在新能源和新材料处于领先地位-凹凸棒土

江苏省药理学会

大家都知道,粘土具有粘性和可塑性,可以烧制陶瓷、砖瓦,可以雕塑、做泥人,也是小孩子们爱玩的泥巴。旧时荒年甚至有灾民饥不择食,连一种白色粘土都吃,称之为“观音土”。实际就是烧瓷器的白陶土,也叫高岭土或皂土。高岭土吃了非但不能充饥,还会令人营养更不良或致死。但它现在仍作为食品添加剂,用作加工助剂。

还有一个与高岭土性质和用途相近的粘土叫膨润土,也是可以做加工助剂的食品添加剂。从膨润土中提纯出的微晶成分倒是个能吃的粘土,叫蒙脱石。不过吃蒙脱石不为果腹,而是提升为治拉肚子的药物,药名有思密达、华纳比乐等。它也用作药剂辅料,具有控释作用。当然,它更可以用于化妆品做泥膜。

然而,还有个知晓度较低的粘土,叫凹凸棒土,它正以优异的特性,越来越走进咱们的生活。全称凹凸棒粘土或叫凹凸棒石,简称凹土,又称山软木。主要成分为带结晶水的镁铝硅酸盐,由MgO、Al₂O₃、SiO₂三种组分按一定比例在特定地质条件下形成的。也可简称为硅镁土。它具有特殊的纳米级棒状、针状晶体结构,是一种层链状结构的粘土矿物。

1862年,俄国学者隆夫钦科夫首次在乌拉尔地区的Palygorsk发现。最初命名为palygorskite,中文译作坡缕石,或称坡缕缟石。1935年,美国在佐治亚州的奥特堡Attapulgus也发现了它,命名为Attapulgite Clay。中科院南京土壤研究所的学者许冀泉,1956年将其译成“凹凸棒土”,兼顾了该矿的英文音译和晶体特征。1976年许冀泉等人,在江苏省南京六合的竹镇小盘山也发现有该矿。

凹凸棒土质轻、性脆,因产地不同略有差异,呈粗纤维状及片状集合体,有灰白、青灰、浅黄或浅绿等色。它质软丝滑,干燥时显油脂光泽,潮湿时具有粘性和可塑性。凹土的性能主要体现在胶体性质上。具有较强的吸附、脱色、催化、离子交换和补强等作用。它吸水性很强,可达到150%以上。舌舔会粘舌,丢水里能发出“吱吱吱”的声音。因此它可做干燥剂,比如在医院的制氧中加入凹土,吸附掉产生的水汽。

它优良的热稳定、抗盐、胶凝和高温相变等性能,在石油、化工、建材、造纸、医药、农业、生态环保、制革、饲料、肥料、食品、汽车及军工等方面,都有广泛运用。

其用途广泛,被称为“千用之土,万土之王”。

比如:作为饲料添加剂,能提高饲料转化率,出栏早,降低饲养成本;作为复合肥粘结剂,造粒强度和成型率高,保肥时间长,提高生产能力,降低能耗;作为农药的悬浮剂和载体,可延长药效,保质期长,并降低生产成本;可用作污水处理剂,制作家用净水器,替代洗衣粉及洗发精中的主要助剂三聚磷酸钠;相关产品升级至纳米材料,应用拓宽至空气净化、3D打印、日化洗护、颜料等领域。精选后的凹土作化妆品的原料具有优良的平滑性、密合性和通气性,特别适合于粉底胭脂、口红等化妆品。用于牙膏中,能够吸附和消除口腔异味,防止牙龈炎。有人尝试利用凹凸棒土的吸附性作为外用药,用于静脉曲张引起的下肢溃疡。

凹凸棒土以其稳定性和安全性,被国家列入食品添加剂,作为加工助剂使用。加工后的凹土制品是较为理想的吸附剂,可取代活性炭。用凹土粉滤过食用油,油体透明净亮。可除去对有害成分和杂质,对黄曲霉素的除毒率可达100%。凹土用于白糖净化,色泽、还原糖含量、PH值、二氧化硫离子、氯离子、蛋白质以及钙镁离子等指标,均达到行业标准。还降低了熬糖温度,节约费用60%左右。在葡萄糖生产中替代活性炭脱色,工艺由原来的12道工序减少到10道,周期缩短。酿造工业中,用凹土来澄清葡萄酒、苹果酒、啤酒等酒类制品,可以除去酒中的各种残渣杂质,使酒质纯净。

凹凸棒土属于稀缺的重要非金属矿种,世界上仅在少数国家有发现。70年代末在江苏与安徽省界附近发现了20多处矿床,主要在江苏的盱眙、六合和安徽的明光、天长、来安一带。之后又在四川、山东、甘肃、山西、贵州、内蒙、湖北、河北等地发现了一批矿点,现已探明储量占全球60%以上。品位最优的凹凸棒粘土矿藏富集地有:中国凹凸棒土之都江苏盱眙;

凹土之乡安徽明光,所产凹土以优质的三八面体结构为主,附加值高。甘肃临泽、内蒙杭锦旗地区等地均为凹土资源重地,储量巨大。然而,我国凹凸棒土产业起步较晚,在国际上相对落后。上世纪90年代前后,美国曾来中国大量采购,以每吨100元人民币价格把凹土矿石拿走,加工的产品再以每吨2万元以上卖给我们。比如美国利用凹土的吸附、除臭功能,用在医院的护理垫上,原料就有江苏盱眙的凹土。不过,现在国内东、西部几处重点产区开展了战略合作,打造产、学、研、用产业链生态圈,有效促进资源高值化利用、产业高质量发展。如今中国的凹凸土开发利用已经渐入佳境。尤其是攻克了产业发展的世界性难题——棒晶束高效无损解离,在新能源和新材料方面的应用处于领先地位,实现了从“跟跑”到“引领”的角色转变。