способ активации бентонитовой глины

Формула изобретения

Способ активации бентонитовой глины, включающий смешивание дробленой влажной бентонитовой глины с натрийсодержащим реагентом - активатором, нагрев смеси до 40-75^oС, отличающийся тем, что смешивание бентонитовой глины осуществляют при влажности глины, равной 20-45%, а нагрев полученной смеси осуществляют с одновременным доувлажнением смеси.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству активированной бентонитовой глины для буровых растворов, формовочных смесей и железорудных окатышей. Для активации бентонитовой глины используется замещение катионов кальция, магния и железа на катионы натрия, для чего влажную бентонитовую глину обрабатывают натрийсодержащими реагентами (кальцинированная сода, едкий натр, тринатрийфосфат и др.).

Известен способ активации глинистых минералов, заключающийся в том, что в увлажненный глинистый минерал вводят в качестве активаторов натрийсодержащие соединения в две стадии, вначале простые соли натрия, а затем комплексообразующие соединения натрия (RU, патент 2044587, В 22 С 1/00, опубл. 27.09.95).

Недостатком такого способа является то, что активации осуществляется в две стадии и двумя реагентами, что увеличивает длительность процесса активации бентонитовой глины.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по устранению указанного недостатка за счет ускорения и повышения интенсивности активации бентонита путем нагрева смеси влажного бентонита и реагентов.

Достигаемый при этом технический результат заключается в сокращении по времени процесса активации и улучшении качества активированной бентонитовой глины за счет повышения ее физико-механических и коллоидно-химических свойств.

Указанный результат достигается тем, что в способе активации бентонитовой глины, заключающемся в смешивании влажной бентонитовой глины с натрийсодержащими реагентами-активаторами, смешивание влажной бентонитовой глины с указанными реагентами-активаторами осуществляют при влажности глины, равной 20-45%, а полученную смесь нагревают до температуры 40-75^oС.

При этом возможно одновременное осуществление операций смешивания и нагрева смеси паром.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием совокупности признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Нагрев смеси бентонита с реагентами-активаторами может осуществляться паром, горячим воздухом и другими известным способом, важно лишь сохранить влажность нагретой смеси бентонита с реагентами-активаторами более 20%. В таких условиях влаги достаточно для набухания бентонита, растворения реагента-активатора и протекания реакции их взаимодействия. Нагрев повышает растворимость реагента и скорость диффузии катионов натрия к обменным позициям, и соответственно, скорость протекания реакции замещения натрием катионов кальция, магния и железа, т.е. активации.

Более предпочтителен нагрев паром, который исключает потерю смесью бентонита и реагента воды, необходимой для протекания процесса активации и обеспечивает равномерный разогрев смеси. Нижний предел влажности обусловлен содержанием влаги, необходимой для набухания бентонита и растворения реагента. Верхний предел влажности смеси ограничивается переходом бентонита в липкое состояние, что затрудняет его переработку, и приводит к существенному возрастанию затрат на удаление избыточной влаги.

Время активации совпадает со временем, необходимым для нагрева смеси до заданной температуры.

Согласно изобретению способ активации бентонитовой глины заключается в том, что в дробленную бентонитовую глину влажностью 20-45% вводится реагент-активатор, далее смесь перемешивают и нагревают до достижения температуры 40-75^oС.

Пример 1.

Один килограмм бентонитовой глины влажностью 20%, дробленной до размера кусков не более 20 мм, интенсивно смешивается с 33,33 г кальцинированной соды в глиномешалке. В глиномешалку при перемешивании подается пар, который нагревает массу до температуры 50^oС. Одновременно с нагревом происходит доувлажнение бентонита до влажности 26% за счет конденсации пара. Активированный бентонит высушивают до остаточной влажности 10%, измельчают и определяют физико-механические и коллоидно-химические свойства по известным методикам.

По данному способу, изменяя влажность смеси в пределах 20-45% и температуру ее нагрева в пределах 40-75^oС, получены образцы активированного бентонита, результаты испытаний которых приведены в таблицах 1 и 2.

Как следует из таблиц, техническим результатом изобретения является повышение физико-механических и коллоидно-химических свойств активированной бентонитовой глины (коэффициента набухания, эффективной вязкости и предела прочности при разрыве в зоне конденсации влаги).

Пример 2.

Один килограмм бентонитовой глины влажностью 20%, дробленной до размера кусков не более 20 мм, интенсивно смешивается с 25 граммами каустической соды в глиномешалке. В глиномешалку подается пар, который нагревает массу до температуры 50^oС. Одновременно с нагревом происходит доувлажнение бентонита до влажности 26% за счет конденсации пара. Активированный бентонит высушивают до остаточной влажности 10%, измельчают и определяют физико-механические и коллоидно-химические свойства по известным методикам. Результаты испытаний повторяют результаты, полученные по примеру 1.

Кроме каустической соды может использоваться триполифосфат натрия и другие соли натрийсодержащие, которые приведены в патенте RU 2044587.

Использование заявляемого изобретения позволит за счет повышения качества активированного бентонита значительно снизить его расход в приготовлении буровых растворов, формовочных смесей и железорудных окатышей.