在礦業領域，膨潤土主要應用在冶金、鑄造、鉆井和廢水處理等方面，用作無機粘結劑、水介質體系的增稠劑和流變性控制劑 

1、鑄造工業 鑄造工業主要利用的是膨潤土的可塑性和粘結性，可作為生產鑄模材料的粘合劑和醇基涂料的懸浮劑。鑄造業應用的膨潤土大多都是通過鈣基膨潤土進行鈉化改性的，通過鈉離子取代膨潤土層間的鈣離子來提高其濕壓強度、熱濕拉強度和復用性，進而提高鑄造產品質量和減少膨潤土的用量。 目前，濕型砂造型是鑄造業中使用較多的造型方法，膨潤土作為濕型砂的黏結材料，對濕型砂各方面的性能有直接的影響。在醇基涂料中加入膨潤土能提高鑄造涂料的懸浮性，也會增加鑄造涂料的發氣量，降低鑄造涂料的高溫抗裂性。 

2、石油鉆井工業 鉆井泥漿主要利用的是膨潤土的分散性、懸浮性、粘結性及觸變性。鉆井泥漿在鉆探過程中可清潔井底并攜帶巖屑、冷卻和潤滑鉆頭及鉆柱、平衡地層壓力的作用，在鉆井作業中非常重要。 在石油鉆井工業，鈣基膨潤土的吸水性、造漿性及觸變性等基本無法滿足其要求，故需經過改性加工。通過鈉離子或有機物取代膨潤土層間可交換陽離子或結構水進行鈉化或有機改性，或者添加無機、有機增效劑等有效方法。經改性后的膨潤土的吸附性、懸浮性及觸變性等明顯提高且復合要求。在鉆井液中有較好的攜帶性和流變性，能有效地防止腐蝕，潤滑鉆井；同時也有可觀的提切、增黏效果，可作為配制油包水泥漿和優良的抗高溫解卡劑的原料。 

3、冶金工業 冶金球團利用的是膨潤土的黏結性、膨脹性和陽離子交換性。膨潤土與鐵精礦粘結后不發生化學變化，也不影響造球成球的化學性質，在高溫下這種粘結特性也不改變，故在國內外被廣泛應用于冶金球團的粘結劑。 鐵礦球團是一種細粉狀鐵精礦的造塊方法，膨潤土作為球團粘結劑，可讓鐵礦成球性能，提高生球強度，但膨潤土的添加也降低了球團的鐵品位，故在球團生產過程中，應盡量控制膨潤土的用量。所以實際應用的膨潤土中部分是經過改性的，通過鈉化和有機改性來增強其吸水率、分散性及膨脹性等，以此來降低膨潤土的配入量。 

4、其他應用 除了以上三種主要用途外，膨潤土在礦業領域還有其他的應用。例如在金屬尾礦庫方面，長期存放的尾礦庫因里面重金屬離子滲出，存在潛在的危險。而膨潤土防水毯在金屬尾礦庫可用作為襯墊來減少金屬離子的滲透，得到有效利用。