بنتونیت گندله‌سازی

بنتونیت مناسب ترین عامل پیوند دهنده ذرات گندله است. بنتونیت یک کانی خالص نبوده و از تعدادی کانی های رسی تشکیل می شود که خاصیت پلاستیسیته بالایی دارند. در بین این کانی ها از مونت موریلونیت، آلوفان و غیره می توان نام برد. دراین کانی ها یک لایه اکسید آلومینیم هشت وجهی بین دو قشر سیلیس چهار وجهی قرار دارد و بدین ترتیب پیوند دو لایه سیلیسی که در آن ها سیلیسیم، چهار ظرفیتی است توسط یک لایه آلومینیم سه ظرفیتی برقرار می شود. بدین ترتیب در این لایه یک ظرفیت کمتر از دو لایه دو طرف وجود دارد. این امر باعث جذب کاتیون هایی مانند سدیم، پتاسیم و کلسیم در این لایه واسطه می شود. اضافه کردن آب به کانی باعث می شود که مولکول های آب دور این کاتیون را احاطه کنند و فاصله دو لایه سیلیسی را از یکدیگر افزایش دهند و باعث ازدیاد حجم شوند.

ذرات بنتونیت بسیار ریز هستند و سطح ویژه بنتونیت 6000 تا 10000 سانتی متر مربع به ازای گرم است. این دانه بندی ریز و توزیع عالی آن در بین ذرات سنگ آهن باعث توزیع یکنواخت آب در گندله می شود که در صوت خشک شدن گندله خام مانع از ترک برداشتن آن می شود. در جریان پخت گندله در دمایی حدود 1200 تا 1400 درجه سانتی گراد بنتونیت با اکسیدهای آهن وارد واکنش شده و تولید ترکیبات سرباره ای می کند. این ترکیبات ذوب شده و به صورت فیلمی دور دانه ها را می پوشاند. پیوند سرامیکی برقرار شده باعث افزایش استحکام مکانیکی گندله می شود. مقدار بنتونیت در گندله در حدود 0.5 تا 1 درصد است.

انواع بنتونیت از نظر تورم پذیری

خاصیت تورم پذیری بنتونیت با توجه به نوع کاتیون موجود در فضای میان لایه ای، خواص فیزیکی و شیمیایی بنتونیت تغییر می کند و بر این اساس به صورت زیر تقسیم بندی می شود.

  1. بنتونیت با ظرفیت تورم پذیری زیاد: این بنتونیت که کاتیون میان لایه ای آن اغلب سدیم و گاهی پتاسیم است قابلیت جذب آب زیادی را دارد و در آب بصورت ژل درآمده و حجیم می شود و به مدت نا محدود معلق می ماند. پالپ کلوئیدی بنتونیت سدیم دار به عنوان گل حفاری به دلیل خاصیت تورم پذیری و ژله ای بالا در حفر چاه های عمیق مورد استفاده قرار می گیرد.
  2. بنتونیت با ظرفیت تورم پذیری کم: این بنتونیت که کاتیون میان لایه ای آن کلسیم است، تورم پذیری کمی دارد و معمولا به صورت فعال شده به عنوان خاک رنگبر استفاده میشود. به علاوه بنتونیت هایی که یون تعویض پذیر آن ها منیزیم است نیز دارای خاصیت تورم پذیری کمی هستند.

بنتونیت ویژه سموم

سموم بصورت گرد و یا محلول روغنی تهیه می‌شوند مونت موریونیت‌ها یکی از چندین نوع پودری می‌باشند که در فرمول سموم گردی یا دانه‌ای شکل قابل حل در آب وجود دارند خاصیت مونت موریونیت در این سموم به عنوان ناقل جهت علف‌کشی و دفع آفات نباتی می‌باشد.

در ژاپن بنتونیت برای تهیه حشره کش‌ها مصرف می شود و حدود 13 درصد کل مصرف بنتونیت زاپن گزارش شده است.

کاربرد بنتونیت در حفاري چاه

بنتونیت بدلیل تعلیق پذیری و استاندارد سیلان در غلظت‌های بالا و قدرت آب بندی در اثر تورم از حدود 70 سال پیش به عنوان گل حفاری مصرف می‌شود. این نوع بنتونیت بیشتر از نوع سدیک یا تورم پذیر است. بنتونیت کلسیم یا خاک اسیدی بندرت برای این کار مصرف می‌شود. برای این کار بنتونیت را بصورت گل (مخلوط ساده بنتونیت با آب) که به گل وانیلا (Vanilla) معروف است در می‌آورند و در چاهها و گمانه‌های حفاری تزریق می‌کنند تا دیواره آنها را به صورت ژل پوشانده، ترک و شکاف‌های دیواره گمانه‌ها پر کرده و موجب کاهش آب (افت آب) تزریقی در گمانه گردد. لیزی و سیلان آن (در اثر جریان یابی) حرکت دستگاه حفاری را در گمانه‌ها آسان‌تر می‌نماید. در حفاري نفت و گاز از بنتونيت هاي سديم دار استفاده می‌شود. با آزاد شدن بنتونيت در آب، پوسته‌های نسبتاً بزرگ سديم بنتونيت به ذرات كلوئيدي تبديل شده و انرژي الكتريكي ذخيره شده در شبكه بلوري را آزاد می‌کنند و در حدود 15 تا 30 برابر حجم اوليه متورم می‌شوند. از اين خاصيت درحفاري براي پراكنده سازي مواد سنگين كننده و قطع حفاري استفاده می‌شود، بدين صورت بنتونيت پوششي را روي ديواره چاه ايجاد كرده و از مهاجرت نفت و گاز ممانعت می‌کند وديواره را پايدار و مته را نيز چرب می‌کند. همچنين بنتونيت، مواد آلي و غير آلي را از مخلوط آب جذب كرده و به ويسكوزيته آن در برداشت و بالا آوردن نخاله‌های حفاري كمك می‌کند.