बेंटोनाइट घोल का घनत्व
1. घोल का वर्गीकरण और प्रदर्शन
1.1 वर्गीकरण
बेंटोनाइट, जिसे बेंटोनाइट चट्टान के नाम से भी जाना जाता है, एक चिकनी मिट्टी की चट्टान है जिसमें मोंटमोरिलोनाइट की मात्रा अधिक होती है, और इसमें अक्सर इलाइट, काओलिनाइट, ज़ियोलाइट, फेल्डस्पार, कैल्साइट आदि की थोड़ी मात्रा भी पाई जाती है। बेंटोनाइट को तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: सोडियम-आधारित बेंटोनाइट (क्षारीय मिट्टी), कैल्शियम-आधारित बेंटोनाइट (क्षारीय मिट्टी) और प्राकृतिक विरंजन मिट्टी (अम्लीय मिट्टी)। इनमें से, कैल्शियम-आधारित बेंटोनाइट को कैल्शियम-सोडियम-आधारित और कैल्शियम-मैग्नीशियम-आधारित बेंटोनाइट में भी वर्गीकृत किया जा सकता है।
1.2 प्रदर्शन
1) भौतिक गुण
प्राकृतिक रूप में बेंटोनाइट सफेद और हल्के पीले रंग का होता है, जबकि यह हल्के भूरे, हल्के हरे, गुलाबी, भूरे, लाल, काले आदि रंगों में भी पाया जाता है। बेंटोनाइट की कठोरता उसके भौतिक गुणों के कारण भिन्न-भिन्न होती है।
2) रासायनिक संरचना
बेंटोनाइट के मुख्य रासायनिक घटक सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO2), एल्युमीनियम ऑक्साइड (Al2O3) और जल (H2O) हैं। इसमें आयरन ऑक्साइड और मैग्नीशियम ऑक्साइड की मात्रा भी कभी-कभी अधिक होती है, और कैल्शियम, सोडियम और पोटेशियम भी अलग-अलग मात्रा में मौजूद होते हैं। बेंटोनाइट में Na2O और CaO की मात्रा इसके भौतिक और रासायनिक गुणों, यहाँ तक कि प्रसंस्करण तकनीक को भी प्रभावित करती है।
3) भौतिक एवं रासायनिक गुण
बेंटोनाइट अपनी इष्टतम जलशोषण क्षमता, यानी जल अवशोषण के बाद फैलाव के लिए जाना जाता है। जल अवशोषण के साथ इसका फैलाव 30 गुना तक पहुँच जाता है। इसे पानी में घोलकर एक गाढ़ा, चिपचिपा और चिकनाई युक्त कोलाइडल सस्पेंशन बनाया जा सकता है। पानी, स्लरी या रेत जैसे महीन कणों के साथ मिलाने पर यह लचीला और चिपकने वाला हो जाता है। यह विभिन्न गैसों, तरल पदार्थों और कार्बनिक पदार्थों को अवशोषित करने में सक्षम है, और इसकी अधिकतम अवशोषण क्षमता इसके वजन के 5 गुना तक पहुँच सकती है। सतह-सक्रिय अम्लीय विरंजन मिट्टी रंगीन पदार्थों को भी अवशोषित कर सकती है।
बेंटोनाइट के भौतिक और रासायनिक गुण मुख्य रूप से उसमें मौजूद मोंटमोरिलोनाइट के प्रकार और मात्रा पर निर्भर करते हैं। सामान्यतः, सोडियम-आधारित बेंटोनाइट के भौतिक और रासायनिक गुण तथा तकनीकी प्रदर्शन कैल्शियम-आधारित या मैग्नीशियम-आधारित बेंटोनाइट की तुलना में बेहतर होते हैं।
2. बेंटोनाइट घोल का सतत मापन
लंबाईमीटरइन - लाइनbentओएनआईteक्रयूआरआरyघनत्वमीटरयह एक ऑनलाइन हैलुगदी घनत्व मीटरऔद्योगिक प्रक्रियाओं में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। स्लरी का घनत्व, स्लरी के वजन और पानी की एक निश्चित मात्रा के वजन के अनुपात को दर्शाता है। मौके पर मापी गई स्लरी के घनत्व का मान, स्लरी और उसमें मौजूद ड्रिल कटिंग के कुल वजन पर निर्भर करता है। यदि कोई मिश्रण मिलाया गया हो, तो उसका वजन भी इसमें शामिल किया जाना चाहिए।
3. विभिन्न भूवैज्ञानिक स्थितियों में स्लरी का अनुप्रयोग
रेत, बजरी, कंकड़ और टूटे हुए क्षेत्रों में कणों के बीच कमज़ोर बंधन गुणों के कारण छेद करना कठिन है। समस्या का समाधान कणों के बीच बंधन बल को बढ़ाने में निहित है, और ऐसी परतों में सुरक्षात्मक अवरोध के रूप में घोल का उपयोग किया जा सकता है।
3.1 ड्रिलिंग गति पर स्लरी घनत्व का प्रभाव
स्लरी का घनत्व बढ़ने के साथ ड्रिलिंग की गति कम हो जाती है। स्लरी का घनत्व 1.06-1.10 ग्राम/सेमी³ से अधिक होने पर ड्रिलिंग की गति में उल्लेखनीय कमी आती है।3स्लरी की चिपचिपाहट जितनी अधिक होगी, ड्रिलिंग की गति उतनी ही कम होगी।
3.2 स्लरी में रेत की मात्रा का ड्रिलिंग पर प्रभाव
स्लरी में चट्टानी मलबे की मौजूदगी ड्रिलिंग के लिए जोखिम पैदा करती है, जिससे छेद ठीक से साफ नहीं हो पाते और ड्रिलिंग रुक जाती है। इसके अलावा, यह सक्शन और दबाव में उतार-चढ़ाव पैदा कर सकती है, जिससे रिसाव या कुआँ ढह सकता है। रेत की मात्रा अधिक होने और छेद में तलछट की परत मोटी होने के कारण, जलयोजन से छेद की दीवारें ढह सकती हैं, और स्लरी की ऊपरी परत आसानी से निकल सकती है, जिससे छेद में दुर्घटनाएँ हो सकती हैं। साथ ही, तलछट की अधिक मात्रा के कारण पाइप, ड्रिल बिट, वाटर पंप सिलेंडर स्लीव और पिस्टन रॉड में बहुत अधिक घिसाव होता है, जिससे उनका सेवा जीवन कम हो जाता है। इसलिए, निर्माण दबाव के संतुलन को सुनिश्चित करते हुए, स्लरी के घनत्व और रेत की मात्रा को यथासंभव कम किया जाना चाहिए।
3.3 नरम मिट्टी में घोल का घनत्व
नरम मिट्टी की परतों में, यदि घोल का घनत्व बहुत कम हो या ड्रिलिंग की गति बहुत तेज़ हो, तो इससे छेद ढह सकता है। आमतौर पर घोल का घनत्व 1.25 ग्राम/सेमी³ रखना बेहतर होता है।3मिट्टी की इस परत में।
4. सामान्य घोल के सूत्र
इंजीनियरिंग में कई प्रकार के स्लरी होते हैं, लेकिन रासायनिक संरचना के आधार पर इन्हें निम्नलिखित प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है। अनुपात निर्धारण विधि इस प्रकार है:
4.1 Na-Cmc (सोडियम कार्बोक्सीमिथाइल सेलुलोज) घोल
यह घोल सबसे आम चिपचिपाहट बढ़ाने वाला घोल है, और Na-CMC चिपचिपाहट को और बढ़ाने और पानी की कमी को कम करने में भूमिका निभाता है। इसका सूत्र है: 150-200 ग्राम उच्च गुणवत्ता वाली घोल मिट्टी, 1000 मिलीलीटर पानी, 5-10 किलोग्राम सोडा ऐश और लगभग 6 किलोग्राम Na-CMC। घोल के गुणधर्म हैं: घनत्व 1.07-1.1 ग्राम/सेमी³, चिपचिपाहट 25-35 सेकंड, पानी की कमी 12 मिलीलीटर/30 मिनट से कम, pH मान लगभग 9.5।
4.2 आयरन क्रोमियम लवण-Na-Cmc घोल
इस घोल में श्यानता बढ़ाने और स्थिरता प्रदान करने की प्रबल क्षमता है, और लौह क्रोमियम लवण जमाव (पतलापन) को रोकने में सहायक होता है। इसका सूत्र है: 200 ग्राम मिट्टी, 1000 मिलीलीटर पानी, लगभग 20% शुद्ध क्षार विलयन (50% सांद्रता), 0.5% फेरोक्रोमियम लवण विलयन (20% सांद्रता), और 0.1% Na-CMC। घोल के गुणधर्म इस प्रकार हैं: घनत्व 1.10 ग्राम/सेमी³, श्यानता 25 सेकंड, जल हानि 12 मिलीलीटर/30 मिनट, pH 9।
4.3 लिग्निन सल्फोनेट घोल
लिग्निन सल्फोनेट सल्फाइट पल्प अपशिष्ट द्रव से प्राप्त होता है और आमतौर पर चिपचिपाहट बढ़ाने के आधार पर घोल के जमाव को रोकने और जल हानि की समस्या को हल करने के लिए कोयला क्षार एजेंट के साथ संयोजन में उपयोग किया जाता है। 1 घन मीटर घोल के लिए 100-200 किलोग्राम मिट्टी, 30-40 किलोग्राम सल्फाइट पल्प अपशिष्ट द्रव, 10-20 किलोग्राम कोयला क्षार एजेंट, 5-10 किलोग्राम NaOH, 5-10 किलोग्राम डिफॉमर और 900-1000 लीटर पानी का मिश्रण आवश्यक है। घोल के गुणधर्म इस प्रकार हैं: घनत्व 1.06-1.20 ग्राम/सेमी³, फ़नल चिपचिपाहट 18-40 सेकंड, जल हानि 5-10 मिलीलीटर/30 मिनट, और ड्रिलिंग के दौरान जल हानि को और कम करने के लिए 0.1-0.3 किलोग्राम Na-CMC मिलाया जा सकता है।
4.4 ह्यूमिक एसिड स्लरी
ह्यूमिक एसिड स्लरी में स्टेबलाइज़र के रूप में कोल अल्कली एजेंट या सोडियम ह्यूमेट का उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग Na-CMC जैसे अन्य उपचार एजेंटों के साथ भी किया जा सकता है। ह्यूमिक एसिड स्लरी तैयार करने की विधि है: 1 घन मीटर स्लरी में 150-200 किलोग्राम कोल अल्कली एजेंट (शुष्क भार), 3-5 किलोग्राम Na2CO3 और 900-1000 लीटर पानी मिलाना। स्लरी के गुणधर्म: घनत्व 1.03-1.20 ग्राम/घन मीटर, जल हानि 4-10 मिलीलीटर/30 मिनट, pH 9।
पोस्ट करने का समय: 12 फरवरी 2025