周慧堂博士 美国美泰克公司
周慧堂博士
“美泰克”创建人之一，现任集团公司董事长兼总裁、美泰克（天津）矿物有限公司总裁、安徽省明美矿物化工有限公司总裁。1996年获美国印第安那大学博士学位，发表数篇论文，包括美国出版的地质方面专著，矿物应用方面的专利等；从1998年开始，作为控股股东，先后在美国成立了美国美泰克国际矿物技术公司、美国MTA公司和美国美泰克吸附剂有限公司；同时在中国成立两家独资公司和两家合资企业，并拥有七个加工厂；目前产品销往全球39个国家和地区。
粘土矿物统称为层状硅铝酸盐。它们的基本单元是由四面体和八面体组成。主要粘土矿物类型有高岭土Kaolin、伊利石Illinite、蛭石Vermiculite、蒙皂石类Smectite、绿泥石Chlorite、坡缕石-海泡石Palygorskite-Sepiolite等。其中坡缕石粘土和蒙脱石粘土是两种应用上最重要的粘土矿物组的代表。坡缕石矿物显微外形是针棒状体，蒙脱石显微外形大多是片状的。这里所述的蒙脱石仅限于钠基和钙基蒙脱石。
坡缕石的基本特点
坡缕石和凹凸棒的术语是同义词，但国际命名委员会已经宣布，首选的名称是坡缕石（Murray，2007）。坡缕石属于坡缕石和海泡石组，它们是富含镁、显微外形为针棒状体的矿物。
Ø 基本矿物结构：2：1层状硅酸盐，即两层四面体和一层八面体组成基本单元（图1）。
Ø 显微外形：针棒状体，但棒体本身是显微孔状（图3A）。
Ø 基本性能：粒度细、表面积大、中等离子交换能力。
Ø 应用性能：
ü 高效吸收和吸附各种液体的能力；
ü 高粘度，其粘度是物理性质的，性能非常稳定。
ü 触变性，这是坡缕石粘土重要的应用性能。 触变性是在静置时形成凝胶，但在搅拌后变的较稀。 这种性质使得坡缕石成为优异的悬浮剂。
图1 坡缕石（凹凸棒）的基本矿物结构
图2 蒙脱石的基本矿物结构
蒙脱石的基本特点
蒙皂石是几种水合钠、钙、镁、铁、锂和铝硅酸盐的组名。该组矿物包括钠蒙脱石、钙蒙脱石、镁皂石、绿脱石和锂蒙脱石。膨润土是岩石名称，通常用于这些矿物为主的复合体，在工业上使用的膨润土主要由钠蒙脱石，钙蒙脱石，或在较小程度上由锂蒙脱石组成。
Ø 基本矿物结构：2：1层状矿物（图2），即由一八面体层和两个二氧化硅四面体层组成。
注：在八面体层中可以有相当部分的Fe3+，Fe2+和Mg2+来替代其中的Al3+，这样在层中就产负电荷。另外在四面体层中可以有Al3+取代Si4+，这又进一步产生付电荷。这种净正电荷不足通过吸附在单元层之间和边缘上的可交换阳离子来平衡。因此，如果可交换阳离子是钠，则特定矿物质是钠蒙脱石；如果是钙，则它是钙蒙脱土。
Ø 显微外形： 细小片状，Keller（1982）称为玉米片结构（图3B）。
Ø 基本性能：粒度细、表面积大、高离子交换能力（钠蒙脱石和锂蒙脱石通常在80至130 meq/100 g之间，而钙蒙脱石的交换能力通常在40至70 meq/100 g范围内）、高溶胀能力（钠锂级蒙脱石可以达10～15倍）。
Ø 应用性能：
ü 高效吸收和吸附各种液体的能力，这是因为表面积大和表面电性不平衡导致。
ü 高粘度性能，但遇到盐或高浓度电解质会产生絮凝。
ü 可以制作有机粘土，这是因为钠蒙脱石和锂蒙脱石具有将层间水和相关阳离子与更具极性的有机分子如乙二醇，季胺盐和多元醇进行交换的能力。
ü 隔绝性能：因其非常细的颗粒、溶胀能力和薄片形状使钠蒙脱石能够形成几乎不渗透的隔水层，是用于灌溉沟渠和垃圾填埋场理想的密封剂，并且在钻探油井和气井时在渗透性地层上形成不可渗透的密封层，以防止流体损失。
ü 胶结性能：钙和钠蒙脱土都具有在铸造模具中粘结砂所需的良好性能。这些性能包括湿压缩强度、干压缩强度、热强度、流动性、渗透性和耐久性（Grim和Guven，1978）。与钠蒙脱石相比，钙蒙脱石具有更高的湿强度，更低的干强度，更低的热强度和更好的流动性。
图3A坡缕石（凹凸棒）的显微外形 图3B 蒙脱石的显微外形
坡缕石（凹凸棒）与蒙脱石的对比
Ø 基本矿物结构：
ü 相同/相似性：都为2：1结构，即两层四面体和一层八面体组成基本单元。
ü 区别：坡缕石（凹凸棒）在结构上不同于蒙脱石的2：1结构，坡缕石（凹凸棒）的八面体片仅在一个维度上是连续的，并且四面体层通过四面体的周期性反转被分成带状（图1、2）。
Ø 化学分子式和归类：
ü 相同/相似性：都属于硅铝酸盐，同为应用性能重要的粘土矿物。
ü 区别：坡缕石（凹凸棒）富含镁，理论分子式为(OH2)4(OH)2Mg5Si8O20·4H2O，归属于坡缕石-海泡石类（Palygorskite-Sepiolite）。蒙脱石的理论分子式为(OH)4(Al, Fe, Mg)4Si8O20·nH2O，归属于蒙皂石类（Smectite）。
Ø 显微外形：
ü 相同/相似性：同为细小的显微颗粒，单个颗粒为纳米级或者接近纳米级。
ü 区别：坡缕石（凹凸棒）显微外形为针棒状体，而蒙脱石为片状体（图3A、3B）。
Ø 主要鉴定特征-差热曲线：
ü 相同/相似性：可以用差热曲线的吸热峰来做鉴定。
ü 区别：坡缕石（凹凸棒）的吸热峰在360℃-600℃，而蒙脱石的吸热峰在600℃-750℃（图4）。
图4 坡缕石（凹凸棒）与蒙脱石差热曲线对比。
坡缕石（凹凸棒）的吸热峰在360℃-600℃，而蒙脱石的吸热峰在600℃-750℃。
Ø 阳离子交换能力：
ü 相同/相似性：都具有不同程度的离子交换能力。
ü 区别：坡缕石（凹凸棒）交换能力为中低，主要交换离子种类为Mg，而蒙脱石交换能力为中高，大多数是Ca。
Ø 吸附性：
ü 相同/相似性：吸附性高。
ü 区别：坡缕石（凹凸棒）的吸附是源于平行于针棒状体长轴方向的空隙和显微外形形成的鸟巢结构。而蒙脱石粘土是通过平行于显微片状的层间膨胀后的空进行吸附。
Ø 酸处理以及效果：
ü 相同/相似性：无。
ü 区别：坡缕石（凹凸棒），一般不做酸处理，原因是酸处理后，吸附率没有变化或者反而会降低。蒙脱石酸处理后，比表面积大幅度提高，脱色力和吸附性都大大提高。
Ø 烘干以及效果：
ü 相同/相似性：都需要一定程度的烘干。
ü 区别：在低温（比如105℃）烘干后，坡缕石（凹凸棒），脱色效果很一般，而蒙脱石的效果较好，尤其是对甘油酯油脱色效果好。但在较高温度（350℃左右）烘干后，坡缕石（凹凸棒）的脱色率大幅上升，尤其是对矿物油，特别是腊和页岩油相对较有效。而蒙脱石的脱色率变得很一般。
Ø 膨胀率：
ü 相同/相似性：无。
ü 区别：坡缕石（凹凸棒）基本不膨胀，而蒙脱石的膨胀率为中到高。
Ø 形成环境：
ü 相同/相似性：都可能为沉积型。
ü 区别：坡缕石（凹凸棒）除沉积型外，还可以有热液型，存在于相对地质年代年轻的地层中（中新世）。而蒙脱石有很多类型，且可以存在于不同的地质年代。
Ø 产出情况：
ü 相同/相似性：大都分布于沉积地层中。
ü 区别：坡缕石（凹凸棒）已发现的矿山非常少，而蒙脱石为主的粘土到处可见，但质量参差不齐。
Ø 增稠悬浮性：
ü 相同/相似性：都可作为很好的增稠悬浮剂。
ü 区别：坡缕石（凹凸棒）能形成稳定的高粘体系。而蒙脱石为主的粘土，尤其是钠基或者锂基为主的蒙脱石粘土易受各种离子和pH的影响 （图5、表1）。
图5 不同类型产品的分散粘度随pH值变化
测试条件：7%固体含量，不同pH值水体系中，高速搅拌5分钟，BROOKFIELD粘度计测试。
该图显示，FC-S产品的分散粘度不仅整体远远高出一般的凹凸棒超细产品，并且在pH值从3-12间，分散粘度整体基本稳定，而在高于pH=12后，分散粘度急剧下降。一般凹凸棒超细产品，整体粘度偏低，并且随pH值变化，分散粘度变化百分比幅度要高于FC-S产品。膨润土的分散粘度受pH值影响最大，在中酸性（pH=7或者以下）分散粘度随pH值降低而降低。在强碱（pH高于12）条件下，分散粘度急剧下降。膨润土的分散粘度稳定的范围很窄。
表1淡水和饱和盐水中几种粘土的粘度变化
测试条件：7%固体含量，淡水和饱和盐水体系中，高速搅拌5分钟，BROOKFIELD粘度计测试。
该表显示，整体上比较，蒙脱石为主的膨润土变化幅度最大。膨润土虽然在淡水中粘度很高，但遇到饱和盐水后，粘度急剧下降。这也就是为何如果用在钻井泥浆上，钠基或者锂基膨润土只能在淡水中使用，而坡缕石（凹凸棒）粘土可以在淡水或者海水中使用。如果就坡缕石（凹凸棒）来比较， FC-S不仅粘度高，而且受饱和盐水的影响较小。
关于美泰克
美国美泰克（MinTech）公司是一家专门从事各类工业矿物产品开发、生产和销售的集团公司。公司总部位于美国印第安纳州，拥有美国工程院院士和粘土学博士等矿物技术专家组成的核心团队，是一家以矿物技术见长的技术型公司，并在世界多个国家建立了合资企业、分支机构及销售代理。公司创始人之一、原董事会主席海德·默瑞博士是国际工业矿物领域知名专家、美国粘土协会的创始人之一，曾连续四年任世界粘土协会主席、美国地质学家专业协会主席、美国工程院院士等。
美泰克聚焦于矿物的研发以及与矿物有关的应用，利用最好的原料和最合适的加工技术进行矿物产品的研发和加工。公司拥有数十年的综合技术经验，以扎实的技术背景为基础，以质量稳定的产品为名片，在世界范围的矿物应用领域快速、稳定地发展。
美泰克（天津）矿物有限公司成立于2006年，是美国美泰克吸附剂公司在中国天津设立的全资子公司，是公司亚太区总部和研发中心。公司开发、生产和销售以矿物为基础的各类吸附类产品，包括动物健康和营养方面的系列产品；产品性能优异，且质量十分稳定。由于本公司产品以天然矿物为原料，产品更具安全性。现在已投入市场并广泛应用于畜牧业领域的产品有：霉菌毒素吸附剂（去除黄曲霉、玉米赤霉烯酮以及呕吐毒素等极性与非极性霉菌毒素）、环境改良剂、空气净化产品、低剂量氧化锌-美泰锌等。
中美合资安徽省明美矿物化工有限公司成立于1998年，是国内较早致力于凹凸棒生产和研发的企业，主营凹凸棒系列、分子筛系列及其他相关的矿物化工产品，现控股股东为美国MT（美泰克）国际矿物技术公司。总裁兼首席执行官周慧堂博士，师从海德·默瑞博士，致力于粘土（如凹凸棒、膨润土、高岭土、海泡石等）以及其他有关非金属矿产的应用研究，对安徽省明光市境内的沉积型凹凸棒石粘土的成因和应用有独特的研究和开发。专业的学术背景以及近三十年的实际应用研究，使得周慧堂博士对凹凸棒石的应用前景和产品应用价值有着深入的了解，从而为公司产品的开发和应用提供了专业的技术保障。明美公司生产并销售中高档凹凸棒系列产品，广泛应用于化工、建材、油漆、涂料、油墨、油脂脱色、石油精炼、污水处理、饲料以及饲料添加剂等行业。
美泰克以及合作伙伴致力于以矿物为基础，打造一个“以合适的技术为客户提供适合的产品”的技术性公司。
战略伙伴：
美国MT（美泰克）国际矿物技术公司
美国MINTECH（美泰克）吸附剂公司
美泰克（天津）矿物有限公司
安徽省明美矿物化工有限公司
