膨润土产品及制品标准化现状及发展

段亚萍，侯立兵，石志刚，张 振，李宁宁

(1.咸阳非金属矿研究设计院有限公司，陕西 咸阳 712021；2.全国非金属矿产品及制品标准化技术委员会，陕西 咸阳 712021)

膨润土源自于美国怀俄明州黏土产地的地名，同时也叫做“斑脱岩”或者“膨土岩”。膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2∶1型晶体结构[1]。由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如钙、镁、钠、钾等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不牢固，易被其他阳离子交换，具有较好的离子交换性[2]。膨润土由于具有良好的物理化学性能，素有“万能黏土”之称，可做黏结剂、悬浮剂、触变剂、稳定剂、净化脱色剂、充填料、饲料、催化剂等，广泛用于冶金、石油、铸造、食品、化工、环保及其他工业部门[3]。

1 膨润土的应用发展

1.1 建材、工程

膨润土在建材、工程领域有着广泛的应用。膨润土在陶瓷工业中可制作陶瓷釉料和高级瓷。在陶瓷生产中加入的膨润土起到黏合剂、悬浮剂的作用。在高级的陶瓷中也可将膨润土作为主料添加进去，优点是生产成本低、利润高、品质好。膨润土以其独特的吸水性作为防渗衬垫在地铁工程、垃圾填埋场以及园林规划中有着重要的用途。比如《天然钠基膨润土防渗衬垫》(JC/T 2054—2011)[4]标准中主要规定了膨润土作为防渗衬垫材料的主要质量指标以及检测方法。同时，现行的《膨润土》(GB/T 20973—2007)[5]标准在当时的工业技术及市场发展的条件下，制定了三种产品单元，分别为铸造用膨润土、冶金球团用膨润土以及钻井泥浆用膨润土。这三种产品目前在国内的发展逐步成熟，同时，在原产品单元中逐步提高工艺并扩展其应用，近几年也衍生出的新产品。

1.2 农业、畜牧业

膨润土在农业方面的应用主要体现在膨润土可以作为肥料添加剂和土壤改良剂。将膨润土作为肥料添加剂时，可以延长肥效时间，节约成本和节约用水。膨润土作为土壤改良剂，可以有助于土壤结构的形成，提高土壤的保肥保水能力，改善土壤的水热条件，满足作物各生长期对养分及水分等条件的需要，达到作物优质高产的目标。此外，膨润土中含有动物和植物生长所必须的多种元素，可用作饲料的添加剂、毒素吸附剂和饲养圈料。目前在这一领域，现行的有效标准有《饲料添加剂用膨润土》(JC/T 2056—2011)和《宠物垫圈用颗粒膨润土》(JC/T 2055—2011)，在执行年中，这两项标准逐渐规范国内市场，产品质量逐步提高，能够更好地促进膨润土在农业、畜牧业领域的应用。

1.3 有机膨润土

有机膨润土是利用有机阳离子或有机化合物，取代蒙脱石层间可交换性阳离子或吸附水，使其失去或部分失去吸附水，生成的一种疏水亲油的膨润土有机复合物。常见的有机膨润土是用单一长碳链季铵盐阳离子表面活性剂通过阳离子交换制备的。将天然的无机膨润土有机化，可使硅酸盐片层表面的微环境发生改变，使其由亲水性变为亲油性，增加矿物中有机物的含量。因此，有机膨润土既具有膨润性又具有亲油性，目前已经被广泛应用在工业、农业和建筑工程等方面。根据现行国家标准《有机膨润土》(GB/T 27798—2007)[6]，在该标准中规定了有机膨润土的分类、检测方法等。此外膨润土还可应用在造纸、涂料、环境保护等行业，产品的应用逐步扩展，同时标准的制定和执行也在逐步完善。

2 膨润土标准化现状分析

2.1 膨润土标准化现状

我国的膨润土标准最早用于铸造行业、涂料和石油天然气行业。其中，铸造用膨润土、泥浆用膨润土以及冶金球团用膨润土占大部分。早期膨润土产品标准主要有《涂料用有机膨润土》(HG/T 2248—1991)(2009)、《铸造用膨润土和粘土》(JB/T 9227—1999)以及《钻井液试验用钠膨润土》(SY 5490—1993)。随之咸阳非金属矿研究设计院对以上标准进行科学分类后形成了《膨润土》(JC/T 592—1995)和《膨润土试验方法》(JC/T 593—1995)。在2007年，对这两项标准进行了修订，取而代之的是《膨润土》(GB/T 20973—2007)。

现行的标准中，国家标准共计4项(表1)，行业标准共20项(表2)，主要包括建材行业标准、纺织行业标准、机械行业标准等。其中建材行业标准占据所有行业标准的83%。

表1 膨润土现行国家标准统计Table 1 Statistics of current national standard for bentonite

表2 膨润土现行行业标准统计Table 2 Statistics of current industry standard for bentonite

2.2 膨润土标准化存在的问题

2.2.1 膨润土标准缺失老化滞后

我国的标准化工作较发达国家起步比较晚，早期膨润土的标准大多数都是等同采用或者是修改采用国外较为先进的标准。标准缺失老化滞后，难以满足经济提高增效升级的需求。我国国家标准制定周期平均为5年，远远落后于产业快速发展的需要，标准更新速度缓慢，“标龄”高出德国、美国、英国、日本等发达国家1倍以上。标准整体水平不高，难以支撑经济转型升级。比如《膨润土》(GB/T 20973—2007)标领已达10年，标准中吸蓝量采用人眼判断终点，这几年检测设备的发展逐步取代人工，逐步淘汰落后的检测方法。所以急需修(制)定更加科学的检测方法。此外，纵观膨润土标准，可以明显看到，行业标准多，国家标准少。国家标准是指对全国经济技术发展有重大意义，需要在全国范围内统一的技术要求所制定的标准。国家标准在全国范围内适用，行业标准是对国家标准的补充，是专业性、技术性较强的标准。膨润土(包括白土)目前国家标准仅有4项，因此需加强膨润土国家标准的制定。

2.2.2 膨润土防水毯标准化存在问题

目前关于膨润土防水毯标准有《钠基膨润土防水毯》(JG/T 193—2006)、《天然钠基膨润土防渗衬垫》(JC/T 2054—2011)和《钠基膨润土复合防水衬垫》(FZ/T 64036—2013)。在这三项标准中，膨润土原材料规定的检测方法和《膨润土》(GB/T 20973—2007)较为吻合。《天然钠基膨润土防渗衬垫》(JC/T 2054—2011)中膨胀指数指标较其他两个标准低，而在吸蓝量指标此标准并没有规定，而其他两项标准中吸蓝量规定均≥30 g/100 g。三项标准中，滤失量均≤18 mL。关于膨润土耐久性质量指标及检测方法，《天然钠基膨润土防渗衬垫》(JC/T 2054—2011)中并没有规定耐久性，而其他两项标准均有规定。防水毯所用的土工布质量指标和检测方法(断裂强度、伸长量、剥离强度)都相似。较为不同的是在《钠基膨润土复合防水衬垫》(FZ/T 64036—2013)中，强度值分为横向和纵向强度，防渗衬垫的织法不同，横向和纵向强度质量指标会有差别，而在《钠基膨润土防水毯》(JG/T 193—2006)、《天然钠基膨润土防渗衬垫》(JC/T 2054—2011)中，质量指标仅有纵向强度，强度指标检测方法均引用的是《土工布及其有关产品宽条拉伸试验》(GB/T 15788)[7]，该标准中检测方法中明确规定，强度均有横向和纵向。《钠基膨润土防水毯》(JG/T 193—2006)、《天然钠基膨润土防渗衬垫》(JC/T 2054—2011)中并没有给出一个完善的强度指标，具体质量指标见表3[6,8-9]。同时，剥离强度的检测方法也存在同样的问题，三项标准中，检测方法分别采用《胶粘剂T剥离强度试验方法挠性材料对挠性材料》(GB/T 2791—1995)[10]及《涂层织物涂层剥离强力的测定》(FZ/T 01010)[11]，而引用的这两项标准中，对于试样的剥离强度值分为最小剥离强度、最大剥离强度和平均剥离强度。但是在《钠基膨润土防水毯》(JG/T 193—2006)、《天然钠基膨润土防渗衬垫》(JC/T 2054—2011)和《钠基膨润土复合防水衬垫》(FZ/T 64036—2013)三项标准的指标中并没有细分，只是给出了剥离强度的指标。所以在检测结果确认时，采用最大、最小、平均值是有一定的争议。

表3 膨润土防水毯标准质量指标差异比较Table 3 Comparison of standard quality indicators of bentonite waterproof blanket

3 构建我国膨润土标准体系的建议

《国家标准化体系建设发展规划(2016～2020年)》(以下简称“《规划》”)指出，要落实深化标准化工作改革要求，推动实施标准化战略，坚持“需求引领、系统布局，深化改革、创新驱动，协同推进、共同治理，包容开放、协调一致”的基本原则，到2020年基本建成支撑国家治理体系和治理能力现代化的国家标准化体系，标准有效性、先进性和适用性显著增强，“中国标准”国际影响力和贡献力大幅提升，迈入世界标准强国行列。

1) 优化标准体系，调整标准供给结构，对于市场上膨润土新产品需调研产品质量以及应用现状，同时应该结合《膨润土》(GB/T 20973—2007)和《有机膨润土》(GB/T 27798—2011)两项国家标准给出的现有的产品单元，在原有的产品中扩大同类型产品，加快新标准的建设。同时，应对市场中的产品进行整合和分类，制定新的标准，比如集合饲料用蒙脱石、化妆品用蒙脱石等整合为一项标准蒙脱石，逐步构建和完善膨润土标准体系。

2) 推动标准实施，提高标准的服务意识，以每个片区为基础，以年为单位，做好膨润土标准的宣贯和检测方法的培训工作。

3) 强化标准监督，建立健全监督机制。对于不符合标准的产品，比如膨润土防水毯等不合格的产品禁止进入市场，以免因不合格产品导致的隐患发生。提升标准的服务能力，降低企业标准化工作成本，提升竞争力。加强国际标准化工作，提升我国标准在国际上的影响力和贡献力，加强对ASTM等国际组织发布的膨润土标准、指南等技术文件的搜集、分析和研究，对适合我国国情和膨润土行业发展需要的国际标准，尽快转换为我国的标准；同时，积极引导企业实质性参与国际标准化活动，鼓励企业大力推行和使用，提高我国膨润土标准的总体水平。