DE3044764A1 - Veredelung von tonen durch kompaktieren - Google Patents
Veredelung von tonen durch kompaktierenInfo
- Publication number
- DE3044764A1 DE3044764A1 DE19803044764 DE3044764A DE3044764A1 DE 3044764 A1 DE3044764 A1 DE 3044764A1 DE 19803044764 DE19803044764 DE 19803044764 DE 3044764 A DE3044764 A DE 3044764A DE 3044764 A1 DE3044764 A1 DE 3044764A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- clay
- carbonate
- sulfate
- compacted
- fluid loss
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
- C09K17/02—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing inorganic compounds only
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Description
Veredelung von Tonen durch Kontaktieren
Blättchenartige Tone (platey-type clays) umfassen minderwertige "Bentonite", die sich auf der gesamten Erde finden und
je nach ihrem abgelagerten Zustand verschiedene Grade an erwünschten physikalischen Eigenschaften aufweisen. Die meisten
Bentonite führen als Hauption das Calcium. Nur wenige führen Natrium als überwiegendes Ion. Ein Beispiel für letzteren ist
Wyoming-Bentonit, der äußerst kolloidal und plastisch ist und in Wasser rasch unter Bildung thixotroper Gele quillt.
Im allgemeinen enthalten Smektit-Tone wie Bentonit Natriummontmorillonit;
solche Tone sind durch Umwandlung vulkanischer Asche in situ gebildet worden, aber viele der Tonablagerungen
haben eine geologische Geschichte, die weniger günstig ist als die der Wyoming-Bentonite; diese mindergradigen Tone besitzen
nicht die erforderlichen physikalischen Eigenschaften des niedrigen Flüssigkeitsverlustes und einer erhöhten Alterungsviskosität,
um auf den verschiedenen Anwendungsgebieten eingesetzt zu werden, in denen gegenwärtig hochwertige Wyoming-Bentonite
zum Einsatz gelangen.
Mit zunehmender Industrialisierung in allen Teilen der Welt
ergibt sich eine steigende Nachfrage nach Bentonit-Tonen guter Qualität, jedoch stellen die Kosten zum Transport vorhandener
Vorkommen von hochwertigem Ton in andere Teile der Welt ein ökonomisches Hindernis dar. Deshalb ist es sinnvoller,
130025/0621
304A764
Verfahren zur Veredelung und Verbesserung von lokalen Tonvorkommen
zu entwickeln.
Es ist bereits bekannt, daß die physikalischen Eigenschaf-
: ten eines Bentonit-artigen Tons durch mechanische Verar-
■ beitung verbessert werden können. Die US-PS 3 700 4 74 (WiI-
! liam J. Lang) beschreibt ein Verfahren zum Kompaktieren von
feinen Tonteilchen mit einem maximalen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 20 Gew.-% Wasser, um den Ton schneller löschbar zu
machen. Der Ton wird zunächst gemahlen und dann unter Druck · zu einer Lagenform mit einer scheinbaren Dichte von 60 bis
94 % kompaktiert. Die Tonlage wird dann zur gewünschten Größe zerkleinert. In dieser Entgegenhaltung wird die Zugabe
eines Aktivators, wie Natriumcarbonat, vor dem Kompaktieren nicht vorgesehen, und auch die nachfolgende Kompaktierung
des Tons mit dem Ziel, eine im wesentlichen sofortige "Alterung" des Tons mit einhergehender Verbesserung in den Eigenschaften
des Flüssigkeitsverlustes zu erreichen, wird nicht in Betracht gezogen.
■ In der Vergangenheit war es allgemeine Praxis, Natriumcarbonat
auf frisch abgebauten Ton aufzutragen und ihn mehrere
', Monate zur Alterung härten zu lassen. Die US-PS 2 892 800
ι beschreibt ein Verfahren zu Herstellung eines aktivierten ! Bentonits aus rohem schwach-quellenden Bentonit-Ton. Die
! Schritte schließen den Kontakt des Rohtons mit Salzsäure,
dann Zugabe von Wasser und Schwefelsäure, vorzugsweise mit ; Wasserdampferhitzung und erhöhtem Druck in einem Autoklaven,
Der aktivierte Ton wird auch mit Wasserdampf gewaschen. Das j Verfahren enthält keinen physikalischen Verarbeitungsschritt
und die Hauptanwendung des aktivierten Tons ist die ölent-,
färbung und Neutralisierung von Pflanzen- und tierischen (ilen. ι Das Verfahren erfordert zuzuführende Wärmeenergie und eine
komplexere Behandlung, als sie nach dem vorliegenden Verfahren in Betracht gezogen werden.
13002S/0621
Die US-PS 3 240 616 beschreibt die Aktivierung von Bentonit-Tonen mit Aktivatoren, wie Natriumcarbonat, in Mengen bis zu
22,5 Gew.-% der Bentonitmasse. Es wird angegeben, daß der Aktivator
dem Ton direkt nach dem Abbau oder während des Transportes durch direktes Aufsprühen der Aktivatorlösung auf das
Material entweder auf den Fördereinrichtungen an der Abbaustätte oder in den Güterwagen zugesetzt werden soll. Es wird
auch ein Verfahren zum Schichten des Tons und Zusetzen des Aktivators zwischen die Schichten beschrieben. Die Kontaktzeit
mit dem Aktivator beträgt 1 bis 100 Stunden; es wird angegeben, daß der Aktivator vor der mechanischen Verarbeitung des Tons
angewendet werden soll. Der Ton soll vor irgendeiner mechanischen Verarbeitung zunächst getrocknet werden. Die einzige
physikalische Eigenschaft, die gemäß Beschreibung verbessert wurde, war eine Erhöhung der Rohkompressionsfestigkeit und
Rohpermeabilität. Der behandelte spezielle Ton stammt aus der Region von Chmielnik, Polen, Eine kombinierte Behandlung,
einschließlich des Zusatzes eines Aktivators, und eine nachfolgende Kompaktierung des Tones vor dem Trocknen ist
nicht vorgesehen.
Die Erfindung hat zum Gegenstand ein Verfahren zur Verbesserung
der Eigenschaften von Smektit-Tonen, um das Viskositätsverhalten und Flüssigkeitsverlust-Verhalten zu verbessern
und die Anwendbarkeit von solchen Tonen für Anwendungen wie ölbohrschlämme, Gießereibindemittel und Wasserimpedanzzwecke,
einschließlich der Abdichtung von Teichen, Schlammgräben und hygienischen Landfüllungen, zu erweitern. Die verbesserten
Eigenschaften werden durch die kombinierten Schritte erreicht, indem man zunächst eine kleine Menge eines Aktivatormittels,
wie Sodaasche (Na2CO3) dem getrockneten undtfein-
! gemahlenen Ton hinzugibt, den Ton kompaktiert und dann erneut
! mahlt. Zu Tonen, die nach diesem Verfahren veredelt werden
130025/0621
können, zählen: Black Hills Bentonit, mindergradiger Wyoming
Calciumbentonit, Mississippi-Bentonit, und blättchenartige
(platey-type) Tone aus New Mexico, Peru, Australien, Griechenland,
Brasilien, Argentinien, Mexiko, Neuseeland, Indien und Kanada.
Andere blättchenartige Tone können ebenfalls nach dem Verfahren der Erfindung verbessert werden, vorausgesetzt, sie enthalten
keine übermäßigen Mengen an Verunreinigungen, wie Sand. Solche Tone umfassen Montmorillonite, Nontronite und Hektorite.
Für Gießereizwecke ist ein Sandgehalt bis zu etwa 15 Gew.-% annehmbar. Zur Verwendung als ölbohrschlämme sind Gehalte an
Sand nicht höher als etwa 3 % akzeptabel.
Die Verbesserung in den Alterungsviskositäts- und Flüssigkeitsverlusteigenschaften
der mindergradigen Smektit-Tone wird erreicht, indem man zunächst etwa 1 bis 10 Gew.-% eines
Aktivatorsalzes zu dem Ton gibt. Der mit Aktivator behandelte Ton wird dann kompaktiert, um einen Ton mit verbesserten
Alterungsviskositäts- und Flüssigkeitsverlusteigenschaften zu erhalten.
API (American Petroleum Institute)-Standards fordern, daß Tone zur Verwendung für ölbohrschlämme eine Alterungsviskosität
von 30 mPa.s bei 600 Upm mit dem Fann-Viskosimeter haben. Wenn ein Ton eine Alterungsviskosität unter diesem Wert
aufwies, bestand die bisherige Praxis darin, Polymere und/oder Natriumcarbonat zuzusetzen, um die Alterungsviskosität auf
etwa 30 mPa.s anzuheben. Es ist deshalb technisch von Wert, einen mindergradigen Ton oder einen Ton auf Calcium-Basis
auf eine Alterungsviskosität von mindestens 15 mPa.s zu»bringen, weil die Viskosität durch den Zusatz von Polymeren zu
dem Ton weiter erhöht werden kann. Es gibt auch einige Ton-Anwendungen, bei denen der Zusatz von Polymeren unerwünscht
ist.
130025/0621
In einigen Fällen ist das zugesetzte Polymere durch Mikroorganismen
angegriffen worden, mit der Folge eines Zerfalls und deshalb des Verlustes an hinzugekommener Viskosität. Bei
solchen Anwendungen sollte ein Ton mit einer höheren Alterungsviskosität verwendet werden, um Dauerhaftigkeit sicherzustellen.
Zu bevorzugten Aktivatoren gehöhren Sodaasche (Na-CO-), Lithiumcarbonat
(Li2CO3) und Nickelcarbonat (NiCO3). Andere
geeignete Aktivatoren sind metallische Salze, wie die Sulfat- und Carbonatsalze von Zink, Lithium und Aluminium. Lithium-
und Natriumhydroxid sind ebenfalls als Aktivatoren geeignet. Eisen (III)sulfat und Natriumchlorid können ebenfalls mit einigen
Tonen verwendet werden.
Im allgemeinen wird derzeit angenommen, daß die verbesserten Eigenschaften des speziellen veredelten Tons auf einen inneren
Ionenaustausch zurückzuführen sind, der in der Innenstruktur des Tones stattfindet.'In einigen Tonen ist die Verbesserung
ausgeprägter, und bestimmte bevorzugte Salze scheinen bessere Ergebnisse bei der "Aktivierung" oder der Verbesserung bestimmter
blättchenartiger Tone zu erbringen. Zur Zeit ist das Verfahren nicht zur Veredelung von Tonen mit stabförmiger und
Kettenstruktur angewendet worden, weil zu erwarten ist, daß das Kompaktieren die Tonstruktur stören würde. Auch bestimmte
Salze, wie Beryllium-Barium- und Calciumcarbonat, sind im erfindungsgemäßen
Verfahren nicht sonderlich brauchbar.
Zur Zeit wird angenommen, daß metallische Salze, die mit den Tonen Ionen austauschen, um die Tone zur Wasserabsorption zu
befähigen, brauchbare Aktivatoren sind. Die oben speziej.1 erwähnten
Salze mögen ein.Indiz dafür sein, daß die folgende Umschreibung der Aktivatorsalze zutreffend sein sollte. Kationen
der Gruppe IA des Periodensystems, einschließlich Na ,
130025/0621
Li , K und Cs in löslicher Salzform, einschließlich Carbonate
und Sulfate, werden als brauchbare Aktivatoren betrachtet. Von den Kationen der Gruppe Ha ist Mg++ in löslicher
Salzform brauchbar. Die übergangsmetalle Ni ,Zn , Cu
und möglicherweise Co werden als brauchbar betrachtet. Die
obigen Kationen sind am häufigsten als Carbonat- und Sulfatsalze verfügbar. In speziellen Fällen sind (NH.)2C0,, Al2(SO4K
und Fe3(SO4)-, brauchbare Aktivatoren für bestimmte Tone.
Der Kompaktierungs- oder Verdichtungsschritt beschleunigt und
verbessert offenbar den Ionenaustausch, der in dem Ton während der Aktivierung stattfindet, so daß die Verbesserung der Ton-Eigenschaften
innerhalb der sehr kurzen Zeitspanne erhalten wird, die man zur Zugabe des Aktivators benötigt, und verdichtet
dann den behandelten Ton. Das gesamte Verfahren kann in weniger als etwa 5 Minuten beendet sein, wobei ein Trocknungsschritt von bis zu etwa 1 1/2 Minuten einbezogen ist. Bei den
bisherigen Verfahren beläuft sich die angegebene Mindesttrocknungszeit
auf etwa 60 Minuten, und keine der Literaturstellen zeigt den zusätzlichen Effekt, der durch Kombination der Aktivierung
und Kompaktierung erhalten wird.
Bei den herkömmlichen Verfahren der bisherigen Technik wird der Aktivator auf der Abbaustätte dem gelagerten Ton in größeren
Mengen, als im vorliegenden Verfahren erforderlich, zugesetzt, und der Ton wird über lange Zeiträume unter gewissem
Drehen und Handhaben "feldgealtert", um alle Teile des Tons der Wirkung des Aktivators auszusetzen. Sämtliche Extra-Handhabungs-
und Warteschritte bei der Feldalterung können durch das vorliegende Verfahren eliminiert werden.
Proben von aktivierten/kompaktierten Tonen wurden hergestellt
und mit unmodifizierten Tonen und mit kompaktierten Tonen ver-
130025/0621
glichen, jeweils in Bezug auf Alterungsviskosität und in Bezug auf Flüssigkeitsverlust. Die kompaktierten Proben wurden
nach der folgenden Prozedur hergestellt:
Die Rohtonprobe wird zunächst in einen Mischer gegeben, und genügend Wasser wird hinzugesetzt, um den Ton auf 12 Gew.-%
zu bringen. Etwas zusätzliches Wasser wird zugegeben, um Verarbeitungsverluste zu kompensieren. Nachdem das gesamte Wasser
zugesetzt worden ist, wird das Gemisch gründlich gemischt. Ein mit einem Flüssigkeitszusatz/Intensivierstab ausgerüsteter
Zwillingsschalenmischer wurde verwendet.
Nach dem Mischen wird die Probe durch ein Mahlwerk,Two Roll
Mill, von K.R. Komarek, Inc., Elk Grove Village, Illinois, geschickt.
Der Betrieb des Kompaktierungsmahlwerks folgt den Anweisungen des Herstellers, die mit der Vorrichtung geliefert
werden. Für die vorliegende Kompaktierung wurde ein Zylinderdruck von 2200 psi (15,3 MPa) angewendet, was einem Walzendruck
von 18.000 psi (125 MPa) entsprach. Die Förderschnecke wurde auf 6,2 und die Walzengeschwindigkeit auf 1,2 5 (niedrigste
Einstellung) gesetzt.
In den Proben, die erfindungsgemäß hergestellt wurden, ging
die Anwendung des Aktivators dem obigen Kompaktierungsschritt voraus. Der Aktivator wurde im Mischungsschritt mit Wasser
zugesetzt und gründlich eingemischt, um den Aktivator gleichmäßig innerhalb der Tonprobe zu verteilen.
Die Proben wurden hinsichtlich der AlterungsViskositätseigenschaften
unter Anwendung der Standardprozeduren verglichen, die in den Publikationen 13-A und 13-B über MethoSe
und Gerät des American Petroleum Institute angegeben werden. Ein Fann-Viskosimeter wurde mit 300 Upm und 600 üpm benutzt.
130025/0621
Der Flüssigkeitsverlust wurde ebenfalls für die Proben gemäß den obigen API-Standards bestimmt.
Ein Black Hills Bentonit (BHB), unverdichtet, wurde mit dem
gleichen Ton, dem Aktivatoren zugesetzt waren, mit und ohne Kompaktieren, verglichen.Um die kompaktierte "BHB"-Probe herzustellen,
wurde die oben beschriebene Kompaktierungsprozedur angewendet. Insgesamt 6.388 g des BHB mit 200 mesh (0,074
mm) und 323 g (+ 20 g) zugesetztem Wasser wurden vorbereitet. Der Feuchtigkeitsgehalt dieser Probe war 11,47 %.
Um die aktivierten Proben herzustellen, wurden 6.503 g des BHB von 200 mesh (0,074 mm), 360 g Wasser und 131 g Sodaasche
(Na2COg) in einem Falle verwendet, um einen aktivierten Ton
mit 2 % zugesetztem Na3CO3 bei 12 % Feuchtigkeit zu erzeugen.
Proben des BHB wurden in ähnlicher Weise hergestellt, indem Aktivatoren, wie in Tab. I unten angegeben, zugesetzt wurden,
wobei mit und ohne Kompaktierung, wie oben beschrieben, gearbeitet
wurde. Alle Proben wurden auf Viskosität und Flüssigkeitsverlust getestet; die Ergebnisse sind in Tabelle I
zusammengefaßt:
Bentonit Alterungsviskosität Flüssigkeits-. 600 Upm 300 Upm verlust
nichtkompaktierter BHB 18 11 13,6
nichtkompaktierter BGB 12,5 7,5 15,1
nichtkompaktierter BHB +
2 % NiCO., 62 54 21 ,0
BHB + 1,5 % Sodaasche (Na9CO,) 28,5 19 12,4
BHB + 2 % Sodaasche * Λ 22,5 15 14,8
kompaktierter BHB + 2 % NiCO, 290 280 15,8
kompaktierter BHB + 1,5 % 37 25 '10,6
Sodaasche
kompaktierter BHB + 2 % 52 41 9,7
Sodaasche
130025/0621
Der nichtkompaktierte BHB in Tabelle I zeigt einen Flüssigkeitsverlust
von 13,6; wenn 2 % NiCo- zugesetzt sind, erhöht sich die Alterungsviskosität wesentlich, jedoch steigt der
Flüssigkeitsverlust auf 20,2, das ist ein unerwünschter Trend. Wenn 2 % NiCo3 zugesetzt wurden und die Probe kompaktiert wurde,
stieg die Alterungsviskosität um mehr als das 17fache gegenüber dem kompaktierten BHB und der Wert für den Flüssigkeitsverlust
verbesserte sich gegenüber dem des BHB plus 2 % NiCo, (nichtkompaktierte Probe). Die nichtkompaktierten Proben
des BHB mit 1,5 % und 2 % zugesetzter Sodaasche ergaben Resultate für die Alterungsviskostiät und den Flüssigkeitsverlust, die einander vergleichbar waren und auch geringfügig
besser ausfielen als bei nichtbehandeltem BHB. Kompaktierte
BHB mit Zusätzen von 1,5 % und 2 % Sodaasche und 2 % NiCO3
zeigten allesamt verbesserte Alterungsviskositätseigenschaften gegenüber den nichtkompaktierten Proben. Zum Beispiel hatte
kompaktierter BHB mit 2 % Sodaasche-Zusatz Alterungsviskositäten von entsprechend 52 und 41 mPa.s, verglichen mit 18
und 11 mPa.s für unbehandelten BHB. Der Flüssigkeitsverlust für diesen kompaktierten BHB war der niedrigste, der mit 9,7
gemessen wurde. Der kompaktierte BHB mit 1,5 % Sodaasche-Zusatz entsprach der Probe mit dem nächstliegenden niedrigsten
Flüssigkeitsverlustwert bei 10,6.
Tabelle I zeigt, daß bedeutende Verbesserunten sowohl hinsichtlich
der Alterungsviskosität als auch des Flüssigkeitsverlustes erhalten werden können, wenn das erfindungsgemäße Verfahren
zur Anwendung gelangt. Ein mindergradiger Ton kann veredelt werden, um API-Spezifikationen für höherwertige teurere
Tone zu erreichen,und diese verbesserten Tone sind somit für zusätzliche Anwendungen brauchbar, für die sie vor der beschriebenen
Behandlung ungeeignet waren.
1 30025/0621
Ein Ton vom Smektit-Typ aus Peru wurde mit 4,5 % Sodaasche behandelt und dann kompaktiert. Der behandelte peruanische
Ton wurde mit dem unbehandelten peruanischen Ton verglichen, die Ergebnisse sind in Tabelle II wiedergegeben.
Probe Anfangsviskosität Flüssigkeits-600 üpm 300 üpm verlust
Ton aus Peru . 9 6 28,6
Ton aus Peru mit 4,5 %
Sodaasche, kompaktiert 32 28 13,4
Sodaasche, kompaktiert 32 28 13,4
Aus obiger Tabelle wird ersichtlich, daß das erfindungsgemäße
Verfahren sowohl die Viskositäts- als auch die Flüssigkeitsverlust-Eigenschaften
wesentlich verbessert, wodurch der behandelte peruanische Ton für eine Reihe von Anwendungen brauchbar
gemacht wird, für die unbehandelter Ton ungeeignet ist.
Noch dramatischere Resultate sind aus Tabelle III zu entnehmen, die die Resultate vergleicht, die mit behandelten und unbehandelten
Dakota Southern Tonen (Wyoming Calciumbentonit) und Dixie-Tonen (Mississippi-Bentonit) erhalten werden.
130025/0621
Dakota Southern
Dixie
Dixie
Dakota Southern + 4,5 % Sodaasche
Dixie + 4 % Sodaasche
Dakota Southern + 4,5 % Sodaasche und Kompaktierung
Dakota Sotherη + 9 %
Sodaasche, 2 χ kompaktiert
Sodaasche, 2 χ kompaktiert
Dixie + 4,5 % LiCO3, 2 χ
kompaktiert
AnfangsViskosität 600 üpm 300 Upm |
3 | Flüssigkeits verlust |
6 | 2 | |
5 | 6 | - |
9,5 | 4,5 | 25,4 |
8 | 16,6 |
18
23,5
16,5
13,5
13,5
11,5
14,6
12,1
13,2
Die obigen beiden Tone sind im unbehandelten Zustand notorisch mindergradig und keiner hält ohne Behandlung Flüssigkeit zurück.
Der bloße Zusatz von 4 % und 4,5 % Sodaasche ergibt eine gewisse Verbesserung in den Eigenschaften dieser beiden Tone,
aber der Zusatz von Sodaasche oder Lithiumcarbonat plus Kompaktierung
verbessern die Eigenschaften dieser beiden Tone
wesentlich. Nach Behandlung dieser Calciumbentonite unter
Standard, können sie in Gießereiform-Waschgelen, bei der Takonit-Pelletisierung und für ölbohrschlämme verwendet werden. Solche behandelten Tone dürften auch für Dichtungszwecke geeignet sein, z.B. für Schlammgräben, auf der Abfallbeseitigungsseite und für Landfülldämme wie Deiche.
wesentlich. Nach Behandlung dieser Calciumbentonite unter
Standard, können sie in Gießereiform-Waschgelen, bei der Takonit-Pelletisierung und für ölbohrschlämme verwendet werden. Solche behandelten Tone dürften auch für Dichtungszwecke geeignet sein, z.B. für Schlammgräben, auf der Abfallbeseitigungsseite und für Landfülldämme wie Deiche.
13002S/0621
304A764
Ein Bentonit aus Indien wurde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt und mit einem gleichen Bentonit verglichen,
der nichtkompaktiert bzw. nichtkompaktiert und mit Aktivator
versetzt war. Die Ergebnisse werden in Tab. IV berichtet.
Bentonit aus Indien
Tabelle IV | 13,5 | Flüssigkeits verlust |
22 | 22,5 | |
Anfangsviskosität 600 Upm 300 Upm |
85 | 24 |
17,5 | 12 | |
26 | ||
89 |
nichtkompaktiert
nichtkompaktiert + 2 % NA2CO3
3 % Na2CO3~Zusatz +
KompaKtierung
Die obigen Ergebnisse zeigen eine sehr wesentliche Zunahme
in der Anfangsviskosität für die aktivierte und kompaktierte Probe gegenüber den beiden anderen Proben. Eine sehr wesentliche
Verbesserung im Flüssigkeitsverlust ist ebenfalls ersichtlich. Der unbehandelte Ton aus Indien gilt für verschiedene
der hier beschriebenen industriellen Anwendungen als unbrauchbar. Jedoch zeigen die verbesserten Anfangsviskositätswerte
und die wesentliche Herabsetzung im Flüssigkeitsverlust, die bei den berichteten Tests beobachtet wurden, daß dieser
Sübstandard-Ton genügend veredelt werden kann, um ihn für
einen weiten Bereich von Anwendungen akzeptabel zu machen.
Ein mindergradiger Bentonit aus Milos, Griechenland, wurde
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt; die Ergebnisse werden in Tabelle V berichtet.
13Ö02S/0621
Bentonlt aus Milos
nichtkompaktiert
nichtkompaktiert + 4 % Na3CO3
4 % Na-CO^-Zusatz + KompaRt ierung
Anfangsviskosität Flüssigkeits-600 Upm 300 üpm
verlust
4,0
25,5
45,5
2,5
20,5
36,5
15,4
12,8
Es ist selbstverständlich vorgesehen, daß Misch- und Kompaktiereinrichtungen
in großem Maßstab zur Behandlung der Tone auf der Fabrikseite verwendet werden, die zweckmäßigerweise
in der Nähe der Tonlagerstätte liegt. Ein solcher Kompakter für den technischen Maßstab ist von Allis Chalmers Corporation,
West Allis, Wisconsin, erhältlich. Ein Zweiwalzen-Kompakter
mit glatten Flächen, Model 3230-A, der eine Maximalkraft von etwa 260 000 psi (1.800 MPa) entwickeln kann, ist
die derzeit bevorzugte Einrichtung zu Kompaktierung des behandelten Tons im technischen Maßstab. Andere Mahlwerke für
den technischen Maßstab können ebenfalls verwendet werden, vorausgesetzt, sie können einen genügenden Kompaktierungsdruck
entwickeln, um die gewünschte Beschleunigung der Tonaktivierung auszuführen und die gewünschte Veredelung des Tons zu
erhalten. Zur Beschickung des Kompakters wird zweckmäßigerweise ein großes Granulatormahlwerk und Vibratorsieb vorgesehen.
Eine geeignete Einrichtung dieses Typs ist ebenfalls von
Allis Chalmers und anderen erhältlich.
erhalten. Zur Beschickung des Kompakters wird zweckmäßigerweise ein großes Granulatormahlwerk und Vibratorsieb vorgesehen.
Eine geeignete Einrichtung dieses Typs ist ebenfalls von
Allis Chalmers und anderen erhältlich.
Bei einem typischen Verfahren wird der Ton mit etwa 20 %
Feuchtigkeit aufgenommen, das der Gleichgewichtsfeuchtigkeit entspricht, die auf der Lagerstätte erreicht wird.
Der Ton wird zerkleinert und etwa 80 bis 90 Skunden weiter
trommelgetrocknet. Der Ton wird dann auf kleiner als 200
mesh (0,0 74 mm) gemahlen und gesiebt und auf einer Beför-
Feuchtigkeit aufgenommen, das der Gleichgewichtsfeuchtigkeit entspricht, die auf der Lagerstätte erreicht wird.
Der Ton wird zerkleinert und etwa 80 bis 90 Skunden weiter
trommelgetrocknet. Der Ton wird dann auf kleiner als 200
mesh (0,0 74 mm) gemahlen und gesiebt und auf einer Beför-
304A764
derungseinrichtung transportiert, wo er mit der Aktivatorlösung
besprüht wird, um etwa 1 bis 10 Gew.-% des Aktivatorsalzes zum feinteiligen Ton vor der Kompaktierung zuzusetzen.
Der mit Aktivator behandelte Ton wird dann durch den Kompakter geschickt und unter Druck zu einer kompaktierten
Lage mit einer scheinbaren Dichte von etwa 60 bis 94 % der scheinbaren Dichte des Tons vor dem Mahlen kompaktiert. Der
kompaktierte Ton erfordert keine weitere Trocknung; er wird zur gewünschten Siebgröße gemahlen und gesiebt und für den
Versand zum Einsatzort vorbereitet.
Beträchtliche Kostenersparnisse werden dadurch realisiert, daß die Tonbehandlungseinrichtung in der Nähe der Tonlagerstätte
liegt, daß das Veredelungsverfahren ausgeführt und dann der veredelte Ton zur nächstliegenden Einsatzstelle
transportiert wird. Bisher konnten viele Tonlagerstätten nicht genutzt werden und erhebliche Versandkosten entstanden
beim Transport von höherwertigen Tonen aus entfernten Orten, zum Beispiel mußten Wyoming-Bentonite bis nach Australien
unter hohen Kosten versandt werden. Erfindungsgemäß können australische Substandard-Tone veredelt und an Ort
und Stelle verwendet werden, um die Wyoming-Tone unter wesentlicher
Herabsetzung der Ausgabe für Transport und Handhabung zu ersetzen.
13ÖÖ2S/0621
Claims (1)
1. Verfahren zur Veredelung eines rohen Smektit-Tons, dadurch
gekennzeichnet, daß zu diesem Smektit-Ton zunächst 1 bis 10 Gew.-% einer Aktivatorsubstanζ in einer löslichen Form zugesetzt
werden, die ein Kation aus der aus Na, Li, K, Cs, NH-, Zn, Ni, Cu, Co und Fe bestehenden Gruppe enthält, wobei dieser
Smektit-Ton einen maximalen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 20 Gew.-% aufweist, diese Aktivatorsubstanζ mit diesem Ton gründlich
gemischt wird und dann dieser Ton zu einer verdichteten Masse mit einer scheinbaren Dichte kompaktiert wird, die etwa
60 bis 94 % der scheinbaren Dichte des Tons entspricht, bevor dieser gemahlen wird, wobei die Viskositätseigenschaften und
die Flüssigkeitsverlusteigenschaften dieses behandelten ,Tons gegenüber dem Rohton wesentlich verbessert werden.
30U764
_ ο —
2.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Smektit-Ton aus der Gruppe der Montmorillonite, Nontronite
und Hektorite. mit niedrigen Sandgehalten (grit contents), Black-Hills-Bentonite, Calciumbentonite und blättchenartigen
(platey-type) Toneaus New Mexico, Argentinien, Australien, Indien, Peru, Mexiko, Neuseeland, Griechenland, Brasilien
und Kanada ausgewählt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß weniger als etwa 5 Gew.-% dieser Aktivatorsubstanz zu dem Ton vor der Kompaktierung zugesetzt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ton ein Black-Hills-Bentonit ist und nicht mehr
als etwa 2 Gew.-% dieser Aktivatorsubstanζ vor dem Kompaktieren
zugesetzt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
diese Aktivatorsubstanζ etwa 2 Gew.-% Nickelcarbonat enthält.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Aktivatorsubstanz aus der Gruppe: Natriumhydroxid,
Lithiumhydroxid, Natriumcarbonat, Natriumsulfat, Kaliumcarbonat, Kaliumsulfat, Lithiumcarbonat, Lithiumsulfat,
Nickelcarbonat, Nickelsulfat, Ammoniumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Magnesiumsulfat, Cäsiumcarbonat, Cäsiumsulfat, Zinkcarbonat,
Zinksulfat, Aluminiumcarbonat, Aluminiumsulfat,
Kupfercarbonat, Kupfersulfat, Kobaltcarbonat, Kobaltsulfat,
Eisen(III)sulfat und Natriumchlorid ausgewählt ist.
7. Verbesserter Smektit-Ton, hergestellt aus einem Rohton mit einer Alterungsviskosität und einem Flüssigkeitsverlust unter
API-Standard, wobei dieser Rohton mit wesentlich verbesserter Alterungsviskosität und mit wesentlich vermindertem Flüssig-
■130026/0621
keitsverlust nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 6 erhalten worden ist.
8. Verbesserter Ton nach Anspruch 7 mit einer Alterungsviskosität,
gemessen mit einem Fann-Viskosimeter bei 600 Upm, von mindestens 15 mPa.s und mit einem Flüssigkeitsverlust von
nicht mehr als etwa 15.
9. Konvertierter Calciumbentonit-Ton mit einer Alterungsviskosität
von mindestens 15 mPa.s und einem Flüssigkeitsverlust von weniger als 15, erhalten nach einem Verfahren der Ansprüche
1 bis 6.
1 30026/082ί
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/098,101 US4242140A (en) | 1979-11-28 | 1979-11-28 | Activation of clays by compaction |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3044764A1 true DE3044764A1 (de) | 1981-06-19 |
Family
ID=22267088
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19803044764 Ceased DE3044764A1 (de) | 1979-11-28 | 1980-11-27 | Veredelung von tonen durch kompaktieren |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4242140A (de) |
AU (1) | AU6472680A (de) |
DE (1) | DE3044764A1 (de) |
GR (1) | GR71715B (de) |
IT (1) | IT8050246A0 (de) |
NZ (1) | NZ195565A (de) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4462470A (en) * | 1981-10-08 | 1984-07-31 | American Colloid Company | Extrusion of bentonite clay for fluid loss reduction in drilling fluids |
DE3517645A1 (de) * | 1985-01-23 | 1986-11-20 | Marx Bergbau GmbH & Co KG, 5431 Ruppach-Goldhausen | Mittel zur melioration geschaedigter, maengelbehafteter und/oder schadstoffe enthaltender boeden und massen |
US4866018A (en) * | 1987-03-26 | 1989-09-12 | United Catalyst | Organophilic clay modified with zirconium aluminum organic complexes |
JP2620364B2 (ja) * | 1988-03-18 | 1997-06-11 | 本田技研工業株式会社 | セラミックス焼結体の製造方法 |
EP0335653B1 (de) * | 1988-03-28 | 1993-08-18 | Altalanos Iparfejlesztesi Rt. | Verfahren zur Herstellung von Gelen aus mineralischen Tonen und Polymeren, die auf reversible Weise Wasser aufnehmen können |
FR2637925A1 (fr) * | 1988-10-18 | 1990-04-20 | Ass Tech Rech Indle | Procede de consolidation des sols meubles et, plus particulierement, des sols argileux |
US4976351A (en) * | 1989-06-01 | 1990-12-11 | Pharmedix | Kit for distributing pharmaceutical products |
US5248641A (en) * | 1990-09-17 | 1993-09-28 | Southern Clay Products, Inc. | Process for producing bentonite clays exhibiting enhanced solution viscosity properties |
CA2091780A1 (en) * | 1990-09-17 | 1992-03-18 | Patricia M. Lewis | Process for producing bentonite clays exhibiting enhanced solution viscosity properties |
FR2690456B1 (fr) * | 1992-04-27 | 1999-12-24 | Commissariat Energie Atomique | Materiau de colmatage, procede de fabrication de ce materiau de colmatage et procede de mise en place de ce materiau sur un site de stockage de conteneurs. |
US5723416A (en) * | 1997-04-01 | 1998-03-03 | Liao; W. Andrew | Well servicing fluid for trenchless directional drilling |
US20100269998A1 (en) * | 2009-02-02 | 2010-10-28 | Charles Landis | Modified Bentonites for Advanced Foundry Applications |
WO2020237174A1 (en) | 2019-05-22 | 2020-11-26 | Saudi Arabian Oil Company | Treatment of calcium-containing bentonites for drilling fluids |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3240616A (en) * | 1962-08-27 | 1966-03-15 | Harasowski Jerzy | Method of activating bentonite clays |
US3700474A (en) * | 1970-12-09 | 1972-10-24 | Int Minerals & Chem Corp | Increase in clay responsiveness to wetting |
US3779782A (en) * | 1971-05-20 | 1973-12-18 | United States Steel Corp | Bentonite binder composition |
-
1979
- 1979-11-28 US US06/098,101 patent/US4242140A/en not_active Expired - Lifetime
-
1980
- 1980-11-17 NZ NZ195565A patent/NZ195565A/xx unknown
- 1980-11-18 GR GR63391A patent/GR71715B/el unknown
- 1980-11-26 AU AU64726/80A patent/AU6472680A/en not_active Abandoned
- 1980-11-26 IT IT8050246A patent/IT8050246A0/it unknown
- 1980-11-27 DE DE19803044764 patent/DE3044764A1/de not_active Ceased
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GR71715B (de) | 1983-06-21 |
US4242140A (en) | 1980-12-30 |
AU6472680A (en) | 1981-06-04 |
NZ195565A (en) | 1983-06-14 |
IT8050246A0 (it) | 1980-11-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69120431T2 (de) | Verfahren zur herstellung von bentonit aufschlämmungen mit hohem feststoffanteil | |
DE3044764A1 (de) | Veredelung von tonen durch kompaktieren | |
DE1667627A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von aktiven Tonen oder Kieselsaeuren | |
DE2951170A1 (de) | Verfahren zum agglomerieren von kohleteilchen | |
DE202013012947U1 (de) | Aufschlämmung zur Behandlung von Oxyanionenverunreinigungen im Wasser | |
DE3145043A1 (de) | "verfahren zur herstellung organophiler tone" | |
DE3405770C2 (de) | ||
EP0604861B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Sorptionsmitteln auf smektitbasis zur Aufnahme von Flüssigkeiten | |
DE2951171A1 (de) | Verfahren zur bildung von agglomeraten aus kohle und oel | |
DE2410394A1 (de) | Verfahren zum entwaessern eines waessrigen schlamms dispergierten, fein zerkleinerten feststoffes | |
EP0065258A2 (de) | Verfahren zum Eindicken von Lösungen unter Verwendung von üblicherweise nicht gelbildenden Tonen | |
DE2030089A1 (de) | Zementiermischung fur Erdölbohrungen und Verfahren zur Herstellung derselben | |
DE2943655A1 (de) | Verfahren zur behandlung von erdstoffen bzw. boeden und industrieabfaellen | |
EP0279031B1 (de) | Verfahren zum Beschleunigen der Wasseradsorption von Bentonit, insbesondere als Zuschlagstoff für Formsande | |
DE102019105573A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer granulatförmigen Tierstreu | |
EP3271069B1 (de) | Material zur entsäuerung und/oder aufhärtung von flüssigkeiten, verfahren zu dessen herstellung sowie verwendungen | |
DE19648849C2 (de) | Verfahren zum Verändern der Konsistenz eines Schlamms | |
DE10238789B4 (de) | Verfahren zur Herstellung von Suspensionen und deren Verwendung | |
DE956212C (de) | Verfahren zur Herstellung eines Bohrfluessigkeitszusatzes, insbesondere fuer Tiefbohrungen | |
AT253467B (de) | Verfahren zur Herstellung von Dispersionen | |
AT86639B (de) | Schwimmverfahren zur Aufbereitung von Erzen. | |
DE1081436B (de) | Verfahren zur Herstellung hochquellfaehiger Stoffe aus Tonmineralien | |
DE60005296T2 (de) | Verfahren zum Co-Verfestigen von schwach radioaktiven nassen Abfallstoffen aus Siedewasserkernkraftreaktoren | |
DE3586917T2 (de) | Organophiles tongeliermittel und verfahren zur herstellung. | |
DE1109078B (de) | Verfahren zum Bleichen von Kaolin |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8131 | Rejection |