СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕНТОНИТОВЫХ ГЛИНОПОРОШКОВ
METHOD OF OBTAINING BENTONITE CLAY POWDER

Изобретение относится к области производства глинопорошков для буровых растворов.
Целью данного изобретения является получение глинопорошков высокого качества на основе кальциевых бентонитовых глин (марок Б-8, Б-9 по ГОСТ 25795-83) и смесей кальциевых бентонитовых и суббентонитовых глин (марки Б-6 по ГОСТ 25795-83).
Известен способ получения глинопорошка для буровых растворов путем предварительного помола глины с последующим введением в нее карбоната натрия и оксида магния и их измельчение при введении карбоната натрия сбрызгиванием его водного раствора до влажности глинопорошка 11,0-15,0% (авт. свид. 2191794). Недостатком данного способа является необходимость введения в технологическую цепочку дополнительного оборудования для растворения карбоната натрия и подачи под напором раствора реагента, а также недостаточно высокий выход раствора.
Наиболее близким способом является способ приготовления бентонитового глинопорошка для бурового раствора, включающий активирование бентонитовой глины, увлажненной до 20-45%, кальцинированной содой в количестве 25-33,33% от ее массы, перемешивание, выдерживание при нагреве, сушку до влажности 10%, помол (RU 2199504, 27.02.2003). Недостатком данного способа является недостаточно высокий выход бурового раствора.
Техническим результатом данного изобретения является возможность производства всего ассортимента марок бентонитовых глинопорошков по ТУ 39-0147001-105-93 с регулируемыми реологическими параметрами.
Сущность данного изобретения заключается в том, что увлажненная до 23-27% бентонитовая глина активируется 1,8-2,0% карбоната натрия, оставляется на вылеживание на период от 300 до 670 часов, перемешивается и отправляется на пластификацию в грануляторе (диаметр отверстий от 14 до 20 мм), табл.1. Полученные гранулы сушат в сушильном барабане в режиме «мягкой сушки» до остаточной влажности 4-5%, диапазон температур входящих газов определяется по данным термического анализа исходной глины и активированного сырья. Дальнейший помол осуществляется в шаровых, роликово-маятниковых мельницах и молотковых дробилках. На выходе из помольных агрегатов глинопорошок дополнительно обогащается 3,5-4,5% оксида магния, полноценное смешивание которого достигается при транспортировке в продуктопроводах посредством сжатого воздуха. При необходимости уменьшения показателя водоотдачи суспензий, приготовленных на основе глинопорошков предложенного состава, вместе с оксидом магния дозируют термосолестойкий реагент КМЦ-ТС, представляющий собой продукт реакции этерификации целлюлозы с дополнительным введением модифицирующих добавок по ТУ 2231-009-32957739-99 (3-4% в пересчете на сухое вещество), табл.3.
В целях регулирования реологических параметров (повышения прочности тиксотропной структуры, характеризуемой показателем статистического напряжения сдвига (СНС)) суспензий на основе глинопорошков предложенного состава предлагается смешивание пластификата активированных кальциевых бентонитовых глин с пластификатом активированного суббентонита Биклянского месторождения в соотношении 6:1 на стадии глиноподготовки, табл.2. Таким же образом предлагается производить весь ассортимент марок бентонитовых глинопорошков по ТУ 39-0147001-105-93, вводя в бентонитовую глину марок Б-8, Б-9 суббентонит марки Б-6 по ГОСТ 25795-83 в различных соотношениях.
Таблица №1
Влияние процесса пластификации на параметр выхода раствора производимых глинопорошков*
Исходное сырье
Модифицирующие добавки, %
Выход глинистого раствора, м<sup>3</sup>/т
Na<sub>2</sub>СО<sub>3</sub>
MgO
Активированная глина Сарайбашского месторождения, марка Б-9
1,8-2,0
-
14,6-15,9
Активированная глина Сарайбашского месторождения, марка Б-9
1,8-2,0
3,5-4,5
17,0-18,5
Пластифицированная глина Сарайбашского месторождения, марка Б-9
1,8-2.0
-
12,0-14,1
Пластифицированная глина Сарайбашского месторождения, марка Б-9
1,8-2,0
3,5-4,5
16,0-17,5
Активированная глина Сарайбашского месторождения, марка Б-9
1,8-2.0
-
13,0-14,5
Активированная глина Сарайбашского о месторождения, марка Б-9
1,8-2.0
3,5-4,5
15,4-18.0
Пластифицированная глина Сарайбашского месторождения, марка Б-9
1,8-2.0
-
14,6-19,0
Пластифицированная глина Сарайбашского месторождения, марка Б-9
1,8-2.0
3,5-4,5
20,1-25,3
Пластифицированная глина Сарайбашского месторождения, марка Б-8
1,8-2.0
3,5-4,5
24,5-33,0
Активированная глина Биклянского месторождения, марка Б-6
1,8-2.0
3,5-4,5
4,0-5,5
Пластифицированная глина Биклянского месторождения, марка Б-6
1,8-2.0
-
4,5-6,5
Пластифицированная глина Биклянского месторождения, марки Б-6
1,8-2.0
3,5-4,5
8,2-12,6
* Все глинопорошки изготовлены без добавления термосолестойкого реагента.
Таблица №2
Показатели качества глинопорошков, произведенных по предлагаемой технологии переработки в зависимости от состава используемых глин*.
№ п/п
Сырье глинистое, %, марка по ГОСТ 25795-83
Выход глинистого раствора с вязкостью 20 мПа, м<sup>3</sup>/т
Свойства суспензии по ТУ 39-0147001-105-93
Б-6
Б-8
Б-9
Показатель фильтрации, см<sup>3</sup>
Толщина корки, мм
Коэффициент пластичности, с<sup>-1</sup>
Статистическое напряжение сдвига, Па
1
100
-
-
9,1
17
2
22,1
15,646
2
100
-
-
12,9
21
2
26,4
11,424
3
100
-
-
9,9
19
1,5
20,25
14,28
4
-
100
-
29,0
40
2
9,15
6,6
5
-
100
-
33,7
26
1,5
8,468
7,56
6
-
100
-
32,2
27
1,5-2
13,7
8,928
7
-
-
100
20,3
17
1
-
2,74
8
-
-
100
22,0
31,5
2
3,13
4,872
9
-
-
100
25,3
24,5
1
1,877
6,216
10
50
-
50
13,9-14,3
22,5
4
31,5
7,56
11
50
-
50
15,1-17,0
21,0
3
18,3
9,4
12
14
86
20,0
25
2
6,48
10,752
13
14
-
86
17,9
22
2
28,5
11,928
* Все глинопорошки изготовлены без добавления термосолестойкого реагента.
Таблица №3
Показатели качества глинопорошков, произведенных по предлагаемому способу приготовления с добавлением термосолестойкого реагента.*
№ п/п
Состав, %
Угол закручивания спирали вискозиметра φ при 600 об/мин (навеска 34 г)
Свойства суспензии по ТУ 39-0147001-105-93
Базовый г/п
КМЦ-ТС
Показатель фильтрации, см<sup>3</sup>
Толщина корки, мм
Коэффициент пластичности, с<sup>-1</sup>
Статистическое напряжение сдвига, Па
1
100
-
97
30
4
4,25
10,248
2
99
1
100
26
1
1,66
6,048
3
98
2
128
22
1
8,948
9,408
4
97
3
117
16
1
5,198
8,064
5
96
4
99
12
1
3,591
6,552
*Базовый глинопорошок произведен по предлагаемому способу, отбраковка по причине пересушки, W<sub>г/п</sub>=3,40%, цеховой вариант.