Ara ve Ca bentonitlerin soda ve MgO ile aktivasyonu
Activation of mixed typed and Ca bentonites with soda and MgO
Yazar: TAN ÇETİNEL
Danışman: YRD. DOÇ. DR. CENGİZ KARAGÜZEL
Dumlupınar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Bölümü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Bentonit = Bentonite

Özet:
Yüksek katyon değiştirme özellikleri nedeniyle endüstriyel süspansiyonların stabilitelerinin kontrolünde yaygın bir şekilde kullanılan bentonitler, alkali (Na- bentonit), yarı alkali (Na-Ca bentonit), toprak alkali (Ca- bentonit) olarak sınıflandırılmaktadırlar. Na bentonitler mevcut teknolojik özellikleri (Viskozite, şişme, filtrasyon kaybı vb.) ile sondaj sıvısı olarak kullanılırken, yarı alkali ve toprak alkali bentonitlerin bu sektörde kullanımı sınırlı olmaktadır.Ülkemizde ve Dünyada Na bentonit rezervleri oldukça sınırlı olup, sınırsız miktarda Na-Ca ve Ca-bentonit rezervleri mevcuttur. Orta ve düşük şişme, viskozite ve yüksek filtrasyon kayıpları veren bu bentonitlerin sondaj sektöründe kullanımlarını güçleştirmektedir. Bu bentonitlerden API ve TSE standartlarında sondaj çamuru elde edilebilmesinin tek yolu ise çeşitli katkı maddeleri ile aktivasyon işlemine tabi tutulmasıdır. Rekabetin yüksek olduğu bu sektörde bu tür bentonit yataklarının elde edilecek yeni teknolojik bilgilerle değerlendirilmesi ülke ekonomimiz açısından da büyük önem arz etmektedir.Bu çalışmada, Na-Ca ve Ca-bentonitlerin MgO, NaCO3 ve MgO+NaCO3 kombinasyonu ile yaş ve kuru olarak aktivasyonu yapılarak viskozite, şişme, filtrasyon kaybı gibi teknolojik özellikleri araştırılmıştır. Na ve Mg iyonlarının süspansiyonun fiziksel özelliklerine etki mekanizmasını araştırmak için ise zeta potansiyel ve pH ölçümleri yapılmıştır. Bu karışımların iyon adsorpsiyonu ve iyon değişimi yolu ile bentonit tabakalarının yüzeyleri veya kenarları ile etkileşimi montmorillonitlerin reolojik özelliklerini modifiye etmektedir. Elektrokinetik özellikler bentonit süspansiyonlarının formülasyonunu optimize etmekte kullanılmaktadır.Yapılan çalışmalar sonunda, ara tipteki bentonitlerin kuru aktivasyon yöntemi ile soda ve MgO kombinasyonu kullanılarak aktive edilmeleri neticesinde, sondaj sektörüne uygun olduğu görülmüştür. Ca bentonitin ise şişme ve viskozite açısından sondaj bentonitine uygun hale getirilebileceği ancak filtrasyon kaybının fazla olması dolayısı ile CMC ile de aktive edilmesi gerektiği bulunmuştur.

Abstract:
Bentonites which are widely used in controlling the stability of industrial suspensions due to their high cation exchange capacity may be classified as alkaline (Na bentonite), semi alkaline (Na-Ca bentonite), alkaline earth (Ca bentonite). While Na bentonites are used as drilling fluid for their existing technological properties, semi alkaline and alkaline earth bentonites have limited use in this industry.Although reserves of Na bentonites are limited both in our country and in the world, there is unlimited reserves of Na-Ca and Ca bentonites. It is generally difficult to use these bentonites in their natural form in drilling industry because of their average and low swelling capacity, viscosities and high filtration losses. The only way to obtain drilling mud in compliance with the API and TSE standarts is to activate bentonite by adding various additives. Using new technological developments with these type of bentonites, will be highly competitive and highly important for our national economyIn this study, via wet and dry activation with MgO, Na2CO3 and MgO+ Na2CO3 with Na-Ca and Ca Bentonites, technological properties such as viscosity, swelling and filtration loss are investigated. As investigating the effects of Na and Mg ions on the suspansions physical properties, zeta potential and pH measurements have been done. The interaction of these compounds with the edges or surfaces of bentonite platelets through ion exchange or ion adsorption modify swelling and rheological properties of montmorillonite. Electrokinetic properties can be utilized to optimize the formulations of bentonites suspensions.At the end of this study , it has been observed that mix-typed bentonites are useful in drilling industry when activating them with soda and MgO combination via dry activation. It is also possible to make Ca bentonites suitable for drilling but it needs activation with CMC due to their high filtration loss.