岳刚

摘要：在对测试澎润土水化分散性能方法的基础上，探讨使其测试结果能够度量膨润土样品造浆能力大小的简单测试方法及有关因素，效果良好。

关键词：钻探泥浆；膨润土水化性分散性能；测试探讨

由于膨润土特定的层状结构，使其具有较大的比表面积，因此具有较强的吸附性，同时由于有亲水基团OH一的存在，在水溶液中具有优良的分散性、悬浮性及粘结性，在一定浓度范围内，表现出优良的触变性b1。即在有外加搅拌时，悬浊液表现为流动性很好的溶胶液，停止搅拌后会自行排列成立体网状结构的凝胶，而不发生沉降和水析离。这种特性，特别适于配制钻井泥浆。

一、我国膨润土资源概况

膨润土是一种含水粘土岩，其主要组分为蒙脱石类矿物，含量在85%～90%之间。只有当蒙脱石含量达到可加工的含量时才被称为膨润土，因此膨润土的一些性质都是由蒙脱石所决定的。膨润土具有优异的膨胀性、吸附性、阳离子交换性、催化性、粘结性、悬浮性和可塑性，常作为粘结剂、悬浮剂、吸附剂、净化剂及稠化剂等被广泛应用于钢铁、石油、化工、纺织、药品等诸多领域。蒙脱石又名微晶高岭土，是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2∶1型晶体结构组成的硅酸盐矿物。天然形成的蒙脱石种类很多，但优质蒙脱石并不多见，常常采用吸蓝量和X射线衍射分析法来测定杂质含量。若不含杂质，蒙脱石呈现白色，当含有杂质时，则出现黄白、黄绿、灰色等多种不同颜色。依据蒙脱石层间的阳离子种类，膨润土分为钠基、钙基、镁基、铝基等多种类型。

二、设想测试方法及有关因素的探讨试验

根据A P I标准测试造浆率的条件及，可以设想：选择一定重量的样品，放在没有任何药品的蒸馏水中，观察样品在其中的表现，这表现有可能反映原土造浆的特性；同样，选择某一定重量的样品和一定比例的纯碱，配成一定体积的浆液，观察样品在样种浆液中的表现，这表现有可能反映经纯碱处理后的造浆特性。在国内，采用块状粘土样放入水中，观察其剥离、分散、膨胀情况，称为浸泡试验。我们对经 射线衍射测定为7.1 5 A矿物为主的高岭土，1 0A矿物为主的伊利石土，高阳钙基土、日本钠基土、广西宁明钠基土进行了探索性测试，结果见表（1）。

表（1）不同类型土在燕招水中沉淀体积

由表（1）知：部份膨润土样品，采用小于5克样品时，在1 00毫升蒸馏水中，其体积小于1 0毫升，而1 0 0毫升具塞量筒在1 0毫升以下没有刻度，难以准确读数，若采用5克样品，便可收到兴利除弊的效果。国内外都采用l一2克样品，放在小试管内，然后加入碳酸钠、磷酸钠等的水溶液，观察2 4小时后体积膨胀情况，称为膨胀试验。但是，都没有列为造浆粘土的必测项目。对于样品在纯碱条件下水化分散性能的测试，需要解决和考虑的问题：一是选择、合适的纯碱加入量（以粘土样品重量的百分数表示）；二是选择合适的样品用量。所谓合适，是要求与造浆工艺相联系，也就是采用的纯碱加入量应该是造浆工艺要求相同或相近的量，采用的测试样品重量应诊有利于对比分析甚至预测该样品的造浆特性。我国现有造浆率大于1 6 M3/T的膨润土、加碱量为7%左右；造浆率小于1 0 M3/T的膨润土，加碱量的变化幅度较大。选用6%的用碱量，有可能兼顾最优用碱量为5%、6%、7%的样品的测试。因此，选择了造浆率中等（1 4.8 M3/T）、最优用碱量为8%的如南开土样和造浆率较低（3.7 M3/T）、最优用碱量为4%的如鸡场坪土样进行了不同纯碱加入量对比测试，测试结果见表（2）。

表（2）不同用碱盆对比测试结果

利用表（2）的测试结果可作出5克样在不同纯碱量条件下的水化分散结果如图（1）。由图可见：采用6%的纯碱量，造浆率不同的两种土都获得较大沉淀体积。所以，选用纯碱加入量为6%作为测试条件是可行的。为探讨测试结果与造浆能力的关系，选择造浆率大于1 M3/T的信阳土，造浆率小于1 6 M3/T但大于1 0 M3/T的汤山土，造浆率小于6 M3/T的鸡场坪土和日本3 v钠基土，进行了在相同纯碱加入量（6%）条件下的不同样品用量对比试验，测试结果反映出：（l）鸡场坪土，样品用量为5克时也只形成4 1毫升一沉淀物；（2）信阳土、汤山土和日本3 v土，当样品用量为1克时，无论从量筒底部沉淀体积或从量筒上部形成的溶胶—悬浮体，都难以区分试样的质量；当样品用量为3克时，汤山土的量筒底部仍有沉淀物，而信阳土和日本3 v土则全部形成底部无沉淀物分离的溶胶—悬浮体，可以判断汤山土的水化分散性能不如上述两种土，但仍不便与造浆能力相联系；当样品用量为5克时，三种土都形成了冻胶状凝胶休，显示了泥浆属结构流休的特性，利用这一特性与造浆性能相联系，可能是有效的。测试步骤：

1.样品在蒸馏水中水化分散性能测试：称取2 00目以细粉末样品5.0 0克，用玻璃漏斗逐次加入盛有8 0毫升蒸馏水的1 0 0毫升具塞量简中，以保证样品：在水中水化沉淀完全，静置2 4小时，读取样品在量筒中所占体积；观察并记录沉淀物松、紧情况—把量筒慢慢倾斜，；若沉淀物顶面光滑不随液面移动而滑动者为紧，反之为松散。

2.样品在纯碱液中水化分散性能的测试：称取0.3 0克纯碱，加入盛有6 0一7 0毫升蒸馏水的1 0 0毫升具塞量筒中，摇匀溶解。称取2 0 0目以细样品5.00克，加入量筒中，摇匀，加水到刻度，摇匀，静置2 4小时，记录样品在量筒中所形成的形式：凝胶、溶胶—悬浮体或沉淀、并记录沉淀的体积。

三、测试结果与造桨率的关系

测试样品，与标准造浆率测试条件相同或相近的性能，经我们的工作结果表明，其测试结果与造浆率存在着内在联系，具体表现为：样品在蒸馏水巾水化分散测试结果与原土造浆率的关系：我们测试，部份钙基、钠基土样的原土造浆率和样品在蒸馏水中水化分散体积，结果列于表（3）

表（3）樣品在蒸馏水中沉淀体积和原土造桨率洲试结果

从钻探泥浆工艺要求出发，研究泥浆用膨润土水化分散性能的测试方法，探索其测试结果与造浆能力的关系，不但对造浆工艺有意义，而且对工业利用方向的判别亦有意义。

参考文献

[1]何雨.膨润土用于钻井泥浆改性与增效机理探讨【J】.中国非金属矿工业导刊.2015，28（4）：15—17.

（作者单位：辽宁省东煤地质一五五队有限责任公司）