PL54236B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 31.X.l 967 54236 KI. 12 s MKP B 01 f UKD 3/A Wspóltwórcy wynalazku: prof. dr inz. Andrzej Bolewski, mgr inz. Ste¬ fan Dabrowski, mgr inz. Stanislaw Kwiat¬ kowski, doc. dr inz. Jan Lech Lewandowski, Waldemar Marks, doc. dr Zbigniew Michalek, prof. mgr inz. Marian Olszewski, inz. Józef Paluchiewicz, doc. dr inz. Ludwik Szostak, doc. dr inz. Kazimierz Sztaba Wlasciciel patentu: Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków (Polska) Sposób otrzymywania drobnozdyspergowanych zawiesin ze skal montmorillonitowych lub stalych koncentratów do wytwarzania tych zawiesin Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymy¬ wania drobnozdyspergowanych zawiesin, maja¬ cych szerokie zastosowanie techniczne na przy¬ klad w robotach inzynieryjno-budowlanych, od¬ lewnictwie, wiertnictwie, przeróbce mechanicznej kopalin.Znane zawiesiny, stanowiace uklady drobn©dys¬ persyjne, zazwyczaj o znacznej lepkosci i duzym ciezarze wlasciwym a czesto takze o wlasnosciach tiksotropowych, otrzymuje sie przez zmieszanie drobno zmielonych surowców ilastych albo bento- nitowych z woda w odpowiednio dobranym sto¬ sunku. Celem zas zwiekszenia ciezaru wlasciwego zawiesiny dodaje sie na przyklad barytu, magne¬ tytu lub niektórych produktów sztucznych jak zelazokrzemu. Do wymienionych zawiesin dodaje sie niekiedy jeszcze okreslone ilosci srodków sta¬ bilizujacych. Znane sposoby otrzymywania zawie¬ sin wymagaja bardzo drobnego mielenia surow¬ ców. Mielenie takie przeprowadza sie w mlynach kulowych lub podobnych urzadzeniach, co jest kosztowne i nie zapewnia dyspersyjnego rozpro¬ szenia materialu. Znane sa równiez zawiesiny, sto¬ sowane glównie jak pluczki wiertnicze, które otrzymuje sie przez zarobienie surowych ilów z woda, ewentualnie z dodatkiem lugu sodowego lub sody. Te dyspergatory nie spelniaja jednak swej roli w stosunku do silniej adiagenezowanych skal montmorillonitowych, na przyklad karbonskich ilów montmorillonitowych. 10 20 25 Niedogodnosci te usuwa sposób otrzymywania drobnozdyspergowanych zawiesin wedlug wyna¬ lazku, polegajacy na dyspergowaniu skal mont¬ morillonitowych wodnym roztworem amoniaku, przy czym w zaleznosci od przeznaczenia, zawie¬ sinie nadaje sie konsystencje zelowata lub plynna, a takze konsystencje, umozliwiajaca zawieszenie w niej drobno zmielonych surowców o duzym cie¬ zarze wlasciwym.Skale montmorillonitowa o zawartosci powyzej 40% montmorillonitu, po przygotowaniu wstepnym zanym sposobem, polegajacym na podsuszeniu w temperaturze do 10O°C, a w niektórych przypad¬ kach nawet do 120°C, do zawartosci 2—8% wilgoci, rozdrabnia sie do uzyskania okruchów wielkosci do 100 mm i zadaje woda z dodatkiem wody amo¬ niakalnej w takiej ilosci, aby koncowe stezenie amoniaku wynosilo okolo 1%. Stosunek ilosci su¬ rowca do ilosci uzytego wodnego roztworu amonia¬ ku powinien byc wiekszy od 2:1. Jako zródlo amoniaku stosuje sie techniczna wode amoniakalna lub inne produkty lub nawet odpady przemyslowe zawierajace amoniak.Mieszanine pozostawia sie przez okres 2—24 go¬ dzin w zaleznosci od pierwotnego rozdrobnienia skaly, po czym miesza sie. W wyniku tej operacji uzyskuje" sie zelowata zawiesine, w której obecne sa wieksze ziarna mineralów, stanowiacych inne poza montmorillonitem skladniki uzytego surowca.Taka zelowata zawiesina znajduje zastosowanie 542363 na przyklad w budownictwie, odlewnictwie i nie¬ których innych galeziach przemyslu.Dla potrzeb wiertnictwa, mechanicznej przerób¬ ki kopalin i innych, zelowata zawiesine rozciencza sie przez dodanie wody w stosunku 1 : 3 do 1: 7 zaleznie od tego, jakimi wlasciwosciami fizycz¬ nymi, a wiec lepkoscia, ciezarem wlasciwym, fil¬ tracja itp. powinna cechowac sie zawiesina. W tym przypadku po wymieszaniu z woda a nastep¬ nie odstaniu az do opadniecia grubszych ziarn, zawiesine oddziela sie z nad pozostalego na dnie piaszczystego osadu. Oddzielenie to mozna rów¬ niez przeprowadzic za pomoca hydrocyklomów lub innych urzadzen. Otrzymana zawiesina o ciezarze wlasciwym 1,04—11,08 G/cm3 znajduje zastosowanie jako pluczka wiertnicza. Pluczka ta moze byc obciazana dodatkiem drobno zmielonych surow¬ ców, cechujacych sie duzym ciezarem wlasciwym powyzej 4 G/cm3, na przyklad barytem. Ponadto przy niektórych pracach wiertniczych oraz prze¬ róbce mechanicznej kopalin uzytecznych, stosuje sie ciecze o duzym ciezarze wlasciwym, które otrzymuje sie przez dodanie do pierwotnej zelo- watej zawiesiny, rozcienczonej woda w stosunku 1:2 do 1:5 dobranych ilosci drobno zmielonych surowców na przyklad barytu, magnetytu, zelazo¬ krzemu lub innych o ciezarze wlasciwym naogól wiekszym od 4 G/cm3. W wyniku tego uzyskuje sie ciecz o ciezarze wlasciwym powyzej 1,6 G/cm3.Wprowadzone dodatkowo ziarna przez dluzszy czas pozostaja w stanie zawieszonym w cieczy, przy utrzymujacej sie jednolitej jej konsystencji, bez koniecznosci czestego mieszania. Dyspergowa¬ nie skaly montmorillonitowej w cieczy przeprowa¬ dza sie na miejscu uzytkowania zawiesiny. Nie¬ kiedy celowe jest jednak uzywanie suchego kon¬ centratu montmorillonitowego, który uzyskuje sie z zawiesimy, przez jej zageszczenie i wysuszenie w temperaturze do 120°C a nastepnie rozkruszenie.Sposób otrzymywania drobnozdyspergowanych zawiesin wedlug wynalazku umozliwia wytwarza¬ nie zawiesin o róznym ciezarze wlasciwym i lep¬ kosci, dajacych sie regulowac w szerokich grani¬ cach w zaleznosci od przeznaczenia zawiesiny.Sposób ten eliminuje potrzebe bardzo drobnego mielenia surowca, przy czym powoduje dokladne zdyspergowanie montmorillonitu i to nawet za¬ wartego w skalach silnie zdiagenezowanych.Przyklad I. 100 kg skaly, o zawartosci 80% montmorillonitu, wysuszonej w temperaturze do 100°C, o zawartosci okolo 4% wagowych wilgoci, rozdrabnia sie do uziarnienia do okolo 100 mm.Nastepnie dodaje isie 25 kg 8% wody amoniakal¬ nej i 375 kg wody, pozostawiajac mieszanine przez 3 godziny, po czym calosc miesza sie celem sho- mogenizowania. 4 W wyniku tego procesu otrzymuje sie zelowata zawiesine o duzej lepkosci, nadajaca sie do odlew¬ nictwa lub ziemnych robót inzynieryjno-budowla- nych. 5 Przyklad II. W celu uzyskania zawiesiny o mniejszej lepkosci dodaje sie do otrzymanej jak w przykladzie I zelowatej zawiesiny, 240 kg wody, miesza dokladnie, pozostawia do odstania przez 3 godziny, po czym utworzona ciecz zawiesinowa 10 zlewa sie z nad pozostalego osadu. Otrzymana tym sposobem zawiesina ma ciezar wlasciwy okolo 1,05 G/cm3 i nadaje sie do zastosowania jako pluczka wiertnicza o filtracji 10—11 ml, wytrzy¬ malosci strukturalnej 20—24 mg/cm2, pH okolo 8 15 i lepkosci okolo 15 cP. Dla porównania podaje sie, ze zawiesiny, wykonane z tego samego surowca ilastego i uzytego w takiej samej ilosci jak w przykladzie II, po zdyspergowaniu woda, wzgled¬ nie woda z dodatkiem lugu sodowego lub sody, 20 wykazuja filtracje powyzej 36 ml, wytrzymalosc strukturalna bliska zeru i lepkosc 3—7 cP, nie na¬ daja sie zatem do uzycia jako pluczka wiertnicza.Otrzymanie podanym wyzej sposobem zawiesin o wlasciwych parametrach Teologicznych wymaga- 25 loby zwiekszenia ilosci ilu o okolo 80—130%, co spowodowaloby niekorzystne powiekszenie ciezaru wlasciwego pluczki. PL

Claims (1)

Zastrzezenia patentowe 30 1. Sposób otrzymywania drobnozdyspergowanych zawiesin ze skal montmorilloinitowych lub sta¬ lych koncentratów do wytwarzania tych zawie¬ sin, znamienny tym, ze wstepnie podsuszona skale montmoirillonitowa o wilgotnosci 2—8% 35 rozdrabnia sie do wielkosci ziarn ponizej 100 mm i zadaja w stosunku wiekszym od 2 : 1 dyspergatorem w postaci wodnego roztworu amoniaku o stezeniu okolo 1%, a nastepnie tworzaca sie zelowata zawiesine odstawia sie 40 na 2—24 godzin i poddaje mieszaniu, przy czym dla celów wiertniczych rozciencza sie ja woda w stosunku 1:3 do 1:7, a nastepnie oddziela sie od piaszczystego osadu, otrzymujac zawie¬ sine stanowiaca pluczke o ciezarze wlasciwym 45 1,04—1,08 G/cm3, która w razie potrzeby za¬ geszcza sie i suszy w temperaturze do 120°C oraz rozdrabnia uzyskujac staly koncentrat montmorillonitowy do sporzadzenia tych za¬ wiesin. 50 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do rozcienczonej zawiesiny dodaje sie drobno zmielonego surowca o ciezarze wlasciwym wiekszym od 4 G/cm3 w celu uzyskania zawie¬ siny o ciezarze wlasciwym powyzej

1.6 G/cm3, 55 stanowiacej obciazona pluczke wiertnicza, wzglednie ciezka ciecz zawiesinowa. WDA-l. Zam. 1029/67. Naklad 380 egz. PL