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膨润土主要由蒙脱石组成,其他黏土矿物有贝得石、伊利石、高岭石、埃洛石,此外常混有沸石、方英石、石英、蛋白石、长石、方解石等非黏土矿物。膨润土的化学组成不固定,膨润土通常致密坚硬,也有的松散土状,结构多样,有泥质、粉砂-细砂、角砾凝灰、变余火山碎屑等结构。
膨润土主要由蒙脱石组成。蒙脱石常呈土状隐晶质块体,有时呈细小鳞片状、球粒状,通常为白色,有时为浅灰、粉红、浅绿色、条痕白色,无光泽,鳞片状者(001)解理完全。硬度2-2.5,相对密度2-2.7甚柔软,有滑感。加水膨胀,体积可增大几倍。钠蒙脱石遇水膨胀可形成性乳浊液或悬浮液,具有一定的黏滞性、触变性和润滑性。钙蒙脱石的膨胀性较小,在水中虽可迅速分散,但一般会很快絮凝沉淀。蒙脱石具可塑性、黏结性,有很强的吸附力和阳离子交换性能。正是由于层间阳离子的交换,形成上述不同的蒙脱石,具有不同的物理化学性质。
膨润土在水溶液中具有良好的悬浮性和触变性,在有外加搅拌时,悬浊液表现为流动性良好的溶胶液,停止进行搅拌后能够自行排列成立体空间网状组织结构的凝胶,并且不发生沉降和水析离,这种特性,特别适于配制钻井过程中泥浆。