Состав бентонитовый раствор: свойства и применение (для ГНБ бурения скважин, осветления, очистки самогона, в косметике), где продается глина, цена, химическая формула

Содержание

бентонитовый раствор — это… Что такое бентонитовый раствор?



бентонитовый раствор
бентони́товый раство́р

специальный глинистый раствор (суспензия), который широко используется в тоннельном строительстве для крепления стен выработок. Представляет собой коллоидный раствор с удельным весом 10.5—12 кН/мі. Бентонитовый раствор обладает интересными свойствами. Находясь в жидком состоянии (золь), он с течением времени загустевает (переходит в гель), а при механическом воздействии вновь переходит в золь. Обладая низкой вязкостью и высокой глинизирующей способностью, бентонитовая суспензия проникает в грунт, образуя на поверхности стен тонкую (0.5—30 мм), но достаточно плотную и прочную плёнку, удерживающую от обрушения вертикальные откосы траншей с нагрузкой на поверхности. Свойства глинистого раствора не изменяются на всех стадиях строительных работ; он не ухудшает сцепления арматуры с бетоном, не смешивается с бетонной смесью, что позволяет вести бетонирование подводным способом. В закреплённые глинистым раствором траншеи опускают арматурные каркасы и бетонируют конструкции стен непосредственно в грунтовой опалубке, вытесняя бентонитовый раствор бетонной смесью (технология «стена в грунте»). Используется также при щитовой проходке для крепления выработки в головной части щита.


Энциклопедия «Техника». — М.: Росмэн.
2006.

.

  • Бенардос
  • берегоукрепительные сооружения

Смотреть что такое «бентонитовый раствор» в других словарях:

  • бентонитовый раствор на пресной воде — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN water bentonite base mud …   Справочник технического переводчика

  • улучшенный бентонитовый раствор — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN improved bentonite mud …   Справочник технического переводчика

  • бентонитовый буровой раствор — Промывочная жидкость, приготовленная на бентонитовой глине [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN bentonite drilling mudbentonitic mudbentonitic drilling mud …   Справочник технического переводчика

  • Проходческий щит — Для термина «Щит» см. другие значения. Прохо …   Википедия

  • Щит горнопроходческий — У термина «Щит» существуют и другие значения. Проходческий щит Проходческий щит  подвижная сборная металлическая конструкция, обеспечивающая безопасное проведение горной выработки и сооружение в ней постоянной крепи (обделки). Проходческий щит… …   Википедия

  • Щит проходческий — У термина «Щит» существуют и другие значения. Проходческий щит Проходческий щит  подвижная сборная металлическая конструкция, обеспечивающая безопасное проведение горной выработки и сооружение в ней постоянной крепи (обделки). Проходческий щит… …   Википедия

  • Изобент — – гидроизоляционный геосинтетический бентонитовый рулонный материал, предназначенный для защиты поверхностей подземных сооружений (фундаментов, подвальной части здания, тоннелей, подземных парковок) от грунтовой и ливневой влаги. Широко… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Что такое бентонит? История происхождения и сферы применения бентонита

Сегодня бентонит является крайне востребованным материалом, который все чаще применяется в строительстве и других крупных сферах. Его полезные свойства позволяют значительно увеличить срок службы зданий и сооружений различного назначения.

Что же такое бентонит, и в чем заключается секрет его растущей популярности? В этой небольшой статье мы постараемся ответить на самые главные вопросы, касающиеся этого материала, а также расскажем, почему он являемся лучшим в своей категории.

Что такое бентонит?

Бентонит нередко называют природной глиной, но это не совсем верно. Глина является многокомпонентной породой, в то время как бентонит содержит основной компонент. Поэтому его стоит считать минералом.

Главное преимущество бентонита заключается в способности поглощать влагу. При гидратации гранулы этого материала увеличиваются примерно в шестнадцать раз, преобразовываясь в плотный гель. Он предотвращает дальнейшее продвижение влаги. Водопоглощающие и адсорбирующие свойства бентонита отлично защищают постройки от повышенной влажности. Конечно, этим его применение не ограничивается, но о том, где еще используют бентонит, мы поговорим чуть позже.

В природе существует две разновидности этого материала в зависимости от его состава:

  • кальциевый, с преобладанием ионов кальция и магния;
  • натриевый, с преобладанием ионов натрия.

Основная разница заключается в способности к набуханию. Натриевый бентонит лучше поглощает влагу, поэтому чаще применятся для изготовления бентонитовых матов. Однако в некоторых случаях применяется модифицированный кальциевый бентонит, если содержание монтмориллонита в нем составляет 70% и более.

История происхождения

Свое название минерал получил в честь населенного пункта, на территории которого он впервые был обнаружен. Это произошло в американском городке Бентон, расположенном в штате Монтана.

Бентонит появился из вулканического пепла, на который в течение долгого времени воздействовали высокая температура и влага. Это произошло на поздних этапах геологического развития планеты.

Подобные процессы проходили не только на землях Монтаны, но и во многих других частях мира. На сегодняшний день открыто довольно много точек месторождения бентонита. Однако везде на него влияли различные внешние условия, поэтому и свойства материала теперь могут отличаться друг от друга.

Добыча

На сегодняшний день основными территориями, где добывают бентонит, являются Северная Америка, Восточная Европа и Британские острова. Наибольшее количество восточноевропейских месторождений расположено на территории России.

Данный минерал редко залегает на глубине больше ста метров, поэтому его добыча производится открытым карьерным способом. Но перед этим на месте производится подробный геологический анализ и разведка. Чтобы разработка конкретного карьера была рентабельной, общий объем бентонита должен составлять несколько миллионов тонн. Только в случае успешной оценки месторождения стартует добыча материала.

Сферы применения

Сферы применения бентонита очень разнообразны. Минерал оказался полезен в различных отраслях.

      1. Сталелитейное производство. Бентонит используется для изготовления формовочных смесей и очистка сплавов черных металлов.
      2. Нефтепереработка. Очистка бентонитом улучшает качество нефти, выводя из нее ненужные примеси.
      3. Легкая промышленность. Бентонит применяется для производства тканевых изделий.
      4. Сельское хозяйство. Бентонит используется в качестве адсорбирующего вещества при проведении полевых работ.
      5. Производство бытовой химии. Бентонит является дешевым и качественным сырьем для производства различных веществ с высокими поглощающими свойствами.

И не стоит забывать, что бентонит – это главнейший элемент бентонитовых матов, которые широко применяются в строительстве зданий различного назначения, автомобильных и железных дорог, взлетных полос, гидротехнических сооружений, вроде водохранилищ, водоемов и бассейнов, полигонов по захоронению бытовых, промышленных, радиоактивных и токсичных отходов.

Практически ни одно новое сооружение сегодня не возводится без применения бентонита, так как среди влагоустойчивых материалов ему нет равных.

Заключение

Бентонит стал настоящим открытием, а его полезные свойства продолжают находить новое применение в быту, строительстве и промышленности. При этом он вполне доступен, а материалы на его основе просты в использовании. Однако, чтобы добиться его максимальной эффективности, при эксплуатации все же придется соблюдать определенные правила. На нашем сайте вы найдете и другие полезные статьи о бентоните, бентонитовых матах и о том, как правильно с ними работать.

особенности применения, технические качества, преимущества

Бентонит для бурения скважин: преимущества и свойства

Скважина необходима в различных сферах: в добывающих и строительных. На участке частного дома также бурят скважины на воду. Процесс бурения выполняют по разной технологии, с применением различных приспособлений и материала.

Вспомогательным веществом служит бентонит для бурения скважин на воду. Он представляет собой смесь для промывки. Им очищают стволы источников от подземных пород, что делает работу по бурению более быстрой, качественной.

Внимание! С помощью бентонита происходит очистка шахты от глиняных, каменистых примесей, земли, разных обломков.

Содержание статьи:

Общие сведения

Бентонит: что это?

Бентонит содержит множество компонентов. Смесь до семидесяти процентов состоит из минералов, относящиеся к монтмориллонитам, которые включают в алюмосиликаты, обладающие свойством водопоглощения, дисперсией. Когда вещество впитывает воду, то оно увеличивается в объеме в несколько раз.

Бентонит применяют в различных сферах жизнедеятельности:

вещество может иметь различный состав1.виноделии.

2.парфюмерии.

3.легкой промышленности.

4.нефтяной отрасли.

5.в сельском хозяйстве.

6.буровой сфере.

7.в процессе литья стали.

Когда бентонит применяют во время бурения, то вещество может иметь различный состав. Оно содержит соду кальцинированного и каустического происхождения с водой. К этому добавляют вспомогательные вещества, которые отличаются от сферы применения.

Смесь подбирают согласно особенности почвы на участке при бурении. До покупки вещества надо изучить грунт, потом купить бентонит и добавить нужные компоненты, чтобы улучшить смесь для конкретного случая.

Бентонит способен набухать, когда взаимодействует с жидкостью, и превращаться вещество, подобное гелю. Из бентонита формируют стенки источника в процессе бурения, чтобы защитить шахту от обсыпания грунта. Это важно, если буря источник небольшой глубины.

Внимание! Из одного мешка бентонита при намокании получится смесь, по объему превышающая изначальное количество, в пятнадцать раз.

Щелочной состав бетонита считается одним из лучших. В данной ситуации применяют технологию модификации глиняного вещества, которая состоит из ионов калия и натрия, монтмориллонита. В естественной среде часто встречают бентонит кальциевого типа. Чтобы создать из кальциевого вещества натриевую смесь, используют натриевую соль. В результате получится активированный бентонит.

Плюсы бентонитового раствора

Бентонитовая смесь может иметь разные составляющие химических элементов, поэтому физические особенности вещества будут разными.

Вещество имеет много положительных характеристик:

1.во время бурения источника своими руками легко можно изменить состав бентонита, сделав скважину более качественной.

2.плотность вещества, особенности реологических качеств с выходом влияют на гидравлику долота. Увеличивая плотность состава, повышается подъемная сила. Это помогает быстро освободить из ствола источника осколки пород, при этом сохранить ее прочность.

3.вещество стоит недорого.

4.бурение при помощи бентонита становится быстрым, уменьшается время бурения.

5.вещество предотвращает налипание кусков почвы на оборудование, помогает охлаждать головку.

6.при применении бентонита оборудование легко скользит в шахте.

7.вязкие свойства вещества способствуют быстрому выведению шлама.

8.вещество подходит, чтобы создавать скважину на воду, потому что он безвреден, не загрязняет источник токсинами.

9.без него невозможна работа в плывущих и сыпучих типах почвы, во время горизонтального бурения.

Внимание! Качество смеси повышается, если в составе вещества меньше глины.

Технические свойства вещества

Эффективность бурения зависит от свойств смеси. Их оценивают по качественным показателям. К ним относят:

1.выход смеси. На это свойство влияет модификация и помол составляющих, которые выступают в качестве порошка. Качество смеси по химическим веществам и минеральным элементам. Для того, чтобы создать раствор нужного состава, требуется различный объем порошка бентонита. Это определяет выход.

2.степень вязкости смеси зависит от увлажненности бентонита, концентрации твердых частиц, их качества. На подъемную силу влияет вязкость вещества. Условная вязкость называется гидравлическим сопротивлением течению. Пластической вязкостью называют сопротивление бентонита течению, которое возникает при механическом трении.

3.показатель фильтрации характеризует бетонит по возможности раствора отфильтровываться на скважинных стенках.

4.показатель сопротивления течению воды, которое вызвано силами электрохимического типа, определяется по пределу динамического напряжения сдвигу,

5.высоту корки фильтрации, свойство показывает, как смесь может создавать влагонепроницаемую корку на стенах источника.

Особенности применения

бентонит применяют во время буренияРаствор применяют благодаря свойству глины набухать, когда она поглощает воду. В результате стенки формируют плотную корку из глины. Это делает шахту прочной, не дает ей разрушаться. Когда смесь утяжеляется, то она служит барьером для подземных вод.

Применение смеси исключает риск образования фонтана из жидкости при бурении, этому способствует свойство бентонита превращаться из геля в твердое состояние. Превращение случается, потому что отсутствует механическое влияние, когда проходит бур, так формируются стенки источника. Данное качество делает бурение легким и эффективным процессом.

Внимание! Чтобы приготовить состав по СНиП, требуется пятьдесят килограмм сухого вещества и одного куба жидкости. Раствор надо перемешать и оставить на 30 минут.

Рекомендации по применению

Во время работы надо учитывать некоторые нюансы. Следует придерживаться таких правил:

1.Сечение шахты должно превышать диаметр трубы на двадцать процентов.

2.Если правильно выполнять бурение, надо вовремя сопоставлять уровень смеси в шахте со скоростью расширения источника в месте прокладки трубы.

3.Если теряется много жидкости, то бентонит заполняет входную и приемную ямы, чтобы поддержать статическое давление.

4.Бентонит должен располагаться выше, чем протекают подземные воды.

5.Следует подбирать смесь согласно особенностям грунта.

БЕНТОНИТ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

Бентонит и суспензии на его основе имеют широкое применение в строительных работах:

  • прокладке тоннелей, в том числе для метрополитена;
  • строительстве объектов методом «стена в грунте»;
  • заделке трещин и заполнении пустот, в том числе при строительстве ГЭС;
  • гидроизоляции при возведении фундаментов;
  • создании гидроизоляционных экранов.

В строительстве тоннелей при сложных инженерно-геологических условиях применяются тоннелепроходческие механизированные комплексы (ТПМК) с гидропригрузом.

При проходке ТПМК в призабойную область под давлением нагнетается бентонитовая суспензия со строго регламентированными свойствами, входящая в грунт под давлением, уплотняющая забой тоннеля и исключающая просадку и обвал породы. Кроме того, бентонитовая суспензия удаляет с забоя выбуренную породу, смазывает и охлаждает проходческое оборудование.

При строительстве сооружений, имея плотную застройку, бентонитовые суспензии используются в составе технологии «стена в грунте». Она позволяет при возведении подземных сооружений заполнить глинистым раствором траншеи, чтобы не допустить обрушения стенок.

Низкая вязкость и высокая глинизирующая способность глинистого раствора упрощают его проникновение в грунт и кольматирование стенок траншеи. Раствор образует на их поверхности тонкую (0,5-3 мм), плотную и прочную корку, что предотвращает обрушение стенки траншеи до момента спуска арматурного каркаса и заполнения траншеи цементом. Зацементированная конструкция служит несущим фундаментом, стеной для подземного сооружения, а также противофильтрационной завесой, исключающей доступ грунтовых вод в заглубленное эксплуатируемое сооружение.

Герметизирующие, пластифицирующие и проникающие свойства бентонита обеспечивают его широкое применения в составе инъекционных и цементационных растворов. Последние, в свою очередь, эффективны для заделывания трещин и заполнения пустот. По этой причине бентонит считается важным материалом для строительства ГЭС, дамб и плотин, каналов, прудов, подвалов жилых и производственных зданий.

Узнать цену и купить бентонит для строительства вы можете обратившись по телефонам: 8 (800) 200-12-57, 8 (903) 280-77-90, 8 (495) 981-12-57

БЕНТОПРОМ | База знаний | Бентонит

Бентонит — это минеральные образования, относящиеся к классу алюмосиликатов. Бентониты обладают высокой дисперсностью с размером кристаллов на уровне менее 1 мкн. и, вследствие этого, имеют большую удельную поверхность. Особенности кристаллохимического строения бентонитов обуславливают наличие на их поверхности ионообменных катионов, активно влияющих на физико-химические свойства минералов.

 

Практически во всех технических изданиях начала 20 века при рассмотрении бентонитов фигурируют два названия: фуллеровы земли и бентониты. К фуллеровым землям со времен Римской империи относили глины, способные поглощать дисперсные частицы различных размеров. Такие глины употребляли для очистки от жира шерсти, используемой для изготовления сукна. Фуллер (fuller) с английского переводится как сукновал. Было установлено, что в природе встречается два типа сукновальных глин: первый используется в естественном виде, а второй после химической обработки или активации. Крупные скопления глин второго типа были найдены вблизи форта Бентон (США), вследствие чего и получили название бентонит. Более поздние минералогические исследования показали, что и фуллеровы земли и бентониты имеют практически одинаковый минеральный состав.

Строение и состав

        Бентонит — порода, состоящая в основном из смектитовых минералов. В группу смектитов входит несколько минералов: монтмориллонит, бейделлит, нонтронит и ряд менее распространенных. Кристаллическая решетка всех смектитов состоит из слоев. В элементарную ячейку входят 3 слоя, которые образуют пакет: крайние верхний и нижний слои пакета состоят из тетраэдров AlO4,SiO4 и называются тетраэдрическими. Между тетраэдрическими слоями расположен слой, состоящий из октаэдров Al и Fe, названный октаэдрическим. Трехслойный пакет имеет отрицательный заряд, обусловленный замещением трехвалентных элементов (Al,Fe) в октаэдрическом слое на двухвалентные элементы (Мg,Fe) или четырехвалентного Si на трехвалентный Аl в тетраэдрическом слое. Возможен вариант, когда отрицательный заряд пакета обусловлен реакциями замены, как в октаэдрическом, так и тетраэдрическом слоях. Благодаря отрицательному заряду, на поверхности пакета располагаются положительные одно-, двух- и трехвалентные катионы. Это, главным образом, Na, K, Ca, Mg и Fe. В результате взаимодействия с водой вокруг этих катионов могут образовываться гидратные оболочки и агрегат пакетов при этом набухает. Характерно, что объем гидратной оболочки для разных катионов различен. Наибольшей гидратирующей способностью обладают ионы щелочных металлов и в первую очередь натрий. Существенно меньшей гидратирующей способностью обладают ионы щелочноземельных металлов: кальция и магния.
    Указанная особенность смектитов набухать, увеличиваясь в объеме в 2-20 раз является чрезвычайно важным свойством для их промышленного использования. Среди смектитов наиболее высокой набухающей способностью обладает монтмориллонит, в котором главным обменным катионом является Na. Такие бентониты называются щелочными. Бентониты, в которых среди обменных катионов преобладает Са, получили название кальциевых. Кроме Са в монтмориллоните в значительном количестве может присутствовать Mg. В некоторых бентонитах магний занимает преобладающее положение по отношению к кальцию. Наиболее часто встречаются кальциево-магнезиальные (щелочноземельные) разновидности. Кальциевые и кальциево-магнезиальные бентониты можно перевести в разряд натриевых путем их обработки растворами натриевых солей. Такие натриевые бентониты называются активированными, а процесс ионообменного замещения — активацией.
     В соответствии с требованиями современной промышленности к классическим бентонитам относится монтмориллонитовая глина, в которой содержание монтмориллонита составляет более 70%. Если глина на 80-90% состоит из смешанослойных минералов, в которых содержание монтмориллонитовых слоев превышает 70 %, то ее можно относить к бентонитам, но с несколько другим названием: гидрослюдистый (иллитовый) или калиевый бентонит. Все глины с содержанием монтмориллонита менее 70 % или в которых вместо монтмориллонита присутствует какой-либо другой минерал из группы смектитов следует относить к бентонитоподобным глинам или «бентоноидам».

Общими свойствами бентонитовых глин являются дисперсность, адсорбция, набухаемостъ и связующая способность.

Типовой химический состав бентонита, %



Al2O3 SiO2TiOCaO Fe2O3 K2O Na2O  SO3MgO CO2FeOп.п.п
 15,60 52,460,65 1,653,67 0,24 0,620,303,96 0,51следы20,27

 По химическому составу различают два вида бентонитов:
• щелочные — с преобладанием обменного натрия;
• щелочноземельные — с преобладанием обменного кальция.

Сферы применения бентонитовой глины

Бентонитовая глина – один из ценных ископаемых материалов, нашедший свое применение в самых разных областях человеческой деятельности. Другое ее название – сукновальная глина, что связано с использованием таких глин для обезжиривания сукна. В современной промышленности бентонитовая глина используется, главным образом, в металлургии — для формирования железнорудных окатышей и изготовки формовочных смесей. Не менее важно использование бентонитовых глин при приготовлении буровых и строительных растворов, средств очистки нефтепродуктов, а также в качестве сырья для производства тепло- и гидроизоляционных материалов.

В чистом виде бентонитовая глина используется редко, чаще всего в промышленности и других областях хозяйства применяются бентонитовые глинопорошки, которые являются продуктом сушки и тонкого помола природной бентонитовой глины с сохранением всех её коллоидно-химических свойств.

Бентонитовый глинопорошок имеет ряд преимуществ перед комовыми глинами: диспергирование (набухание) мелких частиц происходит быстрее и полнее; транспортировка глинопорошка, особенно на большие расстояния, обходится дешевле; широко используется механизация и автоматизация процессов приготовления растворов.

Качество бентопорошков и отнесение их к различным маркам определяется, во-первых, качеством исходной глины, во-вторых, методами технологической переработки. В процессе производства возможна модификация или повышение качества глинопорошков путем обработки глин различными реагентами во время помола. Например, значительно улучшают качество бентопорошков введение кальцинированной соды Na2CO3 и акриловых полимеров. Эффект модификации выражается в повышении вязкости глинистой суспензии за счет дополнительного диспергирования глины, увеличения объема связанной воды, вязкости дисперсионной среды и усиления гелеобразования.

   Бентонитовые глинопопрошки добавляют в состав полимерных материалов, примешивают к бетонам для повышаения водоадгедиозных характеристик.

   На основе бентонитового порошка производятся наиболее доступные по стоимости буровые смеси, обладающие высокими эксплуатационными свойствами и обеспечивающие отличные результаты при вертикальном или горизонтальном бурении. Хотя глина не является единственным компонентом бурового раствора, можно, тем не менее, утверждать, что такие важные характеристики, как вязкостные, структурирующие и фильтрационные существенно зависят от содержания и коллоидно-химических свойств глинопорошка. Очевидно, качество глинопорошка тем лучше, чем при меньшем содержании глинистой фазы он образует дисперсию с заданными свойствами. Это равнозначно определению качества глинопорошков по величине выхода раствора (ВР) с нормированным минимальным значением эффективной вязкости. Его влияние, непосредственно на технико-экономические показатели бурения, определяется изменением механической скорости бурения и расхода химических реагентов. Кроме того, ВР влияет и на величину эксплуатационных затрат буровых предприятий по статье транспортные расходы.

   Бентонитовые глинопорошки в сочетании с огнеупорными материалами – основное сырьё для изготовления природных формовочных смесей, применяемых в металлургической промышленности. Формовочной называется смесь песчано-глинистых и огнеупорных материалов, которая используется для изготовления разовых и полупостоянных форм. Основные свойства, такие как формуемость, газопроницаемость, прочность, газопроницаемость, огнеупорность, обеспечиваются определенным сочетанием компонентов и качеством их смешения. Прочной форма будет, если соотношение глины и влаги в смеси не нарушено. Чем больше глины, тем лучше склеивание между частицами, и тем прочнее будет форма. Размер зерен песка, количество глины и влаги определяют пластичность формовочной смеси. На огнеупорность влияют размер зерен песка и его химический состав. Чем больше зерна, тем сложнее металлу оплавлять их, то есть огнеупорность выше. Формовочные смеси на основе бентонитовой глины отличаются высокой прочностью, оптимальной газонепроницаемостью, при этом легко формуются и экологически чисты.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:

Системы буровых растворов

 



содержание   .. 













10    ..

 

 

 


ГЛАВА  V


 


Системы буровых растворов


 


В этом разделе приведена информация о назначении, методах приготовления
и регулирования свойств основных систем буровых растворов, применяемых
при бурении скважин в различных геологических условиях.


Повторно приведены (глава IV)
краткие сведения о функциональном назначении каждого реагента и
материала, ожидаемые виды загрязнений растворов и методы корректирования
свойств раствора в этих ситуациях; дана технология приготовления
растворов, включающая последовательность добавления компонентов и время
перемешивания после ввода каждого.


Особое внимание уделяется специальным системам буровых растворов, от
которых в значительной степени зависят конечные технико-экономические
результаты строительства скважины.


Важным разделом является технология обработки раствора в промысловых
условиях, включающая использование комбинированных реагентов, их состав
и технологию применения в зависимости от темпа углубления скважины.


 


5.1.        Бентонитовый  раствор  для  забуривания  скважин  (Бурение
под кон
дуктор)


          Верхняя часть разреза скважины обычно представлена
слабосцементированными песками, глинами и песчаниками. Для бурения этих
отложений требуется достаточно вязкий бентонитовый раствор с умеренной
водоотдачей. Такой раствор в отложениях неустойчивых песков формирует
стабилизирующую эти породы фильтрационную корку. Разбуриваемые глины и
суглинки частично переходят в раствор, вызывая повышение вязкости и СНС,
которые легко снижаются до нужных значений разбавлением водой. Важной
особенностью при выполнении этой работы является качество бентонита,
применяемого для приготовления раствора. ОАО «ИКФ» поставляет
высококачественный бентонит, отвечающий API стандарту, выход раствора из
1тн этого бентонита составляет 18-20м3, а время приготовления
исходного раствора — 1,5-2 часа.


 


Состав раствора № 5.1., кг/м3


Бентонит                                           50 — 60


2СО3                                                1


NаОН                                                  1


ИКД                                                    1


Свойства раствора


Плотность, г/см3                              1,05


Условная вязкость, сек                    40 — 50


Пластическая вязкость, сПз            8 — 10


ДНС, дПа                                          60 — 100


СНС0/10, дПа                                     30 — 60/50 —
100


Водоотдача, см3/30мин (API)           10 — 12


рН                                                     9


 


Технология приготовления


          В воду затворения добавляют кальцинированную и каустическую
соды и через смесительную воронку вводят бентонит. После перемешивания в
течение 1,5 — 2 часов раствор готов.


 


5.2.         Бентонитовый  раствор  для  бурения  вечной  мерзлоты


(Бурение  под  кондуктор)


          Отложения вечной мерзлоты представлены песками и глинами,
сцементированными льдом. При промывке скважины раствором с положительной
температурой происходит растепление выбуренной породы и стенок скважины
с образованием больших каверн. При этом происходит сильное разбавление
раствора с резким падением вязкости и СНС. Для поддержания
структурно-механических свойств на заданном уровне расходуется большое
количество бентонита и раствора в целом, а иногда возникают и
осложнения, связанные с кавернами. Одновременно из мерзлоты в раствор
попадает большое количество песка, и появляются проблемы с очисткой
раствора.


          В ОАО «ИКФ» разработан простой по составу специальный раствор
для бурения в условиях вечной мерзлоты.


          К хорошо прогидратированному бентонитовому раствору добавляют
2-3 кг/м3 КСl (NaCl). От ввода соли в таком малом количестве
раствор несколько загустевает без изменения водоотдачи и приобретает,
таким образом, мгновенные структурообразующие свойства. Значения СНС
данного раствора через 10сек, 1 минуту и 10 минут покоя  являются
достаточно высокими и мало отличаются между собой.


          При таком растворе у стенок скважины, особенно в кавернах,
образуются застойные зоны, за счет чего резко снижается темп растепления
стенок скважины, уменьшается размер каверн и интенсивность разбавления
раствора.


          Опыт показывает, что с применением такого раствора при
забуривании вечной мерзлоты почти не требуются дополнительные обработки
раствора бентонитом, снижается расход материалов и снижаются затраты
времени на осложнения, связанные с кавернообразованием.


 


Состав раствора № 5.2, кг/м3


Бентонит                                           50


Na2CO3                                                1


NaOH                                                  1


Свойства  раствора


Плотность, г/см3                              1,04


Пластическая вязкость, сПз            6


ДНС, дПа                                          60


СНС0/1/10, дПа                                    70/100/180


Водоотдача, см3/30мин (API)           14,5


рН                                                     9,5


 


Состав  раствора  № 5.2.1


Раствор №6.2 + 3кг/м3 NaCl.


 


Свойства  раствора


Плотность, г/см3                              1,04


Пластическая вязкость, сПз            9


ДНС, дПа                                          220


СНС0/1/10, дПа                                    200/220/260


Водоотдача, см3/30мин (API)           14


рН                                                     9,2


 


5.3          Полимер
–бентонитовый  раствор  для  массового  бурения


          Эта система должна отличаться простотой приготовления, низкой
стоимостью, малой чувствительностью к разбуриваемым породам и
совместимостью с другими дополнительными реагентами (разжижители,
смазывающие добавки). К таковым относится пресные бентонитовые растворы
на основе полисахаридных полимеров и системы на основе лигносульфонатных
реагентов.


 


Состав  раствора  № 5.3, кг/м3


Бентонит                                           30 — 40


Na2CO3                                              0,5
– 1,0


NaOH                                                0,5


КМЦ LV (HVT)                                5


ИКД                                                  1


ИКЛУБ                                             3 — 5


ИКСИН — О(1)                                  1


ИКДЕФОМ                                       0,2


ИКСТАБ-L                                       0,2 — 0,5


ИККАРБ-75/150                                50 — 100


Свойства  раствора


Плотность, г/см3                              1,04 — 1,10


Условная вязкость, сек                    20 — 35


Пластическая вязкость, сПз            10 — 18


ДНС, дПа                                          40 — 80


СНС0/10, дПа                                     10 — 30/20 —
60


Водоотдача, см3/30мин (API)           6 — 10


рН                                                     8 — 9


         


Назначение  реагентов


Бентонит —
структорообразователь, регулятор водоотдачи.


Na2CO3 — реагент
для связывания ионов Ca Mg.


NaOH –
регулятор рН.


КМЦ-LV (HVT) —
регулятор водоотдачи.


ИКД — буровой детергент,
ПАВ, предупреждающий сальникообразование.


ИКЛУБ — смазывающая добавка.


ИКСИН — О(1) – разжижители
типа акрилатных олигомеров, НТФ, ОЭДФ, ИКЛИГ-1 и др.


ИКДЕФОМ — пеногаситель.


ИКСТАБ-L – флокулянт,
частично гидролизованный полиакриламид.


ИККАРБ-75/150 
карбонатный утяжелитель из мрамора фракций 75 и 150мкм.


 


Технология  приготовления  и  обработки  раствора


          В воду затворения добавляют в нужном количестве
кальцинированную и каустическую соду, и через гидроворонку вводят
бентонит. Через 1 час перемешивания вводят КМЦ с темпом 8-10
минут/мешок, а затем добавляются все остальные реагенты.


          ИКСИН и ИКДЕФОМ вводятся в буровой раствор
периодически, по мере необходимости. ИКСТАБ-L вводится
в раствор при бурении для флокуляции выбуренной породы и, следовательно,
для повышения качества механической очистки раствора. Одновременно
ИКСТАБ-L обеспечивает
частичное ингибирование неустойчивых глин.


 


5.4          Полимер
– бентонитовый  раствор  на  основе


лигносульфонатов


          В отличие от системы 5.3 в этом растворе два полимерных
регулятора водоотдачи КМЦ и ИКЛИГ-2. Этот раствор технологически более
совершенен. ИКЛИГ-2 — универсальный реагент, регулятор водоотдачи и
умеренный разжижитель. Кроме того, фильтрационная корка раствора,
содержащего лигносульфонатные реагенты, обладает низким напряжением
сдвига, в результате чего снижается вероятность прихвата, так как
уменьшается коэффициент трения бурильной колонны о стенку скважины.


          Лигносульфонатные реагенты являются хорошими эмульгаторами. В
присутствии реагента ИКЛИГ-2 эффективными являются разжижающие обработки
известью и хромпиком. Низкомолекулярные фракции ИКГЛИК-2 положительно
влияют на качество вскрытия продуктивного пласта.


          К недостаткам ИКЛИГ-2 относятся высокая пенообразующая
способность и большой расход при сравнительно низкой стоимости этого
реагента.


 


Состав  раствора  № 5.4, кг/м3


Бентонит                                           30 — 40


Na2CO3                                              1,0


NaOH                                                1,0


ИКГЛИК-2                                       10 — 20


КМЦ LV (HVT)                                3
— 5


ИКД                                                  1


ИКЛУБ                                             3 — 5


ИКЛИГ-1                                          1 — 2


ИКДЕФОМ                                       0,3


ИКСТАБ-L                                       0,2 — 0,5


ИККАРБ-75/150                                50 — 100


 


Свойства  раствора


Плотность, г/см3                              1,04 — 1,10


Условная вязкость, сек                    20 — 30


Пластическая вязкость, сПз            10 — 18


ДНС, дПа                                          40 — 80


СНС0/10, дПа                                     10 — 20/20 —
40


Водоотдача, см3/30мин (API)           7 — 9


рН                                                     8 — 9


         


Назначение  реагентов


Бентонит —
структорообразователь, регулятор водоотдачи.


Na2CO3 — реагент
для связывания ионов Ca Mg.


NaOH –
регулятор рН.


КМЦ-LV (HVT) —
регулятор водоотдачи.


ИКЛИГ-2  регулятор
водоотдачи, умеренный разжижитель.


ИКЛИГ-1 – разжижитель.


ИКД — буровой детергент,
ПАВ, предупреждающий сальникообразование.


ИКЛУБ — смазывающая добавка.


ИКДЕФОМ — пеногаситель.


ИКСТАБ-L – флокулянт,
частично гидролизованный полиакриламид.


ИККАРБ-75/150 
карбонатный утяжелитель из мрамора фракций 75 и 150мкм.


 


Технология  приготовления  раствора


          К воде затворения добавляются каустическая и кальцинированная
сода, и через воронку вводится бентонит, через 1 час перемешивания
вводятся КМЦ, ИКЛИГ-2, ИКДЕФОМ. Через 1 час перемешивания раствор готов.


          При бурении для пополнения объема к циркулирующему раствору
добавляют КР следующего состава, кг/м3:


          Na2CO3                                              1


NaOH                                                1


ИКЛИГ-2                                          10 — 20


КМЦ LV                                           3 — 5


ИКДЕФОМ                                       0,3


Остальные реагенты, по мере необходимости, могут быть добавлены в
буровой раствор КР, который потом вводится в циркулирующий раствор при
бурении или промывках.


 


§ 1.  Ингибирующие  буровые  растворы


          Такие системы созданы для предупреждения аварий и осложнений,
связанных с осыпями и обвалами неустойчивых глин. Этот вид осложнений
при бурении вызывает наибольшие потери, которые нередко заканчиваются
ликвидацией скважин, поэтому трудно переоценить роль буровых растворов в
решении этой нелегкой задачи.


          В настоящее время уровень знаний и практических достижений в
этой области таков, что проблема бурения в неустойчивых глинах
практически не существует. Успех предупреждения осыпей и обвалов
глинистых пород в различных геологических условиях полностью зависит от
правильного выбора типа бурового раствора, его состава и свойств.


          Поведение потенциально неустойчивых глин определяется двумя
основными факторами — физико-химическим и физическим.


Первый фактор является основным, и его сущность заключается в характере
(механизме) физико-химического взаимодействия бурового раствора и его
фильтрата с разбуриваемыми глинами.


Проявление так называемого физического фактора заключается в выпучивании
глин в скважину под действием аномально высоких поровых давлений в
глинах или горного давления в зонах тектонических нарушений, когда
глинистые породы «перемяты» при больших углах падения пород.


          Рассмотрим последовательно действие обоих факторов.


          Физико-химическое взаимодействие глин с буровыми растворами
(фильтратом) начинается с процессов их гидратации кристаллов глинистых
минералов и набухания в микротрещинах. Расклинивающее давление
кристаллического набухания проявляется на расстоянии, соизмеримом с
толщиной гидратной оболочки и, чем ближе к поверхности, тем выше
давление набухания, величина которого достигает тысяч атмосфер.
Физическое противостояние таким силам (повышение плотности раствора)
практически не реально.


          Однако, подавить процесс набухания глин можно
физико-химическими методами, именно этот процесс и называется
ингибированием. Это достигается с применением в растворах
электролитов(солей) в определенных концентрациях, превышающих порог
коагуляции. Из числа известных растворов этого типа (гипсовый,
хлоркальциевый) наиболее эффективным является калиевый раствор.
Уникальность этого раствора заключается в том, что ион калия, в
сравнение с другими катионами, обладает особым ингибирующим действием.
Во-первых, он подавляет процесс набухания глин, адсорбируясь в
достаточном количестве на базальных плоскостях, и полностью нейтрализует
заряд поверхности. Ион калия является практически негидратируемым
катионом, за счет чего достигается надежная коагуляция плоскостей глины.
Во-вторых, малый размер гидратированного катиона калия позволяет ему
проникать в особые места кристаллической решетки глин и необратимо
нейтрализовать отрицательный заряд поверхности глины. В результате
такого химического взаимодействия происходят изменения минералогической
природы глин, которые превращаются в водонечувствитель-ный минерал –
довольно хорошо окристаллизованную гидрослюду. Этот процесс практически
необратим. Интенсивность такого процесса насыщения глины ионами калия
зависит от концентрации данных ионов, примесей других солей, температуры
и величины рН. Дешевым и доступным источником ионов калия является
хлористый калий. Оптимальная концентрация этого ингибитора в растворе
колеблется от 5 до 12% и зависит от физико-химических свойств
разбуриваемых глин и концентрации других солей (неизбежные примеси),
которые замедляют действие ионов калия. Для эффективного ингибирования
необходимо, чтобы концентрация хлорида калия не менее, чем в 3 раза
превышала концентрацию других солей (NaCl, Na2SO4,
CaSO4). Так, если калиевый раствор готовится на морской воде
(концентрация солей 3-3,5%), содержание хлористого калия в растворе
должно быть 10-12%. Важным условием является величина рН, которую
необходимо поддерживать на уровне 9-10. Интенсивность ингибирования
возрастает с повышением температуры.


          Все указанные условия выполнимы в процессе бурения, поэтому
калиевые растворы широко и успешно применяются.


          В последние годы разработан ряд дополнительных органических
ингибиторов, усиливающих действие калиевого раствора.


Это — полиакриламид низкого и высокого молекулярного веса (ИКСТАБ),
сульфированный асфальт (ИКМАК) и гликоли различного строения и
молекулярного веса (ИКГЛИК). Из их числа наиболее эффективно усиливают
ингибирующую способность калиевого раствора гликоли за счет дальнейшего
и более глубокого снижения степени гидратации глин. Благодаря применению
таких систем полностью удается избежать осыпей неустойчивых глин даже в
особо сложных геологических условиях.


          Для приготовления и регулирования свойств калиевых растворов
используются стандартные солестойкие реагенты, наиболее эффективными  из
них являются полисахариды семейства ПАК.


          Аналогичные явления и физико-химические процессы происходят
также при взаимодействии неустойчивых глин с растворами на
углеводородной основе (РУО). В полевых условиях безводных РУО не бывает,
минимальное содержание воды в них составляет 5-8%. Прямого контакта
проэмульгированных в РУО капелек воды нет, однако в этой среде
достаточно активно может проходить процесс увлажнения глин, вплоть до  и
их осыпей. Перенос влаги из раствора в стенку скважины идет через пары
воды, давление которых над раствором и глиной с естественной влажностью
(3-5%) не одинаковы и, как правило, последнее оказывается ниже. В этих
условиях для предупреждения увлажнения неустойчивых глин и их осыпей,
необходимо сбалансировать давление паров воды над раствором и
разбуриваемой глинистой породой. Для этого в водную фазу раствора на
углеводородной основе вводят электролиты такие, как NaCl и CaCl2,
в больших количествах, вплоть до насыщения. Это приводит к требуемому
снижению давления паров воды над РУО (в 1,5-2 раза), предупреждению
увлажнения с набуханием глин и их осыпей за счет физико-химического
взаимодействия.


          Не менее важным в проблеме устойчивости глин является и так
называемый физический фактор.


          Действие этого фактора проявляется при бурении в условиях АВПД
и нарушенных, перемятых зонах, когда осыпи горных пород происходят под
воздействием физических сил, а гидростатического столба жидкости
недостаточно для сдерживания этого процесса. Интенсивность этих
осложнений может быть различной в зависимости от геологических условий.


          Предупредить осыпи в этих случаях удается путем ступенчатого
повышения плотности бурового раствора (по 0,05-0,1 г/см3).
Как правило, горно-геологические условия бурения бывают известны, и
требуемая плотность раствора регламентируется в программе по буровым
растворам или в программе на бурение скважины.


          Однако, очень важно распознавать причину осложнений.
Физико-химическое взаимодействие глин с буровым раствором происходит
постоянно, а проявление физических сил наблюдается только в особых
геологических условиях. В большинстве случаев нормальной плотности
бурового раствора (1,12-1,2г/см3) бывает достаточно для
достижения физического баланса в скважине.


          Вот почему, на основе имеющейся геологической информации о
потенциально неустойчивых глинах в разрезе скважины необходимо правильно
выбрать тип бурового раствора, ингибирующая активность которого должна
быть достаточна для данной породы. Если при бурении с промывкой таким
раствором происходят осложнения из-за осыпей и обвалов глин, необходимо
ступенчато повышать плотность раствора.


          Далее, рассмотрим несколько составов и свойства ингибирующих
калиевых растворов.


 


5.5.  Калиевый-глинистый  буровой  раствор


 


Состав  раствора, кг/м3


Бентонит                                           30 — 40


Na2CO3                                              0,5


NaOH                                                1


KCl                                                    50


ЭКОПАК R                                                2


ЭКОПАК SL                                    8


ИКЛУБ                                             3 — 5


ИКДЕФОМ                                       0,2


ИКСИН — О (1)                                 1


ИКД                                                  1


ИККАРБ-75/150                                50


 


Свойства раствора


Плотность, г/см3                              1,06 – 1,10


Условная вязкость, сек                    25 — 40


Пластическая вязкость, сПз            8 — 30


ДНС, дПа                                          60 — 100


СНС0/10, дПа                                     10 — 20/20 —
50


Водоотдача, см3/30мин (API)           6 — 8


рН                                                     9 — 10


Содержание KCl в фильтрате не менее 4%.


 


Это наиболее простая модификация глинистого калиевого раствора, который
широко применяется в массовом бурении в неустойчивых глинах.
Одновременно, в таком растворе выбуренная глина ингибируется,
следовательно, меньше наработка раствора.


 


Назначение  реагентов


Кальцинированная сода — для
связывания ионов кальция, улучшает диспергирование глин.


Каустическая сода —
регулятор pH


KCl — ингибитор глин.


ЭКОПАК R — высокоэффективный
регулятор вязкости и водоотдачи.


ЭКОПАК SL —
высокоэффективный регулятор вязкости и водоотдачи, в калиевом растворе —
эффективный разжижитель.


ИКЛУБ — смазывающая добавка.


ИКДЕФОМ – пеногаситель.


ИКСИН-О (1) – разжижитель.


ИКД — буровой детергент для
предупреждения сальникообразований.


ИККАРБ-75/150 
карбонатный утяжелитель.


 


Технология  приготовления  раствора


В воду добавляют каустическую и кальцинированную соду. Концентрация
кальцинированной соды колеблется в широком диапазоне в зависимости от
содержания ионов кальция в воде затворения, которые необходимо связывать
этой содой. Затем вводят бентонит и периодически перемешивают в течение
часа. Вводят хлористый калий и перемешивают 5 минут. Затем добавляют
ЭКОПАК R и SL и все остальные реагенты. После перемешивания в течение
1-1,5 часов раствор готов.


          Во избежание образования комков в условиях скважины полимеры
ЭКОПАК R и SL вводят через смесительную воронку со скоростью 7-10 минут
мешок.


Загрязнение  раствора


          При бурении по глинам, содержание ионов калия в фильтрате
раствора снижается за счет обменных реакций на глине. При этом темп
снижения общего содержания хлоридов значительно ниже, то есть снижается
соотношение KCl:NaCl и ингибирующая активность раствора. В связи с этим
требуется дополнительная обработка раствора хлористым калием, что может
повлиять на свойства.


          Для решения указанной задачи проводятся следующие опыты.


1. Загрязнение
раствора глиной.


          К раствору 5.5 добавить 30кг/мпорошка
грубодисперсной глины, имитирующей по составу выбуренную глину,
периодически перемешивать в течение часа, затем замерить свойства
(раствор 5.5.1).


          При такой обработке за счет высокого ингибирующего действия
раствора вязкость особо не изменится, но содержание ионов калия в
фильтрате понижается. Таким образом, следующим приемом по восстановлению
состава раствора становится дополнительная обработка раствора № 5.5.1
хлористым калием в количестве 20 кг/м3, который перемешивают
15-20 минут (раствор 5.5.2) и замеряю свойства, которые не должны особо
изменится. Дополнительная обработка раствора № 5.5.2 ЭКОПАК-SL в
количестве 2 кг/м3 после перемешивания (3-4 раза по 5 минут)
в течение часа снимет все вопросы, включая выявление высокой разжижающей
активности универсального реагента ЭКОПАК-SL.


          Загрязнение калиевого раствора минерализованной пластовой
водой не опасно, оно не вызовет особого изменение свойств, ибо сама
система минерализована. Некоторый рост водоотдачи в этом случае легко
восстановить дополнительной обработкой ЭКОПАК-R или SL (10-20 кг/м3).
Появившиеся ионы кальция связываются кальцинированной содой в расчетном
количестве.


 


5.6.        Ингибирущий  калиевый  раствор  на  основе


лигносульфонатов


          В этом растворе в качестве основного реагента — регулятора
свойств (водоотдачи и вязкости) — используется поликонденсированный
лигносульфонатный реагент ИКЛИГ-2. Отличительная особенность этого
раствора состоит в том, что реагент ИКЛИГ-2 обладает универсальным
действием: умеренно разжижает раствор и снижает водоотдачу. Особенно
эффективна комбинация ИКЛИГ-2 с полисахаридным реагентом ЭКОПАК.
Глинистая корка раствора, содержащего лигносульфонатный реагент
отличается низким напряжением сдвига, что очень важно для предупреждения
затяжек и прихватов, особенно в наклонных и горизонтальных стволах.
Кроме того, этот раствор отличается повышенной термостойкостью (130-140оС)
и стабильностью свойств во времени.


 


Состав  раствора, кг/м3


Бентонит                                           20 — 30


NaOH                                                1 — 2


KCl                                                    50


ИКЛИГ — 2                                        30 – 40


ЭКОПАК-R(SL)                               3
— 5


ИКДЕФОМ                                       0,3


ИКЛУБ                                             3 — 5


 


Свойства  раствора


Плотность, г/см3                              1,08


Условная вязкость, сек                    30 — 40


Пластическая вязкость, сПз            8 — 12


ДНС, дПа                                          50 — 100


СНС0/10, дПа                                     10 — 20/20 —
50


Водоотдача, см3/30мин (API)           6 — 8


рН                                                     9 — 10


 


Назначение  реагентов


Бентонит —
структурообразователь, регулятор водоотдачи.


NaOH — регулятор рН.


KCl — ингибитор глин.


ИКЛИГ-2 — регулятор
водоотдачи, умеренный разжижитель.


ИКДЕФОМ — пеногаситель.


ИКЛУБ — смазывающая добавка.


ЭКОПАК-R(SL) —
регулятор водоотдачи.


 


Технология  приготовления


          К воде затворения добавляют NaOH и бентонит, перемешивают 1
час, затем вводят остальные реагенты. Через 15-20 минут перемешивания
раствор готов.

 

 

 

 

 

 

 

 



содержание   .. 













10    ..

 

 

применение, для бурения скважин, для очищения, гост, марки, плотность, производство, месторождения и производители

Рейтинг материала

20 out of 5

Практичность

20 out of 5

Внешний вид

16 out of 5

Простота изготовления

20 out of 5

Трудоемкость при использовании

20 out of 5

Экологичность

Итоговая оценка

Общая информация

Бентонитовая глина — это материал природного происхождения, который отличается тем, что может применяться едва ли не всюду. Основной составляющей его является монтмориллонит. Именно благодаря ему она приобретает столь выдающиеся свойства гидрофильности и разбухания.

При этом отмечено, что если ограничить количество жидкости, вливаемой в нее, а так же пространство, то из нее возможно получить гель, отталкивающий влагу.

Бентонит обладает потрясающими гидроизоляционными свойствами, из-за чего применим в огромном количестве сфер.

Помимо этого он обладает и следующими характеристиками:

  1. Очищение воды;
  2. Способность препятствовать механическому воздействию;
  3. Прием любой формы без использования каких-либо сложных механизмов;
  4. Задержание не только токсинов, но и влаги.

Кроме этого, отмечается, что в состоянии покоя бентонит способен разжижаться, тогда как при использовании его плотность существенно сгущается. Это и объясняет широкую сферу применения глины данного вида.

Состав бентонитовой глины

Эта глина содержит около 70% минерального компонента, который относится к классу смектитовых минералов. Это монтмориллонит, нонтронит, бейделлит, гидрослюда, каолинит, карбонат, кварц, а так же некоторые другие составляющие.

Данный материал имеет слоистую структуру и влага, попадая в нее, позволяет материалу разбухать в несколько раз.

Помимо указанных выше компонентов, имеет бентонит и другие минералы в составе: натрий, магний, кальций, окись железа, а так же некоторые другие. При этом указывается, что от количества того или иного компонента будут зависеть и свойства всей смеси.

Так, суспензия с большим количеством натрия будет обладать высочайшей скоростью набухания, а вот кальциевый бентонит по данным показателям будет существенно ему уступать.

Глина для кладки печи не только обеспечивает наилучшее сцепление между кирпичами, но и лучше всего переносит постоянное воздействие тепла. Швы при этом не должны превышать 4 мм, в противном случае глина потеряет свои свойства к термической обработке и разрушится.

Для этих целей лучше всего подойдет шамотная глина. О том, как ею правильно пользоваться расскажет статья.

Технические характеристики

Свойства бентонитовой суспензии можно выразить благодаря химическим характеристикам:

  • Набухаемость — способность одной частицей глины притягивать множество водных молекул;
  • Дисперсность — колеблющийся размер частиц глины, которые распределены в одной среде;
  • Адсорбция — способности к поглощению влаги при нахождении в жидкой среде;
  • Коллоидность — свойство распределения веществ по всей дисперсной среде.

Марки ПБМГ бентонитовых порошков производят, согласно ГОСТу, из кальцинированной активированной соды. Согласно ему раствор обязательно должен обладать хорошими качествами условной вязкости, фильтрации и индексом набухания в 10 мл/г.

Глина бентонитовая обладает так же следующими свойствами:

  1. Седиментация 0%;
  2. Плотность до 1,048 см3 на грамм;
  3. Вязкость до 25 сек;
  4. Вес объемный до 0,9 г/см3.

Добыча и производство

Наиболее крупные месторождения бентонита располагаются в России, Испании, Украине, Италии, Греции, США, Канаде. Добыча его производится в карьерах открытым способом. После погрузки, особенно крупные части породы погружают в дробильную машину. Уже после этого глину рассортировывают для различных целей. Некоторые части ее сушат, чтобы после использовать, например, для приготовления раствора, необходимого при бурении.

На территории Российской федерации наиболее известно Курганское, Кудринское и Омское месторождение бентонитовой глины, там же расположены и наиболее крупные ее производители.

Бентонитовые глины Зауралья выходят на всероссийский рынок:

Применение бентонитовой глины

Спектр использования бентонитовой глины невероятно широк. Так, сюда входят следующие области применения:

  • Косметология;
  • Металлургия;
  • Производство керамики;
  • Медицина;
  • Бассейны, в том числе и промышленные;
  • Емкости и резервуары автозаправочных станций;
  • Полигоны отходов;
  • С/х сфера;
  • Дороги, выстраиваемые на слабом грунте;
  • Искусственные водоемы;
  • Строительство, в том числе и подземное;
  • Изготовление лаковой продукции;
  • Производство вин.

Но основной сферой применения является использование данного материала при бурении скважин. Из нее изготавливают специальную жидкость, при помощи которой проводят промывочные работы, позволяющие избавлять от остатков в полости скважины горной породы. При этом существенно по качеству будут отличаться неактивированные или активированные растворы.

Механизм действия подобной гелеобразной жидкости из бетонита достаточно прост. Она окутывает полость скважины тончайшим слоем, который препятствует попаданию в нее газа или нефти. Этот процесс называется глинизацией и он позволяет исключать возможность фонтанирования из скважины нефти, а так же позволяет ускорить буровой процесс.

Кроме того бентонитовую глину используют при бурении скважин на воду, подробнее на видео:

Преимущества и недостатки

Положительной стороной бентонита является не только возможность широкого применения, но и его способностью самостоятельно восстанавливать мельчайшие повреждения.

Так же можно выделить другие плюсы бентонитовой глины:

  1. Выдерживание множества циклов замораживания и размораживания;
  2. Способность не изменять своих свойств в процессе эксплуатации;
  3. Прочность;
  4. Гидроизолирующие свойства;
  5. Обеспечение отличного сцепления грунтов;
  6. Сравнительно простой процесс изготовления раствора и монтажа изделий из бентонита;
  7. Долговечность.

Недостатков у материала, по сравнению с другими типами мало. Так, «жирный» тип бентонитовой глины обладает способностью при высыхании растрескиваться. Это можно предотвратить при помощи специальных обработок, но все же данную особенность можно считать недостатком.

Оценки

  • Цена. Исходя из собственных свойств материал имеет приемлемую стоимость;
  • Практичность. Перечень всех тех сфер применения, в которых можно использовать бентонитовую глину, действительно поражает. Мало какой материал одновременно способен применяться как в косметологии, так и в металлургии;
  • Внешний вид. Она не включает никаких примесей, которые способны сделать ее вид слишком плохим;
  • Простота изготовления. Добыча в карьере, конечно, не представляет никаких сложностей, однако ввиду широкого спектра применения, бентонит будет нуждаться в нескольких типах обработки, что несколько усложнит процесс добычи;
  • Трудоемкость при использовании. Не требует каких-либо дополнительных мер, может использоваться сразу же после покупки;
  • Экологичность. Не просто экологичный, но и очень полезный материал, который даже считают хорошим БАДом для домашней живности. Состав глины уникален благодаря большому количеству минералов и не способен приносить какого-либо вреда.


Понравилась статья?
Поделитесь с друзьями в социальных сетях:

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

И подписывайтесь на обновления сайта в Контакте,
Одноклассниках,
Facebook,
Google Plus или
Twitter.

Приготовление и механизм нового улучшенного флокулянта на основе бентонита для питьевой воды

  • Журналы
  • Публикуйте с нами
  • Партнерские отношения с издательскими организациями
  • О нас
  • Блог

Достижения в области материаловедения и инженерии

Jor Авторы журнала РецензентамДля редакторовОглавлениеСпециальные выпускиПредоставитьДостижения в области материаловедения и инженерии / 2015 / СтатьяСтатьи Разделы

На этой странице

АннотацияВведениеМатериалы и методыРезультаты и обсуждениеВыводы Ссылки ,

Снижение неприятного запаха от натурального каучука с использованием бентонита, модифицированного цинком

Природный бентонит был модифицирован ионами цинка и использовался в качестве наполнителя для уменьшения неприятного запаха от сырого натурального каучука (NR). Характеристика наполнителя показывает ограниченный обмен собственных ионов кальция и предпочтительную адсорбцию ионов цинка на поверхности природного бентонита во время модификации. Процесс модификации также сопровождался образованием бассанита за счет сульфат-ионов, вносимых солью цинка.Модифицированный цинком бентонит демонстрирует антимикробный эффект в отношении микроорганизмов, которые, как известно, разлагают сырой NR или производят неприятный запах. Благодаря своим антимикробным и адсорбционным свойствам бентонит, модифицированный цинком, значительно снижает неприятный запах от сырого NR при дозировке 2,5–7,5 частей на 100 частей на 100%, как показал ольфактометрический тест. Что касается характеристик вулканизации, загрузка модифицированного цинком бентонита в количестве 7,5 частей на сто частей вызвала небольшое уменьшение упругого момента и увеличение времени подвулканизации и отверждения NR.Твердость и свойства прочности на разрыв вулканизированного NR сохраняются после смешивания с модифицированным цинком бентонитом в количестве 7,5 частей на 100 частей на 100 частей.

1. Введение

Зловонный запах сырого натурального каучука (NR) был давней проблемой производителей [1]. Неприятный запах, выделяемый во время обработки и пережевывания NR, нежелателен для рабочих и доставляет неудобства людям, проживающим вблизи предприятий по производству резины [2, 3]. Летучие соединения, образующиеся в процессе микробной деградации углеводов, белков и других нерезиновых компонентов NR, создают неприятный запах [2–5].В настоящее время водяные скрубберы используются для контроля неприятного запаха от NR [1, 5, 6], но стоимость установки и обслуживания делает их непривлекательными для производителей резины. Ранее были изучены несколько методов, основанных на применении твердых адсорбентов и антимикробных агентов для уменьшения неприятного запаха от сырого и вулканизированного NR. Hoven et al. [1] показали эффективность цеолита, хитозана и технического углерода в качестве твердых адсорбентов в снижении неприятного запаха от вулканизированного NR. Perng et al.[7] использовали колонку с гранулированным активированным углем для адсорбции остаточного озона и летучих органических соединений из реактора озонирования, который очищал пахучий газ от обработки резины. Норнаныся и др. [2] замачивали коагулированный латекс NR в разбавленных водных растворах противомикробных агентов (гипохлорит натрия и формальдегид) и неразбавленный HISKA (коагулянт и усилитель плотности латекса NR) для уменьшения неприятного запаха. В этих методах адсорбция твердыми адсорбентами использовалась для улавливания и ограничения выделения пахучих соединений, в то время как антимикробные характеристики выбранных жидких химикатов использовались для подавления микробного роста и разложения NR.

В данном исследовании природный бентонит был использован в качестве переносчика ионов цинка, которые, как известно, обладают антимикробными свойствами [8–11]. Как глинистый минерал, бентонит также широко используется в качестве адсорбента [12]. Твердые адсорбенты, такие как монтмориллонит (основной компонент природного бентонита) и цеолит, ранее использовались в качестве носителей или носителей для ионов тяжелых металлов серебра, меди и цинка [13–19]. Серебро является предпочтительным противомикробным средством, но его относительно высокая стоимость побуждает исследователей исследовать олигодинамический эффект других тяжелых металлов, таких как медь и цинк.Медь, по-видимому, является подходящим выбором для применения противомикробных препаратов в НР, но предыдущие исследования [20] показали восприимчивость вулканизированного НК к самоокислению и разложению при контакте с ионами меди. Таким образом, это исследование было сосредоточено на модификации природного бентонита ионами цинка и его способности уменьшать неприятный запах от сырого NR.

Соответствующие методы были использованы для характеристики фазового и элементного состава, химической структуры и морфологии поверхности природного и модифицированного цинком бентонита с целью понимания процесса модификации.Были также проведены антимикробные анализы отдельных микроорганизмов для измерения антимикробных свойств природного и модифицированного цинком бентонита. Уменьшение неприятного запаха от NR при использовании бентонита, модифицированного цинком, исследовали с помощью метода ольфактометрии. После определения оптимальной загрузки NR для уменьшения запаха, также было изучено и обсуждено влияние бентонита, модифицированного цинком, на отверждение и механические свойства композита NR.

2. Материалы и методы
2.1. Материалы

Порошок природного бентонита (промышленного качества, Saile Industries Inc.) использовали в полученном виде. Катионообменная емкость природного бентонита составляет 134,66 мэкв. На 100 г в соответствии с таблицей данных, предоставленной поставщиком. Для приготовления раствора цинка использовали гептагидрат сульфата цинка (ZnSO 4 · 7H 2 O; аналитическая чистота, Loba Chemie Pvt. Ltd.) и деионизированную воду. Стандартный филиппинский каучук (SPR 10, от Rhodeco Processing Services Inc. и MJ Rubber Agricultural Products Inc.) был использован для ольфактометрического теста и приготовления образцов вулканизированного NR. Компаундирующие ингредиенты, добавленные к NR для вулканизации, такие как стеариновая кислота, оксид цинка, сера и N, -трет-бутил-2-бензотиазилсульфонамид (Rhodeco Processing Services Inc.) также использовали в полученном виде.

Антимикробный анализ и необходимые микроорганизмы / материалы, такие как M. luteus (BIOTECH 1793), X. oryzae (BIOTECH 1792), стерильный физиологический раствор, чашки с агаром, 10% раствор фенола и дистиллированная вода были предоставлены Национальный институт молекулярной биологии и биотехнологии (Лагуна, Филиппины).

2.2. Модификация бентонита цинком

Порошок природного бентонита сначала просеивали (400 меш, Тейлор) перед обработкой 0,2 М раствором цинка (58 г ZnSO 4 · 7H 2 O в 1000 мл деионизированной воды). Постоянное перемешивание 150 г природного бентонита в растворе цинка проводили при комнатной температуре в течение 24 ч с использованием магнитной мешалки (MSH-30A, Wisd Laboratory Instruments) при 1500 об / мин. Суспензию глины центрифугировали (Rotofix 32A, Hettich) и собранное твердое вещество сушили в лабораторной печи с горячим воздухом (DSO-500D, Digisystem Laboratory Instruments) при 90 ° C в течение 100 часов.Бентонит, модифицированный цинком, измельчали ​​в ступке и пестиком, а затем просеивали перед определением характеристик и дальнейшими испытаниями.

2.3. Характеристика природного и модифицированного цинком бентонита

Фазовый состав природного бентонита до и после модификации цинка был получен с использованием портативного рентгеновского дифракционного аппарата (Terra, Olympus). Прибор использовал коизлучение ( λ = 1,79 Å) при регистрации данных интенсивности от 2 θ = 5–55 ° с шагом 0,05 °.Базальный интервал при определенных значениях 2 θ был рассчитан с использованием закона Брэгга. Элементный состав был измерен методом рентгенофлуоресцентного анализа (XRF; BTX II, Olympus) с разрешением 200 эВ на пике кобальта 5,9 кэВ и в диапазоне энергий 3–25 кэВ.

Химическая структура образцов была изучена с использованием инфракрасного спектрометра с преобразованием Фурье (FTIR; Nicolet 6700, Thermo Scientific) в сочетании с кристаллической пластиной с ослабленным полным отражением (НПВО) макроалмазов. Разрешение спектра составляло 2 см -1 , количество кодированных сканирований — 32.Фоновые спектры были получены без образцов до фактического измерения образцов.

Морфологические особенности образцов исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM; S-3400N, Hitachi), работающего при 5 кВ и увеличении 1000x.

2.4. Антимикробные анализы

Анализы на цилиндрических пластинах были выполнены для антимикробного анализа природного и модифицированного цинком бентонита против выбранных микроорганизмов, которые, как известно, разлагают сырой NR или производят неприятный запах. Micrococcus luteus — это грамположительный микроорганизм, ранее классифицированный Nornanysya et al.[3] для получения неприятного запаха от коагулированного латекса NR. Xanthomonas oryzae — это грамотрицательный микроорганизм, который, как известно, разрушает NR [21]. Образец природного или модифицированного цинком бентонита был разбавлен деионизированной водой для получения 2 мл раствора 0,1 г · мл -1 . Тестируемый микроорганизм ( M. luteus или X. oryzae ) из ​​свежевыращенной культуры суспендировали в 3 мл стерильного физиологического раствора. Суспензию физиологического раствора наносили на поверхность чашки с агаром. Культуру инкубировали в течение 24 ч при 35 ° C до появления очевидного роста.Инокулят получали из инкубированной культуры и добавляли в 50 мл стерильного физиологического раствора. Затем микроорганизм равномерно распределяли на новой пластине с агаром до образования слоя однородной глубины.

Три цилиндра, содержащие 0,1 мл раствора образца, 10% фенол (положительный контроль) и дистиллированную воду (отрицательный контроль), помещали на чашку с агаром. Через 18 ч цилиндры снимали с пластины и измеряли диаметр зоны ингибирования с точностью до 0,1 мм. Средний диаметр зоны ингибирования был зарегистрирован с использованием трех образцов.

2.5. Тест ольфактометрии

Метод ольфактометрии, используемый Hoven et al. [1] был адаптирован для оценки эффективности модифицированного цинком бентонита в снижении запаха. Хотя хроматографический анализ обычно используется для измерения концентрации летучих соединений из NR [1–3, 22], Hoven et al. [1] продемонстрировали способность этого метода описывать уменьшение запаха в NR, когда люди-испытатели оценивали запах образцов резины. Более того, неизвестна взаимосвязь между концентрацией летучих соединений и их запахом [7].Для получения статистически достоверных данных в ольфактометрическом тесте приняли участие 50 человек (25 мужчин и 25 женщин) в возрасте от 18 до 25 лет. Ссылки 1–5 в диапазоне от слабого до сильного запаха резины были получены путем заполнения 1, 5, 10, 15 и 20 г сырого NR в пластиковые контейнеры объемом 250 мл соответственно. Образцы каучука были приготовлены путем пластификации необработанного NR с природным или модифицированным цинком бентонитом (0–10 частей на 100 частей на 100 частей на 100 частей) в лабораторной смесительной мельнице (BMM-6, Bharaj Machineries Pvt. Ltd.) при комнатной температуре. Запах 10 г образца каучука в контейнере на 250 мл сравнивали с каждым эталоном.Каждый человек указал ссылочный номер, который соответствует интенсивности запаха образца резины. Результаты теста ольфактометрии были представлены как процент людей, выбравших каждую ссылку. Среднее значение запаха (минимальное значение = 1; максимальное значение = 5) также вычислялось для каждого образца резины. Каждый участник должен был почувствовать запах кофейных зерен (также в контейнере 250 мл) перед каждым сравнением, чтобы стереть свой предыдущий опыт с другими образцами резины и минимизировать путаницу с запахом [1].

2.6. Отверждение и механические испытания

Необработанный образец NR, содержащий модифицированный цинком бентонит в оптимальной для уменьшения запаха пропорции, был смешан с 2 частями стеариновой кислоты на 100%, 5

.