اصطلاح بنتونیت برای اولین بار برای سفالی به کار رفت که در سال 1890 یافت شد. ترکیب اصلی، که عامل تعیین کننده در خواص خاک رس است، مونتموریلونیت کانی خاک رس است. این به نوبه خود، نام خود را از سپرده ای در Montmorillon، در جنوب فرانسه گرفته است.
بنتونیت خاکی است که اغلب از تغییر خاکستر آتشفشانی تولید می شود و عمدتاً از مواد معدنی اسمکتیت و معمولاً مونت موریلونیت تشکیل شده است. سایر کانی های گروه اسمکتیت شامل هکتوریت، ساپونیت، بیدلایت و نونترونیت است. اسمکتیت ها کانی های رسی هستند، یعنی از کریستال های جداگانه ای تشکیل شده اند که اکثریت آن ها در بزرگترین بعد <2μm هستند. بلورهای اسمکتیت خود کانی های سه لایه رس هستند. آن ها از دو لایه چهار ضلعی و یک لایه هشت ضلعی تشکیل شده اند. در لایه های چهار ضلعی مونت موریلونیت متشکل از [SiO4] – چهار وجهی لایه [M (O5، OH)] – هشت ضلعی (M = و عمدتا Al ، Mg ، اما Fe نیز غالباً یافت می شود) را در بر می گیرد.
لایه های سیلیکات دارای بار منفی جزئی هستند که توسط یون های قابل تبادل در منطقه بین کریستالی جبران می شود. بار آنقدر ضعیف است که کاتیون ها (به شکل طبیعی، عمدتا Ca2+، یونهای Mg2+ یا Na+) را می توان با پوسته هیدرات خود در این منطقه جذب کرد. میزان هیدراتاسیون باعث ایجاد تورم بین کریستالی می شود.
مطالب پیشنهادی: قیمت بهترین مواد کاهنده زمین
بنتونیت ها بسته به ماهیت پیدایش آن ها ، علاوه بر مونتموریلونیت، حاوی مواد معدنی اضافی نیز هستند. این مواد معدنی ممکن است شامل کوارتز، فلدسپات، کلسیت و گچ باشد. وجود این مواد معدنی می تواند بر ارزش صنعتی یک رسوب تأثیر بگذارد و بسته به کاربرد ارزش آن را کاهش یا افزایش دهد. بنتونیت دارای خواص قوی کلوئیدی است و حجم آن هنگام تماس با آب چندین برابر می شود و مایع ژلاتینی و چسبناکی ایجاد می کند. خواص ویژه بنتونیت (هیدراتاسیون، تورم، جذب آب، ویسکوزیته، تیکسوتروپی) آن را به یک ماده با ارزش برای طیف وسیعی از مصارف و کاربردها تبدیل کرده است.
ذخایر بنتونیت معمولاً با استفاده از معادن استخراج می شود. بنتونیت استخراج شده کاملاً جامد است، حتی با رطوبت تقریباً 30. مواد در ابتدا خرد شده و در صورت لزوم با افزودن خاکستر سودا (Na2CO3) فعال می شوند. بنتونیت سپس خشک می شود (هوا و یا خشک شدن اجباری) تا به رطوبت تقریباً 15٪ برسد. بنتونیت با توجه به کاربرد نهایی، الک می شود (به صورت دانه ای) یا آسیاب می شود (به شکل پودر و پودر فوق العاده خوب). برای کاربردهای خاص، بنتونیت با حذف مواد معدنی گانگ خالص می شود، یا با اسیدها برای تولید بنتونیت فعال شده با اسید (خاکهای سفید کننده) تصفیه می شود، یا برای تولید ارگانیسم ها با مواد آلی درمان می شود.
بنتونیت در چه مواردی استفاده می شود؟
ریخته گری:
بنتونیت به عنوان یک ماده اتصال دهنده در تهیه ماسه قالب گیری برای تولید آهن، فولاد و ریخته گری غیر آهنی استفاده می شود. ویژگی های منحصر به فرد بنتونیت باعث ایجاد قالب های ماسه سبز با جریان پذیری خوب، فشردگی و ثبات حرارتی برای تولید ریخته گری با کیفیت بالا می شود.
بستر گربه:
بنتونیت برای بستر گربه استفاده می شود، زیرا مزیت آن جذب زباله از طریق ایجاد توده (که به راحتی قابل حذف است) باقی می ماند و محصول باقی مانده را برای استفاده بیشتر دست نخورده می گذارد.
گلوله سازی:
بنتونیت به عنوان عامل اتصال دهنده در تولید گلوله های سنگ آهن استفاده می شود. از طریق این فرایند، ریز سنگ آهن به گلوله های کروی تبدیل می شود که به عنوان ماده خوراک در کوره های بلند برای تولید آهن خوک یا در تولید آهن کاهنده مستقیم (DRI) مناسب است.
ساختمان و مهندسی عمران:
بنتونیت در کاربردهای مهندسی عمران به طور سنتی به عنوان یک عامل تیکسوتروپ، نگهدارنده و روان کننده در دیوارها و پایه های دیافراگم، در تونل زنی، در حفاری جهت افقی و جک زدن لوله ها استفاده می شود. بنتونیت، به دلیل گرانروی و پلاستیسیته، در سیمان و ملات های پرتلند نیز استفاده می شود.
بازارهای محیطی:
خاصیت جذب بنتونیت برای تصفیه فاضلاب بسیار مفید است. دستورالعمل های رایج زیست محیطی خاک های کم نفوذپذیری را که به طور طبیعی باید حاوی بنتونیت باشند، به عنوان یک ماده آب بندی در ساخت و بازسازی محل های دفن زباله برای اطمینان از حفاظت از آب های زیرزمینی در برابر آلاینده ها توصیه می کنند. بنتونیت لایه محافظ فعال آسترهای خاک رس ژئوسنتتیک است.
حفاری:
یکی دیگر از موارد معمول استفاده از بنتونیت به عنوان ترکیب گل برای حفاری چاه های نفت و آب است. وظایف آن عمدتاً آب بندی دیوارهای گمانه، حذف قلمه های مته و روانکاری سر برش است.
بازارهای غذایی:
بنتونیت در حذف ناخالصی های روغن استفاده می شود که در آن خواص جاذب آن در پردازش روغن ها و چربی های خوراکی (سویا/روغن نخل/کانولا) بسیار مهم است. در نوشیدنی هایی مانند آب معدنی و در محصولاتی مانند شکر یا عسل، بنتونیت به عنوان عامل شفاف کننده استفاده می شود.
کشاورزی:
بنتونیت به عنوان مکمل خوراک دام، به عنوان کمک کننده در تولید گلوله های خوراک دام و همچنین کمک جریان پذیری برای مواد خوراکی نامحلول مانند کنجاله سویا استفاده می شود. همچنین از آن به عنوان مبدل یونی برای بهبود و ترمیم خاک استفاده می شود. هنگامی که از نظر حرارتی تصفیه می شود، می توان از آن به عنوان حامل سرامیکی متخلخل برای علف کش ها و آفت کش های مختلف استفاده کرد.
داروسازی شامل لوازم آرایشی و بهداشتی و بازارهای پزشکی:
بنتونیت به عنوان پرکننده در داروها استفاده می شود و به دلیل عملکرد جذب، اجازه ایجاد خمیر را می دهد. چنین کاربردهایی شامل کرم های محافظ صنعتی، لوسیون کالامین، کمپرس مرطوب و داروهای ضد خارش برای اگزما است. در پزشکی، بنتونیت به عنوان پادزهر در مسمومیت با فلزات سنگین استفاده می شود. محصولات مراقبت شخصی مانند بسته های گل، رنگ آفتاب سوختگی، کرم های صورت ممکن است همه حاوی بنتونیت باشند.
مواد شوینده:
مواد شوینده لباسشویی، شوینده های دستشویی و صابون ها به منظور حذف ناخالصی ها در حلال ها و نرم کردن پارچه ها، به استفاده از بنتونیت متکی هستند.
رنگ ها جلاها:
بنتونیت ها و ارگانوکل ها به دلیل خاصیت تیکسوتروپیک خود به عنوان عامل ضخیم کننده و یا تعلیق در لاک ها و رنگ های آب و حلال عمل می کنند. خواص جذب آن به دلیل اتمام پارچه مردنی نیلی و در رنگ ها (لاک رنگ و کاغذ دیواری) مورد توجه قرار می گیرد.
کاتالیزور:
کاتالیزورهای رس اصلاح شده شیمیایی در طیف وسیعی از وظایف کاربرد دارند که در آن کاتالیز اسیدی مکانیسم اصلی است. به ویژه، آن ها در فرآیندهای آلکیلاسیون برای تولید مواد افزودنی سوخت استفاده می شوند.
نتونیت برای ساخت کاغذ بسیار مهم است، جایی که از آن در کنترل زمین استفاده می شود، یعنی جذب رزین های چوبی که مانع از کارکرد ماشین آلات می شوند و کارایی تبدیل خمیر را به کاغذ و همچنین کیفیت کاغذ را بهبود می بخشد. بنتونیت همچنین ویژگی های مفید جوهرزدایی را برای بازیافت کاغذ ارائه می دهد. علاوه بر این، بنتونیت فعال شده با اسید به عنوان جزء فعال در تولید کاغذ کپی بدون کربن استفاده می شود.