Zastosowanie bentonitu: gdzie się go używa

Bentonit to naturalna glina oparta na minerałach z grupy smektytów, najczęściej montmorylonicie. Dzięki zdolności pęcznienia, wiązania cząstek, zatrzymywania wody i adsorpcji zanieczyszczeń bentonit stosuje się w budownictwie, wierceniach, odlewnictwie, metalurgii, winiarstwie, rolnictwie, kosmetykach i produktach chłonnych.

Szerokie zastosowanie bentonitu nie wynika z jednej uniwersalnej właściwości, lecz z połączenia plastyczności, pęcznienia, tiksotropii, zdolności wiążącej i dużej powierzchni właściwej cząstek gliny.

Czym jest bentonit?

Bentonit jest naturalnym materiałem ilastym. Jego właściwości zależą od składu mineralnego i dominujących kationów wymiennych. W praktyce najczęściej rozróżnia się bentonit sodowy i bentonit wapniowy.

Bentonit sodowy zwykle silniej pęcznieje w wodzie i dobrze tworzy lepkie zawiesiny. Dlatego jest używany w płuczkach wiertniczych, hydroizolacji i barierach o małej przepuszczalności. Bentonit wapniowy pęcznieje słabiej, ale może być przydatny jako adsorbent, spoiwo albo surowiec do określonych produktów przemysłowych.

Główne właściwości bentonitu

W kontakcie z wodą bentonit może zwiększać objętość, tworzyć żelową masę i zmniejszać przepuszczalność warstwy. W zawiesinach pomaga utrzymywać cząstki stałe w stanie zawieszenia, a w suchych mieszankach może działać jako spoiwo.

Do ważnych właściwości bentonitu należą:

• pęcznienie po zwilżeniu;
• zdolność tworzenia lepkich zawiesin;
• adsorpcja białek, olejów, zanieczyszczeń i jonów;
• wiązanie piasku i cząstek mineralnych;
• niska przepuszczalność wody przez zagęszczoną warstwę;
• obojętność chemiczna w wielu zastosowaniach budowlanych i technologicznych.

Te właściwości decydują, gdzie stosuje się bentonit i jaki gatunek materiału jest potrzebny w danej branży.

Gdzie i jak stosuje się bentonit

Bentonit stosuje się w wielu branżach, ponieważ ten sam minerał może działać jako pęczniejący materiał hydroizolacyjny, sorbent, spoiwo, zagęstnik albo dodatek technologiczny. Główne kierunki zastosowania to:

1. W budownictwie bentonit stosuje się do hydroizolacji fundamentów, ekranów przeciwfiltracyjnych, mat bentonitowych, ścian szczelinowych, tuneli i obiektów podziemnych w trudnych nawodnionych gruntach.
2. W przemyśle tekstylnym może być tańszym zamiennikiem kompozycji skrobiowych przy klejeniu tkanin bawełnianych i przygotowaniu przędzy do tkania.
3. W kosmetyce oczyszczony bentonit stosuje się w maseczkach, kremach, lotionach, cieniach, pastach i innych produktach, w których ważne są sorpcja, zagęszczanie i stabilność formulacji.
4. W chemii gospodarczej bentonit występuje w detergentach, środkach czyszczących, pastach, zawiesinach i niektórych powłokach ochronnych.
5. W rolnictwie używa się go do poprawy wybranych właściwości gleby, jako nośnik nawozów i środków ochrony roślin oraz jako składnik niektórych dodatków paszowych i produktów granulowanych.
6. W przemyśle spożywczym odpowiednio oczyszczony bentonit stosuje się do klarowania win, soków i niektórych napojów albo w procesach, w których trzeba zmniejszyć zmętnienie lub związać część zanieczyszczeń.
7. W rafinacji ropy i oczyszczaniu olejów materiały bentonitowe mogą pomagać usuwać część związków siarki, azotu i innych zanieczyszczeń.
8. W budowie maszyn, odlewnictwie i metalurgii bentonit stosuje się w masach formierskich, jako spoiwo piasku oraz jako dodatek przy granulowaniu rud żelaza.
9. W medycynie i farmacji mogą być stosowane tylko specjalnie oczyszczone i dopuszczone do tego materiały na bazie bentonitu. Bentonit budowlany albo techniczny nie nadaje się do takich zastosowań.

Powiązany artykuł: ciężar właściwy i gęstość bentonitu.

Budownictwo i hydroizolacja

W budownictwie bentonit stosuje się do hydroizolacji i ochrony przed filtracją. Wchodzi w skład mat bentonitowych, barier glinianych, warstw uszczelniających oraz materiałów do tuneli, obiektów podziemnych, wykopów, fundamentów i składowisk odpadów.

Po zwilżeniu bentonit pęcznieje i wypełnia puste przestrzenie, dzięki czemu zagęszczona warstwa staje się mniej przepuszczalna dla wody. Ta cecha jest przydatna tam, gdzie trzeba ograniczyć filtrację wilgoci przez grunt albo chronić konstrukcję przed kontaktem z wodą.

Wiercenia, odlewnictwo i metalurgia

Jednym z najbardziej znanych zastosowań bentonitu są płuczki wiertnicze. Podczas wiercenia pomaga stabilizować ściany otworu, wynosić zwierciny, utrzymywać ciała stałe w zawieszeniu, zmniejszać filtrację i poprawiać pracę płuczki.

W odlewnictwie bentonit stosuje się jako spoiwo do piasków formierskich. Pomaga formie piaskowej zachować wytrzymałość i kształt przed zalaniem metalem. W metalurgii bentonit jest używany jako spoiwo przy grudkowaniu rudy żelaza i produkcji peletów.

Przemysł spożywczy, rolnictwo i zastosowania codzienne

W przemyśle spożywczym oczyszczony bentonit stosuje się jako środek klarujący, na przykład przy obróbce win i niektórych napojów. Może wiązać część związków białkowych i zmniejszać ryzyko zmętnienia gotowego produktu.

W rolnictwie bentonit może być nośnikiem nawozów i środków ochrony roślin, składnikiem dodatków paszowych, spoiwem granulatów oraz materiałem poprawiającym niektóre właściwości gleby. W produktach domowych i dla zwierząt jest znany jako absorbent w żwirkach, ponieważ pochłania wilgoć i zatrzymuje zapachy.

Bentonit występuje także w kosmetykach, detergentach, pastach, zawiesinach, adsorbentach, wypełniaczach, farbach i materiałach do oczyszczania olejów. Każde zastosowanie wymaga własnego gatunku i stopnia oczyszczenia, dlatego bentonitu budowlanego nie należy automatycznie uznawać za odpowiedni do żywności, kosmetyków albo zastosowań medycznych.

Co brać pod uwagę przy wyborze bentonitu

Różne zastosowania wymagają różnych gatunków bentonitu. W wierceniach ważne są lepkość, wydajność płuczki i filtracja. W hydroizolacji - pęcznienie i niska przepuszczalność. W odlewnictwie - zdolność wiązania. W winiarstwie i zastosowaniach spożywczych - czystość i zgodność z wymaganiami dla dodatków do żywności.

Dlatego przy wyborze bentonitu trzeba sprawdzać nie tylko cenę, ale też typ materiału, wilgotność, uziarnienie, zdolność pęcznienia, wartość filtracji, zawartość zanieczyszczeń i dokumenty dostawcy. Jest to szczególnie ważne, jeśli materiał będzie używany poza budownictwem, w żywności, kosmetykach albo innej branży regulowanej.