Физико-химические изменения свойств глин при комплексном воздействии химических реагентов и механоактивации

Высокодиспергированные бентониты получают только в присутствии достаточных количеств ионов натрия в слабо щелочных средах, поэтому для щелочноземельных бентонитов основное значение имеет их переведение в Na-форму [2.84-2.86,2.5]. Наиболее типична обработка содой по реакции:

Са²⁺-глина + 2Na⁺ + СОз²‘ —> Иа⁺-глина + .[СаСОз, где СаСОз относительно малорастворимая соль, что обуславливает сдвиг реакции обмена катионов вправо. Степень этого сдвига, т.е. глубина реакции обмена зависит от ряда условий, о которых будет идти речь ниже. Когда натриевые или активированные содой бентониты диспергируются в воде, частицы монтмориллонита не просто разделяются, но также и расслаиваются (деламинируют) на отдельные силикатные пластинки или на их дуплеты или триплеты (рис.2.11.) [2.58, 2.59].

Образование Ма⁺-формы приводит к тому, что кристаллиты Са²⁺ формы распадаются до единичных силикатных слоев, и, в зависимости от степени диспергации возрастает их активная базальная поверхность, растет число частиц, несущих многослойную водную оболочку, а набухание и пластичные свойства такой глины возрастают [2.60].

Модифицирование глин было проведено стандартным способом путем добавления реагенов-модификаторов (в одном случае - МазСОз, в другом - Na2CC>3 и MgO) непосредственно в глинистую суспензию.

Рис.2.11. Схема деламинирования монтмориллонита в результате механохимической активации. Электронно микроскопические снимки, увеличение х 12300 А- исходный, Б- механоактивированный

Б

У пробы Тихменевского участка выход бурового раствора при добавлении 4,4% соды вырос до 12,0 м³/т и до 10,5 м³/т при совместном добавлении соды и оксида магния. Месторождение

Десятый Хутор также значительно повысило свои вязкостные показатели: при добавлении 5,0% соды выход бурового раствора вырос до 8,0 м³/т, при совместном добавлении соды и магнезита до 6,0 м³/т (рис.2.12.).

У Березовской же глины выход бурового раствора по сравнению с исходной глиной вырос незначительно даже при большой добавке соды (6,3%) - до 6,0 м³/т. Для щелочноземельных низкосортных бентонитов, был изучен на примере Березовской глины эффект воздействия еще ряда солей: фтористого натрия (NaF), тринатрийфосфата (ТЧазРОД, гидроксида натрия (NaOH), оксида магния (MgO) и их комбинаций. Во всех случаях выявилось, что воздействие добавок солей путем их введения непосредственно в суспензию дает недостаточно высокий рост выхода бурового раствора: - до 6-6,5 м³/т.

ОИсх глина

ВС добавкой Na2CO3

? С добавкой 0,58% Na2CO3 и 1.76% MgO

Рис.2.12. Показатели выхода бурового раствора при стандартной обработке глин