Активация и модификация бентонита

Активация бентонита – это процесс преобразования кальциевых бентонитов в натриевые бентониты при помощи их обработки солями натрия. Модификация бентонита позволяет существенно уменьшать расход буровой смеси в процессе работ, что значительно снижает стоимость растворов.

Бентонитовые глины, занимают особое место среди глинистых природных материалов. Состав и строение бентонита определяет его специфику – высокую поглотительную способность. Бентониты обладают значительной активностью в поглощении воды, органических молекул, ионов солей, это свойство бентонита обуславливает обширные возможности его использования в самых разных областях промышленного производства, народного хозяйства – от применения в буровых растворах, до пищевой и фармацевтической продукции. Существуют два вида природного бентонита – кальциевый с достаточно низкой степенью набухания и натриевый, обладающий высокой степенью набухания.

Наиболее предпочтительными технологическими свойствами обладают те бентониты, основной минерал которых (монтмориллонит) преимущественно содержит обменные катионы натрия. Месторождения природных натровых бентонитов встречаются очень редко, все российские месторождения бентонитов относятся к кальциево-магниевым. Их свойства уступают бентонитам натровым, поэтому для того, чтобы улучшить технологические свойства кальциево-магниевых бентонитовых глин – их подвергают активации. Активация бентонита происходит путем обогащения катионами более подвижных элементов. Основной процесс при котором происходит активация бентонита, это замена ионов кальция и магния двухвалентных на ион щелочного метала одновалентный. В ходе данного ионного обмена образуется карбонат кальция или магния, который может образовывать некоторые неорганические отложения, осаждающиеся из водных композиций бентонитов активированных.

Среди прочих отраслей промышленности, где используются бентонитовые глины, бурение занимает одно из наиболее значительных мест. Бентонит входит в состав буровых растворов, которые должны непрерывно циркулировать, удаляя выбуренные породы. Качество бентонитов, применяемых для изготовления буровых растворов, повышают с помощью определенных химических реагентов или способами механоактивации. Процесс добавления реагентов в бентонитовый порошок называется модификация бентонита. Бентонитовый порошок, в который добавлены специальные реагенты, называется модифицированным.

Буровой раствор на основе бентонита должен иметь определенные свойства, которые и обеспечиваются модификацией и активацией бентонита. Среди этих свойств наибольшей важностью отличаются способность бурового раствора оказывать физико-химическое воздействие на стенки скважин таким образом, чтобы предупреждать их обрушение, способность осуществлять фильтрацию, улучшать стабильность и обеспечивать необходимую вязкость для очистки скважины. Также буровой раствор должен успешно выводить шлам и выбуренные породы и облегчать разрушение грунта при пилотном бурении.