Hustota bentonitové suspenze
1. Klasifikace a vlastnosti suspenze
1.1 Klasifikace
Bentonit, také známý jako bentonitová hornina, je jílovitá hornina s vysokým procentem montmorillonitu, která často obsahuje malé množství illitu, kaolinitu, zeolitu, živce, kalcitu atd. Bentonit lze rozdělit do tří typů: sodný bentonit (alkalická půda), vápenatý bentonit (alkalická půda) a přírodní bělicí hlinka (kyselá půda). Mezi nimi lze vápenatý bentonit také rozdělit na vápenato-sodné a vápenato-hořečnaté bentonity.
1.2 Výkon
1) Fyzikální vlastnosti
Bentonit je v přírodním stavu bílý a světle žlutý, ale objevuje se také ve světle šedé, světle zeleno-růžové, hnědo-červené, černé atd. Tuhost bentonitu se liší v závislosti na jeho fyzikálních vlastnostech.
2) Chemické složení
Hlavními chemickými složkami bentonitu jsou oxid křemičitý (SiO2), oxid hlinitý (Al2O3) a voda (H2O). Obsah oxidu železa a oxidu hořečnatého je někdy také vysoký a vápník, sodík a draslík jsou v bentonitu často přítomny v různém množství. Obsah Na2O a CaO v bentonitu ovlivňuje fyzikální a chemické vlastnosti a dokonce i technologii zpracování.
3) Fyzikální a chemické vlastnosti
Bentonit vyniká svou optimální hygroskopičností, konkrétně expanzí po absorpci vody. Číslo expanze při absorpci vody dosahuje až 30násobku. Může být dispergován ve vodě za vzniku viskózní, tixotropní a mazací koloidní suspenze. Po smíchání s jemnými nečistotami, jako je voda, suspenze nebo písek, se stává tvárným a lepkavým. Je schopen absorbovat různé plyny, kapaliny a organické látky a maximální adsorpční kapacita může dosáhnout 5násobku jeho hmotnosti. Povrchově aktivní kyselá bělicí hlína dokáže adsorbovat barevné látky.
Fyzikální a chemické vlastnosti bentonitu závisí především na druhu a obsahu montmorillonitu, který obsahuje. Obecně má bentonit na bázi sodíku lepší fyzikální a chemické vlastnosti a technologický výkon než bentonit na bázi vápníku nebo hořčíku.
2. Kontinuální měření bentonitové suspenze
Ten/Ta/ToLónmetrvloženýbentoniteslurryhustotametrje onlineměřič hustoty buničinyčasto používané v průmyslových procesech. Hustota suspenze se vztahuje k poměru hmotnosti suspenze k hmotnosti specifikovaného objemu vody. Velikost hustoty suspenze měřené na místě závisí na celkové hmotnosti suspenze a vrtných štěpků v suspenzi. Měla by být zahrnuta i hmotnost příměsí, pokud existují.
3. Aplikace suspenze za různých geologických podmínek
Je obtížné vyvrtat otvor do vrstev písku, štěrku, oblázků a rozbitých zón pro zajištění nižších vazebných vlastností mezi částicemi. Klíčem k problému je zvýšení vazebné síly mezi částicemi a v takových vrstvách se jako ochranná bariéra používá kal.
3.1 Vliv hustoty kalu na rychlost vrtání
Rychlost vrtání se snižuje se zvyšující se hustotou suspenze. Rychlost vrtání se výrazně snižuje, zejména pokud je hustota suspenze větší než 1,06–1,10 g/cm.3Čím vyšší je viskozita suspenze, tím nižší je rychlost vrtání.
3.2 Vliv obsahu písku v kalu na vrtání
Obsah horninového odpadu v suspenzi představuje riziko při vrtání, protože vede k nesprávně vyčištěným otvorům a následnému uvíznutí. Kromě toho může způsobit sací a tlakové vlnění, což má za následek únik nebo zhroucení vrtu. Obsah písku je vysoký a sediment ve vrtu je silný. V důsledku hydratace dochází ke zhroucení stěny vrtu a je snadné vést k odlupování povrchové vrstvy suspenze a vzniku nehod ve vrtu. Zároveň vysoký obsah sedimentů způsobuje velké opotřebení trubek, vrtáků, pouzder válců vodních čerpadel a pístních tyčí a jejich životnost je krátká. Proto by se za předpokladu zajištění rovnováhy formačního tlaku měla co nejvíce snížit hustota suspenze a obsah písku.
3.3 Hustota kejdy v měkké půdě
V měkkých vrstvách půdy, pokud je hustota suspenze příliš nízká nebo je rychlost vrtání příliš vysoká, povede to k propadnutí vrtu. Obvykle je lepší udržovat hustotu suspenze na 1,25 g/cm.3v této vrstvě půdy.
4. Běžné receptury kejdy
Ve strojírenství existuje mnoho druhů suspenzí, ale podle chemického složení je lze rozdělit do následujících typů. Způsob dávkování je následující:
4.1 Suspenze Na-Cmc (sodná sůl karboxymethylcelulózy)
Tato suspenze je nejběžnější suspenzí zvyšující viskozitu a Na-CMC hraje roli v dalším zvýšení viskozity a snížení ztráty vody. Vzorec je: 150–200 g vysoce kvalitní suspenze z jílu, 1000 ml vody, 5–10 kg sody a asi 6 kg Na-CMC. Vlastnosti suspenze jsou: hustota 1,07–1,1 g/cm3, viskozita 25–35 s, ztráta vody menší než 12 ml/30 min, hodnota pH asi 9,5.
4.2 Suspenze železito-chromové soli a Na-Cmc
Tato suspenze má silné zvýšení viskozity a stability a železito-chromová sůl hraje roli v prevenci flokulace (ředění). Vzorec je: 200 g jílu, 1000 ml vody, přibližně 20% přídavek čistého alkalického roztoku o 50% koncentraci, 0,5% přídavek roztoku ferochromové soli o 20% koncentraci a 0,1% Na-CMC. Vlastnosti suspenze jsou: hustota 1,10 g/cm3, viskozita 25 s, ztráta vody 12 ml/30 min, pH 9.
4.3 Suspenze ligninsulfonátu
Lignin sulfonát se získává z odpadní kapaliny ze sulfitové buničiny a obecně se používá v kombinaci s uhelným alkalickým činidlem k řešení problémů s flokulací a ztrátou vody v kalu na základě zvýšení viskozity. Složení: 100–200 kg jílu, 30–40 kg sulfitové odpadní kapaliny ze sulfitové buničiny, 10–20 kg uhelného alkalického činidla, 5–10 kg NaOH, 5–10 kg odpěňovače a 900–1000 litrů vody na 1 m3 kalu. Vlastnosti kalu jsou: hustota 1,06–1,20 g/cm3, viskozita v trychtýři 18–40 s, ztráta vody 5–10 ml/30 min a během vrtání lze přidat 0,1–0,3 kg Na-CMC pro další snížení ztráty vody.
4.4 Suspenze huminové kyseliny
Huminová suspenze používá jako stabilizátor alkalické činidlo na bázi uhlí nebo humát sodný. Lze ji použít ve spojení s dalšími ošetřujícími činidly, jako je Na-CMC. Recept na přípravu huminové suspenze spočívá v přidání 150–200 kg alkalického činidla na bázi uhlí (suchá hmotnost), 3–5 kg Na2CO3 a 900–1000 litrů vody na 1 m3 suspenze. Vlastnosti suspenze: hustota 1,03–1,20 g/cm3, ztráta vody 4–10 ml/30 min, pH 9.
Čas zveřejnění: 12. února 2025
