3.蒙脱石含量（或吸蓝量）与塑造工艺性能的关系。中国铸造业把山西膨润土作为铸造型砂粘结剂研究、应用的很多，在制陶业应用的也很多，其质量指标主要反映在湿态抗压强度（湿压强度）。至于热湿拉强度，一般作为划分湿压强度品级时的配套指标，各勘查矿区工业指标中，往往也只提湿压强度。因此，这里研究的也仅是蒙脱石含量与湿压强度的关系。据有关部门对9个矿区吸蓝量与湿压强度相关性的数量统计（表2-6），两者正相关性很好。其中广东和平上陵矿区属铝（氢）基土，由于属性关系，其粘结性能差，不受蒙脱石含量的影响，故基本上不相关，也不宜作铸造用土。一、蒙脱石的化学组成蒙脱石的一般结构式为 Nax+（H2O）4｛（Al2-xMgx）［Si4O10］（OH）2｝山西膨润土的颜色有白色、乳酪色、浅灰色、淡绿黄色、浅红色、肉红色、砖红色、褐红色、黑色、斑杂色等；具油脂光泽、蜡状光泽或土状光泽，贝壳状或锯齿状断口；地表一般松散如土，深部较为致密坚硬。山西膨润土的结构类型较多，有泥质、粉砂-细砂、角砾凝灰、变余火山碎屑等结构。构造类型主要有微层纹状、角砾状、斑杂状、致密块状、土状等构造。击之，声音发哑。山西膨润土吸湿性强，放入水中出现迅速或缓慢的膨润土、崩解，**吸水量为其体积的8～ 15倍。膨润土倍数从数倍到30余倍。有较好的粘结性，在阳光下晒干后干裂成碎块。密度一般在2g/cm3左右。山西膨润土的主要矿物成分是二八面体蒙脱石—贝得石系列矿物。次要粘土矿物包括伊利石、高岭石、埃洛石、绿泥石、水铝英石等。其中伊利石、绿泥石和高岭石等可与蒙脱石机械混合，也可以构成规则或不规则的间层矿物。非粘土矿物有斜发沸石、方沸石，α 方石英、鳞石英、石英、蛋白石、长石、黄铁矿、石膏、方解石、凹凸棒石，铁的氧化物以及火山岩屑、晶屑、陆源碎屑及一些硝酸盐、氯化物等。二、蒙脱石的基本特性 1.晶格置换。晶格内的异价类质同象置换是蒙脱石*基本、*重要的构造特性。蒙脱石的硅氧四面体和（或）铝氧八面体中的硅、铝离子被其他不等价阳离子（Fe3+、Fe2+、Zn2+、 Mn2+Li+等）所置换，其结果是：①不同的置换离子、置换位置、置换量构成了一系列亚族矿物及化学成分的复杂形式；②形成层间负电荷。晶格置换前，蒙脱石电荷分配理论式如晶格置换产生了电荷差，使晶片内和晶层的化学键更偏于离子键，使晶层具有吸附阳离子的能力。 2.电负性。蒙脱石的电负性主要来自三方面。（1）晶格置换连同内部的补偿置换（一晶片中的电荷不平衡可由这晶片所在晶胞的另一晶片抵消一部分）形成晶格静电荷，每个晶胞的晶格静电荷约0.66静电单位。这种电荷的密度不受所在介质的pH值影响，是蒙脱石电负性的主要方面。如Na蒙脱石，分子式可写成 Si8（Al3.34Mg0.66）O20（OH）4 ↓ Na0.66 晶胞相对分子质量约为734，每摩尔有6.02×1023个晶胞，每克 Na蒙脱石的总面积为 750m2，每个Na+所占的表面积约1.38nm2，每平方厘米晶体表面上的电荷量是3.5×104静电单位（11.7μC）。（2）破键产生的电负性。蒙脱石的Si—O和Al—（O，OH）化学键在水介质中会发生断裂，造成端面破键。当pH<7时，因破键吸附H+，使端面带正电荷；若pH>7时端面则带负电荷；中性介质中为等电点。（3）八面体片离解形成的电负性。即蒙脱石八面体片中的Al3+和OH-（或Al03- 3 ）的离出而产生的端面电荷。在酸性介质中OH-（或Al03- 3 ）离解占优势，端面为正电荷；在碱性介质中Al3+离解占优势，端面为负电荷；pH值9.1左右为等电点。蒙脱石的端面电荷在总电荷中所占的比例虽很小，但它们对蒙脱石的胶体性质和流变性能影响却很大。 3.离子交换性能。蒙脱石晶层间所吸附的离子是可交换的，它们能与溶液中的离子进行等物质的量交换，如 Na蒙脱石 +NH4 幑幐+ NH4蒙脱石 +Na+ 离子交换是同电性离子之间的等电量的交换作用，属化学计量反应，符合质量守恒定律，交换和吸附是可逆的。蒙脱石的离子交换主要是阳离子交换，天然蒙脱石在pH为7的水介质中的阳离子交换容量（CEC）为0.7～1.4mmol/g（相当于每个晶胞带0.5～1个静电荷）。此外，蒙脱石晶体端面所吸附的离子也具有可交换性并随颗粒变细而增大，但在总交换容量中所占比例则极小。对交换量高低的影响主要有以下几种情况：①蒙脱石浓度大，交换量高；②结合能低、电离率高的比结合能高、电离率低的要高；③碱性介质中的交换量比酸性介质中的要高，这主要与蒙脱石端面电荷和蒙脱石的溶解状态有关：④Al3+、Fe2O3、呈水化状态的FeO和硫化物等占据交换位置时可造成阳离子交换能力的降低；⑤样品研磨颗粒变细，端面破键增多，阳离子交换量稍显增加，但长时间的研磨易引起晶格损坏，使交换量减少直至交换作用消失，成为无定形凝胶状物质；⑥温度对交换量有一定影响，适当的温度可加大扩散系数，加快交换作用，但温度过高蒙脱石的溶解度增加，交换量反而会降低。工业上蒙脱石的阳离子交换通常是在常温或稍高一点的温度下进行的。阳离子交换的选择和平衡的重要控制因素是阳离子浓度。一般情况下，加大代换阳离子浓度即可提高交换量，其交换式为 式中（Na）吸为蒙脱石吸附的阳离子量（0.1mmol/g），（Ca）溶为代换液中的阳离子浓度（mol/L），K为平衡常数，Ca蒙脱石K=1.2，NaCa蒙脱石K=1.0。阳离子电价和水化能越高代换性能越大，被代换性也就越差；几种常见阳离子在浓度相同条件下交换能力顺序是Li+