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鉆井泥漿用膨潤土是膨潤土第二大的用戶,每年用量為70萬噸。
膨潤土是一種以蒙脫石為主要組分的粘土類礦物,具有強烈的吸水性,能吸收相當(dāng) 于本身體積8倍的水,體積膨脹10~30倍,在水溶液中呈懸浮和膠凝狀態(tài)。在進行油、氣鉆井等項工作時,要使用泥漿來冷卻鉆頭、清除碎屑、保護井壁及平衡地壓。膨潤土分散性好、出漿量大,因此是制造鉆井泥漿的理想材料。用作鉆井泥漿的膨潤土,重要的技術(shù)要求是懸浮性質(zhì)、濕篩分析和水分含量。
影響膨潤土礦物吸附作用的因素是:1)膨潤土類型的影響。鈉質(zhì)膨潤土的吸附能力明顯比鈣質(zhì)等其他類型的膨潤土礦物吸附能力強。
2)膨潤土顆粒粉碎粒度大小的影響。根據(jù)固體吸附的理論,進行粉碎的膨潤土礦物的吸附能力明顯提高,粉碎礦物越細(xì),吸附作用越強。
3)溶液介質(zhì)的影響。根據(jù)雙電層理論,膨潤土礦物晶體帶負(fù)電,在形成雙電層時會進行離子交換。如果溶液中離子濃度過高會壓縮膨潤土顆粒雙電層,抑制膨潤土的分散和擴散,甚至使膨潤土產(chǎn)生凝聚和聚結(jié)。
到目前為止,認(rèn)為膨潤土中的水分有三種形態(tài):
一種水是自由水,即膨潤土顆粒吸附的水,加熱到100℃以上,就可脫除自由水,脫除了自由水的膨潤土,粘結(jié)能力不受影響;
二種水是牢固結(jié)合水,110℃下長時間加熱,膨潤土可完全脫除自由水,但不會脫除牢固結(jié)合水。已完全脫除自由水的膨潤土,再在較高的溫度(如200℃,300℃)下加熱仍會繼續(xù)減重,說明仍有水分損失。膨潤土經(jīng)這樣加熱脫水后,只要加水,能完全恢復(fù)粘結(jié)能力;
三種水是晶格水,也有人稱之為結(jié)構(gòu)水。晶格水只有在相當(dāng)高的溫度下才能部分或全部脫除。膨潤水的晶格水脫除以后,即喪失粘結(jié)能力,成為死粘土。不同的膨潤土,喪失粘結(jié)能力的溫度不同。由差熱分析實驗證明:一般來說,天然鈉膨潤土的失效溫度為638℃,鈣膨潤土為316℃。人工活化的鈉膨潤土,由于活化條件各異,失效溫度不一,但都低于天然鈉膨潤土。
如何才能做到對膨潤土的合理的開發(fā)和利用,是我們現(xiàn)今面對的對鈉基膨潤土利用的一大課題。那么在研究如何做到對鈉基膨潤土合理開發(fā)利用之前,首先讓我們了解一下有關(guān)鈉基膨潤土的一些詳細(xì)的資料和開發(fā)現(xiàn)狀:
1、國家的法律法規(guī)對于膨潤土的開采和生產(chǎn)沒有明確的法律條文去規(guī)定,使得很大一部分膨潤土被流失和浪費。
2、膨潤土具有較高的使用和科研價值,在生產(chǎn)生活方面都發(fā)揮著及其重要的作用。
3、膨潤土的開發(fā)大致停留在粗制濫造的水平上,對于其深加工和處理的水平技術(shù)還沒有達(dá)到。
4、膨潤土稀有礦產(chǎn)的特點讓膨潤土資源變得更加寶貴和珍惜起來。
由于圈養(yǎng)動物場和屠宰場、水產(chǎn)加工場產(chǎn)生的污水、臭氣對環(huán)境有害,可在這些場所撒膨潤土,回收肥料?! ∨驖櫷量勺鳛闇啙崴某吻鍎?,被污染水的防水劑、污水處理劑等。用膨潤土處理印染廢水、煤氣洗滌廢水、味精廠等廢水、廢物,去除率達(dá)99。5%。在水庫上游撒膨潤土可使水庫不潔物質(zhì)絮凝沉入庫底經(jīng)生物凈化加以處理。
膨潤土可做防水材料,如瓦楞紙板裝膨潤土的防水板、兩層無紡布中間夾膨潤土的防水氈和一層無紡布一層塑料板中間夾膨潤土的雙重防水板,該材料已在地鐵、大壩底部、垃圾填埋場地下工程中大量使用。膨潤土具有高度的水密性和自身修補復(fù)原的功能,其防水有密實性(鈉膨潤土在水壓狀態(tài)下形成橫隔膜,厚度約5mm時,相當(dāng)于100倍的30cm厚度粘土的密實度)、自保水性能好(鈉膨潤土和水反應(yīng)時,具有l(wèi)3-l6倍的膨脹力,因此能修補2mm以內(nèi)混凝土表面的裂紋)和具有防水性能(鈉膨潤土不會發(fā)生老化或腐蝕現(xiàn)象)等特性。