برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

واژه بنتونیت Bentonite از اصطلاح محلی شیلهای بنتون واقع در ایالات وایومینگ امریكا گرفته شده است. بنتونیت یک فیلوسیلیکات آلومینیوم دار با فرمول (Na,Ca)0.33 (Al,Mg)2Si4O10(OH)2.nH2O که عمدتاً از مونت موریلونیت یا كانیهای گروه اسمكتیت تشکیل شده است . بنتونیت عمدتاً بر دو نوع است :

•بنتونیت های متورم Swelling bentonite یا بنتونیت های سدیم دار

•بنتونیت های غیرمتورم Non-swelling bentonite یا بنتونیت های کلسیم دار

بنتونیت ها بر اثر هوازدگی و دگرسانی خاکسترهای آتش فشانی و اغلب در حضور آب تشکیل می شوند و سنگ منشأ آنها اكثراً بازیك است. تجزیه خاكستر آتش فشانی عمدتاً در محیط شور و باتلاقی انجام می شود و هر چه از آتش فشان دور شویم ، ضخامت بنتونیت کاهش می یابد . بنتونیت های متورم یا بنتونیت های سدیم دار می توانند چندین برابر حجم معمولی خود آب جذب کند و منبسط شود ، به طوری که حالت ژله ای ، پلاستیکی و چسبندگی به خود بگیرد . این نوع بنتونیت معمولاً در سیالات حفاری و دوغاب ( گل آب ) دیواره ها استفاده می شود. از خواص مهم كانیهای خانواده اسمكتیت ، جانشینی یونی، خاصیت شكل پذیری ، انبساط و انقباض یونی انها را می توان نام برد.خواص كانیهای خانواده اسمكتیت به ترکیب شیمیایی و ساختمان آنها بستگی دارد . در كانی بنتونیت سدیم دار میزان جذب یونی ، شكل پذیری ، انبساط و انقباض از نوع کلسیم دار آن بیشتر است . ابعاد شبکه بنتونیت سدیم و کلسیم دار از 6/9 آنگستروم در حالت معمولی به 20 آنگستروم در صورتی که رطوبت محیط صد درصد باشد ، افزایش خواهد یافت .

میزان بنتونیت مصرفی در امریكا شامل 26 درصد ریخته گری ، 23 درصد گندوله آهن، 21 درصد جمع آوری فضولات گاو، 20 درصد حفاری، 8 درصد محیط زیست و 2 درصد مواد غذایی ، داروسازی و . . . است.

خاصیت رنگ بری و میزان جذب آب بنتونیت به نوع کانی یا کانی های گروه اسمکتیت بستگی دارد . میزان تورم و خاصیت رنگ بری بیشتر بنتونیت ها در حال طبیعی در پایه مطلوب نیست ، بنابراین لازم است که تغییراتی ایجاد شود تا خواص آن افزایش یابد .

بنتونیت از ورقه‌های آلومینا و سیلیكات با پیوند سست تشكیل شده كه می‌تواند در محیط آبی به ذرات با ابعاد 003/0 میكرومتر ضخامت و 1/0 میكرومتر طول جدا شود. خاصیت جدا شدن آسان و بار الكتریكی منفی سبب انتشار وسیع آن در آب می‌شود.

بنتونیت حاوی كاتیون‌های قابل مبادلة Ca2+, Na+ یا Mg2+ داشته و از هر كانی دیگر به ‌جز زئولیت ظرفیت تبادل یونی بیشتری دارد. این خاصیت بر ویژگی‌های تجاری آن تأثیر گذاشته و تقسیم‌بندی آن بر همین اساس صورت می‌گیرد. سدیم بنتونیت با قابلیت تورم بسیار بالا و كلسیم بنتونیت با ظرفیت تورم پایین، یك فرق اساسی دیگر بین این دو نوع كانی است كه نوع سدیم‌دار تا دمای 400 درجه ‌سانتیگراد پایدار است. نوع كلسیم با كربنات سدیم واكنش داده شده تا خاصیت تورم آن افزایش پیدا كند.

مصارف انواع بنتونیت ها :

•بنتونیت های فعال طبیعی و بنتونیت های فعال شده توسط اسید:

این نوع بنتونیت ها در صنایع غذایی ، صنایع شیمیایی ، تهیه گوگرد ، صنعت نفت ، کاغذ سازی ، صنعت قند وشکر و نوشابه ، کنترل آتش سوزی ، تمیزکننده وجود دارند .

•بنتونیت های فعال طبیعی و بنتونیت های جانشینی سدیم :

این نوع بنتونیت ها در صنایع شیمیایی ، کاغذ سازی ، صنعت قند وشکر و نوشابه ، تمیزکننده ، موادمعدنی ، سرامیک ، کشاورزی ، حفاری و ریخته گری وجود دارند .

ریخته گری:

از بنتونیت های سدیم دار به دلیل خاصیت پلاستیکی و چسبندگی آن در تهیه قالب های ریخته گری استفاده می شود . در تهیه قالب های ریخته گری ، بنتونیت به دلیل چسبندگی ، دانه های ماسه را به هم متصل می نماید و خاصیت پلاستیکی آن موجب می شود تا زیر فشار آن را متراکم نموده و شکل مناسب قالب را تهیه نمود .



گندوله آهن :

از بنتونیت های سدیم دار برای تهیه گندوله آهن استفاده می شود .



حفاری چاه:

در حفاری نفت و گاز از بنتونیت های سدیم دار استفاده می شود . با آزاد شدن بنتونیت در آب، پوسته‌های نسبتاً بزرگ سدیم بنتونیت به ذرات كلوئیدی تبدیل شده و انرژی الكتریكی ذخیره شده در شبكه بلوری را آزاد می‌كنند و در حدود 15 تا 30 برابر حجم اولیه متورم می‌شوند. از این خاصیت در حفاری برای پراكنده سازی مواد سنگین‌كننده و قطع حفاری استفاده می‌شود، بدین صورت بنتونیت پوششی را روی دیواره چاه ایجاد كرده و از مهاجرت نفت و گاز ممانعت می‌كند و دیواره را پایدار و مته را نیز چرب می‌كند. همچنین بنتونیت، مواد آلی و غیر آلی را از مخلوط آب جذب كرده و ویسكوزیته آن در برداشت و بالا آوردن نخاله‌های حفاری كمك می كند. هكتوریت نیز خواص مشابهی دارد.

بنتونیت2-5 % وزنی گل‌های حفاری آبی را تشكیل می‌دهد, هرچند در انواع دیگر گل حفاری مانند انواع روغنی یا مصنوعی نیز روز بروز كاربرد بیشتری پیدا می‌كند، در بعضی موارد آن 2-1 % را به خود اختصاص داده و یا كاملاً با پلی‌مرها جایگزین می‌شود.

تصفیه و رنگبری :

در صنعت تهیه روغن دانه های گیاهی و پتروشیمی از بنتونیت کلسیم دار به دلیل قابلیت مناسب جانشینی کاتیونی و خاصیت رنگبری استفاده می شود .



فضولات گاوی :

در گاوداری ها از بنتونیت سدیم دار به دلیل قابلیت جذب بالای آن برای جذب ادرار و دیگر فضولات استفاده می شود . در امریکا 21 % بنتونیت در این بخش به مصرف می رسد .



مواد شوینده :

در تهیه مواد شوینده از بنتونیت سدیم و یا کلسیم دار به دو دلیل استفاده می شود :

1-جلوگیری از راسب شدن مواد

2-خاصیت نرمی آن .



داروسازی :

بنتونیت در صنایع داروسازی به نام صابون کانی یا صابون رسی معروف است . این ماده به صورت طبیعی ، به حالت سیلیکات آبدار آلومینیوم Al2O3.4SiO2.H2O است که عمدتاً از مونت موریلونیت تشکیل شده است و ممکن است عناصر کلسیم ، منیزیم و آهن نیز در ترکیب آن وجود داشته باشد . پودر دارویی بنتونیت بسیار دانه ریز ، بی بو و به رنگ سفید مایل به خاکستری با حالتی زرد یا صورتی است .

بنتونیت در آب غیر محلول است و با جذب مقدار کمی از آب متورم می شود و سوسپانسیون 2 % آن در آب ، PH قلیایی ( 5/9 تا5/10 ) تولید می کند . بنتونیت با جذب آب به صورت ژل در می آید که غلظت آن به مقدار بنتونیت وارد شده در آب بستگی دارد .

از خاصیت جذبی این ماده به عنوان تثبیت کننده و تصفیه کننده استفاده می شود . نام دارویی این ماده لوسیون کالامین ( Calamin-Lotoin) یا بنتونیت ماگما می باشد .



كاربرد در مهندسی عمران:

علاوه بر خواص قبلی، سدیم بنتونیت دارای پلاستیسیته و چرب‌كنندگی خوب، مقاومت برشی بالا، نفوذناپذیری و تراكم‌پذیری و تحكیم‌پذیری پایین است. به عنوان مثال ملات با 5-3 % سدیم بنتونیت برای پایدار‌سازی دیواره‌ها بكار می‌رود، همچنین برای جمع‌آوری فلزات سنگین از آب‌های زائد و پركردن فضاهای خالی استفاده می‌شود (پوشش مخازن ذخیره فاضلاب، باتلاق‌های آب‌های صنعتی، جاسازی زباله‌های اتمی در زیرزمین, احداث سدها، كانال، مخازن, ترانشه‌ها و...).



محیط زیست :

پساب های صنعتی و کشاورزی مهمترین عامل آلوده کننده آب های سطحی و زیرزمینی هستند . به منظور کنترل این پساب ها ، محیط های نگهداری و انتقال را با استفاده از بنتونیت های سدیم دار باید ایزوله نمود .



پلیتی كردن كانة آهن:

از دهة 1950 به ‌منظور پلیتی كردن، بنتونیت برابر كانة منیتیت و هماتیت ریزدانه اضافه می‌گردد. حدود 8-6 كیلوگرم سدیم بنتونیت به 1 تن كانه آهن خشك اضافه می‌گردد.



ماسه‌های گداز فلز:

6-4% بنتونیت برای به‌ هم چسباندن دانه‌های ماسه‌سبز قالب‌ریزی و چرخة ریخته‌گری فلزات مورد استفاده قرار می‌گیرد. در فرمول‌بندی قالب‌ریزی پیشرفته خاك‌ زغال، سلولز، غله، نشانه قیر یا دیگر منابع كربن به آن اضافه می‌گردد . این مواد برای جلوگیری از تخریب بعد از برداشت قالب الگو ضروری است. سدیم بنتونیت و كلسیم بنتونیت هردو می‌توانند استفاده شوند ولی نوع سدیم در دمای بالا پایدارتر است .

بكارگیری بنتونیت به عنوان جاذب رطوبت:

به علت خاصیت جذب رطوبت در غذای حیوانات، حشره‌كش‌ها، دفع زباله و پایدارسازی خاك بكار می‌رود.



جذب یون‌ها:

خاصیت جذب یون‌ها و مولكول‌ها توسط بنتونیت بسیار بالا است. نوع كلسیم‌دار سریعتر آب جذب می‌كند ولی نوع سدیم‌دار ظرفیت بیشتری دارد, نوع كلسیم دار با اسید آلی واكنش داده شده تا ناخالصی‌هایی مانند كلسیت را حل كند, یون های دوظرفیتی مانند كلسیم را با هیدروژن جایگزین كند و فلزاتی مانند آهن II و III، آلومینیم و منیزیم را شسته باعث افزایش سطح مخصوص و تخلخل و تغییر شبكة بلورین شود. از آن برای تصفیه، رنگ‌زدایی، آبگیری و گندزدایی روغن‌های حیوانی و گیاهی و یا خنثی‌سازی بكار می‌رود. بنتونیت ناخالصی‌ها و باكتری‌های لخته‌شده را جذب و با حذف نمك‌های منیزیم و كلسیم سبب نرم‌شدن آب می‌شود.



پركننده:

بعضی از انواع كلسیم بنتونیت سفید رنگ بوده و در پایدارسازی امولسیون‌ها و به عنوان مادة ژله‌ساز، چسبنده و نرم‌كننده استفاده می‌شود.



بنتونیت بهبود دهنده:

سدیم بنتونیت برای تغییر خواص تركیبات آلی مایع مانند ویسكوزیته، سوسپانسیون و ... به آنها افزوده می‌شود. كاغذ چاپ بدون كربن، گل حفاری، گریس، رنگ، جوهر چاپ، تصفیه نفت، روغن، حلال و كاتالیزورهای Si/Al را می‌توان از مخلوط كردن رس‌هایی مانند بنتونیت با اسید و كلسیم‌دار كردن آن بدست آورد كه از آن برای حذف عناصر قلیایی، قلیایی خاكی، آهن ، Al و Mg استفاده می‌شود.

هكتوریت:

اندازة ذرات كوچكتر، سطح ویژه بزرگتر و ظرفیت بالای تبادل كاتیونی، خواص ویسكوزیته و آماس آن را از مونتموریلونیت بیشتر می‌كند (گل حفاری). هكتوریت یا مخلوط آن با مونتموریلونیت برای تعلیق (داروهای ضد اسید معده، پاك‌كننده‌های ساینده، گندزداهای مایع)، ژله‌سازی (مواد آرایش صورت، خمیر ریش، پماد جوش) و ... استفاده می‌شود.

استانداردها:

انستیتو نفت آمریكا و (OCMA) در اروپا فهرست خواص لازم برای گل حفاری را بیان كرده كه مهمترین آنها عبارتند از: در هر بشكه گل حفاری با ویسكوزیته تقریبی 15 سانتی‌پواز، از یك تن رس استفاده می‌شود. در آزمایش دانه‌بندی، كمتر از 5/2% باید روی مش 200 باقی بماند.

بنتونیت مورد استفاده در ریخته‌گری:

92% مونتموریلونیت، 3% كوارتز، 5% فلدسپار، 12-6% رطوبت، PH 3/8 ، كمتر از 70/0 % CaO ، حدروانی 800-600، مفاومت تراكمی خشك 656Kpa ، ظرفیت متیلن‌بلو 100Meg/100y، دامنة تغییرات اندازة دانه 95-69% ، 75mm با 95-90% استاندارد معمول جامعة ریخته‌گران فولاد آمریكا.

برای پلیتی كردن كانه آهن:

استانداردی وجود ندارد، ولی حالت مناسب 90-70 % ، 44 میكرومتر با 10% رطوبت.

دانه‌های جاذب رطوبت:

نیازمند مخلوط یكنواخت از كانی‌های سیلیكاتی كه تمیز، یكنواخت، بدون كلوخه و مواد خارجی باشند، درصد مونتموریلونیت 90-80% با اندازه مش 50-20.

كاتالیست:

اسمكیت با درجة خلوص بسیار بالا با آهن بسیار پایین.

بازیافت:

احیاء ماسه‌های قالب‌ریزی در ریخته‌گری بدلیل افزایش تصاعدی قیمت خرید و دفع آنها، روز به ‌روز در حال گسترش است. با این حال بنتونیت تازه نیز به آن اضافه می‌شود، چراكه نوع بازیافتی بدلیل اینكه تا دمای 600 درجة سانتیگراد گرم شده است، آب تركیبی خود را از دست داده و پیوستگی آن ازبین رفته است. در فرآیند Clarification بعد از فیلتر كردن، بنتونیت بازیافت شده، تكلیس شده و مورد استفاده مجدد قرار می‌گیرد. امكان بازیافت ازگل حفاری تا حدی وجود دارد، با این وجود هزینة جداسازی مواد تشكیل دهندة گل به‌اندازة هزینة هركدام می‌شود.

جایگزین‌ها:

جاذب:

آتاپولگیت/سپیولیت، دیاتومیت، ژیپس، پلی‌پروپیلن، خاك ‌اره، زئولیت.

حمل كننده:

آتاپولگیت، بنتونیت، دیاتومیت، كائولن، پیت، پومیس، پیروفیلیت، سپیولیت، تالك، ورمیكولیت، زئولیت.

گل حفاری:

پلی‌مرهای مختلف مانند پلی‌اكریلایدهای تا حدی آبدار شده، آتاپولگیت، سپیولیت.

پلیتی كردن كانة آهن:

پلیمرها.

تصفیه كردن روغن‌ها:

بوكسیت فعال شده، سیلیكات منیزیم.

مادة ژلاتینی و ضخیم‌ساز:

آتاپولگیت/ سپیولیت، پلیمرهای مختلف، ضخیم‌كننده‌های سلولزی.

جدول 1 میزان مصرف بنتونیت برحسب کاربرد در صنایع گوناگون جهان در سال 1995 را نشان می دهد. بر طبق این جدول از میزان کل مصرف 15200 هزار تن، 1760 هزار تن در حفاری چاه های نفت، 1600 هزار تن در پلیتی كردن كانة آهن، 3800 هزارتن در ماسه‌های گداز فلز، 4503 هزارتن به عنوان جاذب، 405 هزارتن در تصفیه كردن روغن‌ها، 1060 هزارتن در کشاورزی و 450 هزارتن درمهندسی عمران استفاده می گردد.

http://www.kochacksaraei.blogfa.com/post-58.aspx

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :