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膨潤(rùn)土也叫斑脫巖,皂土或膨土巖。我國(guó)開(kāi)發(fā)使用膨潤(rùn)土的歷史悠久,原來(lái)只是做為一種洗滌劑。(四川仁壽地區(qū)數(shù)百年前就有露天礦,當(dāng)?shù)厝朔Q膨潤(rùn)土為土粉)。真正被廣泛使用卻只有百來(lái)年歷史。美國(guó)早發(fā)現(xiàn)是在懷俄明州的古地層中,呈黃綠色的粘土,加水后能膨脹成糊狀,后來(lái)人們就把凡是有這種性質(zhì)的粘土,統(tǒng)稱為膨潤(rùn)土。其實(shí)膨潤(rùn)土的主要礦物成分是蒙脫石,含量在85-90%,膨潤(rùn)土的一些性質(zhì)也都是由蒙脫石所決定的。蒙脫石可呈各種顏色如黃綠、黃白、灰、白色等等??梢猿芍旅軌K狀,也可為松散的土狀,用手指搓磨時(shí)有滑感,小塊體加水后體積脹大數(shù)倍至20-30倍,在水中呈懸浮狀,水少時(shí)呈糊狀。蒙脫石的性質(zhì)和它的化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。
膨潤(rùn)土是一種黏土巖、亦稱蒙脫石黏土巖、常含少量伊利石、高嶺石、埃洛石、綠泥石、沸石、石英、長(zhǎng)石、方解石等;一般為白色、淡黃色,因含鐵量變化又呈淺灰、淺綠、粉紅、褐紅、磚紅、灰黑色等;具蠟狀、土狀或油脂光澤;膨潤(rùn)土有的松散如土,也有的致密堅(jiān)硬。主要化學(xué)成分是二氧化硅、三氧化二鋁和水,還含有鐵、鎂、鈣、鈉、鉀等元素,Na2O和CaO含量對(duì)膨潤(rùn)土的物理化學(xué)性質(zhì)和工藝技術(shù)性能影響頗大。
鈣鈉膨潤(rùn)土由天然基鈣鈉膨潤(rùn)土加工而成,是輕型鑄件普遍采用的型砂粘結(jié)劑。它以實(shí)用和鑄件清砂便捷而受用戶歡迎。和其他黏結(jié)劑相比,膨潤(rùn)土有一個(gè)重要的特點(diǎn),就是它具有一定的耐熱能力。只要加熱溫度不太高,脫除了自由水的膨潤(rùn)土只要加水,仍能恢復(fù)粘能力。膨潤(rùn)土的粘結(jié)能力只有在加水以后才能表現(xiàn)出來(lái)。膨潤(rùn)土失去粘結(jié)能力,也與它的脫水有關(guān)。到目前為止,認(rèn)為膨潤(rùn)土中的水分有三種形態(tài):一種水是自由水,即膨潤(rùn)土顆粒吸附的水,加熱到100℃以上,就可脫除自由水,脫除了自由水的膨潤(rùn)土,粘結(jié)能力不受影響;二種水是牢固結(jié)合水,110℃下長(zhǎng)時(shí)間加熱,膨潤(rùn)土可完全脫除自由水,但不會(huì)脫除牢固結(jié)合水。已完全脫除自由水的膨潤(rùn)土,再在較高的溫度(如200℃,300℃)下加熱仍會(huì)繼續(xù)減重,說(shuō)明仍有水分損失。膨潤(rùn)土經(jīng)這樣加熱脫水后,只要加水,能完全恢復(fù)粘結(jié)能力;三種水是晶格水,也有人稱之為結(jié)構(gòu)水。晶格水只有在相當(dāng)高的溫度下才能部分或全部脫除。膨潤(rùn)水的晶格水脫除以后,即喪失粘結(jié)能力,成為死粘土。不同的膨潤(rùn)土,喪失粘結(jié)能力的溫度不同。由差熱分析實(shí)驗(yàn)證明:一般來(lái)說(shuō),天然鈉膨潤(rùn)土的失效溫度為638℃,鈣膨潤(rùn)土為316℃。人工活化的鈉膨潤(rùn)土,由于活化條件各異,失效溫度不一,但都低于天然鈉膨潤(rùn)土。