，脱色力一般为80～130，因而产品应用范围有限。 

B、酸处理 

酸处理可以使凹凸棒土在水溶液中的结构电荷和表面电荷发生相应改变，从而改变凹凸棒土交胶体的带电性和吸附活性，进而对凹凸棒土的物理化学性质产生影响，随着酸浓度的增加，凹凸棒土的比表面积增加，但是如果酸浓度持续增加，则会使凹凸棒土的比表面积减少，但仍比天然的凹凸棒土的比表面积要大。经过酸活化工艺生产的活性凹凸棒石,其吸附、脱色性能比原矿或热活化的好 ,其产品脱色力一般为200～220 ,因而其产品应用广泛。但湿法酸活化工艺流程复杂,耗水量大，能耗高，生产周期长，成本较高。 

C、有机活化 

目的在于改善粒子在聚合物中的分散性质或者改进粒子对聚合物的结合性能，对凹凸棒土的有机表面改性方法主要有两类：硅烷偶联剂处理和表面活性剂处理。 

硅烷偶联剂是指分子中具有梁总不同的反应性基团的有机硅化合物，可以形成无机相-硅烷偶联剂-有机相的结合，从而是有机物与无机材料界面间获得较好的粘结强度，硅烷偶联剂通过水解可形成硅羟基与凹凸棒土表面硅羟基发硬，把有机基团接枝到凹凸棒土表面。凹凸棒土通常情况下带负电，极易吸附阳离子改性剂，所以选用有机阳离子表面活性剂与凹凸棒土层间的Na+、Ca2+等进行离子交换，使其表面吸附有机化基团，加强与高聚物的亲和性，以达到有机改性的目的。