4.2 内蒙古高庙子膨润土及其性质[2]
我国有关高放废物地质处置库缓冲回填材料的遴选与研究始于20世纪90年代。从1994年开始，以核工业北京地质研究院为牵头单位，对国内产出的主要膨润土矿床的储量、经济地理条件、开发利用现状、膨润土的基本特征等进行了详细的调查，从经济和技术的角度提出了膨润土矿床作为高放废物地质处置库缓冲回填材料筛选的基本原则，并初步选定了内蒙古乌兰察布市兴和县高庙子矿床作为我国高放废物地质处置库缓冲回填材料的供给基地。此后，核工业北京地质研究院、同济大学、东华理工大学等单位对产自内蒙古高庙子膨润土矿的钠基膨润土的基本性能，包括膨润土的物质组成（化学组成、矿物组成、微量与稀土元素含量等）、结构类型与结构特征、物理化学性质、水力性质等进行了系统研究，得到了一批评价高庙子膨润土适宜用作缓冲回填材料的性能参数[3]。
内蒙古高庙子膨润土矿床位于晋、冀两省与内蒙古自治区交界处，矿区主要分布于内蒙古自治区乌兰察布市兴和县高庙子乡境内。高庙子膨润土矿床已探明储量1.6亿吨，其中钠基膨润土储量1.2亿吨，矿床规模列全国第二位。所产膨润土中蒙脱石含量高，矿石质量好，矿床出露区大部分是荒漠，加上交通条件便利等条件，很适合于大规模开采及对外转运。该矿床一共划分为5 个矿层，其中3 号矿层最具有开采价值，该层矿石主要为沙砾状沉凝灰结构层状构造，膨润土中蒙脱石含量80%左右。
膨润土是一种非均匀性天然矿物，即使是同时在同一矿床同一矿层开采出的膨润土，任意两批样品之间仍有可能在某些方面存在不可忽视的差异。若要研究放射性核素在压实高庙子膨润土中的行为，则首先应准确了解高庙子膨润土的几个重要理化指标，如物相/矿物组成和化学组成/元素含量等。
放射性核素在饱和压实膨润土中的吸附和扩散是一个很复杂的过程，其复杂性主要来源于膨润土中的蒙脱石所携带的负电荷与核素离子之间存在的相互作用。在表征膨润土/蒙脱石的各个宏观参数当中，阳离子交换容量（cationexchangecapacity，CEC）是最适合定量表示上述两种影响因素的参量。
这里介绍的膨润土样品由核工业北京地质研究院提供，为产自内蒙古高庙子矿区3号矿层的膨润土，其形貌如图4-8 所 示，图4-9 为高庙子膨润土的环境扫描电镜（ESEM）显微照片。分析该原状高庙子膨润土所使用的主要试剂包括氯化钡、七水合硫酸镁、无水硫酸钠、碘化钠、高氯酸钠、高氯酸、氢氧化钠及Na125I，使用的主要仪器设备包括ICP AES、HR-ICP MS、XRF、XRD、自动γ计数器、恒温水浴振荡器、电子天平、pH 计、高速离心机、烘箱、超声清洗器、旋转培养器等[2]。
图4-8 原状高庙子膨润土的形貌
图4-9 原状高庙子膨润土的ESEM显微照片（×1000）