蓝田膨润土的发现及其物化性能研究

蓝田膨润土系笔者首次发现,本文初步研究了该膨润土的成分、属性、物化性能及其地质特征等。经研究认为,蓝田膨润土属钙镁基土,是比较少见的类型;除含大量蒙脱石外,还含一定数量的有益组分——凹凸棒石和高岭石;物化性能尚好;沉积成因,具有一定的规模和应用价值,建议应进一步进行普查找矿和应用开发研究。     

Application of Greek lignite as an additive for controlling rheological and filtration properties of water–bentonite suspensions at high temperatures: A review

This review paper presents the results of an extensive study investigating whether addition of 3% w/w Greek lignite to 6.42% w/w water–bentonite suspensions, after being exposed to high temperatures, can prevent gelation and control filtration characteristics. Two different bentonites and eight lignites from different Greek basins have been used while a commercial lignite product has been used as standard. The lignite-free bentonite suspensions heated to 177 °C for 16 h (thermal aging) thicken considerably, increasing the yield stress and the yield point. Fluid consistency and flow behavior indices also change while no significant change is observed for plastic viscosity. Thermal aging of the suspensions results in unacceptably high fluid loss values.Addition of Greek lignite to water–bentonite suspensions, followed by thermal aging, provided the rheological stability of the suspensions by maintaining the low yield stress/point regardless of the type of bentonite. Some of the lignites performed as well as their commercial counterpart. No specific trends for rheological improvement have been identified with respect to various characteristics of lignites such as contents of humic, fulvic acids, humins and other parameters such as specific surface area and cation exchange capacity.Furthermore, addition of lignite in most cases provided very good filtration control of the water–bentonite suspensions after exposure to 177 °C, with some Greek lignites being superior to the commercial product. The same lignite parameters examined for rheological control, were also examined to determine their effect on fluid loss of these suspensions for both bentonites. The content of humic and fulvic acids of two groups of lignites showed weak inverse correlations with the fluid loss volumes for both bentonites, while all other parameters did not seem to directly correlate with the effectiveness of the lignites.     

盐分对黏性土的沉积特性与表面电位影响研究

为了明晰黏土矿物和盐分浓度在沉积过程中所起的作用及物理机制,选取高岭土、膨润土及两者组成的混合土进行粒径分析试验、沉积试验和Zeta电位测试。结果显示,盐分环境下高岭土和膨润土的平均粒径增大,部分黏粒组向粉粒组转化。高岭土在蒸馏水环境下和盐水环境下,最终都形成土-水的稳定分界面,但是絮凝稳定时间在盐分环境下更短。膨润土在蒸馏水环境下处于稳定的分散体系中,在盐水环境下迅速絮凝沉积。混合土在蒸馏水环境下,上部澄清层和下部沉淀层之间存在土颗粒的悬浮层,且该层的高度最终稳定;盐水环境下,混合土则迅速的发生土水分离。随着NaCl浓度增加,膨润土和高岭土的Zeta电位绝对值降低,因此胶粒组的絮凝行为对平均粒径产生影响,进而影响其沉积特性。     

不同砂−膨润土垂直防渗墙填筑土料的掺量研究

土?膨润土垂直防渗墙在美国已广泛应用于城市卫生填埋场中,我国的工程中则应用较少。由国产膨润土与原地层土混合在自重应力作用下固结形成的防渗墙,其渗透性、孔隙和压缩性如何受膨润土掺量的影响,针对该一问题,使用福建标准砂模拟原地层,以3种典型膨润土作为混合料,在各掺量下对砂?膨润土填筑土料开展改进柔性壁渗透试验固结试验,研究不同膨润土掺量对填筑料渗透系数k、孔隙率n与压缩系数av影响。结果表明,膨润土和砂形成防渗墙时存在一个对应最小n和av的最优掺量Copt,当膨润土掺量小于等于Copt时,随着掺量增加,填筑料k下降很快,av缓慢减小;当掺量大于Copt后,随掺量上升,k降低速度趋缓,av快速地升高。理论上,膨润土掺入较少时黏土颗粒仅填充砂粒间的孔隙而不影响砂粒堆积,掺量达到一定程度后膨润土使砂粒彼此分离,悬浮在其中,填筑料的孔隙率随掺量而增大,可能是宏观上造成最优掺量产生的主要原因。     

盐溶液对膨润土膨胀性的影响

膨润土因其优良的膨胀性和低渗透性常被用作深层地质处置库的缓冲和回填材料,但其膨胀性会受到地下流体溶液浓度的影响。针对这种现象,利用单轴固结仪研究了压实商用膨润土在不同上覆荷载和不同浓度NaCl溶液作用下的膨胀变形特性。结果表明：随着NaCl溶液浓度升高,该膨润土的膨胀性显著降低,且最大膨胀应变与上覆荷载之间在双对数坐标系下存在良好的线性关系。利用有效压力的概念和计算方法,实现了用唯一一条曲线来描述不同盐溶液浓度作用下膨润土的膨胀变形行为,同时证明了有效压力理论的合理性。     

添加沸石对黏性土-膨润土竖向隔离墙材料压缩和渗透特性的影响

土-膨润土系竖向隔离墙广泛应用于工业污染场地和地下水修复工程。通过坍落度和一维压缩固结试验研究添加沸石对黏性土-膨润土竖向隔离墙材料的工作性,以及压缩和渗透特性。黏性土选用高岭土,沸石-高岭土-膨润土试样中沸石掺量为2%～40%。试验结果与以往沸石-砂-膨润土竖向隔离墙材料以及击实沸石-膨润土混合土研究结果进行对比,明确沸石掺量和粒径对压缩和渗透特性的作用规律。试验结果显示,满足隔离墙材料施工要求的含水率范围随沸石掺量增加而增大,并处于液限的0.96～1.18倍。添加细颗粒沸石对试样的压缩指数和渗透系数影响较小,渗透系数小于10-9 m/s。相反,添加粗颗粒沸石将导致微孔隙尺寸增大,并形成水能够通过的沸石网架结构,将显著增大渗透系数。试样渗透系数能够通过考虑孔隙比和液限的经验公式进行良好的预测。     

相混合计算法确定蒙脱石含量的对比研究

基于X射线粉晶衍射分析、化学成分分析数据,依据物质平衡原理,应用相混合计算法对陕西洋县、河南确山、内蒙古赤峰三地的膨润土进行了定量物相分析。根据电子探针微区分析所得蒙脱石晶粒化学成分数据,采用以阴离子为基准的氢当量法,计算了膨润土中蒙脱石的晶体化学式。应用CELLSR软件,计算得到膨润土中各主要矿物的晶胞参数。通过与传统的确定膨润土中蒙脱石含量的吸蓝量法和X射线衍射多相Rietveld分析法进行定量对比,结果表明,相混合计算法是确定多种矿物共生的膨润土中蒙脱石含量最有效的物相分析方法。尽管受不同分析方法的误差积累影响,但是由该法确定蒙脱石的含量仍能保证±20％的计算精度。     

膨润土负载纳米铁去除地下水中六价铬研究

随着人民生活水平的提高和城市化进程的加快,有机污染物及重金属高强度场地污染对人类健康、生态环境及社会安全构成了严重威胁。地下水中的重金属Cr(Ⅵ)污染逐渐受到重视,纳米零价铁可以有效地将六价铬还原成三价铬,使其沉淀固定下来,从而将污染源区的污染物消减固定,防止其向周围扩散。然而由于纳米铁颗粒微小,易被氧化,极易团聚,自身活性受到限制,因此,纳米铁的分散性、稳定性、良好活性研究至关重要。采用低成本环境友好型粘土矿膨润土作为负载材料制备膨润土负载纳米铁（B-NZVI）,批实验和柱实验研究B NZVI去除模拟地下水中Cr(Ⅵ)。结果表明：(1)自制的膨润土负载纳米铁个体呈球形,呈分散状负载于膨润土;(2)相同铁含量的B-NZVI处理Cr(Ⅵ)的效率远大于纳米铁,还原反应符合伪一级反应动力学模型,表观速率常数K随着B NZVI初始浓度的减小而减小;(3)B NZVI在石英砂柱中基本无迁移,适用于点源污染,Cr(Ⅵ)穿透曲线为B-NZVI的实际应用提供了理论和实验基础。     

内蒙古鄂伦春自治旗大杨树一带膨润土矿地质特征

通过对内蒙古鄂伦春自治旗大杨树一带膨润土矿地层、构造、围岩蚀变等地质特征的调查研究,查明矿体主要赋存于白垩系下统龙江组的岩屑晶屑凝灰岩及角砾岩中.矿体分为东西两部分,根据埋藏深度和成矿条件,东部矿体分为4层,西部矿体分为3层.通过对矿石的物理化学性能分析,确定了该区膨润土矿石类型属钙基、蒙脱石型,并初步确定矿体的成因类型为火山碎屑蚀变型.     

两种膨润土的土-水特征曲线

用滤纸法和压力板法对Kunigel-V1和高庙子两种膨润土进行试验研究,量测不同孔隙比情况下的土-水特征曲线,研究土-水特征曲线与孔隙比之间的关系以及两种膨润土的土-水特性。试验结果表明：用吸力与含水率的关系表示土-水特征曲线时,在吸力较大的情况下,孔隙比对土-水特征曲线的影响不大;用吸力与饱和度的关系表示土-水特征曲线时,土-水特征曲线随着孔隙比的减小向右上方移动,即在吸力一定的情况下,饱和度随着孔隙比的减小而增加,并且此变化接近于线性变化。另外,孔隙比相同时,Kunigel-V1和高庙子膨润土的土-水特征曲线比较接近,即两种膨润土的持水特性比较相近