ความหนาแน่นของสารละลายเบนโทไนต์
1. การจำแนกประเภทและประสิทธิภาพของสารละลายข้น
1.1 การจำแนกประเภท
เบนโทไนต์ หรือที่รู้จักกันในชื่อหินเบนโทไนต์ เป็นหินดินเหนียวที่มีมอนต์มอริลโลไนต์เป็นส่วนประกอบหลักในปริมาณมาก ซึ่งมักจะมีอิลไลต์ คาโอลิไนต์ ซีโอไลต์ เฟลด์สปาร์ แคลไซต์ ฯลฯ ในปริมาณเล็กน้อย เบนโทไนต์สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่ เบนโทไนต์ที่มีโซเดียมเป็นส่วนประกอบหลัก (ดินด่าง) เบนโทไนต์ที่มีแคลเซียมเป็นส่วนประกอบหลัก (ดินด่าง) และดินฟอกขาวธรรมชาติ (ดินกรด) ในจำนวนนี้ เบนโทไนต์ที่มีแคลเซียมเป็นส่วนประกอบหลักยังสามารถแบ่งย่อยออกเป็นเบนโทไนต์ที่มีแคลเซียมและโซเดียมเป็นส่วนประกอบหลัก และเบนโทไนต์ที่มีแคลเซียมและแมกนีเซียมเป็นส่วนประกอบหลักได้อีกด้วย
1.2 ประสิทธิภาพ
1) คุณสมบัติทางกายภาพ
เบนโทไนต์มีสีขาวและเหลืองอ่อนตามธรรมชาติ แต่ก็อาจพบได้ในสีเทาอ่อน สีเขียวอ่อน สีชมพู สีน้ำตาล สีแดง สีดำ เป็นต้น ความแข็งของเบนโทไนต์แตกต่างกันไปตามคุณสมบัติทางกายภาพ
2) องค์ประกอบทางเคมี
ส่วนประกอบทางเคมีหลักของเบนโทไนต์ ได้แก่ ซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO2) อะลูมิเนียมออกไซด์ (Al2O3) และน้ำ (H2O) บางครั้งอาจมีปริมาณเหล็กออกไซด์และแมกนีเซียมออกไซด์สูง และมักพบแคลเซียม โซเดียม และโพแทสเซียมในเบนโทไนต์ในปริมาณที่แตกต่างกัน ปริมาณของ Na2O และ CaO ในเบนโทไนต์ส่งผลต่อคุณสมบัติทางกายภาพและเคมี รวมถึงเทคโนโลยีการผลิตด้วย
3) คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี
เบนโทไนต์โดดเด่นในด้านความสามารถในการดูดซับความชื้นที่ดีเยี่ยม กล่าวคือ จะขยายตัวหลังจากดูดซับน้ำ โดยอัตราการขยายตัวหลังดูดซับน้ำสูงถึง 30 เท่า สามารถกระจายตัวในน้ำเพื่อสร้างสารแขวนลอยคอลลอยด์ที่มีความหนืด มีคุณสมบัติแบบทิกโซโทรปิก และช่วยหล่อลื่น เมื่อผสมกับเศษผงละเอียด เช่น น้ำ สารละลาย หรือทราย จะอ่อนตัวและเหนียวขึ้น สามารถดูดซับก๊าซ ของเหลว และสารอินทรีย์ต่างๆ ได้ โดยความสามารถในการดูดซับสูงสุดสามารถสูงถึง 5 เท่าของน้ำหนักตัว นอกจากนี้ยังเป็นดินฟอกสีที่มีฤทธิ์เป็นกรดและสามารถดูดซับสารที่มีสีได้
คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของเบนโทไนต์ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับชนิดและปริมาณของมอนต์มอริลโลไนต์ที่ประกอบอยู่ โดยทั่วไปแล้ว เบนโทไนต์ที่มีโซเดียมเป็นส่วนประกอบจะมีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมี รวมถึงประสิทธิภาพทางเทคโนโลยีที่ดีกว่าเบนโทไนต์ที่มีแคลเซียมหรือแมกนีเซียมเป็นส่วนประกอบ
2. การวัดสารละลายเบนโทไนต์อย่างต่อเนื่อง
เดอะลอนมิเตอร์อินไลน์bentโอนิteสลอูร์yความหนาแน่นเมตรเป็นออนไลน์เครื่องวัดความหนาแน่นของเยื่อกระดาษมักใช้ในกระบวนการทางอุตสาหกรรม ความหนาแน่นของสารละลายหมายถึงอัตราส่วนของน้ำหนักของสารละลายต่อน้ำหนักของน้ำในปริมาตรที่กำหนด ขนาดของความหนาแน่นของสารละลายที่วัดได้ในสถานที่นั้นขึ้นอยู่กับน้ำหนักรวมของสารละลายและเศษหินจากการเจาะในสารละลาย ควรคำนึงถึงน้ำหนักของสารผสมเพิ่มเติมด้วยหากมี
3. การประยุกต์ใช้สารละลายข้นภายใต้สภาพทางธรณีวิทยาที่แตกต่างกัน
การเจาะรูในชั้นทราย กรวด หินก้อนเล็ก และบริเวณที่แตกหักเพื่อเพิ่มคุณสมบัติการยึดเกาะระหว่างอนุภาคทำได้ยาก กุญแจสำคัญของปัญหานี้อยู่ที่การเพิ่มแรงยึดเกาะระหว่างอนุภาค โดยใช้สารละลายข้นเป็นเกราะป้องกันในชั้นดังกล่าว
3.1 ผลกระทบของความหนาแน่นของสารละลายต่อความเร็วในการเจาะ
ความเร็วในการเจาะจะลดลงเมื่อความหนาแน่นของสารละลายเพิ่มขึ้น ความเร็วในการเจาะจะลดลงอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อความหนาแน่นของสารละลายมากกว่า 1.06-1.10 กรัม/ซม³3ยิ่งความหนืดของสารละลายสูงเท่าไร ความเร็วในการเจาะก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น
3.2 ผลกระทบของปริมาณทรายในสารละลายต่อการเจาะ
ปริมาณเศษหินในสารละลายมีความเสี่ยงต่อการเจาะ ทำให้รูเจาะไม่ได้รับการทำความสะอาดอย่างเหมาะสมและเกิดการติดขัด นอกจากนี้ยังอาจทำให้เกิดแรงดูดและแรงดันเกิน ส่งผลให้เกิดการรั่วไหลหรือหลุมเจาะพังทลาย ปริมาณทรายสูงและตะกอนในหลุมหนา จะทำให้ผนังหลุมพังทลายเนื่องจากการไฮเดรชั่น และทำให้ผิวสารละลายหลุดลอกออกได้ง่าย ทำให้เกิดอุบัติเหตุในหลุมเจาะ ในขณะเดียวกัน ปริมาณตะกอนสูงยังทำให้เกิดการสึกหรออย่างมากต่อท่อ ดอกสว่าน ปลอกกระบอกปั๊มน้ำ และก้านลูกสูบ ทำให้มีอายุการใช้งานสั้น ดังนั้น ภายใต้เงื่อนไขของการรักษาสมดุลของแรงดันในชั้นหิน ควรลดความหนาแน่นและปริมาณทรายในสารละลายให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
3.3 ความหนาแน่นของสารละลายในดินอ่อน
ในชั้นดินอ่อน หากความหนาแน่นของสารละลายต่ำเกินไปหรือความเร็วในการเจาะเร็วเกินไป จะทำให้รูเจาะยุบตัวได้ โดยทั่วไปแล้วควรควบคุมความหนาแน่นของสารละลายไว้ที่ 1.25 กรัม/ซม³3ในชั้นดินนี้
4. สูตรสารละลายข้นทั่วไป
ในงานวิศวกรรมมีสารละลายข้นหลายประเภท แต่สามารถจำแนกได้ตามองค์ประกอบทางเคมีดังนี้ วิธีการผสมสัดส่วนมีดังนี้:
4.1 สารละลายโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (Na-Cmc)
สารละลายนี้เป็นสารละลายเพิ่มความหนืดที่ใช้กันทั่วไป และ Na-CMC มีบทบาทในการเพิ่มความหนืดและลดการสูญเสียน้ำ สูตรคือ: ดินเหนียวคุณภาพสูง 150-200 กรัม, น้ำ 1000 มิลลิลิตร, โซดาแอช 5-10 กิโลกรัม และ Na-CMC ประมาณ 6 กิโลกรัม คุณสมบัติของสารละลายคือ: ความหนาแน่น 1.07-1.1 กรัม/ซม³, ความหนืด 25-35 วินาที, การสูญเสียน้ำน้อยกว่า 12 มิลลิลิตร/30 นาที, ค่า pH ประมาณ 9.5
4.2 สารละลายเกลือเหล็กโครเมียม-Na-Cmc
สารละลายข้นนี้มีคุณสมบัติในการเพิ่มความหนืดและความเสถียรสูง และเกลือเหล็กโครเมียมมีบทบาทในการป้องกันการตกตะกอน (การเจือจาง) สูตรประกอบด้วย: ดินเหนียว 200 กรัม, น้ำ 1000 มิลลิลิตร, เติมสารละลายด่างบริสุทธิ์ประมาณ 20% ที่ความเข้มข้น 50%, เติมสารละลายเกลือเฟอร์โรโครเมียม 0.5% ที่ความเข้มข้น 20% และ Na-CMC 0.1% คุณสมบัติของสารละลายข้นคือ: ความหนาแน่น 1.10 กรัม/ซม³, ความหนืด 25 วินาที, การสูญเสียน้ำ 12 มิลลิลิตร/30 นาที, pH 9
4.3 สารละลายลิกนินซัลโฟเนต
ลิกนินซัลโฟเนตได้มาจากของเหลวเหลือทิ้งจากเยื่อกระดาษซัลไฟต์ และโดยทั่วไปจะใช้ร่วมกับสารอัลคาไลสำหรับถ่านหินเพื่อแก้ปัญหาการป้องกันการตกตะกอนและการสูญเสียน้ำของสารละลายโดยอาศัยการเพิ่มความหนืด สูตรคือ ดินเหนียว 100-200 กก., ของเหลวเหลือทิ้งจากเยื่อกระดาษซัลไฟต์ 30-40 กก., สารอัลคาไลสำหรับถ่านหิน 10-20 กก., โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) 5-10 กก., สารลดฟอง 5-10 กก. และน้ำ 900-1000 ลิตร สำหรับสารละลาย 1 ลูกบาศก์เมตร คุณสมบัติของสารละลายคือ ความหนาแน่น 1.06-1.20 กรัม/ซม³, ความหนืดที่วัดได้ด้วยกรวย 18-40 วินาที, การสูญเสียน้ำ 5-10 มล./30 นาที และสามารถเติมโซเดียมซิมิดีน (Na-CMC) 0.1-0.3 กก. ในระหว่างการเจาะเพื่อลดการสูญเสียน้ำเพิ่มเติม
4.4 สารละลายกรดฮิวมิก
สารละลายกรดฮิวมิกใช้สารอัลคาไลจากถ่านหินหรือโซเดียมฮิวเมตเป็นสารทำให้คงตัว สามารถใช้ร่วมกับสารบำบัดอื่นๆ เช่น Na-CMC ได้ สูตรในการเตรียมสารละลายกรดฮิวมิกคือ เติมสารอัลคาไลจากถ่านหิน 150-200 กก. (น้ำหนักแห้ง), Na2CO3 3-5 กก. และน้ำ 900-1000 ลิตร ลงในสารละลาย 1 ลูกบาศก์เมตร คุณสมบัติของสารละลาย: ความหนาแน่น 1.03-1.20 กรัม/ซม³, การสูญเสียน้ำ 4-10 มล./30 นาที, pH 9
วันที่เผยแพร่: 12 กุมภาพันธ์ 2568
