Глина, стабилизация суспензии

Природная глина является продуктом коагуляции, проходящей в геологическом масштабе. В глинистых суспензиях коагуляция в различных ее формах также является доминирующим состоянием. Соответственно все процессы приготовления, обработки и применения буровых растворов направлены по пути ослабления коагуляции (пептизация и разбавление), ее сдерживания или предотвращения (стабилизация, коллоидная защита), регулирования (ингибирование) или усиления (электролитная, температурная агрессия, концентрационное загущение). Эти изменения смещают равновесие в сторону усиления или ослабления связей между глинистыми агрегатами, влияют на их лиофильность и дисперсность. В результате устанавливаются промежуточные равновесные состояния, которые и определяют технологические показатели буровых растворов. Таким образом, все протекающие в них изменения являются различными формами единого коагуляционного процесса, управляемого общими. закономерностями системы глина — вода, в которой этот процесс реализуется, и его физико-химическим механизмом. Проявлением этого механизма является модифицирование твердой фазы путем поверхностных реакций замещения и присоединения, включающих в себя гидратацию, ионный обмен и необменные реакции. Такого рода модифицирование, осуществляемое обработкой химическими реагентами, определяет уровень лиофильности системы, сдвигая его в должном направлении. При этом получают развитие факторы, влияющие на дисперсность, — набухание, пептизация или, наоборот, структурообразование и агрегирование. [c.58]

Конформация макромолекул водорастворимых полимеров и их отношение к твердой фазе определяют механизм защитного действия, по-разному реализующийся в пресных и соленых средах. На примере КМЦ наши опыты показали, что в первом случае практически отсутствует адсорбция полимера па глине, в связи с чем неприменимы обычные представления о структурно-механическом барьере, обусловленном адсорбционными слоями. Основным фактором стабилизации пресных суспензий является образование смешанных поли-мер-глипистых структур. В результате резко снижается частота и эффективность соударений частиц твердой фазы, вызывающих коагуляционное агрегирование. Сопряженные высокогидрофильные [c.91]

Б отечественной практике наиболее широкое применение нашли применение полимеры акрилового ряда ПАА, ГПАА, гипан, К-4, метас, М-14. Характерной особенностью для большинства реагентов является то, что наивысшая скорость осаждения отмечается при концентрациях от 0,001 до 0,05 %, а повышение концентрации выше 0,1 % приводит к стабилизации суспензии в результате образования глино-полимерных комплексов и к получению относительно устойчивых систем [21]. [c.41]

Изменение устойчивости суспензий глин (коагуляция или стабилизация) связывается с образованием диффузного слоя ионов с его сжатием или расширением. [c.12]

Влияние температуры на кинетику седиментации показано на рис.3.5-3.6. Очевидно, что при увеличении температуры интенсифицируется броуновское движение частиц глины, что способствует более равномерному распределению их в объеме, и, как следствие, стабилизации дисперсии. Отсюда следует, что полученные системы можно применять для обработки высокотемпературных пластов, поскольку стабильность суспензий увеличивается. [c.69]

Основным механизмом различных форм пептизации и коагуляции глинистых суспензий, а также методов предотвращения или регулирования этих процессов — ингибирования, стабилизации, коллоидной защиты — являются процессы обмена, замещения и присоединения на поверхности твердой фазы. Глины, являясь носителями значительной физико-химической активности, интенсивно взаимодействуют с окружающей средой, образуя большую гамму адсорб ционных и хемосорбционных соединений. Простейшая форма взаимодействия — гидратация и связанные с ней процессы, уже рассмотрены ранее. Большое практическое значение имеют взаимодействия с другими соединениями как органическими, так и неорганическими, возникающие при этом связи с поверхностью частиц и ее модифицирование. Эти процессы, помимо буровых растворов, охватывают широкий круг других областей — почвоведение, керамику, применение глин в качестве адсорбентов, катализаторов, формовочных материалов и наполнителей и т. п. Монографии Р. Грима [9, 10] и Ф. Д. Овчаренко [30] содержат большой обзорный материал по этим вопросам. [c.60]

Стабилизирующие свойства содЫ проявляются нри добавках порядка 0,75—1,5%. При этом в ряде случаев может быть достигнуто удовлетворительное снижение водоотдачи. Эффективность соды объясняется интенсификацией ионного обмена вследствие образования нерастворимых карбонатов, уводящих кальций-ион, внесенный пластовыми водами и растворимыми солями и присутствующий в обменном комплексе. В соответствии с этим при проходке карбонатных и сульфатных пород, представленных главным образом кальциевыми и магниевыми солями, происходит интенсивное извлечение из раствора щелочных компонентов, в частности щелочи и кальцинированной соды. П. А. Ребиндер с сотрудниками считают, что щелочная обработка является главным фактором стабилизации карбонатно-сульфатных суспензий, образующихся из разбуриваемых пород. С. Ю. Жуховицкий указал, что вызываемые содой ионообменные процессы усиливают разжижающую способность УЩР. В большинстве случаев сода является универсальным реагентом для улучшения глин, но иногда предпочтительнее для этой цели [c.99]

На рис. 40 показано, как изменяется консистенция в процессе нагревания и остывания полностью или частично стабилизированных растворов [15]. Консистенция выражалась прокачиваемостью суспензий. Ветви остывания растворов в общем повторяют кривые нагревания, но характеризуют уменьшение подвижности, усугубляющееся при недостаточной стабилизации. Подобную необратимость следует приписать сохранению коагуляционных связей, возникших при нагревании, и увеличению частичной концентрации глины вследствие пептизации. В результате циклы нагревания и охлаждения имеют гистерезисный характер. Площади гистерезисных петель могут служить мерилом обратимости при данной скорости сдвига они тем [c.237]

Специалист по буровым растворам, помимо знания основ минералогии глин, должен овладеть основами коллоидной химии, так как глины с водой образуют коллоидные суспензии и для их стабилизации используются определенные виды органических коллоидов. [c.131]

Эмульсионная и суспензионная полимеризации являются наиболее широко используемыми в промышленности способами синтеза полимеров. В качестве дисперсионной среды при полимеризации в эмульсии и суспензии используют воду. Для улучшения эмульгирования и стабилизации эмульсии или суспензии применяют эмульгаторы (сульфонаты, олеаты, пальмитаты и другие соли высших жирных кислот) или стабилизаторы (поливиниловый спирт, глина, оксид алюминия). [c.37]

Резкое И специфическое влияние на устойчивость эмульсий оказывают добавки электролитов, но только в том случае, если их действие связано не с ионными взаимодействиями, а с образованием на частицах нового поверхностного слоя мыла при взаимодействии катионов электролита с ПАВ. Нанример, введение в водную суспензию бентонитовой глины хлористого алюминия, сопровождающееся коагуляцией частиц, не повышает, как предполагалось многими авторами [12— 13], а, наоборот, сильно снижает стабилизирующую способность эмульгатора, Если же в эмульсию одновременно ввести два вида добавок — в водную фазу хлористый алюминий, а в масло — олеиновую кислоту, то возникают высокодисперсные и исключительно устойчивые эмульсии, для стабилизации которых достаточно уже одночастичного слоя эмульгатора [15] вследствие очень высокой прочности (Рд 10 5мн/ см) образованной им структуры (рис. [c.259]

Стабилизация дисперсных систем за счет сольватации дисперсной фазы молекулами дисперсионной среды возможна как в полярных, так и в неполярных средах. Так, гидратация частиц глины и кремниевой кислоты имеет существенное значение для устойчивости суспензий глин и золя кремниевой кислоты в водной среде. [c.336]

Структурированные суспензии, пасты или гели глин и других минеральных веществ часто используют в различных областях народного хозяйства [369], например в аптечном деле [470], при стабилизации грунтов [513], бурении нефтяных и газовых скважин [514] и т. д. Важную роль в поведении этих периодических структур играют тиксотропные свойства, обусловленные взаимодействием дисперсных частиц на больших расстояниях. [c.122]

Характерным примером коагуляции второго типа является коагуляция иллитовой глины, имеющей несколько большую плотность, чем полистирол (р = 1,5) другие характеристики их совпадают. Так, размер частиц глины равен 1 мкм, а их заряд— минус 45 мВ. Несмотря на то, что в суспензию иллитовой глины поверхностно-активных веществ для стабилизации не добавляют, частички имеют на поверхности сольватную оболочку, образующуюся из поверхностно-активных веществ, содержащихся в воде (в водопроводной воде содержится 2,5-Ю моль/л ПАВ, а в дистиллированной воде 10- моль/л). [c.73]

Как известно [74], Са-глины прочнее связывают воду, чем Ма-глины, по величине энергии связи, т. е. по теплотам смачивания, являясь более гидрофильными. Однако они не образуют диффузных двойных слоев столь большой толщины, как На-гли-ны, а поэтому не обнаруживают пептизации частиц и дают компактную коагуляцию через тончайшие прослойки воды. Это означает, что вся возможная поверхность глины и в этом случае взаимодействует с водой, но это взаимодействие не сопровождается высвобождением частичек и, следовательно, значительным увеличением их числа в единице объема, как это наблюдается в Ыа-глинах. В последнем случае частички связаны в местах контактов гораздо слабее, но их число, а следовательно, и число контактов значительно больше. В предельном случае при полном замещении катионообменного комплекса ионом натрия диффузные силы ионов настолько развиты, что пептизация частиц и их стабилизация в разбавленных суспензиях являются полными. Прочность структуры в таких суспензиях падает до нуля и тиксотропные системы становятся слабо выраженными. Из твердообразной структурированной системы такая суспензия Ыа-глины становится высоковязкой, почти бесструктурной жидкостью, вязкость которой резко повышена вследствие значительного заполнения объема большим числом свободных частичек с сильно развитыми на них диффузными ионными силами — гидратными оболочками. [c.30]

Функциями кальцинированной соды в буровой технике являются улучшение глинопорошков и глин, идущих для приготовления растворов, пептизация твердой фазы и стабилизация суспензии, осаждение кальций-иона и повышение pH среды. Как уже указывалось, эту функцию сода выполняет значительно более мягко, чем каустик. Даже повышенные добавки ее не вызывают коагуляционного разделения фаз. [c.99]

Нерастворимые в воде кальциевые, алюминиевые и другие поливалентные мыла растворимы в различных маслах . Мицеллы обычного водорастворимого натриевого (или калиевого) мьша способны сами растворять эти масла . Растворяемое вещество как бы входит внутрь мицелл. За счет этого размеры мицеллы увеличиваются. Солюбилизированные масляные загрязнения уже не могут снова осесть на очищенную поверхность и испачкать ее. Не осядут и твердые частицы. На них образуются оболочки из молекул ПАВ и воды, которые препятствуют сцеплению частиц между собой и осаждению. Стабилизация суспензий (вода-твердые частицы) достигается добавкой электролитов. В воде относительно устойчивы суспензии мела, глины, т.е. веществ, любящих воду. Разумеется, что частицы мела-мельчайшие, а не сантиметровые кусочки. А вот суспензия графита (сажи) неустойчива, и твердые частицы должны быстро оседать на очищенную поверхность. Но под действием ПАВ и несмачиваемый водой графит меняет свои свойства и превращается в водолюба . Суспензия графита в воде становится устойчивой, и при стирке его частицы уносятся вместе с грязной водой. [c.148]

На рис. 3-17 приведены результаты определения времени рефильтрации, полученные при выяснении оптимальной концентрации пирофосфата натрия для стабилизации суспензии молотой кембрийской глины. В описываемых опытах концентрация пирофосфата натрия изменялась в пределах 0,001—0,02 моль1дм . [c.81]

В качестве стабилизаторов используются вы1 око-молекулярные природные и синтетич. прод кты крахмал, карбоксиметилцеллюлоза, щелочные р-ры гуматов, экстракты бурого угля и торфа, лигно( уль-фонаты сульфитно-спиртовой барды, сульфатцеллю-лоза, полиакрилаты и др. Адсорбируясь на понерх-ности глинистых частиц, они образуют структурированные прочные (высоковязкие) оболочки, защищающие частицы глины в суспензии от коагуляцив под действием электролитов. В нек-рых случаях эффективность стабилизации возрастает при одновременном использовании нескольких стабилизаторов. За исключением полиакрилатов, все перечисленные стабилизаторы неустойчивы при темп-рах выше 100°. Полиакрилаты же обеспечивают достаточную стабилизацию Г. р. при темп-рах до 200—250°, что позволяет применять их для повышения устойчи)зости Г. р. при бурении глубоких скважин с высокими забойными темп-рами и, соответственно, давлениями. [c.484]

Н. Н. Серб-Сербиной, Э. Г. Кистера и Т. П. Губаревой установлено, что гуматы с низкими степенями кальцинирования представляют гидрофильные полуколлоидные системы. Проведенные М. И. Липкесом исследования механизма известкования глинистых суспензий показали, что специфический характер адсорбции извести (особенно при высоких температурах) позволяет регулировать концентрацию ионов кальция в их фильтратах, поддерживая на определенном уровне соотношение ионов натрия и кальция в гуматах. Ввод в раствор добавок щелочи (0,25—0,50%) ускоряет процесс обмена ионов кальция на натрий, в обменном комплексе глин, уменьшая тем самым количество кальция в гуматах. Переход гуматов в растворимое состояние улучшает стабилизирующие свойства УЩР, а дополнительное кальцинирование твердой фазы повышает ингибирующие свойства раствора. Видимо, этим можно объяснить и действие акриловых полимеров при стабилизации известковых растворов. [c.181]

Взаимодействия между глиной и реагентами определяют существо химической обработки буровых растворов. Одной из первых концепций в этой области явилась теория А. Лумиса, Т, Форда и Д. Файдайма, объясняющая стабилизацию глинистых суспензий закреплением органических молекул силами водородных связей на октаэдрических слоях алюмосиликатов. [c.71]

Другим примером является усиление с помощью хромпика окисления при термообработке гуматов и других реагентов, модифицирующего их и создающего новые функциональные группы, прочно связывающиеся с поверхностью кристаллической решетки глин [21, 231. Модифицирование поверхности устойчивыми стабилизирующими слоями предотвращает коагуляционное структурообразование. Подобный эффект может быть достигнут и при введении в суспензию заранее окисленных хромлигносульфонатных комплексов [451. В этом случае стабилизация обеспечивается комплексообразованием высокомолекулярной фракции лигносульфонатов через мостики Сг , хемосорбционно закрепившегося на поверхности частиц [221. Защитное комплексообразование является эффективным стабилизирующим методом. [c.93]

В зависимости от добавки щелочи, природы глины и содержания ее в суспензии щелочь может загущать или разжижать буровые растворы. Концентрированные суспензии каолина и других малоколлоидальных глин щелочными добавками (каустика, кальциниро ванной соды, пирофосфата натрия, жидкого стекла и др.) обычнс коагуляционно разжижаются. Такого рода обработки давно применяются в керамике при обогащении каолинов и улучшении литьевых свойств шликеров. У глин с высокой коллоидальностью уже небольшие добавки каустика вызывают коагуляционное загустевание Щелочные катионы активно вступают в ионный обмен с глино и усиливают ее набухание и пептизацию. Как показывают наши изме рения (табл. 6), сама щелочь необменно поглощается глиной и вызывает ее разложение. Такое действие щелочи активирует поверхность глинистых минералов и усиливает стабилизацию, производимую другими реагентами. В результате взаимодействия со щелочьк глинистое вещество может полностью разложиться до исходны окислов. [c.98]

К подобным выводам пришли также Н. А. Заворохина и В. Г. Беньковский [33], исследовавшие адсорбцию КМЦ на глинах и считающие определяющим фактором стабилизации высокую вязкость дисперсионной среды. Однако замена КМЦ другими высоко гидрофильными веществами, дающими еще более вязкие растворы, не обеспечивает стабилизации глинистых суспензий, особенно засоленных. Так, защитное действие гелеобразной фракции КМЦ значительно хуже, чем фракции золя, в 10—15 раз менее вязкой. Не могут объяснить эти представления и различия в поведении пресных и соленых суспензий. Более убедительна концепция, связывающая стабилизацию со свойствами всей системы и активностью защитного коллоида (глава HI). [c.162]

Суспензию после диспергирования на ультразвуковой установке УЗДН-1 выливают в кювету фотоэлектроколориметра. Кювету устанавливают в прибор и производят измерения оптической плотности через 2 5 10 15 и 20 мин. Размер кюветы подбирают так, чтобы оптическая плотность в начальный период равнялась 1 или 0,9. По полученным данным строят кривые изменения оптической плотности в зависимости от времени осаждения. Большие значения оптической плотности и более медленное ее уменьшение во времени указывают на лучшую дисперсионную жидкость и условия стабилизации. Концентрацию стабилизирующей добавки следует принимать возможно меньшую, т. е. такую, дальнейшее увеличение которой существенно не увеличивает оптической плотности. Так, при определении оптической плотности суспензии глины при помощи фотоэлектроколориметра ФЭК-М (рис. 18) оказалось, что добавка пирофосфата натрия в концентрации 0,0005 моль/л резко увеличивает агрегативную устойчивость во времени. Наиболее целесообразной концентрацией реагента можно считать 0,001 моль/л, так как дальнейшее ее увеличение практически не влияет на изменение оптической плотности суспензии. [c.41]

Для иллюстрации дисперсионного метода, который часто называют пептизациеи, можно привести приготовление коллоидного раствора dS. Если осажденный dS тщательно промыть, приготовить его суспензию в воде, а затем обработать сероводородом, получится опалесцирующий золь dS. При этом процессе H2S пептизирует крупные частицы dS. Некоторые виды глин и другие минеральные вещества при растирании их под водой образуют коллоидные растворы. Замечательный и эффективный способ приготовления золей таких металлов, как Au, Ag и Pt, состоит в образовании вольтовой дуги под водой между стержнями из этих металлов. Для стабилизации золя к воде прибавляют немного NaOH. [c.129]

В качестве фосфорсодержащего компонента применяют экстракционную фосфорную кислоту, полифосфорные кислоты, а также двойной суперфосфат. К азотсодержащим компонентам относятся аммиак, смесь растворов карбамида и аммиачной селитры калий вносится преимущественно в виде КС1. Для стабилизации СЖКУ применяют суспензию аттапульгитовой глины, которая увеличивает Вязкость системы, препятствует росту кристаллов, уменьшает скорость их осаждения и способствует сохранению кристаллов во взвешенном состоянии. [c.187]

Известно, что для водных суспензий некоторых видов высокодисперсных глин уже при концентрации 5—15% обнаруживается переход в область ф>фкр, т. е. резкий рост Ро. Поэтому наличие в составе угольных суспензий высокодисперсных фракций примесей SIO2 и AI2O3 даже в незначительных количествах при отсутствии стабилизации поверхности частиц с помощью ПАВ может служить причиной существенного роста вязкости суспензий и потери ими текучести. [c.151]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология