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    膨潤土生態利用技術的創新探討

    發布日期:2015-12-08
    一、我國膨潤土資源豐富,儲量世界第一,是優勢礦產資源。
     
        膨潤土具有離子交換性、吸水性、膨脹性、觸變性、粘結性、吸附性等一系列特性,有“萬用之土”的美稱,我國已有上千種產品,廣泛應用在20多個領域。但 是,我國膨潤土產品結構不盡合理(主要以傳統產品為主,技術含量低、產品檔次低),新產品新應用的技術創新缺乏,優勢資源未能高效利用,探索、尋找膨潤土 產業新的發展機遇非常必要。我國能源和環境壓力持續加大,面臨著以高碳能源結構、高污染產業結構與綠色、低碳發展迫切需求之間的巨大矛盾,積極發展低碳技 術和綠色、環保技術具有重要意義。
     
        膨潤土是天然非金屬礦產,加工簡單,使用壽命長,是低碳型材料和環境友好型材料,在發展生態利用技術方面前景廣闊,發展生態利用技術對促進膨潤土產品結構 調整、促進優勢資源的高效利用具有重要作用。其中,膨潤土在替代有機防滲材料、預防水體富營養化,在鐵礦球團、飼料、污水凈化中的應用屬于生態利用,其技 術創新值得重視。
     
        二、膨潤土生態利用技術創新
     
        1、膨潤土替代有機防滲材料的技術創新
     
        防滲是水利水電工程、橋梁隧道、城市水系、城市建筑、垃圾填埋等大型工程設施建設的重要措施,隨著我國基礎設施建設的快速發展,安全可靠的防滲技術和防滲材料具有很大的市場需求。
     
        目前工程使用的防滲材料主要是土工膜,由聚乙烯材料制成,它雖然應用成熟、防滲性好、施工簡便、價格低廉,但它是一種高碳型材料,工程過期后材料難以降解。
     
        膨潤土作為天然礦產,是環境友好材料,具有優異的防滲性、耐久性,能夠永久防滲。目前用膨潤土制作的防水毯是一種新型的土工合成材料,有廣闊的發展前景, 但由于處于發展初期,還有許多不足之處,如生產工藝較難、價格偏貴、尚無比較完整的測試標準和技術規范、施工方法也在摸索之中等。為此,進一步優化膨潤土 使用技術,完善防水毯的使用形式,實現膨潤土直接使用、防滲工程的自動化施工和材料工程一體化是技術創新重點。
     
        2、膨潤土預防水體富營養化的技術創新
     
        水體富營養化是一項世界性環境問題,我國江河湖泊富營養化嚴重,其中化肥、農藥隨雨水流入水體,是水體富營養化的重要原因。
     
        我國是化肥、農藥的生產和使用大國,目前化肥年產量3600萬t(純養分),化肥施入土壤后,大部分養分隨降雨流失于水體(氮肥流失約65%~70%), 因此減少養分流失是控制水體富營養化的重要手段。為此,有人研究用樹脂、塑料、硫磺等薄膜包覆化肥技術,控制肥料中養分的釋放,減少肥料在土壤中的損失, 但存在包膜工藝復雜,包膜化肥成本高等問題(價格是一般常規肥料的2.5~8倍),難以實現應用。
     
        膨潤土具有良好的粘結性、吸附性,來源廣,價格低廉,可作為包膜化肥的天然材料,能夠減少肥料的流失,控制肥料養分的釋放,提高肥料的利用率,起到改良土壤、促進作物增產的效果。
     
        為此,突破膨潤土礦物包膜技術與化肥、農藥制造技術的集成,生產礦物復合化肥、農藥是技術創新重點。
     
        3、鐵礦球團用膨潤土的技術創新
     
        我國是鐵礦石的消費大國,近年的年需求量在7億t以上(2008年需求量約7.5億t,2009年需求量約8.8億t),其中約80%為粉礦,必須經過造球后才能供高爐使用,膨潤土是造球的粘結劑。
     
        膨潤土作為球團粘結劑,對冶煉過程會產生積極和消極兩方面影響,一方面它把粉礦粘結成球團,并達到一定強度,滿足冶煉要求;另一方面它的添加會導致球團鐵 品位降低,冶煉渣增加,影響爐容,增加熱耗,增加成本等。因此在滿足球團強度的前提下,要盡量降低膨潤土添加量,為此對膨潤土的粘結性能提出技術需求。
     
        目前,我國球團礦中的膨潤土添加量約為2%~3%,國外先進水平的添加量約為0.5%,從節約資源和節約能源考慮,應該進一步提高膨潤土的粘結性能,降低球團礦中膨潤土的用量。
     
        4、飼料添加劑用膨潤土的技術創新
     
        我國飼料工業發展迅速,目前全國飼料工業產品的年總產量約為1.3億t,連續多年位居世界第二。飼料品質影響動物生長,高品質肉、蛋、魚、奶與人民健康密切相關,其中膨潤土作為飼料添加劑,對提高飼料品質有重要作用。
     
        膨潤土的吸附性、膨脹性、分散性和潤滑性,能提高飼料的適口性和改進飼料的松散性,延緩飼料消化時間,加強消化吸收作用,吸附、減少有害物質的影響;另外膨潤土含有多種有益礦物質和微量元素,具有一定的營養價值、預防及醫療作用。
     
        俄羅斯科學聯合公司研究結果表明,在乳牛飼料中添加4%的膨潤土,可提高產奶量9%~15.5%,并使鈣、鐵、銅、錳、鋅的利用率得到改善。遼寧師范學院 研究結果表明,在肉雞飼料中添加2%~3%的膨潤土,使肉雞平均增重8%,成活率提高6%,產蛋率提高9.2%。
     
        美國、日本、意大利等國的膨潤土添加劑技術已經實現產業化,每年膨潤土添加劑達1000萬t以上,國內膨潤土添加劑的研究還處于起步階段,應加強機理研究,尋找較適宜的膨潤土和配方,加強應用技術研究,打破不同領域的壁壘,擴大在畜牧飼料行業的應用。
     
        5、污水凈化用膨潤土的技術創新
     
        我國水污染嚴重,城市污水處理率僅約為40%,污水量大、水質復雜,是主要污染源之一。膨潤土具有良好的吸附性、離子交換性,用作污水處理劑能吸附污染物,可為污水處理開辟一條新途徑。
     
        膨潤土作為污水處理劑在歐美等許多國家已有應用,美國Biomin公司生產的污水處理劑,就是用膨潤土、沸石、硅藻土、羥基磷酸鈣、煤等配制成吸附劑,達到了經濟有效處理污水的目的。
     
        國內也開展了相應的研究工作,主要研究了膨潤土對印染廢水、金屬離子廢水、造紙廢水、油污廢水的吸附等,但國內主要停留在研究階段,未見有應用報道,其中 一個關鍵難點是應用困難。膨潤土易于水化,呈懸浮微粒,使用后難與廢水分離,造成應用困難。有人采用磁性膨潤土、燒結膨潤土顆粒、膨潤土織物等方法進行了 研究,但都沒有很好地解決問題。
     
        結語
     
        膨潤土作為低碳、環境友好型材料,其在生態利用方面潛力巨大,雖然已取得很多的成果,但尚需進一步研究其應用技術,探尋膨潤土新的應用領域,解決應用中存在的問題。膨潤土的技術創新應與大產業的發展需要和膨潤土生態利用相結合,重點突破應用技術。
     
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