بنتونیت یکی از مهمترین و پرکاربردترین رسها در صنایع مختلف به شمار میآید. وقتی از «بنتونیت فله» صحبت میکنیم، منظور خرید عمده و بدون بستهبندی ویژه (یا با بستهبندی ساده) است که برای مصرف صنعتی و بزرگ طراحی شده است. این نوع عرضه عمده، مزایای اقتصادی بالاتری برای صنایع دارد، به شرط آنکه کیفیت، خلوص و مشخصات فنی مورد نیاز رعایت شود.
انواع خاک بنتونیت
بنتونیت در حقیقت یک نوع رس از گروه اسمکتیت است که عمده ماده معدنی تشکیلدهنده آن مونتموریلونیت (montmorillonite) است.
اما بنتونیتها بسته به کاتیون غالب تبادلی (یون قابل جابجایی در بین لایهها) به دو نوع کلی تقسیم میشوند:
-
بنتونیت سدیمی (Sodium Bentonite / Na-bentonite)
-
بنتونیت کلسیمی (Calcium Bentonite / Ca-bentonite)
همچنین ممکن است بنتونیتهایی با یونهای دیگر مثل پتاسیم، منیزیم یا ترکیبی وجود داشته باشند، اما در عمل صنعتی تمرکز اصلی روی سدیمی و کلسیمی است.
تفاوت بنتونیت سدیمی و کلسیمی
| ویژگی | بنتونیت سدیمی | بنتونیت کلسیمی |
|---|---|---|
| یون غالب تبادلی | سدیم (Na⁺) | کلسیم (Ca²⁺) |
| ظرفیت تورم (Swelling) | بسیار زیاد — قادر به جذب آب و افزایش حجم چندبرابری (تورم) | محدودتر — تورم کمتر و ظرفیت کمتری برای جذب آب |
| نفوذپذیری پس از تورم | بسیار کم — به عنوان آببند بسیار مؤثر است | نفوذپذیری بالاتر — در کاربردهایی که نیاز به آببندی نیست مناسبتر است |
| ویژگی جذب / چسبندگی سطحی | بیشتر جذب (absorption) — میتواند مقادیر زیادی آب را در ساختار خود بپذیرد | بیشتر جذب سطحی (adsorption) — سطح بیرونی آن توانایی جذب یونها، سموم، روغنها را دارد |
| کاربرد مرسوم | آببندی، حفاری، ژئوسنتیک، مهندسی عمران | صنایع بهداشتی، دارویی، بستر جاذب، تصفیه، آرایشی |
| تبدیل به نوع دیگر | بنتونیت کلسیمی را میتوان با فرآیند فعالسازی سدیمی (ion exchange) به نوع شبهسدیمی تبدیل کرد | معمولاً تبدیل به نوع سدیمی نمیشود مگر با فرآیند شیمیایی خاص |
بنابراین، انتخاب بین سدیمی یا کلسیمی بایستی بر اساس نیاز صنعتی شما (نیاز به تورم زیاد و آببندی یا نیاز به جذب سطحی یونها و سموم) انجام شود.
کاربردهای بنتونیت سدیمی و کلسیمی در صنایع مختلف
در ادامه به کاربردهای هر کدام در صنایع اشاره میکنیم و مزایا / محدودیتهای هر نوع را بررسی میکنیم.
کاربردهای بنتونیت سدیمی
بنتونیت سدیمی به دلیل ظرفیت تورم بالا و خاصیت آببندی فوقالعاده، در صنایع زیر کاربرد دارد:
1- حفاری چاه نفت و گاز / حفاری ژئوتکنیک
در صنعت حفاری، بنتونیت سدیمی به عنوان ماده اصلی تشکیل گل حفاری مورد استفاده قرار میگیرد. اهمیت آن شامل موارد زیر است:
-
افزایش ویسکوزیته گل حفاری
-
تعلیق ذرات برش شده (cuttings)
-
پایدارسازی دیواره چاه
-
کنترل فشار هیدرواستاتیک
-
کاهش نشت مایعات به لایههای اطراف
چنانکه در منابع آمده، تقریباً نیمی از بنتونیت تولیدی در آمریکا صرف استفاده در گل حفاری میشود.
2- لایه آببند و عایق زمینشناسی (Geomembrane / Liner)
یکی از مهمترین کاربردها، استفاده به عنوان لایه آببند در مخازن، سدها، محلهای دفن زباله و کانالها است. وقتی بنتونیت سدیمی مرطوب شود، تورم کرده و شکافها و خلل و فرج خاک را پر میکند و دسترسی مایعات به خارج را سخت میکند.
3- آببندی استخرها، کانالها و موانع آبی
در ساخت استخرهای خاکی یا کانالها، بنتونیت سدیمی را به عنوان “لاینر بنتونیتی” به کار میبرند تا نفوذ آب به زیر خاک را کاهش دهند.
4- صنایع ساختمانی و عمران
در تونلسازی، حفاری شهری، دیوارهای حائل، گودبرداریها و همچنین عایقبندی فونداسیون میتوان از بنتونیت استفاده کرد.
5- پیشگیری از نشست و تسریع بازسازی خاک
در مناطقی که خاک نفوذپذیری بالایی دارد، لایهای از بنتونیت میتواند به عنوان سد نفوذ عمل کند و مانع حرکت آب زیرسطحی شود.
مزایا و محدودیت های بنتونیت سدیمی
مزایا:
-
مقاومت بالا در برابر نشت (نفوذپذیری پایین)
-
ظرفیت تورم زیاد
-
نسبت هزینه به عملکرد خوب
-
قابل ترکیب با ژئوسنتتیک، ترکیب با پلیمرها یا ترکیبات اصلاحکننده
محدودیتها:
-
عملکرد آن ممکن است در آب سخت یا آب با یونهای چندظرفیتی (Ca²⁺، Mg²⁺) کاهش یابد
-
در محیطهای اسیدی یا دماهای بسیار بالا ممکن است ساختار مونتموریلونیت تخریب شود
-
اگر خشک شود و ترک بخورد، نفوذ مجدد آب ممکن است باعث لغزش یا کاهش آببندی شود
کاربردهای بنتونیت کلسیمی
بنتونیت کلسیمی به دلیل ویژگی جذب سطحی و نفوذپذیری نسبی، در کاربردهایی که نیاز به تورم زیاد وجود ندارد، اما جذب سطحی یا جذب یونها مهم است، استفاده میشود:
-
صنایع آرایشی، بهداشتی و دارویی
در ماسکها، کرمها، صابونها و محصولات مراقبت پوست، برای جذب سموم، چربیها و ناخالصیها از سطح پوست استفاده میشود. اخیراً در برخی ترکیبات دارویی و مکملها هم مورد استفاده قرار میگیرد (مشروط به خلوص بالا). -
تصفیه و جذب آلودگیها
به دلیل ظرفیت جذب سطحی بالاتر (یونها، فلزات سنگین، روغنها)، در تصفیه آب و فاضلاب، حذف فلزات سنگین، استفاده به عنوان جاذب در فرآیندهایی مانند فیلترها، استفاده میشود. -
فولرز ارت (Fuller’s Earth)
یکی از مصارف تاریخی بنتونیت کلسیمی است که در صنایع پاکسازی، رنگبری روغن، پالایش گری و فرآیندهای جذب استفاده میشود. - به عنوان افزودنی در خاک و کشاورزی
گاهی در خاکهای رقیق و سبک به منظور ارتقاء جذب رطوبت و نگهداری مواد مغذی مورد استفاده قرار میگیرد، اگرچه این کاربرد بیشتر در ترکیب با سایر مواد انجام میشود.
مزایا و محدودیت های بنتونیت کلسیمی
مزایا:
-
خاصیت جذب سطحی قوی
-
مناسب برای کاربردهایی که تورم زیاد مضر است
-
خلوص کافی در گریدهای آرایشی / دارویی
-
کمتر حساس به تغییرات شیمیایی آب نسبت به سدیمی
محدودیتها:
-
تورم کم باعث کاهش عملکرد در کاربردهای آببندی
-
اگر نیاز به مقاومت نفوذی زیاد باشد، قادر به رقابت با سدیمی نیست
-
بعضی از کاربردهای صنعتی نیازمند فعالسازی شیمیایی برای ارتقاء عملکرد هستند
قیمت هر تن بنتونیت فله
در تاریخ آبان 1404 قیمت خاک رس بنتونیت به شرح زیر است:
- قیمت هر تن بنتونیت سدیمی مش 100 با جذب بالا، 2،130،500 تومان
- قیمت هر تن بنتونیت کلسیمی مش 100، 1،685،000 تومان
به قیمت های فوق 10% مالیات بر ارزش افزوده اضافه می شود. سایر دانه بندی های بنتونیت نیز با قیمت های متفاوت موجود است. جهت دریافت لیست قیمت دانه بندی های مختلف بنتونیت با واحد بازرگانی مجموعه زئولایف تماس بگیرید.
کلام آخر
بنتونیت نوعی خاک رس طبیعی از گروه اسمکتیتهاست که عمدتاً از کانی مونتموریلونیت تشکیل شده و بهدلیل خاصیت تورم و جذب بالای آب، در صنایع مختلف کاربرد گستردهای دارد. این ماده بهطور کلی به دو نوع بنتونیت سدیمی و بنتونیت کلسیمی تقسیم میشود. بنتونیت سدیمی با جذب آب، حجم خود را چندین برابر افزایش میدهد و به همین دلیل در حفاری چاه نفت و گاز، ساخت سدها، استخرها و پروژههای آببندی به کار میرود. در مقابل، بنتونیت کلسیمی خاصیت جذب سطحی بالاتری دارد و بیشتر در صنایع آرایشی، دارویی، تصفیه آب و ریختهگری فلزات مورد استفاده قرار میگیرد. از ویژگیهای شاخص بنتونیت میتوان به قدرت تورم بالا، چسبندگی مناسب، جذب آلودگیها، خاصیت تبادل یونی و پایداری شیمیایی نسبی اشاره کرد. ترکیب این ویژگیها باعث شده بنتونیت یکی از مواد معدنی استراتژیک و پرمصرف در صنایع مختلف محسوب شود.
سوالات متداول
1- آیا میتوان بنتونیت کلسیمی را به سدیمی تبدیل کرد؟
بله، فرآیندی به نام فعالسازی سدیمی (sodium activation) وجود دارد که با استفاده از نمکهای سدیمی مانند کربنات سدیم، یونهای کلسیم را با سدیم جایگزین میکنند. اما این فرآیند تا حدی هزینهبر است و عملکرد ممکن است به طور کامل معادل یک بنتونیت طبیعی سدیمی نشود.
2- آیا بنتونیت فله در بلندمدت پایدار است؟
اگر به درستی نصب و محافظت شود، بله — مخصوصاً در لایههای آببند. اما اگر خشک شود و ترک بخورد یا تحت تغییرات شیمیایی شدید باشد، ممکن است عملکرد آن کاهش یابد.
3- آیا بنتونیت فله قابل بازیافت است؟
در برخی کاربردها مثل قالبسازی و صنایع ریختهگری، امکان بازیافت و بازگردانی بنتونیت وجود دارد. اما کیفیت هر چرخه کاهش مییابد و ممکن است به افزودنیها یا اصلاح شیمیایی نیاز پیدا کند.



مقدار مورد نیاز بنتونیت برای هر چاه ارت چقدر است؟
سلام همراه گرامی
بسته به عمق و قطر چاه متغیر است. بهطور تجربی:
– برای چاه با قطر 30 سانتیمتر و عمق 3 متر ≈ 100 تا 150 کیلوگرم بنتونیت
– برای چاه با عمق 6 متر ≈ 200 تا 300 کیلوگرم بنتونیت
چرا از بنتونیت در صنایع ریختهگری استفاده میشود؟
سلام دوست عزیز
بنتونیت به عنوان چسب قالب ریختهگری در ماسه استفاده میشود، چون خاصیت پلاستیسیته و چسبندگی بالایی دارد. در اثر تماس با فلز مذاب، استحکام حرارتی بالایی دارد و مانع از ترکخوردگی یا فروپاشی قالب میشود.
نقش بنتونیت در صنعت دام و طیور چیست؟
درود بر شما
در خوراک دام بهعنوان جاذب سموم قارچی (مایکوتوکسینها) و افزاینده جذب مواد معدنی استفاده میشود. همچنین بنتونیت سدیمی بهدلیل ظرفیت تبادل کاتیونی بالا، میتواند بهبوددهنده عملکرد گوارشی دامها باشد.