广西膨润土是一种蒙脱土基粘土。蒙脱石是一种层状硅酸盐矿物,由两个Si-O四面体层包围一个Al-(O,OH)八面体层作为结构单元组成。其结构有两个特点:(1)结晶层之间通过范德华力相连接,弱;(2)四面体中的部分Si4+可以被Al3+取代,八面体中的Al可以被Fe、Mg、Zn等离子置换,使结晶层平面带负电。前者让水分子很容易进入晶胞的中间层并膨胀;第二种是使粘土颗粒表面自发吸附带反电荷的离子(阳离子),形成有机和无机络合物或络合物。膨润土分散在水中时,由于溶液体中吸附在表面的阳离子浓度较低,它们往往从结晶层表面向外扩散;另一方面,它们被静电吸引到带电的晶体层上。由于这两种相反的趋势,在分布在大气中的粘土晶体层的外表面上形成了扩散的双电层。
由于膨润土特有的层状结构,比表面积大,因此具有很强的吸附性,同时由于亲水基OH-的存在,在水溶液中具有优异的分散性、悬浮性和粘度。在一定浓度范围内,表现出优异的触变性[3]。即在有外力搅拌时,悬浮液呈溶胶状,流动性好。停止搅拌后,沉淀成具有三维网状结构的凝胶,不发生沉降和水分离。这一特点特别适用于制备钻井泥浆。
膨润土厂家无论是石油钻探还是地质勘探,都以大量膨润土为主要原料制备钻井泥浆,起到保护井壁、回切和冷却钻头的作用。膨润土是钻井泥浆的基础材料。每年的钻井消耗量约为 150 万吨,而我国在 15 万吨至 20 万吨之间。由于我国石油工业的发展,钻井液用膨润土的需求量逐年增加。
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