Ингибированные глинистые растворы. Сущность процессов ингибирования. Силикатные растворы и гипсовые, страница 5

2.  В ряду напряжений Са²⁺ занимает следующее место: К, Са, Mg, Zn, Fe, Sn, H, Си, это значит, что кальций вытесняет из солей все металлы и водород, расположенные в этом ряду правее него.

3.  Растворимость извести уменьшается с повышением темпера­туры, как показано в табл. 56.

Таблица 56

4. Известь активно поглощает углекислый газ из воздуха и пе­реходит в малорастворимое соединение

Са(ОН)₂+С0₂ — СаС0₃+Н₂0.

При попадании в глинистый раствор водного раствора извести могут происходить следующие процессы. Кальций, обладающий двумя валентностями, может присоединиться либо обеими валент­ностями к одной частице глины, либо к двум глинистым частичкам, несушим отрицательный заряд, связывая их между собой. Таким путем могут образоваться цепочки, состоящие из глинистых ча­стиц, соединенных между собой катионами кальция. В результате образования цепочковых структур вязкость глинистого раствора резко повышается, растворы теряют текучесть. Однако прочность связей в таких цепочках невелика, и при размешивании глинистого раствора цепочки рвутся, образуя более короткие цепочки, замк­нутые кольца и агрегаты частиц, более крупные по сравнению с частицами до введения извести.

Для того чтобы снизить водоотдачу и предотвратить повторное возникновение длинных цепочек глинистых частиц, в состав глини­стого раствора вводятся химические реагенты, устойчивые к дейст­вию кальция, и щелочь, которая понижает растворимость извести. При этом moiут возникать короткие цепочки и агрегаты частиц. В результате общее число агрегатов глинистых частиц уменьша­ется. Одновременно понижается и гидрофильность частиц. В каче­стве понизителя вязкости в известковый раствор обычно вводится ССБ, представляющая собой натриевую или кальциевую (натри-ево-кальциевую соль) хорошо растворимой лнгносульфоповой кислоты.

Молекула лигносульфоната состоит из гидрофильной и гидро­фобной частей. Присоединение лигносульфоната к кальцию проис­ходит по гидрофильной части, в результате чего происходит обрыв цепи глинистых частиц. Молекулы лигносульфонатов адсорбиру­ются и непосредственно на глинистой частице, защищая ее от сое­динения с кальцием. Таким образом, агрегаты глинистых частиц защищаются от соединения друг с другом.

При известковании происходит не только замещение катионов Na⁺ катионами Са²⁺, но и необратимое поглощение Ca^2f с образо­ванием гидросиликата кальция бСаО • 3Si0₂ • 2Н₂0. |В большой мере подвержены реакциям с Са(ОН)₂, приводящим к образова­нию гидросиликата кальция, бентонитовые глины. В меньшей сте­пени поглощают известь каолиновые глины. Эти поглощения обычно приводят к необратимым изменениям в кристаллической решетке глинистых минералов, вследствие чего снижается чувст­вительность глины к действию солей и химических реагентов.

Обычно содержание извести в известковом глинистом растворе составляет 1,7—2,3%, а иногда и больше, но ее и без того малая растворимость ограничивается присутствием гидроокиси натрия, так как с повышением концентрации щелочи растворимость изве­сти уменьшается. Это в свою очередь уменьшает адсорбцию каль­ция и соответственно загустеванис глинистого раствора. В связи с этим концентрация Са²*" в фильтрате большинства известковых растворов находится в пределах 0,0075—0,015%. За счет постоян­ного присутствия в системе нерастворимого избытка извести осу­ществляется саморегулирование системы, так как этот избыток переходит в раствор но мере удаления из него ионов кальция. При отсутствии щелочи в диссоциированном состоянии находится боль­шое число молекул Са(ОН)г. Поэтому способность катионов Са²* к замещению одновалентных катионов на поверхности глинистой частицы достигает максимума. Однако ионный обмен зависит также от электрокинетического потенциала глинистых частиц. При небольших добавках щелочи электрокинетический потенциал по­вышается, что способствует ускорению ионного обмена. С увели­чением концентрации NaOH происходит уменьшение электрокине­тического потенциала и вследствие этого не только уменьшение скорости ионного обмена, но и уменьшение общего количества за­мещенного Ма⁺.