膨润土生态利用技术创新探讨

2010-08-15崔庆刚

中国非金属矿工业导刊 2010年5期

关键词：球团膨润土富营养化

崔庆刚

(中国中材股份有限公司，北京 100035)

膨润土生态利用技术创新探讨

崔庆刚

(中国中材股份有限公司，北京 100035)

针对我国膨润土产品结构不尽合理、新产品及新应用技术创新缺乏、优势资源的高效利用等问题，结合我国绿色、低碳技术的迫切需求，分析了膨润土生态利用技术的发展前景，提出了膨润土技术创新思路和技术创新重点。

膨润土；生态利用

1 概述

我国膨润土资源丰富，储量世界第一，是优势矿产资源。

膨润土具有离子交换性、吸水性、膨胀性、触变性、粘结性、吸附性等一系列特性，有“万用之土”的美称，我国已有上千种产品，广泛应用在20多个领域。但是，我国膨润土产品结构不尽合理(主要以传统产品为主，技术含量低、产品档次低)，新产品新应用的技术创新缺乏，优势资源未能高效利用，探索、寻找膨润土产业新的发展机遇非常必要。

我国能源和环境压力持续加大，面临着以高碳能源结构、高污染产业结构与绿色、低碳发展迫切需求之间的巨大矛盾，积极发展低碳技术和绿色、环保技术具有重要意义。

膨润土是天然非金属矿产，加工简单，使用寿命长，是低碳型材料和环境友好型材料，在发展生态利用技术方面前景广阔，发展生态利用技术对促进膨润土产品结构调整、促进优势资源的高效利用具有重要作用。其中，膨润土在替代有机防渗材料、预防水体富营养化，在铁矿球团、饲料、污水净化中的应用属于生态利用，其技术创新值得重视。

2 膨润土生态利用技术创新

2.1 膨润土替代有机防渗材料的技术创新

防渗是水利水电工程、桥梁隧道、城市水系、城市建筑、垃圾填埋等大型工程设施建设的重要措施，随着我国基础设施建设的快速发展，安全可靠的防渗技术和防渗材料具有很大的市场需求。

目前工程使用的防渗材料主要是土工膜，由聚乙烯材料制成，它虽然应用成熟、防渗性好、施工简便、价格低廉，但它是一种高碳型材料，工程过期后材料难以降解。

膨润土作为天然矿产，是环境友好材料，具有优异的防渗性、耐久性，能够永久防渗。目前用膨润土制作的防水毯是一种新型的土工合成材料，有广阔的发展前景，但由于处于发展初期，还有许多不足之处，如生产工艺较难、价格偏贵、尚无比较完整的测试标准和技术规范、施工方法也在摸索之中等。

为此，进一步优化膨润土使用技术，完善防水毯的使用形式，实现膨润土直接使用、防渗工程的自动化施工和材料工程一体化是技术创新重点。

2.2 膨润土预防水体富营养化的技术创新

水体富营养化是一项世界性环境问题，我国江河湖泊富营养化严重，其中化肥、农药随雨水流入水体，是水体富营养化的重要原因。

我国是化肥、农药的生产和使用大国，目前化肥年产量3 600万t(纯养分)，化肥施入土壤后，大部分养分随降雨流失于水体(氮肥流失约65%～70%)，因此减少养分流失是控制水体富营养化的重要手段。为此，有人研究用树脂、塑料、硫磺等薄膜包覆化肥技术，控制肥料中养分的释放，减少肥料在土壤中的损失，但存在包膜工艺复杂，包膜化肥成本高等问题(价格是一般常规肥料的2.5～8倍)，难以实现应用。

膨润土具有良好的粘结性、吸附性，来源广，价格低廉，可作为包膜化肥的天然材料，能够减少肥料的流失，控制肥料养分的释放，提高肥料的利用率，起到改良土壤、促进作物增产的效果。

为此，突破膨润土矿物包膜技术与化肥、农药制造技术的集成，生产矿物复合化肥、农药是技术创新重点。

2.3 铁矿球团用膨润土的技术创新

我国是铁矿石的消费大国，近年的年需求量在7亿t以上(2008年需求量约7.5亿t，2009年需求量约8.8亿t)，其中约80%为粉矿，必须经过造球后才能供高炉使用，膨润土是造球的粘结剂。

膨润土作为球团粘结剂，对冶炼过程会产生积极和消极两方面影响，一方面它把粉矿粘结成球团，并达到一定强度，满足冶炼要求；另一方面它的添加会导致球团铁品位降低，冶炼渣增加，影响炉容，增加热耗，增加成本等。因此在满足球团强度的前提下，要尽量降低膨润土添加量，为此对膨润土的粘结性能提出技术需求。

目前，我国球团矿中的膨润土添加量约为2%～3%，国外先进水平的添加量约为0.5%，从节约资源和节约能源考虑，应该进一步提高膨润土的粘结性能，降低球团矿中膨润土的用量。

2.4 饲料添加剂用膨润土的技术创新

我国饲料工业发展迅速，目前全国饲料工业产品的年总产量约为1.3亿t，连续多年位居世界第二。饲料品质影响动物生长，高品质肉、蛋、鱼、奶与人民健康密切相关，其中膨润土作为饲料添加剂，对提高饲料品质有重要作用。

膨润土的吸附性、膨胀性、分散性和润滑性，能提高饲料的适口性和改进饲料的松散性，延缓饲料消化时间，加强消化吸收作用，吸附、减少有害物质的影响；另外膨润土含有多种有益矿物质和微量元素，具有一定的营养价值、预防及医疗作用。

俄罗斯科学联合公司研究结果表明，在乳牛饲料中添加4%的膨润土，可提高产奶量9%～15.5%，并使钙、铁、铜、锰、锌的利用率得到改善。辽宁师范学院研究结果表明，在肉鸡饲料中添加2%～3%的膨润土，使肉鸡平均增重8%，成活率提高6%，产蛋率提高9.2%。

美国、日本、意大利等国的膨润土添加剂技术已经实现产业化，每年膨润土添加剂达1 000万t以上，国内膨润土添加剂的研究还处于起步阶段，应加强机理研究，寻找最适宜的膨润土和配方，加强应用技术研究，打破不同领域的壁垒，扩大在畜牧饲料行业的应用。

2.5 污水净化用膨润土的技术创新

我国水污染严重，城市污水处理率仅约为40%，污水量大、水质复杂，是主要污染源之一。膨润土具有良好的吸附性、离子交换性，用作污水处理剂能吸附污染物，可为污水处理开辟一条新途径。

膨润土作为污水处理剂在欧美等许多国家已有应用，美国Biomin公司生产的污水处理剂，就是用膨润土、沸石、硅藻土、羟基磷酸钙、煤等配制成吸附剂，达到了经济有效处理污水的目的。

国内也开展了相应的研究工作，主要研究了膨润土对印染废水、金属离子废水、造纸废水、油污废水的吸附等，但国内主要停留在研究阶段，未见有应用报道，其中一个关键难点是应用困难。膨润土易于水化，呈悬浮微粒，使用后难与废水分离，造成应用困难。有人采用磁性膨润土、烧结膨润土颗粒、膨润土织物等方法进行了研究，但都没有很好地解决问题。