凹凸棒石形态呈毛发状或纤维状，通常为毛毯状或土状集合体。莫氏硬度23，加热到700～800°C，硬度>5。比重为2.05～2.32。由于凹凸棒石独特的晶体结构，使之具有许多特殊的物化及工艺性能。主要物化性能和工艺性能有：阳离子可交换性、吸水性、吸附脱色性，大的比表面积（9.6～36m2/g）以及胶质价和膨胀容。这些物化性能与蒙脱石相似。凹凸棒土最新产品,每吨20万元至100万元人民币。经过了20多年的研究和生产,被誉为"万土之王"的凹凸棒石粘土的产业化在我国刚刚起步,应用前景令人心动,但目前国内凹土产业的发展却不容乐观。凹凸棒石粘土是我国优势非金属矿之一,其用途非常广泛,被称为"千用之土、万土之王"。目前,美国凹土产品主要包括3大系列,应用领域已达100多个,在我国应用领域只有十多个。据目前掌握的资料,世界凹凸棒石粘土探明储量仅为1亿吨,是一种十分紧缺的矿产资源。北京省地质调查研究院最新调查结果表明,盱眙县境内凹凸棒石粘土品位高、储量大,各类粘土矿资源总量达9亿吨,其中凹凸棒石粘土6700多万吨,必须对其进行高效综合开发利用。
要做大、做强、做好凹土产业,须迈过"三道坎"。
一是技术坎。与国外相比,目前,我国凹凸棒石粘土矿藏资源的开发尤其是产品仍处于相对落后状态,主要表现为资源开发力度小,产品档次低,技术比较落后。
在资源利用和产业规模和产品档次上不高,目前已勘查矿山仅为发现的1/6。虽然我国经济发展快,但此行业2008年仅30多万吨的产量,不如美国的一个企业；当前行业整体技术更低,产品更处于低端；科研投入少,省市县三级投入不足千万,而企业因实力较弱,资金紧张,加之科研风险大,科研投入更是寥寥无几。
从国内水平看,凹凸棒石粘土矿在我国的开发力度是相对较高的,但每年开发量也只30万吨,占全国的90%多,而美国 2003年即达273万吨。同时国内产品技术含量低,应用领域窄,附加值不高,与国外同类产品的市场价格相差10-14倍之多。如高粘剂产品美国产 3000美元/吨,国产仅1500-2500元人民币/吨;美国产治泻剂45万美元/吨,而国产类似产品仅25万元人民币/吨。美国在凹土开发方面的专利达1万多项,且成果转化率高;而我国迄今仅有专利269个相关专利,且转化率极低。
二是人才坎。当前这一行业的人才不足。目前在从事凹土专业研究的科技人员仅20多人,其中,博士和硕士共6人,高级工程师8人。而学校也没有开设专门的课程,缺乏相关人才,全国的相关人才也极为有限。
在人才培养和信息资源利用方面差,目前的人才都是相关专业的拓展的。人才培养基本上还是空白,企业之间、科研部门之间都缺乏协作与沟通,基础研究重复严重,创新研究严重不足,更缺乏对国际上行业发展的研究与跟踪。从收入上讲,搞科研的收入不如搞销售的,加之科研投入低,重视不够,很少有人愿意进行研究。
三是市场坎。作为"千用之土,万土之王",但其实际名声不大,很多人并不了解甚至没有听说过这一矿产,其产品在市场上也只有专业的人员才了解。加之宣传不足,市场开发程度低,需加大招商力度,吸引有志于此产业的企业家投入,建立营销网络。
在产品规范和市场开拓及技术开发上不够深。目前凹土矿及其产品既无国家标准,也无行业标准,也没有统一的检测中心,开发投入低,实验设备跟不上产品开发需要。企业缺乏市场开拓力度,缺乏市场开发和推销人员,没有建立完整的国内外营销体系和网络。用凹土产品代表原有的低端和副作用大的产品市场还要有适应过程,同时凹土产品相对原落后产品价格高,市场推广难。
万土之王凹凸棒石特征及成因
凹凸棒石（Attapulgite），凹凸棒土，又名坡缕石或坡缕缟石（Palygorskite），漂白土或白土,是指以凹凸棒石（attapulgite ）为主要组分的粘土矿物。凹凸棒石在矿物学分类上隶属于海泡石族，为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，1862年俄国隆夫钦科夫最早于乌拉尔矿区的热液蚀变产物中发现，并命名为坡缕石（Palygorskite)。法国拉巴朗特 （J.D.Laporent)于1935年在美国佐治亚州凹凸堡（Attapulays)和法国莫摩隆（Mormoriron)沉积岩层（漂白土）中发现了此种矿物，并命名为凹凸棒石（Attapulgite)。
习惯上人们将沉积成因的呈土状者称为凹凸棒石，而将热液成因的呈绒状、纤维状的称作坡缕石。凹凸棒石具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换，故晶体中含有不定量的Na+、Ca2+、 Fe3+、Al3+，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状。凹凸棒石具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力。并具有一定的可塑性及粘结力力。理想晶体化学式：(Mg，Al，Fe)5Si8O20(HO)2(OH2)4.4H2O，理论化学成分为：SiO2,56.96%；(Mg，Al，Fe)O ,23.83%；H2O 19.21%。
凹凸棒石具有介于链状结构和层状结构之间的中间结构。凹凸棒石呈土状、致密块状产于沉积岩和风化壳中，颜色呈白色，灰白色，青灰色，灰绿色，弱丝绢光泽，油脂光泽。比重轻（2.0～2.3g/cm3），摩氏硬度2-3级。土质细腻，有油脂滑感，质轻、性脆，断口呈贝壳状或参差状。潮湿时呈粘性和可塑性,干燥收缩小,且不产生龟裂,吸水性强, 可达到150%以上,PH=8.5±1,由于内部多孔道，比表面大，可达500m2/g以上,大部份的阳离子、水分子和一定大小的有机分子均可直接被吸附进孔道中，电化学性能稳定，不易被电解质所絮凝，在高温和盐水中稳定性良好。吸水性强。湿时具粘性和可塑性，干燥后收缩小，不大显裂纹，水浸泡崩散。悬浮液遇电介质不絮凝沉淀 。
1976年许冀泉等在中国北京省六合县竹镇小盘山发现该矿；1982年北京盱眙县雍小山等发现凹凸棒石粘土矿，经北京地勘部门勘查评价，为大型优质凹凸棒石粘土矿床规模（探明储量在6700万吨以上，有用粘土总量达5亿吨）；1984年在南京地质矿产研究所帮助下安徽嘉山县明光一带也找到了凹凸棒石粘土；2007年，甘肃省会宁、靖远、临泽探明的凹凸棒石粘土储量4亿吨，远景资源量达10亿吨。目前全国14个省区发现有凹凸棒石粘土矿床（点）。
凹凸棒石粘土形成的物质来源于玄武岩的化学风化。凹凸棒石粘土不能直接由玄武岩经地表雨水的风化淋滤形成,而是玄武岩风化形成的蒙脱石经搬运沉积,再与镁质溶液反应形成,或者凹凸棒石直接从富镁碱性溶液中结晶形成。凹凸棒石粘土形成的物理化学条件为偏碱性的还原条件。
中国东部新生代玄武岩喷发间隙期，形成沉积的湖盆地。在封闭性湖盆中可沉积凹凸棒石粘土，而开放性湖沼中则形成硅藻土。
天然的纳米材料及用途
放大4万倍的凹凸棒石晶体形态呈棒状和纤维状,其长0.5-5微米,宽0.05-0.15微米, 为2:1型粘土矿物,即两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体。凹凸棒石粘土矿具有纳米材料的属性,是具有纳米通道结构的天然纳米结构矿物材料,由于它们具有非常大的比表面积和一定的离子交换性,因此广泛用作干燥剂、防潮珠、吸附剂、催化剂载体和抗菌剂载体等。科研人员现已制得高纯度99.5%以上的纳米凹凸棒石,其直径20-20纳米,长0.5-1.5微米。
凹凸棒石粘土的应用前景有多广阔呢？形象地说,例如,在脱色市场上,目前世界植物油年产量6000多万吨,使用的脱色土产量50万吨左右。在欧洲吸附市场上,每年需宠物垫料95万吨、地板吸附20万吨、动物饲料30万吨、过滤净化脱色10万吨、农药10万吨、造纸5万吨、制药几千吨、其他10万吨。主要市场包括德国、法国、英国、北爱尔兰、意大利、比利时、瑞士、瑞典、西班牙、奥地利等,每年共需200余万吨左右。在美国吸附剂市场需260万吨、宠物垫料180万吨、油和油脂方面80万吨。美国现有6000多万只猫和狗,一只猫每年需200公斤垫料。而我国目前的凹凸棒石粘土产品仅30万吨左右。
同时,研究人员还提供了美好的设想,部分产品已得到了成功的应用。例如,凹土有很强的吸水性,一般为25%,加之热稳定性,适于配制深钻井泥浆;由其配制的悬浮体经搅拌后,纤维相互交叉、淀积,形成"乱稻草堆状"网架结构,是其保持悬浮体稳定的决定因素,即悬浮体的流变特征取决于纤维结构的机械参数而不取决于颗粒的静电引力;它又有良好抗盐稳定性,用其配制钻井泥浆用于海洋钻井和钻高压盐水层有很好的悬浮性能,广泛应用于石油领域。
从医疗的角度来看,凹土具有灭菌、除臭、去毒、杀虫性的功能。如用于腹泻,是用其吸附肠胃中的毒菌;凹土细小针状颗粒对昆虫表面磨蚀及对昆虫类脂化合物吸附,导致昆虫快速死亡,以及军工用于防护装置吸附毒气,吸除动、植物油色素、黄曲霉素及臭味等。在酿造工业中,用凹土来澄清葡萄酒、苹果酒、啤酒等酒类制品,可以除去酒中的各种残渣杂质,使酒质纯净。
从化工的角度看,凹土具有表面活性中心,除吸附外,还有催化作用。凹土可用作乙醇转化为乙烯的催化剂,也可作为催化剂载体。同时,加工后的凹凸棒石粘土制品是较为理想的吸附剂、食品加工助剂和食品添加剂,可取代活性炭。
无论是在吸附过程中,还是在污水处理中,凹凸棒石粘土都可以再生,它耗能少,对环境保护非常有利。因此,凹土在污水处理中的应用对保护生态环境、保证人类的健康,是非常必要的,且用量大范围广,符合社会发展人民生活水平提高的需要。
