Bentoniittilietteen tiheys
1. Lietteen luokittelu ja suorituskyky
1.1 Luokittelu
Bentoniitti, joka tunnetaan myös bentoniittikivenä, on savikivi, jossa on runsaasti montmorilloniittia, ja joka sisältää usein pienen määrän illiittiä, kaoliniittia, zeoliittia, maasälpää, kalsiittia jne. Bentoniitti voidaan luokitella kolmeen tyyppiin: natriumpohjainen bentoniitti (emäksinen maaperä), kalsiumpohjainen bentoniitti (emäksinen maaperä) ja luonnollinen valkaisusaha (hapan maaperä). Näistä kalsiumpohjainen bentoniitti voidaan luokitella myös kalsium-natriumpohjaisiin ja kalsium-magnesiumpohjaisiin bentoniitteihin.
1.2 Suorituskyky
1) Fysikaaliset ominaisuudet
Bentoniitti on luonnostaan valkoista ja vaaleankeltaista, mutta sitä esiintyy myös vaaleanharmaana, vaaleanvihreänä vaaleanpunaisena, ruskeanpunaisena, mustana jne. Bentoniitin jäykkyys vaihtelee fysikaalisten ominaisuuksiensa vuoksi.
2) Kemiallinen koostumus
Bentoniitin pääkemialliset komponentit ovat piidioksidi (SiO2), alumiinioksidi (Al2O3) ja vesi (H2O). Myös rautaoksidin ja magnesiumoksidin pitoisuudet ovat joskus korkeita, ja kalsiumia, natriumia ja kaliumia esiintyy usein bentoniitissa eri pitoisuuksina. Na2O:n ja CaO:n pitoisuudet bentoniitissa vaikuttavat sen fysikaalisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin ja jopa prosessiteknologiaan.
3) Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
Bentoniitti erottuu optimaalisen hygroskooppisuuden eli veden imeytymisen jälkeisen laajenemisen ansiosta. Veden imeytymiseen liittyvä laajenemisluku voi olla jopa 30-kertainen. Se voidaan dispergoida veteen muodostaen viskoosin, tiksotrooppisen ja voitelevan kolloidisen suspension. Se muuttuu muovautuvaksi ja tarttuvaksi sekoitettuna hienojen roskien, kuten veden, lietteen tai hiekan, kanssa. Se pystyy absorboimaan erilaisia kaasuja, nesteitä ja orgaanisia aineita, ja sen suurin adsorptiokapasiteetti voi olla jopa viisi kertaa sen paino. Pinta-aktiivinen happovalkaisusavi voi adsorboida värillisiä aineita.
Bentoniitin fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet riippuvat pääasiassa sen sisältämän montmorilloniitin tyypistä ja pitoisuudesta. Yleisesti ottaen natriumpohjaisella bentoniitilla on paremmat fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet sekä teknologinen suorituskyky kuin kalsium- tai magnesiumpohjaisella bentoniitilla.
2. Bentoniittilietteen jatkuva mittaus
TheLonnmetririvissäbentoniteslurrytiheysmittarion verkossamassatiheysmittarikäytetään usein teollisissa prosesseissa. Lietteen tiheys tarkoittaa lietteen painon suhdetta tietyn vesitilavuuden painoon. Paikan päällä mitatun lietteen tiheys riippuu lietteen ja porausjätteen kokonaispainosta. Myös lisäaineiden paino tulee sisällyttää, jos niitä on.
3. Lietteen levitys erilaisissa geologisissa olosuhteissa
Hiekka-, sora- ja pikkukivien kerroksiin sekä rikkoutuneisiin alueisiin on vaikea porata reikää hiukkasten välisten heikompien sidosominaisuuksien saavuttamiseksi. Ongelman avain on hiukkasten välisen sidosvoiman lisääminen, ja lietettä käytetään suojakerroksena tällaisissa kerroksissa.
3.1 Lietteen tiheyden vaikutus porausnopeuteen
Porausnopeus hidastuu lietteen tiheyden kasvaessa. Porausnopeus hidastuu merkittävästi, erityisesti lietteen tiheyden ollessa yli 1,06–1,10 g/cm³.3Mitä suurempi lietteen viskositeetti on, sitä pienempi on porausnopeus.
3.2 Lietteen hiekkapitoisuuden vaikutus poraukseen
Lietteen sisältämä kiviaines aiheuttaa porausriskejä, mikä johtaa porareikien virheelliseen puhdistukseen ja niihin liittyvään jumiutumiseen. Lisäksi se voi aiheuttaa imu- ja paineherkkyyttä, mikä voi johtaa vuotoihin tai kaivon romahtamiseen. Hiekkapitoisuus on korkea ja reiässä oleva sedimentti paksua. Se aiheuttaa reiän seinämän romahtamisen hydraation vuoksi, ja lietekerroksen irtoaminen on helppoa ja se voi aiheuttaa onnettomuuksia reiässä. Samalla korkea sedimenttipitoisuus aiheuttaa suurta kulumista putkille, poranteriin, vesipumppujen sylinteriholkkeihin ja männänvarsiin, ja niiden käyttöikä on lyhyt. Siksi muodostuman paineen tasapainon varmistamiseksi lietteen tiheyttä ja hiekan määrää tulisi vähentää mahdollisimman paljon.
3.3 Lietteen tiheys pehmeässä maaperässä
Pehmeissä maakerroksissa, jos lietteen tiheys on liian alhainen tai porausnopeus on liian suuri, se johtaa reiän sortumiseen. Yleensä on parempi pitää lietteen tiheys 1,25 g/cm³:ssä.3tässä maakerroksessa.
4. Yleiset lietekaavat
Tekniikassa on monenlaisia lietetyyppejä, mutta ne voidaan luokitella seuraaviin tyyppeihin kemiallisen koostumuksensa perusteella. Annostelumenetelmä on seuraava:
4.1 Na-Cmc (natriumkarboksimetyyliselluloosa) -liete
Tämä liete on yleisin viskositeettia parantava liete, ja Na-CMC:llä on tärkeä rooli viskositeetin parantamisessa ja vesihävikin vähentämisessä. Kaava on: 150–200 g korkealaatuista lietesavea, 1000 ml vettä, 5–10 kg soodaa ja noin 6 kg Na-CMC:tä. Lietteen ominaisuudet ovat: tiheys 1,07–1,1 g/cm3, viskositeetti 25–35 s, vesihäviö alle 12 ml/30 min, pH-arvo noin 9,5.
4.2 Rauta-kromisuola-Na-CMC-liete
Tällä lietteellä on voimakas viskositeetin parantuminen ja stabiilius, ja rautakromisuolalla on rooli flokkulaation (laimenemisen) estämisessä. Kaava on: 200 g savea, 1000 ml vettä, noin 20 % puhdasta alkaliliuosta 50 %:n väkevyytenä, 0,5 % ferrokromisuolaliuosta 20 %:n väkevyytenä ja 0,1 % Na-CMC:tä. Lietteen ominaisuudet ovat: tiheys 1,10 g/cm3, viskositeetti 25 s, veden haihtuminen 12 ml/30 min, pH 9.
4.3 Ligniinisulfonaattiliete
Ligniinisulfonaattia johdetaan sulfiittiselluloosan jätenesteestä, ja sitä käytetään yleensä yhdessä kivihiili-alkaliaineen kanssa lietettä viskositeetin kasvun perusteella flokkulaation ja vesihäviön estämiseksi. Kaava on 100–200 kg savea, 30–40 kg sulfiittiselluloosan jätenestettä, 10–20 kg kivihiili-alkaliainetta, 5–10 kg NaOH:ta, 5–10 kg vaahdonestoainetta ja 900–1000 litraa vettä 1 m3 lietettä kohden. Lietteen ominaisuudet ovat: tiheys 1,06–1,20 g/cm3, suppilon viskositeetti 18–40 s, vesihäviö 5–10 ml/30 min, ja porauksen aikana voidaan lisätä 0,1–0,3 kg Na-CMC:tä vesihäviön vähentämiseksi entisestään.
4.4 Humiinihappoliete
Humiinihappolietteessä käytetään stabilointiaineena kivihiili-alkaliainetta tai natriumhydraattia. Sitä voidaan käyttää yhdessä muiden käsittelyaineiden, kuten Na-CMC:n, kanssa. Humiinihappolietteen valmistusohje on lisätä 150–200 kg kivihiili-alkaliainetta (kuivapaino), 3–5 kg Na2CO3:a ja 900–1000 litraa vettä 1 kuutiometriin lietettä. Lietteen ominaisuudet: tiheys 1,03–1,20 g/cm3, veden menetys 4–10 ml/30 min, pH 9.
Julkaisun aika: 12. helmikuuta 2025
