Gęstość zawiesiny bentonitowej
1. Klasyfikacja i właściwości zawiesiny
1.1 Klasyfikacja
Bentonit, znany również jako skała bentonitowa, to skała ilasta o wysokiej zawartości montmorylonitu, która często zawiera niewielką ilość illitu, kaolinitu, zeolitu, skalenia, kalcytu itp. Bentonit można podzielić na trzy rodzaje: bentonit sodowy (gleba alkaliczna), bentonit wapniowy (gleba alkaliczna) oraz naturalną ziemię bielącą (gleba kwaśna). Spośród nich bentonit wapniowy można również podzielić na bentonity wapniowo-sodowe i wapniowo-magnezowe.
1.2 Wydajność
1) Właściwości fizyczne
Naturalny bentonit ma kolor biały i jasnożółty, a także występuje w kolorze jasnoszarym, jasnozielonym, różowym, brązowoczerwonym, czarnym itd. Ze względu na swoje właściwości fizyczne bentonit różni się sztywnością.
2) Skład chemiczny
Głównymi składnikami chemicznymi bentonitu są dwutlenek krzemu (SiO2), tlenek glinu (Al2O3) i woda (H2O). Zawartość tlenku żelaza i tlenku magnezu jest również czasami wysoka, a wapń, sód i potas występują w bentonicie w różnych proporcjach. Zawartość Na2O i CaO w bentonicie wpływa na jego właściwości fizyczne i chemiczne, a nawet na technologię przetwarzania.
3) Właściwości fizyczne i chemiczne
Bentonit wyróżnia się optymalną higroskopijnością, czyli pęcznieniem po absorpcji wody. Współczynnik rozszerzalności związany z absorpcją wody sięga nawet 30-krotności. Można go rozproszyć w wodzie, tworząc lepką, tiksotropową i smarującą zawiesinę koloidalną. Po zmieszaniu z drobnymi zanieczyszczeniami, takimi jak woda, szlam lub piasek, staje się plastyczny i klejący. Jest w stanie absorbować różne gazy, ciecze i substancje organiczne, a jego maksymalna zdolność adsorpcji może sięgać 5-krotności jego masy. Powierzchniowo czynny kwas bielący może adsorbować substancje barwiące.
Właściwości fizyczne i chemiczne bentonitu zależą głównie od rodzaju i zawartości montmorylonitu. Ogólnie rzecz biorąc, bentonit sodowy charakteryzuje się lepszymi właściwościami fizycznymi, chemicznymi i technologicznymi niż bentonit wapniowy lub magnezowy.
2. Ciągły pomiar zawiesiny bentonitowej
TenLonnmeterw liniibentoniteslurrygęstośćmetrjest onlinemiernik gęstości pulpyCzęsto stosowany w procesach przemysłowych. Gęstość zawiesiny odnosi się do stosunku jej masy do masy określonej objętości wody. Wielkość gęstości zawiesiny mierzona na miejscu zależy od całkowitej masy zawiesiny i zwiercin w zawiesinie. Należy również uwzględnić masę ewentualnych domieszek.
3. Zastosowanie szlamu w różnych warunkach geologicznych
Trudno jest wywiercić otwór w warstwach piasku, żwiru, otoczaków i strefach pęknięć, aby uzyskać lepsze właściwości wiązania między cząstkami. Kluczem do rozwiązania problemu jest zwiększenie siły wiązania między cząstkami, a w takich warstwach zaczyn gruntowy pełni funkcję bariery ochronnej.
3.1 Wpływ gęstości zawiesiny na prędkość wiercenia
Prędkość wiercenia maleje wraz ze wzrostem gęstości zawiesiny. Prędkość wiercenia spada znacząco, zwłaszcza gdy gęstość zawiesiny przekracza 1,06-1,10 g/cm3.3Im wyższa lepkość szlamu, tym niższa prędkość wiercenia.
3.2 Wpływ zawartości piasku w zawiesinie na wiercenie
Zawartość gruzu skalnego w szlamie stwarza ryzyko podczas wiercenia, skutkując niewłaściwie oczyszczonymi otworami i późniejszym zakleszczeniem. Ponadto może powodować wzrost ciśnienia i ssania, co prowadzi do wycieków lub zapadnięcia się odwiertu. Wysoka zawartość piasku i gruba warstwa osadu w otworze powodują zapadanie się ścianek otworu z powodu hydratacji, co z kolei może prowadzić do odpadania warstwy szlamu i wypadków w otworze. Jednocześnie wysoka zawartość osadu powoduje duże zużycie rur, wierteł, tulei cylindrów pomp wodnych i tłoczysk, a ich żywotność jest krótka. Dlatego, aby zapewnić równowagę ciśnienia w złożu, należy maksymalnie ograniczyć gęstość szlamu i zawartość piasku.
3.3 Gęstość zawiesiny w glebie miękkiej
W miękkich warstwach gleby, zbyt niska gęstość zawiesiny lub zbyt duża prędkość wiercenia doprowadzi do zapadnięcia się otworu. Zazwyczaj lepiej jest utrzymać gęstość zawiesiny na poziomie 1,25 g/cm³.3w tej warstwie gleby.
4. Typowe wzory zawiesin
W inżynierii istnieje wiele rodzajów szlamów, ale można je podzielić na następujące typy w zależności od składu chemicznego. Metoda dozowania jest następująca:
4.1 Zawiesina Na-Cmc (karboksymetylocelulozy sodowej)
Ta zawiesina jest najpopularniejszą zawiesiną zwiększającą lepkość, a Na-CMC odgrywa rolę w dalszym zwiększaniu lepkości i redukcji utraty wody. Skład: 150-200 g wysokiej jakości glinki zawiesinowej, 1000 ml wody, 5-10 kg sody kalcynowanej i około 6 kg Na-CMC. Właściwości zawiesiny: gęstość 1,07-1,1 g/cm³, lepkość 25-35 s, utrata wody poniżej 12 ml/30 min, pH około 9,5.
4.2 Zawiesina soli żelaza i chromu Na-Cmc
Ta zawiesina charakteryzuje się silnym wzrostem lepkości i stabilnością, a sól żelazowo-chromowa zapobiega flokulacji (rozcieńczaniu). Skład: 200 g glinki, 1000 ml wody, dodatek około 20% czystego roztworu alkalicznego o stężeniu 50%, dodatek 0,5% roztworu soli żelazochromowej o stężeniu 20% oraz 0,1% Na-CMC. Właściwości zawiesiny to: gęstość 1,10 g/cm³, lepkość 25 s, utrata wody 12 ml/30 min, pH 9.
4.3 Zawiesina ligninosulfonianu
Ligninosulfonian jest otrzymywany z ciekłego odpadu pulpy siarczynowej i jest zazwyczaj stosowany w połączeniu z alkalicznym środkiem węglowym w celu rozwiązania problemu antyflokulacji i utraty wody z zawiesiny, w oparciu o wzrost lepkości. Skład mieszanki to 100–200 kg gliny, 30–40 kg ciekłego odpadu pulpy siarczynowej, 10–20 kg alkalicznego środka węglowego, 5–10 kg NaOH, 5–10 kg środka przeciwpieniącego i 900–1000 l wody na 1 m3 zawiesiny. Właściwości zawiesiny to: gęstość 1,06–1,20 g/cm3, lepkość lejkowa 18–40 s, utrata wody 5–10 ml/30 min. Podczas wiercenia można dodać 0,1–0,3 kg Na-CMC w celu dalszego ograniczenia utraty wody.
4.4 Zawiesina kwasu huminowego
Zawiesina kwasu huminowego wykorzystuje alkalia węglowe lub huminian sodu jako stabilizator. Można ją stosować w połączeniu z innymi środkami, takimi jak Na-CMC. Sposób przygotowania zawiesiny kwasu huminowego to dodanie 150–200 kg alkalii węglowej (masa sucha), 3–5 kg Na₂CO₂ i 900–1000 l wody do 1 m3 zawiesiny. Właściwości zawiesiny: gęstość 1,03–1,20 g/cm3, utrata wody 4–10 ml/30 min, pH 9.
Czas publikacji: 12 lutego 2025 r.
