Разработка технологии активации бентонитового сырья для связующих, страница 12

На основе анализа отечественных и зарубежных литературных и патентных источников по вопросам химической обработки глинистых минералов можно выделить три группы реагентов способных оказывать модифицирующие действие на бентонитовые глины в значительной степени изменяя коллоидно-химические свойства минералогической основы:

·  реагента группы солей и оснований содержащие обменный натрий (Na₂CO₃, NaOH, Na₃PO₄, Na₂B₄O₇)

·  реагенты группы труднорастворимых оксидов магния и бария MgO и BaO

·  реагенты группы водорастворимых высокомолекулярных соединений (ВВС).

Здесь, согласно общей классификации активационных методов (рис.__), реагенты первой группы следует отнести к диспергирующим веществам. Реагенты второй и третьей групп не имеют однозначно выраженного действия, но основываясь на опыте их применения в других отраслях [__] их предварительно можно отнести к веществам, обладающим флокулирующим, коагулирующим и совместным действиям.

В области активационной обработки формовочных бентонитов известно применение реагентов только первой группы, что существенно ограничивает ее возможности.  Модифицирующее действие Na⁺  содержащих реагентов глубоко изучено в работах [___], на основании которых был сделан  изложенный в разделе 1.2. анализ их активирующих  возможностей. Анализ указанных работ позволяет сделать вывод о том, что катионный обмен не представляет больших возможностей для направленного изменения характера и механизма процесса структуры образования коагуляционно-дисперсных и конденсационных структур связующего. В этой связи выявляется необходимость изыскания возможностей реализации более совершенных механизмов модифицирования, нежели диспергирующий механизм катионнообменных реакций, что  связано с исследованием принципиально новых реагентов-модификаторов. В области литейного производства к ним относятся реагенты 2-ой и 3-ей группы.

Литературные источники [__] позволяют исключить реагенты 2-ой группы из рассмотрения возможности применения их для улучшения связующей способности формовочных бентонитов. Согласно данным этих работ многофункциональный механизм модифицирующего действия MgO и BaО в большинстве случаев ведет к резкому ухудшению диспергируемости бентонитов при гидротации. Поэтому реагенты MgO и BaО не нашли широкого применения в отечественной и мировой практике активации глинистых минералов. Они иногда применяются в бурении, для активации тампонажных жидкостей совместно с реагентами первой и третьей группы. Механизм модифицирующего действия MgO и BaО мало исследован.

Существует мнение [__], что наиболее широкие возможности в регулировании коллоидно-химических свойств глин раскрывают реагенты группы ВВС. Это обусловлено способностью водо-растворимых полимеров адсорбироваться на поверхности глинистого минерала и образовывать гелеобразную структуру в адсорбционном слое и в растворе, а также лиофильностью наружной поверхности адсорбционного слоя. Адсорбция макромолекул ВВС существенно изменяет свойства границы раздела фаз, характер и интенсивность взаимодействия частиц дисперсной фазы между собой и с дисперсной средой. Поскольку большинство отечественных препаратов этой группы выпускаются в гелеобразном и жидком состояниях, их применение требует технологий, включающих стадию приготовления суспензий. В противном случае механическое воздействие на систему при обработке сухих и влажных материалов влечет за собой деструкцию молекул полимера.

Известно [__], что механизм  модифицирующего действия ВВС обусловлен их адсорбцией глинистыми частицами, параметрами адсорбционного слоя и влиянием адсорбции на условия гидратации частиц. В связи с этим лучшими ВВС для активации формовочных бентонитов очевидно будут сополимеры, один компонент которых хорошо связывается с поверхностью глинистой частицы или кварца за счет химического взаимодействия, водородных связей и других факторов, а второй – обладает высокой гидрофильностью. Такие препараты, очевидно, имеют возможность повышать показатель n и F одновременно. Последнее приводит к гидрофилизации поверхности дисперсной фазы  и, как следствие, к увеличению сольватационного фактора устойчивости. Считается что полимер способен оказывать структурирующее действие на несколько молекулярных слоев воды, и подобно гидрофильным твердым поверхностям в этом случае обнаруживается прочно связанная с  макромолекулами гидротационная сфера из двух — трех молекул воды на звено и поле молекулярный гидратный слой из 16 — 20 молекул воды на звено, в котором их подвижность еще ограничена по сравнению с чистой жидкостью.