بنتونیت

بنتونیت نوعی رس ریزدانه است که حداقل ۸۵ درصد رس مونت‌موری‌لونیت داشته باشد. اصطلاح «بنتونیت» معمولا برای خاک‌های کلوئیدالی که در اصل با رگه‌های شیل بنتون کرتاسه که در نزدیکی قلعه نظامی بنتون و منطقه رودخانه سنگی وایومینگ در هم آمیخته‌اند، به کار برده می‌شود. بنتونیت یک ماده از دسته رس‌ها و از کانی‌های متورم شونده تشکیل شده‌است که عمدتا مونتموریلونیت و به مقدار کمی بیدلیت هستند. اکثر بنتونیت‌ها بر اثر هوازدگی و دگرسانی خاکسترهای آتشفشانی و اغلب در حضور آب تشکیل می‌شوند و سنگ منشا آنها اکثرا بازیک است. تجزیه خاکستر آتش فشانی عمدتا در محیط شور و باتلاقی انجام می‌شود و هر چه از آتش‌فشان دور شویم، ضخامت بنتونیت کاهش می‌یابد. بنتونیت دارای ساختمان آلومینوسیلیکاتی است و در دسته سیلیکات‌های سه لایه قرار می‌گیرد. بنتونیت دارای دو لایه چهار وجهی و یک لایه هشت وجهی می‌باشد. فرمول عمومی بنتونیت به صورت ذیل می‌باشد:
(Na, CaO)(Al, Mg)(Si4O10)3 (OH)6 nH2O
مشخصات واحد چهاروجهی
واحد سیلیس واحد چهار وجهی و واحد مشترک تمام کانی‌های رسی می‌باشد که در اصل یک چهار وجهی هرمی شکل بوده و در آن یک اتم سیلیس توسط چهار اتم اکسیژن احاطه گردیده‌است. به دلیل اتصال پی در پی این واحدها به یکدیگر به صورت صفحه‌ای و با پیوند قوی بین اکسیژن‌های پایه لایه سیلیکات یا همان صفحه فیلوسیلیکات تشکیل می‌گردد، اتصال واحدهای چهار وجهی به یکدیگر به صورت مسطح تشکیل ساختار شش وجهی را می‌دهد و در بین این ساختار شش وجهی، حفره‌هایی شکل می‌گیرد که در صورت تامین بار الکتریکی کافی روی سطح اکسیژن، محل مناسبی جهت تثبیت یون‌های بین لایه‌ای برای سطح رس می‌باشند.
مشخصات واحد هشت وجهی
کاتیون‌های موجود در بنتونیت توسط شش واحد هیدروکسیل در یک هشت وجهی احاطه می‌شوند. اتصال بین واحدهای هشت وجهی به صورت مسطح سبب تشکیل لایه هشت وجهی می‌گردد. اتصال بین صفحات هشت وجهی و چهار وجهی با به اشتراک گذاشتن اکسیژن راس هرم واحد چهار وجهی صورت می‌گیرد. عنصر مرکزی در واحد هشت وجهی آلومینیوم است.
به علت وجود پیوندهای ضعیف واندروالسی میان لایه‌های بنتونیت، آن‌ها به راحتی بر روی یکدیگر می‌لغزند که این باعث می‌شود بنتونیت در اثر لمس چرب به نظر برسد. از طرفی این ویژگی سبب می‌گردد که ذرات بنتونیت در محیط آبی بین هفت تا بیست برابر حجم خود آب جذب کرده و متورم شوند. دلیل اصلی تورم بنتونیت‌ها جذب آب در لایه‌های سطحی به واسطه هیدراتاسیون کاتیون‌های قابل تعویض و در نهایت جدا شدن لایه‌های شبکه در نتیجه نیروی دافعه مشابه فشار اسمزی (این مرحله تورم اسمزی نام دارد) است. تورم بنتونیت‌ها پس از هیدراتاسیون آن‌ها اتفاق می‌افتد. بنتونیت در آب گرم‌تر سریع‌تر فعال می‌شود. اندازه ذرات پراکنده بنتونیت ۲ میکرون می‌باشد. بنتونیت می‌تواند دفعات بسیار زیادی آب جذب کرده و مجددا خشک شود بدون آن که خاصیت متورم شدن خود را از دست دهد. هر گرم از این ترکیب دارای سطح بزرگ ۶۰۰ تا ۸۰۰ متر مربع است.
کاربرد در صنعت فولاد
در تولید فولاد به روش احیا مستقیم، پودر سنگ آهن ابتدا باید به گندله تبدیل شود تا سپس در کوره‌های مخصوص احیا گردیده و به آهن اسفنجی تبدیل گردد. در مرحله تولید گندله، نرمه سنگ آهن با مش ۳۲۵ یا ابعاد (۴۵ میکرون) به همراه آب و مواد افزودنی مثل: هیدواکسید کلسیم یا شیر آهک، آهک، بنتونیت، و انواع چسب‌های آلی و معدنی (نشاسته، سیمان…) مخلوط شده و توسط دستگاه گندله‌ساز چرخانده می‌شود تا گندله‌های مورد نظر ساخته شود.
چاه ارت
دوغاب بنتونیت در چاه ارت به عنوان یک ماده کم‌مقاومت استفاده می‌شود که الکترود زمین در آن قرار می‌گیرد. بنونیت حفره‌های اطراف میله زمین را پر می‌کند تا مقاومتش پایین بیاید. بنتونیت به علت داشتن خاصیت تیکسوتروپیک پس از مدتی راکد ماندن، ژل می‌شود و شسته نخواهد شد. بنتونیت مقاومت الکتریکی پایینی دارد و در شرایط معمولی خشک نمی‌شود.
مصارف درمانی
- درمان اختلالات گوارشی نظیر رفلاکس معده، یبوست، نفخ و گاز معده
- کمک برای مشکلات پوستی و آلرژیک
- تامین مواد معدنی مورد نیاز بدن
- تامین مواد مورد نیاز بدن در هنگام اسهال و استفراغ
- دفع مسمومیت دستگاه گوارش
- بهبود بهداشت دهان
- کمک در درمان هر نوع مشکلات پوستی و تسریع درمان
منابع تولید
در سال 2011، ایالات متحده رتبه اول تولیدکننده بنتونیت با تقریبا یک سوم سهم جهانی بود و کشورهای چین و یونان رتبه‌های بعدی را در اختیار داشتند.
خالص‌ترین بنتونیت سدیمی در غرب امریکا در منطقه‌ای مابین تپه‌های سیاه داکوتای جنوبی و بیگ هورن، وایومینگ و نیز استان توقات ترکیه یافت می‌شود. ترکیب سدیمی و کلسیمی نیز در معادن یونان، استرالیا، هند، روسیه و اوکراین وجود دارد.
در ایالات متحده، بنتونیت کلسیمی در میسیسیپی و آلاباما استخراج می‌شود. دیگر مناطق اصلی تولید بنتونیت کلسیمی در نیوزلند، آلمان، یونان، ترکیه، هند و چین است.