在矿业领域，膨润土主要应用在冶金、铸造、钻井和废水处理等方面，用作无机粘结剂、水介质体系的增稠剂和流变性控制剂
1、铸造工业
铸造工业主要利用的是膨润土的可塑性和粘结性，可作为生产铸模材料的粘合剂和醇基涂料的悬浮剂。铸造业应用的膨润土大多都是通过钙基膨润土进行钠化改性的，通过钠离子取代膨润土层间的钙离子来提高其湿压强度、热湿拉强度和复用性，进而提高铸造产品质量和减少膨润土的用量。
目前，湿型砂造型是铸造业中使用较多的造型方法，膨润土作为湿型砂的黏结材料，对湿型砂各方面的性能有直接的影响。在醇基涂料中加入膨润土能提高铸造涂料的悬浮性，也会增加铸造涂料的发气量，降低铸造涂料的高温抗裂性。
2、石油钻井工业
钻井泥浆主要利用的是膨润土的分散性、悬浮性、粘结性及触变性。钻井泥浆在钻探过程中可清洁井底并携带岩屑、冷却和润滑钻头及钻柱、平衡地层压力的作用，在钻井作业中非常重要。
在石油钻井工业，钙基膨润土的吸水性、造浆性及触变性等基本无法满足其要求，故需经过改性加工。通过钠离子或有机物取代膨润土层间可交换阳离子或结构水进行钠化或有机改性，或者添加无机、有机增效剂等有效方法。经改性后的膨润土的吸附性、悬浮性及触变性等明显提高且复合要求。在钻井液中有较好的携带性和流变性，能有效地防止腐蚀，润滑钻井；同时也有可观的提切、增黏效果，可作为配制油包水泥浆和优良的抗高温解卡剂的原料。
3、冶金工业 冶金球团利用的是膨润土的黏结性、膨胀性和阳离子交换性。膨润土与铁精矿粘结后不发生化学变化，也不影响造球成球的化学性质，在高温下这种粘结特性也不改变，故在国内外被广泛应用于冶金球团的粘结剂。 铁矿球团是一种细粉状铁精矿的造块方法，膨润土作为球团粘结剂，可让铁矿成球性能，提高生球强度，但膨润土的添加也降低了球团的铁品位，故在球团生产过程中，应尽量控制膨润土的用量。所以实际应用的膨润土中部分是经过改性的，通过钠化和有机改性来增强其吸水率、分散性及膨胀性等，以此来降低膨润土的配入量。
4、其他应用 除了以上三种主要用途外，膨润土在矿业领域还有其他的应用。例如在金属尾矿库方面，长期存放的尾矿库因里面重金属离子渗出，存在潜在的危险。而膨润土防水毯在金属尾矿库可用作为衬垫来减少金属离子的渗透，得到有效利用。
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