Tetthet av bentonittslam
1. Klassifisering og ytelse av slam
1.1 Klassifisering
Bentonitt, også kjent som bentonittstein, er en leirstein med høy prosentandel av montmorillonitt, som ofte inneholder en liten mengde illitt, kaolinitt, zeolitt, feltspat, kalsitt, etc. Bentonitt kan kategoriseres i tre typer: natriumbasert bentonitt (alkalisk jord), kalsiumbasert bentonitt (alkalisk jord) og naturlig blekejord (sur jord). Blant disse kan kalsiumbasert bentonitt også kategoriseres som kalsium-natriumbasert og kalsium-magnesiumbasert bentonitt.
1.2 Ytelse
1) Fysiske egenskaper
Bentonitt er hvit og lysegul i naturlig form, mens den også forekommer i lysegrå, lysegrønnrosa, brunrød, svart osv. Bentonitt varierer i stivhet på grunn av deres fysiske egenskaper.
2) Kjemisk sammensetning
De viktigste kjemiske komponentene i bentonitt er silisiumdioksid (SiO2), aluminiumoksid (Al2O3) og vann (H2O). Innholdet av jernoksid og magnesiumoksid er også noen ganger høyt, og kalsium, natrium og kalium er ofte tilstede i bentonitt i forskjellige mengder. Innholdet av Na2O og CaO i bentonitt har en forskjell på de fysiske og kjemiske egenskapene, og til og med prosessteknologien.
3) Fysiske og kjemiske egenskaper
Bentonitt utmerker seg med sin optimale hygroskopisitet, nemlig ekspansjon etter vannabsorpsjon. Ekspansjonstallet som involverer vannabsorpsjon når opptil 30 ganger. Den kan dispergeres i vann for å danne en viskøs, tiksotropisk og smørende kolloidal suspensjon. Den blir formbar og klebende etter blanding med fint avfall som vann, slam eller sand. Den er i stand til å absorbere forskjellige gasser, væsker og organiske stoffer, og den maksimale adsorpsjonskapasiteten kan nå 5 ganger vekten. Den overflateaktive syreblekejorden kan adsorbere fargede stoffer.
De fysiske og kjemiske egenskapene til bentonitt avhenger hovedsakelig av typen og innholdet av montmorillonitt den inneholder. Generelt har natriumbasert bentonitt bedre fysiske og kjemiske egenskaper og teknologisk ytelse enn kalsiumbasert eller magnesiumbasert bentonitt.
2. Kontinuerlig måling av bentonittslam
DeLonnmeterinnebygdbentoniteslurrytetthetmålerer en onlinemassetetthetsmålerofte brukt i industrielle prosesser. Slammetettheten refererer til forholdet mellom vekten av slammet og vekten av et spesifisert volum vann. Størrelsen på slammetettheten målt på stedet avhenger av den totale vekten av slammet og borekakset i slammet. Vekten av tilsetningsstoffer bør også inkluderes hvis noen.
3. Påføring av slam under forskjellige geologiske forhold
Det er vanskelig å bore hull i lag med slipepapir, grus, småstein og oppbrutte soner for å oppnå lavere bindingsegenskaper mellom partikler. Nøkkelen til problemet ligger i å øke bindingskraften mellom partiklene, og bruker slam som en beskyttende barriere i slike lag.
3.1 Effekt av slammetetthet på borehastighet
Borehastigheten avtar med økende slammetetthet. Borehastigheten avtar betydelig, spesielt når slammetettheten er større enn 1,06–1,10 g/cm².3Jo høyere viskositeten til slammet er, desto lavere blir borehastigheten.
3.2 Effekt av sandinnhold i slam på boring
Innholdet av steinrester i slammet utgjør en risiko ved boring, noe som resulterer i feil rensede hull og påfølgende fastkjøring. I tillegg kan det forårsake sugekraft og trykkeksponering, noe som resulterer i lekkasje eller brønnkollaps. Sandinnholdet er høyt og sedimentet i hullet er tykt. Dette fører til at hullveggen kollapser på grunn av hydrering, og det er lett å få slammehuden til å falle av og forårsake ulykker i hullet. Samtidig forårsaker det høye sedimentinnholdet stor slitasje på rør, borekroner, vannpumpesylinderhylser og stempelstenger, og levetiden deres er kort. Derfor bør slammetettheten og sandinnholdet reduseres så mye som mulig, for å sikre balanse mellom formasjonstrykket.
3.3 Slamtetthet i myk jord
I myke jordlag, hvis slammetettheten er for lav eller borehastigheten er for høy, vil det føre til at hullet kollapser. Det er vanligvis bedre å holde slammetettheten på 1,25 g/cm²3i dette jordlaget.
4. Vanlige oppslemmingsformler
Det finnes mange typer slam innen ingeniørfag, men de kan klassifiseres i følgende typer i henhold til deres kjemiske sammensetning. Proporsjoneringsmetoden er som følger:
4.1 Na-Cmc (natriumkarboksymetylcellulose) oppslemming
Denne slammet er det vanligste viskositetsøkende slammet, og Na-CMC spiller en rolle i ytterligere viskositetsforbedring og reduksjon av vanntap. Formelen er: 150–200 g slamme av høy kvalitet, 1000 ml vann, 5–10 kg soda og ca. 6 kg Na-CMC. Slammeegenskapene er: tetthet 1,07–1,1 g/cm3, viskositet 25–35 s, vanntap mindre enn 12 ml/30 min, pH-verdi ca. 9,5.
4.2 Jernkromsalt-Na-Cmc-oppslemming
Denne oppslemmingen har sterk viskositetsforbedring og stabilitet, og jernkrom-salt spiller en rolle i å forhindre flokkulering (fortynning). Formelen er: 200 g leire, 1000 ml vann, ca. 20 % tilsetning av ren alkaliløsning ved 50 % konsentrasjon, 0,5 % tilsetning av ferrokrom-saltløsning ved 20 % konsentrasjon og 0,1 % Na-CMC. Oppslemmingens egenskaper er: tetthet 1,10 g/cm3, viskositet 25s, vanntap 12 ml/30 min, pH 9.
4.3 Ligninsulfonatoppslemming
Ligninsulfonat er utvunnet fra sulfittmasseavfall og brukes vanligvis i kombinasjon med et kullalkalimiddel for å løse problemet med flokkulering og vanntap i slammet basert på viskositetsøkning. Formelen er 100–200 kg leire, 30–40 kg sulfittmasseavfall, 10–20 kg kullalkalimiddel, 5–10 kg NaOH, 5–10 kg skumdemper og 900–1000 l vann per 1 m3 slamme. Slammeegenskapene er: tetthet 1,06–1,20 g/cm3, traktviskositet 18–40 s, vanntap 5–10 ml/30 min, og 0,1–0,3 kg Na-CMC kan tilsettes under boring for å redusere vanntapet ytterligere.
4.4 Humussyreoppslemming
Humussyreoppslemming bruker kullalkalimiddel eller natriumhumat som stabilisator. Den kan brukes sammen med andre behandlingsmidler som Na-CMC. Formelen for å lage humussyreoppslemming er å tilsette 150–200 kg kullalkalimiddel (tørrvekt), 3–5 kg Na2CO3 og 900–1000 l vann til 1 m3 oppslemming. Oppslemmingsegenskaper: tetthet 1,03–1,20 g/cm3, vanntap 4–10 ml/30 min, pH 9.
Publisert: 12. februar 2025
