Hustota bentonitovej suspenzie
1. Klasifikácia a výkon kalu
1.1 Klasifikácia
Bentonit, tiež známy ako bentonitová hornina, je ílovitá hornina s vysokým percentom montmorillonitu, ktorá často obsahuje malé množstvo illitu, kaolinitu, zeolitu, živca, kalcitu atď. Bentonit možno rozdeliť do troch typov: bentonit na báze sodíka (alkalická pôda), bentonit na báze vápnika (alkalická pôda) a prírodná bieliaca hlinka (kyslá pôda). Spomedzi nich možno bentonit na báze vápnika rozdeliť aj na bentonity na báze vápnika a sodíka a bentonity na báze vápnika a horčíka.
1.2 Výkon
1) Fyzikálne vlastnosti
Bentonit je v prírodnom stave biely a svetložltý, pričom sa vyskytuje aj vo svetlosivej, svetlozeleno-ružovej, hnedočervenej, čiernej atď. Tuhosť bentonitu sa líši v dôsledku jeho fyzikálnych vlastností.
2) Chemické zloženie
Hlavnými chemickými zložkami bentonitu sú oxid kremičitý (SiO2), oxid hlinitý (Al2O3) a voda (H2O). Obsah oxidu železa a oxidu horečnatého je niekedy tiež vysoký a vápnik, sodík a draslík sú v bentonite často prítomné v rôznych množstvách. Obsah Na2O a CaO v bentonite ovplyvňuje fyzikálne a chemické vlastnosti a dokonca aj technológiu spracovania.
3) Fyzikálne a chemické vlastnosti
Bentonit vyniká svojou optimálnou hygroskopickosťou, teda expanziou po absorpcii vody. Číslo expanzie pri absorpcii vody dosahuje až 30-násobok. Môže byť dispergovaný vo vode za vzniku viskóznej, tixotropnej a lubrikujúcej koloidnej suspenzie. Po zmiešaní s jemnými nečistotami, ako je voda, suspenzia alebo piesok, sa stáva tvárnym a priľnavým. Je schopný absorbovať rôzne plyny, kvapaliny a organické látky a maximálna adsorpčná kapacita môže dosiahnuť 5-násobok jeho hmotnosti. Povrchovo aktívna kyslá bieliaca hlina dokáže adsorbovať farebné látky.
Fyzikálne a chemické vlastnosti bentonitu závisia najmä od typu a obsahu montmorillonitu, ktorý obsahuje. Vo všeobecnosti má bentonit na báze sodíka lepšie fyzikálne a chemické vlastnosti a technologický výkon ako bentonit na báze vápnika alebo horčíka.
2. Kontinuálne meranie bentonitovej suspenzie
Ten/Tá/ToDlhomervloženýbentoniteslurryhustotameterje onlinemerač hustoty buničinyčasto používané v priemyselných procesoch. Hustota suspenzie sa vzťahuje na pomer hmotnosti suspenzie k hmotnosti stanoveného objemu vody. Veľkosť hustoty suspenzie meranej na mieste závisí od celkovej hmotnosti suspenzie a vrtných úlomkov v suspenzii. Mala by sa zahrnúť aj hmotnosť prímesí, ak nejaké existujú.
3. Aplikácia kalu v rôznych geologických podmienkach
Je ťažké vyvŕtať otvor do vrstiev piesku, štrku, kamienkov a rozbitých zón kvôli lepším väzbovým vlastnostiam medzi časticami. Kľúčom k problému je zvýšenie väzbovej sily medzi časticami a kal slúži ako ochranná bariéra v takýchto vrstvách.
3.1 Vplyv hustoty kalu na rýchlosť vŕtania
Rýchlosť vŕtania sa znižuje so zvyšujúcou sa hustotou kalu. Rýchlosť vŕtania sa výrazne znižuje, najmä ak je hustota kalu väčšia ako 1,06 – 1,10 g/cm.3Čím vyššia je viskozita suspenzie, tým nižšia je rýchlosť vŕtania.
3.2 Vplyv obsahu piesku v kale na vŕtanie
Obsah horninového odpadu v suspenzii predstavuje riziko pri vŕtaní, čo vedie k nesprávne vyčisteným vrtom a následnému upchatiu. Okrem toho môže spôsobiť sacie a tlakové vlnenie, čo má za následok únik alebo zrútenie vrtu. Obsah piesku je vysoký a sediment vo vrte je hustý. V dôsledku hydratácie sa stena vrtu zrúti a je ľahké odlupovať povrch suspenzie a spôsobiť nehody vo vrte. Zároveň vysoký obsah sedimentu spôsobuje veľké opotrebovanie potrubí, vrtákov, puzdier valcov vodných čerpadiel a piestnych tyčí a ich životnosť je krátka. Preto by sa za predpokladu zabezpečenia rovnováhy formovacieho tlaku mala čo najviac znížiť hustota suspenzie a obsah piesku.
3.3 Hustota kalu v mäkkej pôde
V mäkkých vrstvách pôdy, ak je hustota suspenzie príliš nízka alebo je rýchlosť vŕtania príliš vysoká, dôjde k zrúteniu vrtu. Zvyčajne je lepšie udržiavať hustotu suspenzie na úrovni 1,25 g/cm.3v tejto vrstve pôdy.
4. Bežné receptúry kalov
V strojárstve existuje mnoho druhov kalov, ale podľa chemického zloženia ich možno rozdeliť do nasledujúcich typov. Metóda dávkovania je nasledovná:
4.1 Suspenzia Na-Cmc (sodná soľ karboxymetylcelulózy)
Táto suspenzia je najbežnejšou suspenziou zvyšujúcou viskozitu a Na-CMC zohráva úlohu pri ďalšom zvýšení viskozity a znížení straty vody. Vzorec je: 150 – 200 g vysokokvalitnej suspenzie z ílu, 1000 ml vody, 5 – 10 kg sódy a približne 6 kg Na-CMC. Vlastnosti suspenzie sú: hustota 1,07 – 1,1 g/cm3, viskozita 25 – 35 s, strata vody menej ako 12 ml/30 min, hodnota pH približne 9,5.
4.2 Suspenzia železnato-chrómiovej soli a Na-Cmc
Táto suspenzia má silné zvýšenie viskozity a stabilitu a železito-chrómiová soľ zohráva úlohu v prevencii flokulácie (riedenia). Vzorec je: 200 g ílu, 1000 ml vody, približne 20 % prídavok čistého alkalického roztoku s 50 % koncentráciou, 0,5 % prídavok roztoku ferochrómiovej soli s 20 % koncentráciou a 0,1 % Na-CMC. Vlastnosti suspenzie sú: hustota 1,10 g/cm3, viskozita 25 s, strata vody 12 ml/30 min, pH 9.
4.3 Suspenzia lignínsulfonátu
Lignínsulfonát sa získava z odpadovej kvapaliny zo sulfitovej buničiny a vo všeobecnosti sa používa v kombinácii s uhoľným alkalickým činidlom na riešenie problémov s flokuláciou a stratou vody v suspenzii na základe zvýšenia viskozity. Receptúra je 100 – 200 kg ílu, 30 – 40 kg sulfitovej odpadovej kvapaliny zo sulfitovej buničiny, 10 – 20 kg uhoľného alkalického činidla, 5 – 10 kg NaOH, 5 – 10 kg odpeňovača a 900 – 1 000 l vody na 1 m3 suspenzie. Vlastnosti suspenzie sú: hustota 1,06 – 1,20 g/cm3, viskozita v lieviku 18 – 40 s, strata vody 5 – 10 ml/30 min a počas vŕtania je možné pridať 0,1 – 0,3 kg Na-CMC, aby sa ďalej znížila strata vody.
4.4 Humínová kyselínová suspenzia
Humínová suspenzia používa ako stabilizátor uhoľné alkalické činidlo alebo humát sodný. Môže sa použiť v kombinácii s inými činidlami na úpravu, ako je Na-CMC. Receptúra na prípravu humínovej suspenzie je pridať 150 – 200 kg uhoľného alkalického činidla (suchá hmotnosť), 3 – 5 kg Na2CO3 a 900 – 1 000 l vody na 1 m3 suspenzie. Vlastnosti suspenzie: hustota 1,03 – 1,20 g/cm3, strata vody 4 – 10 ml/30 min, pH 9.
Čas uverejnenia: 12. februára 2025
