РАБОТА № 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДОРОДНЫХ ИОНОВ ВОДНОЙ СУСПЕНЗИИ ГЛИН


1. Цель работы Определить рН водной суспензии глин.

2. Теоретическая часть

Одним из основных компонентов большинства буровых растворов яв­ляется глина. Для бурения скважин используют бентонитовые, суббентони­товые, палыгорскитовые и каолинит-гидрослюдистые глины.

Бентониты состоят в основном из минералов монтмориллонитовой группы. Кристаллическая решетка — трехслойная (2:1). Пакеты образова­ны из алюмокислородного слоя октаэдрического (монтмориллонит, нонтро-нит, бейделлит) или триоктаэдрического (сапонит, гекторит) строения, за­ключенного между тетраэдрическими кремнекислородными слоями, вер­шины которых повернуты к внутреннему слою.

Верхние и нижние плоскости элементарных пакетов покрыты атомами кислорода, поэтому при их соприкосновении возникают лишь слабые Ван-дер-Ваальсовы силы. В связи с этим при смачивании глины молекулы воды или другой полярной жидкости легко проникают в межпакетное простран­ство, вызывая его увеличение с 0,96 до 2,14 нм. При этом происходит зна­чительный рост объема глины (набухание) и диспергирование ее до эле­ментарных частиц.

Частицы бентонитовой глины имеют чешуйчатое, пластинчатое строе­ние. Линейные размеры их находятся в пределах 0,01 —0,4 мкм и примерно в 10—100 раз превышают их толщину. Удельная поверхность 1 г
бентонита очень высока (табл. 7.10). Способность к набуханию обратима. Толщина водных слоев между пакетами зависит от природы обменных катионов.

Широко распространены глины смешанных типов, например гидро­слюды с монтмориллонитом и каолинитом. Коллоидно-химическая актив­ность таких глин (емкость обмена, набухание и др.) зависит от содержания в них монтмориллонита. Основной показатель качества (сортности) глин — выход раствора — количество кубических метров глинистой суспензии с заданной вязкостью и содержанием песка, полученное из 1 т глины. Тех­нические требования к глинам для приготовления глинопорошков и буро­вых растворов регламентируются ТУ 39-044 — 74 (табл. 7.11).

Недостаток существующих технических условий — отсутствие огра­ничений снизу на показатели выхода раствора (4-й сорт), что в принципе позволяет использовать любую низкосортную глину. Техническими усло­виями определяются также методы контроля, правила приемки, транспор­тирования и хранения глин и гарантийные обязательства поставщика.

Все глины по коллоидным свойствам делятся на три группы.

1.  Высококоллоидные бентонитовые глины: саригюхский и черкасский
бентониты  1-го  сорта.  Эти глины создают хорошие структурированные
суспензии при объемной концентрации 3 —4 %, что соответствует выходу
раствора более 10 м3/т.

2.   Глины  средней  коллоидности   —   огланлинский,  черкасский   (2-й
сорт), саригюхский (2-й и 3-й сорта) бентониты, обеспечивающие выход
раствора 10 — 4 м3/т.

3.  Низкоколлоидные глины (дружковская, куганакская, нефтеабадская,
биклянская), дающие выход раствора менее 4 м3/т. Они характеризуются
высоким объемным содержанием твердой фазы в суспензии (14 — 22 %) и
высокой плотностью (1,22—1,35 г/см3).

3. Методика проведения работы

Оборудование: колба коническая (V=250 мл), стакан химический, встряхиватель лабораторный, рН-метр, весы, образцы глины.

Важной характеристикой глинистого сырья в производстве керамических изделий является щелочность глины. При повышенном значении рН снижается температура спекания глины, что негативно влияет на качество сырья и, как следствие, конечного продукта. Поэтому,  рН-метрический анализ глинистого сырья необходимо проводить обязательно.

Ход работы

1. Навеску глины массой 10 г. Помещают в коническую колбу объемом 250 мл.

2. Дистиллированную воду объемом 500 мл поместить в химический стакан и кипятить в течение 30 минут для удаления углекислоты

3. Добавляют 90 мл дистиллированной воды.

4. Колбу закрывают пробкой и ставят на встряхиватель на 20 минут.

5. Полученную суспензию переливают в химический стакан и определяют рН с помощью рН-метра.

6. Данные занести в таблицу:

№ образца

Масса глины,г

Измеренное значение рН

 

 

 

7. На основе полученных данных сделать вывод о щелочности исследованных образцов.

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой водная суспензия?

2. От чего зависит коллоидно-химическая актив­ность глин (емкость обмена, набухание и др.)?

3. Характеристика глинистого сырья в производстве керамических изделий?