吸附性
吸附是所有固体物质存在的自然现象。我们将某些分子聚集在膨润土表面的现象,称为膨润土的吸附作用。这种吸附作用在工业上得到了广泛应用。如钻井泥浆经常利用膨润土矿物的吸附特性来调整不同使用目的的泥浆参数,如添加降滤失剂,就是通过高分子聚合物一端吸附在膨润土颗粒表面,另一端溶于水使膨润土颗粒和水分子之间产生了一种间接的联系。形成了一种桥联作用,减少了泥浆中的自由水,改变了泥浆的性能参数,达到降低滤失率的目的。
钙钠膨润土由天然基钙钠膨润土加工而成,是轻型铸件普遍采用的型砂粘结剂。它以实用和铸件清砂便捷而受用户欢迎。和其他黏结剂相比,膨润土有一个重要的特点,就是它具有一定的耐热能力。只要加热温度不太高,脱除了自由水的膨润土只要加水,仍能恢复粘能力。膨润土的粘结能力只有在加水以后才能表现出来。膨润土失去粘结能力,也与它的脱水有关。到目前为止,认为膨润土中的水分有三种形态:一种水是自由水,即膨润土颗粒吸附的水,加热到100℃以上,就可脱除自由水,脱除了自由水的膨润土,粘结能力不受影响;二种水是牢固结合水,110℃下长时间加热,膨润土可完全脱除自由水,但不会脱除牢固结合水。已完全脱除自由水的膨润土,再在较高的温度(如200℃,300℃)下加热仍会继续减重,说明仍有水分损失。膨润土经这样加热脱水后,只要加水,能完全恢复粘结能力;三种水是晶格水,也有人称之为结构水。晶格水只有在相当高的温度下才能部分或全部脱除。膨润水的晶格水脱除以后,即丧失粘结能力,成为死粘土。不同的膨润土,丧失粘结能力的温度不同。由差热分析实验证明:一般来说,天然钠膨润土的失效温度为638℃,钙膨润土为316℃。人工活化的钠膨润土,由于活化条件各异,失效温度不一,但都低于天然钠膨润土。
膨润土遇水有明显的膨胀性能,与盐酸溶液混匀后,膨胀后所占有的体积,称为膨胀倍,以毫升/克样表示。它与胶质价一样,与膨润土的属型和蒙脱石的含量密切相关,同一属型的膨润土。含蒙脱石愈多,膨胀倍愈高。所以,膨胀倍也是鉴定膨润土矿石属型和估价膨润土质量的技术指标之一。
主要仪器与试剂:带塞量筒(100毫升,直径约25毫米) ;盐酸溶液(1N),取83毫升盐酸加水稀释至1000毫升,摇匀。
具体操作步骤:称取1.000克试样于加入30~40毫升水的100毫升带塞量筒内,再加水至75毫升刻度处;盖紧塞子摇晃3分钟,使试样充分散开与水混匀,在光亮处观察,无明显颗粒团块即可;打开塞子,加入25毫升lN盐酸溶液,再塞上塞子,摇晃1分钟;将量筒放置于不受振动的台面上,静置24小时,读出沉淀物界面的刻度值,即为膨胀倍,以毫升/克样表示。
膨润土的膨胀性能好,摇动分散的程度对结果有明显的影响。所以,在充分摇散的前提下,应严格控制摇动的时间;酸性膨润土的膨胀倍有的小于5毫升/克样,而量筒无小于5毫升刻度,无法准确读数,则可以5毫升/克样表示。
很多打桩工程都是用膨润土作为配置钻井泥浆的主要材料之一,然后配置其他材料辅助泥浆的性能,完成桥梁、桥墩的打桩任务。那么打桩配置钻井泥浆还有什么材料呢?它们有什么各自所起的作用呢?
打桩膨润土泥浆的相关材料与作用:
(1)膨润土:作为造浆的主要材料,起到泥浆护壁的作用,一般选用人工钠基膨润土,而普通钙基膨润土则需要改造处理后才可以用于造浆。该产品可用在油包水乳化泥浆中做油中可分散胶体,提高油包水乳化泥浆的粘度、切力,降低其滤失量,增强它的悬浮能力和稳定性。
(2)火碱:调节钻井泥浆的PH值,打桩工程现场的钻井泥浆都是偏碱性的液体,加入火碱提高钻井液粘性性能、减少钻具腐蚀和防止钻井泥浆的发酵问题,平衡地表压力。一般选择包装:每袋25kg。
(3)纯碱:很常用的一种泥浆助剂,它添加到钻井膨润土泥浆中起到降率矢的作用,同时泥浆的粘度和切力增大,此款产品不宜过多使用,否则会导致膨润土颗粒发生聚结。
(4)固体乳化剂:用于钻井泥浆的混油作业和地层液体浸入的时候起到乳化剂的作用,一般很少用到此款产品。
(5)降粘降失水剂:此款产品可以减少钻井泥浆的高温以及高压的失水,有效提高泥浆液体的泥饼质量,泥皮薄,减少泥浆液体中的水分,从而提高泥浆液体性能。
(6)聚酰胺:它是高分子聚合物,遇水易溶解,溶解后出现透明度粘稠液体,在膨润土泥浆中可以提高絮凝度。
(7)聚合物降失水剂:起到抗高温作用的产品,抗温度可达1400C,处理的膨润土泥浆流变性好,在淡水泥浆中有降失水和提粘的作用,盐水泥浆中降率矢和轻微的提粘效果。