从酿造葡萄酒到管理矿山废物黏土对许多行业都很重要

黏土的发现和使用可以追溯到3万年前，这使黏土成为社会上最古老的材料之一。粘土是天然材料，最初用于制造陶器，如今已广泛用于制造商品，包括陶瓷，化妆品和建筑材料。粘土在“风土”中也起着重要作用，这种风土是根据葡萄的生长地来发展的。

粘土具有独特的特性，可用于从制造到建筑的行业。但是，这些属性在管理矿山废物方面也可能带来挑战。

黏土和黏土矿物是微小的颗粒，具有独特的板状结构，尺寸小于2微米(相比之下，人发束的平均厚度约为70微米)。粘土矿物的小尺寸及其独特的结构赋予它们独特的性能，不同类型的粘土矿物可表现出多种特征。

黏土的特性

有粘土矿物的四个主要群体：高岭石，伊利石，蛭石和蒙脱石。

例如，蒙脱石粘土具有最大的溶胀能力，通常膨胀几倍于其初始体积。膨润土是一种蒙脱石，通过将水倒入中间层(两层粘土之间的距离)，可以膨胀至其初始体积的18倍。该特性使其可用作溢漏吸收剂，但也意味着在脱水过程中很难清除粘土中的水，例如在矿山废物管理中。

粘土矿物是根据其分子和层的排列进行分类的。信用：Shutterstock

相比之下，高岭土或瓷土不会溶胀且渗透率低，使其成为生产瓷器或改善纸张可印刷性的理想之选。

粘土在潮湿时也会产生可塑性，使它们能够拉伸而不会破裂或撕裂，这是陶器雕刻的一项重要特性。在干燥和烧制过程使水分子以从粘土片之间逸出，并且不可逆地改变粘土的化学结构，把一块成硬的和持久的陶器片。

黏土和酒

葡萄园所有者利用他们对土壤中粘土含量的了解来帮助他们做出种植和灌溉方面的决定，从而可以提高所生产葡萄酒的质量。葡萄园中的土壤成分会影响排水水平以及根部矿物质和养分的吸收。沙质土壤非常适合排水，而带负电荷的净土有助于保留带正电的养分，包括钙，镁和钾。

粘土还可以很好地保持水分，这在干旱的气候中有助于保持土壤凉爽和湿润。某些藤本品种在特定土壤类​​型中产生最佳效果。例如，黏土倾向于产生大胆而富肌肉的红葡萄酒，如桑娇维塞和梅鹿lot，以及白葡萄酒，如霞多丽。

黏在矿山废料中

尽管粘土在某些工业过程中可能是有价值的材料，但它们也可能导致矿山废物管理方面的问题。例如，由油砂的地面开采产生的油砂尾矿由水，沙子，细颗粒，粘土和残余沥青的混合物组成。

这些尾矿被储存在池塘中，较重的沙子在这里迅速沉降到底部，细颗粒和粘土保持悬浮状态。粘土的憎水性质意味着大量水被困在尾矿中，因此固结和随后的填海非常具有挑战性。

截至2018年，艾伯塔省这些池塘中积累了超过1.2万亿升液体尾矿。

由于所有形式的采矿(例如铜，钾盐和钻石)都会产生尾矿，因此，这种流体尾矿问题并非油砂独有。随着全球矿物和金属产量的持续增长，尾矿的产量也在增长。

粘土测量方法对于监控和优化尾矿管理策略将变得越来越重要。

治疗方法

许多尾矿处理溶液都会改变粘土的性质，从而加速脱水和固结，因此，了解存在的粘土对于任何处理方法都至关重要。

可以基于粒度，矿物类型，表面积，阳离子交换容量，可塑性和流动特性来表征粘土。在油砂工业中使用了几十年的实验室环境中，亚甲基蓝染料可以帮助确定其中一些重要特性。

北部阿尔伯塔技术学院及其合作伙伴正在开发一种基于亚甲基蓝指数法的自动化粘土分析仪，这将使现场粘土测量成为可能。这将优化处理工艺，从而节省成本并加快尾矿池的围垦。

从帮助制造可回收的尾矿到生产一瓶优质葡萄酒，粘土测量的进步可以带来许多经济和环境效益。

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