段亞萍，侯立兵，石志剛，張 振，李寧寧

(1.咸陽非金屬礦研究設(shè)計(jì)院有限公司，陜西 咸陽 712021；2.全國非金屬礦產(chǎn)品及制品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會，陜西 咸陽 712021)

膨潤土源自于美國懷俄明州黏土產(chǎn)地的地名，同時也叫做“斑脫巖”或者“膨土巖”。膨潤土是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產(chǎn)，蒙脫石結(jié)構(gòu)是由兩個硅氧四面體夾一層鋁氧八面體組成的2∶1型晶體結(jié)構(gòu)[1]。由于蒙脫石晶胞形成的層狀結(jié)構(gòu)存在某些陽離子，如鈣、鎂、鈉、鉀等，且這些陽離子與蒙脫石晶胞的作用很不牢固，易被其他陽離子交換，具有較好的離子交換性[2]。膨潤土由于具有良好的物理化學(xué)性能，素有“萬能黏土”之稱，可做黏結(jié)劑、懸浮劑、觸變劑、穩(wěn)定劑、凈化脫色劑、充填料、飼料、催化劑等，廣泛用于冶金、石油、鑄造、食品、化工、環(huán)保及其他工業(yè)部門[3]。

1 膨潤土的應(yīng)用發(fā)展

1.1 建材、工程

膨潤土在建材、工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。膨潤土在陶瓷工業(yè)中可制作陶瓷釉料和高級瓷。在陶瓷生產(chǎn)中加入的膨潤土起到黏合劑、懸浮劑的作用。在高級的陶瓷中也可將膨潤土作為主料添加進(jìn)去，優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)成本低、利潤高、品質(zhì)好。膨潤土以其獨(dú)特的吸水性作為防滲襯墊在地鐵工程、垃圾填埋場以及園林規(guī)劃中有著重要的用途。比如《天然鈉基膨潤土防滲襯墊》(JC/T 2054—2011)[4]標(biāo)準(zhǔn)中主要規(guī)定了膨潤土作為防滲襯墊材料的主要質(zhì)量指標(biāo)以及檢測方法。同時，現(xiàn)行的《膨潤土》(GB/T 20973—2007)[5]標(biāo)準(zhǔn)在當(dāng)時的工業(yè)技術(shù)及市場發(fā)展的條件下，制定了三種產(chǎn)品單元，分別為鑄造用膨潤土、冶金球團(tuán)用膨潤土以及鉆井泥漿用膨潤土。這三種產(chǎn)品目前在國內(nèi)的發(fā)展逐步成熟，同時，在原產(chǎn)品單元中逐步提高工藝并擴(kuò)展其應(yīng)用，近幾年也衍生出的新產(chǎn)品。

1.2 農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)

膨潤土在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用主要體現(xiàn)在膨潤土可以作為肥料添加劑和土壤改良劑。將膨潤土作為肥料添加劑時，可以延長肥效時間，節(jié)約成本和節(jié)約用水。膨潤土作為土壤改良劑，可以有助于土壤結(jié)構(gòu)的形成，提高土壤的保肥保水能力，改善土壤的水熱條件，滿足作物各生長期對養(yǎng)分及水分等條件的需要，達(dá)到作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的目標(biāo)。此外，膨潤土中含有動物和植物生長所必須的多種元素，可用作飼料的添加劑、毒素吸附劑和飼養(yǎng)圈料。目前在這一領(lǐng)域，現(xiàn)行的有效標(biāo)準(zhǔn)有《飼料添加劑用膨潤土》(JC/T 2056—2011)和《寵物墊圈用顆粒膨潤土》(JC/T 2055—2011)，在執(zhí)行年中，這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)逐漸規(guī)范國內(nèi)市場，產(chǎn)品質(zhì)量逐步提高，能夠更好地促進(jìn)膨潤土在農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

1.3 有機(jī)膨潤土

有機(jī)膨潤土是利用有機(jī)陽離子或有機(jī)化合物，取代蒙脫石層間可交換性陽離子或吸附水，使其失去或部分失去吸附水，生成的一種疏水親油的膨潤土有機(jī)復(fù)合物。常見的有機(jī)膨潤土是用單一長碳鏈季銨鹽陽離子表面活性劑通過陽離子交換制備的。將天然的無機(jī)膨潤土有機(jī)化，可使硅酸鹽片層表面的微環(huán)境發(fā)生改變，使其由親水性變?yōu)橛H油性，增加礦物中有機(jī)物的含量。因此，有機(jī)膨潤土既具有膨潤性又具有親油性，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和建筑工程等方面。根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《有機(jī)膨潤土》(GB/T 27798—2007)[6]，在該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了有機(jī)膨潤土的分類、檢測方法等。此外膨潤土還可應(yīng)用在造紙、涂料、環(huán)境保護(hù)等行業(yè)，產(chǎn)品的應(yīng)用逐步擴(kuò)展，同時標(biāo)準(zhǔn)的制定和執(zhí)行也在逐步完善。

2 膨潤土標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀分析

2.1 膨潤土標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

我國的膨潤土標(biāo)準(zhǔn)最早用于鑄造行業(yè)、涂料和石油天然氣行業(yè)。其中，鑄造用膨潤土、泥漿用膨潤土以及冶金球團(tuán)用膨潤土占大部分。早期膨潤土產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)主要有《涂料用有機(jī)膨潤土》(HG/T 2248—1991)(2009)、《鑄造用膨潤土和粘土》(JB/T 9227—1999)以及《鉆井液試驗(yàn)用鈉膨潤土》(SY 5490—1993)。隨之咸陽非金屬礦研究設(shè)計(jì)院對以上標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行科學(xué)分類后形成了《膨潤土》(JC/T 592—1995)和《膨潤土試驗(yàn)方法》(JC/T 593—1995)。在2007年，對這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，取而代之的是《膨潤土》(GB/T 20973—2007)。

現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)中，國家標(biāo)準(zhǔn)共計(jì)4項(xiàng)(表1)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)共20項(xiàng)(表2)，主要包括建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。其中建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)占據(jù)所有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的83%。

表1 膨潤土現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics of current national standard for bentonite

表2 膨潤土現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics of current industry standard for bentonite

2.2 膨潤土標(biāo)準(zhǔn)化存在的問題

2.2.1 膨潤土標(biāo)準(zhǔn)缺失老化滯后

我國的標(biāo)準(zhǔn)化工作較發(fā)達(dá)國家起步比較晚，早期膨潤土的標(biāo)準(zhǔn)大多數(shù)都是等同采用或者是修改采用國外較為先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)缺失老化滯后，難以滿足經(jīng)濟(jì)提高增效升級的需求。我國國家標(biāo)準(zhǔn)制定周期平均為5年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的需要，標(biāo)準(zhǔn)更新速度緩慢，“標(biāo)齡”高出德國、美國、英國、日本等發(fā)達(dá)國家1倍以上。標(biāo)準(zhǔn)整體水平不高，難以支撐經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級。比如《膨潤土》(GB/T 20973—2007)標(biāo)領(lǐng)已達(dá)10年，標(biāo)準(zhǔn)中吸藍(lán)量采用人眼判斷終點(diǎn)，這幾年檢測設(shè)備的發(fā)展逐步取代人工，逐步淘汰落后的檢測方法。所以急需修(制)定更加科學(xué)的檢測方法。此外，縱觀膨潤土標(biāo)準(zhǔn)，可以明顯看到，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)多，國家標(biāo)準(zhǔn)少。國家標(biāo)準(zhǔn)是指對全國經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展有重大意義，需要在全國范圍內(nèi)統(tǒng)一的技術(shù)要求所制定的標(biāo)準(zhǔn)。國家標(biāo)準(zhǔn)在全國范圍內(nèi)適用，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是對國家標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充，是專業(yè)性、技術(shù)性較強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)。膨潤土(包括白土)目前國家標(biāo)準(zhǔn)僅有4項(xiàng)，因此需加強(qiáng)膨潤土國家標(biāo)準(zhǔn)的制定。

2.2.2 膨潤土防水毯標(biāo)準(zhǔn)化存在問題

目前關(guān)于膨潤土防水毯標(biāo)準(zhǔn)有《鈉基膨潤土防水毯》(JG/T 193—2006)、《天然鈉基膨潤土防滲襯墊》(JC/T 2054—2011)和《鈉基膨潤土復(fù)合防水襯墊》(FZ/T 64036—2013)。在這三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中，膨潤土原材料規(guī)定的檢測方法和《膨潤土》(GB/T 20973—2007)較為吻合?！短烊烩c基膨潤土防滲襯墊》(JC/T 2054—2011)中膨脹指數(shù)指標(biāo)較其他兩個標(biāo)準(zhǔn)低，而在吸藍(lán)量指標(biāo)此標(biāo)準(zhǔn)并沒有規(guī)定，而其他兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中吸藍(lán)量規(guī)定均≥30 g/100 g。三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中，濾失量均≤18 mL。關(guān)于膨潤土耐久性質(zhì)量指標(biāo)及檢測方法，《天然鈉基膨潤土防滲襯墊》(JC/T 2054—2011)中并沒有規(guī)定耐久性，而其他兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)均有規(guī)定。防水毯所用的土工布質(zhì)量指標(biāo)和檢測方法(斷裂強(qiáng)度、伸長量、剝離強(qiáng)度)都相似。較為不同的是在《鈉基膨潤土復(fù)合防水襯墊》(FZ/T 64036—2013)中，強(qiáng)度值分為橫向和縱向強(qiáng)度，防滲襯墊的織法不同，橫向和縱向強(qiáng)度質(zhì)量指標(biāo)會有差別，而在《鈉基膨潤土防水毯》(JG/T 193—2006)、《天然鈉基膨潤土防滲襯墊》(JC/T 2054—2011)中，質(zhì)量指標(biāo)僅有縱向強(qiáng)度，強(qiáng)度指標(biāo)檢測方法均引用的是《土工布及其有關(guān)產(chǎn)品寬條拉伸試驗(yàn)》(GB/T 15788)[7]，該標(biāo)準(zhǔn)中檢測方法中明確規(guī)定，強(qiáng)度均有橫向和縱向。《鈉基膨潤土防水毯》(JG/T 193—2006)、《天然鈉基膨潤土防滲襯墊》(JC/T 2054—2011)中并沒有給出一個完善的強(qiáng)度指標(biāo)，具體質(zhì)量指標(biāo)見表3[6,8-9]。同時，剝離強(qiáng)度的檢測方法也存在同樣的問題，三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中，檢測方法分別采用《膠粘劑T剝離強(qiáng)度試驗(yàn)方法撓性材料對撓性材料》(GB/T 2791—1995)[10]及《涂層織物涂層剝離強(qiáng)力的測定》(FZ/T 01010)[11]，而引用的這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中，對于試樣的剝離強(qiáng)度值分為最小剝離強(qiáng)度、最大剝離強(qiáng)度和平均剝離強(qiáng)度。但是在《鈉基膨潤土防水毯》(JG/T 193—2006)、《天然鈉基膨潤土防滲襯墊》(JC/T 2054—2011)和《鈉基膨潤土復(fù)合防水襯墊》(FZ/T 64036—2013)三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)中并沒有細(xì)分，只是給出了剝離強(qiáng)度的指標(biāo)。所以在檢測結(jié)果確認(rèn)時，采用最大、最小、平均值是有一定的爭議。

表3 膨潤土防水毯標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量指標(biāo)差異比較Table 3 Comparison of standard quality indicators of bentonite waterproof blanket

3 構(gòu)建我國膨潤土標(biāo)準(zhǔn)體系的建議

《國家標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)發(fā)展規(guī)劃(2016～2020年)》(以下簡稱“《規(guī)劃》”)指出，要落實(shí)深化標(biāo)準(zhǔn)化工作改革要求，推動實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化戰(zhàn)略，堅(jiān)持“需求引領(lǐng)、系統(tǒng)布局，深化改革、創(chuàng)新驅(qū)動，協(xié)同推進(jìn)、共同治理，包容開放、協(xié)調(diào)一致”的基本原則，到2020年基本建成支撐國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化的國家標(biāo)準(zhǔn)化體系，標(biāo)準(zhǔn)有效性、先進(jìn)性和適用性顯著增強(qiáng)，“中國標(biāo)準(zhǔn)”國際影響力和貢獻(xiàn)力大幅提升，邁入世界標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)國行列。

1) 優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)體系，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)供給結(jié)構(gòu)，對于市場上膨潤土新產(chǎn)品需調(diào)研產(chǎn)品質(zhì)量以及應(yīng)用現(xiàn)狀，同時應(yīng)該結(jié)合《膨潤土》(GB/T 20973—2007)和《有機(jī)膨潤土》(GB/T 27798—2011)兩項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)給出的現(xiàn)有的產(chǎn)品單元，在原有的產(chǎn)品中擴(kuò)大同類型產(chǎn)品，加快新標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)。同時，應(yīng)對市場中的產(chǎn)品進(jìn)行整合和分類，制定新的標(biāo)準(zhǔn)，比如集合飼料用蒙脫石、化妝品用蒙脫石等整合為一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)蒙脫石，逐步構(gòu)建和完善膨潤土標(biāo)準(zhǔn)體系。

2) 推動標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，提高標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)意識，以每個片區(qū)為基礎(chǔ)，以年為單位，做好膨潤土標(biāo)準(zhǔn)的宣貫和檢測方法的培訓(xùn)工作。

3) 強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)督，建立健全監(jiān)督機(jī)制。對于不符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，比如膨潤土防水毯等不合格的產(chǎn)品禁止進(jìn)入市場，以免因不合格產(chǎn)品導(dǎo)致的隱患發(fā)生。提升標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)能力，降低企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作成本，提升競爭力。加強(qiáng)國際標(biāo)準(zhǔn)化工作，提升我國標(biāo)準(zhǔn)在國際上的影響力和貢獻(xiàn)力，加強(qiáng)對ASTM等國際組織發(fā)布的膨潤土標(biāo)準(zhǔn)、指南等技術(shù)文件的搜集、分析和研究，對適合我國國情和膨潤土行業(yè)發(fā)展需要的國際標(biāo)準(zhǔn)，盡快轉(zhuǎn)換為我國的標(biāo)準(zhǔn)；同時，積極引導(dǎo)企業(yè)實(shí)質(zhì)性參與國際標(biāo)準(zhǔn)化活動，鼓勵企業(yè)大力推行和使用，提高我國膨潤土標(biāo)準(zhǔn)的總體水平。