紅泉膨潤土用作鉆井級膨潤土的研制

楊志勤 顏磊 朱安彥

摘要：針對紅泉膨潤土礦床隨著開采深度的增加，某些礦點蒙脫石含量有所下降，如何提高資源利用率，制作出鉆井級膨潤土進行了比較系統的研究。指出鉆井級膨潤土質量與原礦物化性能、鈉化劑的選擇、加量、鈉化方式及增效劑的種類，加量等密切相關。

關鍵詞：鉆井級膨潤土;質量;鈉化劑;增效劑

紅泉膨潤土以富含可交換Mg2+為其特征，但其蒙脫石八面體中，鎂離子同晶置換鋁離子相對較少，因而層間永久性電荷低（屬懷俄明型）。層電荷低，則易于水中分散，膠體性能好，可應用于鉆井泥漿。隨著時間推移，礦床開采深度增加，有些礦點蒙脫石含量下降，大都在40%左右，如何制出鉆井級膨潤土則是我們研究的內容。

1、鉆井級膨潤土的質量標準

鉆井級膨潤土國內質量標準GB/T20973-2007： 粘度值（600r/min） ≥30mPa.s; 動塑比（Pa/mpa*s） ≤1.5; 濾失量（ml） ≤15.0mL; 75μm篩余（質量百分數）/% ≤4.0;水分為≤10.0%。

2、實驗部分

2.1分析方法：按照GB/T20973-2007規(guī)定方法測試。

2.2實驗方法：取鈣基膨潤土原礦，測其吸藍量（MB，g/100g），然后加入定量的鈉化劑以不同的方式改性，曬干或105-110℃烘至水分≤11.5%，粉磨制樣，然后稱樣22.5g，加入不同種類、不同量的增效劑測試。

2.3鈉化劑的選擇、加入量、鈉化方式及增效劑的選擇

2.3.1鈉化劑的選擇

凡是分子式中帶有Na的鹽或堿，諸如Na2CO3、NaCl、NaHCO3、NaOH、Na2SO4、Na2C2O4、NaF、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉等均可使鈣基膨潤土進行離子交換而形成鈉基膨潤土。

2.3.2鈉化劑的加入量

純堿加多了，不僅造成浪費，并且會使鉆井液性能受到破壞，使粘度顆粒聚結，也會使濾失量升高;加少了，鈉化不完全，粘土的水化分散性能差，水溶液的堿性PH值低，提粘效果差，所以，我們按照殷錫鵬先生推薦的加堿公式加堿，恰到好處。

加堿量=原礦干重*x%+0.1

2.3.3鈉化方式

不外乎堆場法及擠壓法兩種方式。前者鈉化不易均勻和完全，生產周期長，產品質量較難保證。在化驗室我們采用后者，即控制原礦水分和外加水使總水量約為24%，擠壓鈉化3次，然后烘干。

2.3.4增效劑的選擇

目前，市場上增效劑的品種不少，價格不一，質量差別也較大。為了有所選擇，首先測試了室溫部分增效劑0.2%水溶液的增粘性能。即分別稱增效劑0.7g溶于350mL蒸餾水中，高速攪拌10min，取下攪拌杯，測其R600、R300值，用廣泛PH試紙測PH。我們選擇增粘效果較好的A、B、C、D、E、E新、F、G、H、J、P、Q為常用增效劑。結果見表1。

2.3.5泥漿性能與增效劑的關系

原礦蒙脫石含量高的，加的增效劑品種少、質量少，成本低;蒙脫石含量低的，加的增效劑品種多、質量多、成本高;增效劑除A和K是無機物外，其余均為有機物;增效劑起的作用各異，如A除增效外，還引起動塑比、濾失量升高，K對蒙脫石似無作用。增效劑有的增粘，有的降濾失，有的增粘既降濾失，有的是增粘劑、降濾失劑，又是絮凝劑;實驗中發(fā)現，某些懸浮液出現分層現象，這與原礦某些蒙脫石結構、組分有關，也與加入絮凝劑有關，當既加入絮凝劑，又加其他增效劑時，懸浮液不再出現分層現象。

另外，原礦質量差時，部分R600值、R300值相差小時b值高，即R600值、R300高時b值高，這與原礦性質有關，也與增效劑的品種有關。增效劑0.2%水溶液b值是個定值，有正有負有零，加在其它土中，加的數量高于0.2%時b值增加，數量低于0.2%時b值不變。

3、結語

3.1比較系統地就紅泉膨潤土制作鉆井級膨潤土進行了研究，紅泉土可生產出鉆井級膨潤土。

3.2由于原礦蒙脫石含量較低，生產成本高，尋找更為適宜的增效劑，乃是值得研究的課題。

3.3應抓住鈉化環(huán)節(jié)，確保鈉化均勻、完全。

參考文獻：

[1]甘肅省科學技術咨詢總公司，甘肅省金昌市利用紅泉膨潤土可行性研究報告（內部資料），（1984年10月）

[2]GB/T20973-2007膨潤土

[3]SY/T5060-93（鉆井液用膨潤土）