ОСАДОЧНЫЕ ПОРОДЫ

Применение глин в качестве наполнителей, адсорбентов и в буровых растворах

Применение глин в качестве наполнителей

Более половины тоннажа ежегодно добываемого каолина применяется в качестве наполнителя высококачественной бумаги. Это применение каолина обусловлено его мягкостью, химической инертностью, способностью абсорбировать чернила, легкой диспергируемостью в воде и природной белизной. Кроме того, каолин применяется в качестве наполнителя резины частично из-за некоторых перечисленных свойств, а также потому, что он придает резине большие прочность и упругость и имеет низкую стоимость. Кроме того, каолины и другие глины в небольших количествах применяются в качестве наполнителей и носителей, например, в линолеумах и красках. Применение и свойства каолина хорошо описаны в книге, выпущенной одной каолиновой компанией (Anonymous, 1955).

Применение глин в буровых растворах

Разновидность бентонитовых глин в которых глинистый минерал представлен монтмориллонитом, богатым натрием, способна абсорбировать в больших количествах воду и очень сильно при этом разбухать. Около 70—90% частиц в таких глинах имеют размеры менее 0,5 ц в диаметре и остаются во взвешенном состоянии в любом количестве воды. Получающаяся при этом коллоидная взвесь применяется в качестве циркулирующего раствора в буровых скважинах при бурении на нефть. Этот раствор смазывает бур, поднимает обломки разбуренных пород из забоя скважины наверх, «закрепляет» стенки скважины и сохраняет желатинообразное состояние, находясь длительное время без движения. Большая часть разбухающих бентонитов добывается на месторождениях, расположенных в восточной части штата Вайоминг и поблизости от этого района.

Неразбухающие глины из месторождений штатов Джорджия и Флорида, сложенные аттапульгитом, также применяются для буровых растворов, но в гораздо меньших количествах, чем разбухающий бентонит. Главное преимущество буровых растворов на аттапульгитовых глинах — их устойчивость против флокуляции даже при больших концентрациях солей.

Применение глин в качестве адсорбентов

Адсорбирующие глины обладают весьма полезным свойством — они удаляют окрашивающие вещества из нефтей, масел и восков. Это обесцвечивание («выщелачивание») происходит не в результате фильтрации. Оно заключается в процессе селективной адсорбции, наподобие того, как это имеет место в красильном производстве, где красящие вещества извлекаются из раствора и прилипают к текстильным волокнам и уже не отмываются от них (Nutting, 1943, стр. 136). Подобным образом окрашивающие вещества нефти прилипают и удерживаются на поверхностях глинистых частиц, а потом не отмываются даже сильными растворителями. Точная природа этой реакции не ясна полностью; возможно, здесь имеют место химические и физические явления, связанные с молекулярной структурой глинистых минералов. Все эти вопросы рассмотрены Хагнером (Hagner, 1939, стр. 94—105).

Глины, которые обладают адсорбирующими свойствами в природном виде, называются природно активными глинами или фулеровыми землями (последний термин происходит из практики сукновального производства или очистки шерсти путем удаления загрязняющих веществ с волокон). Кроме того, существуют глины, неактивные в природном состоянии, но приобретающие сильные адсорбционные свойства после их обработки серной кислотой. Такие глины называются в исходном виде способными к активации глинами, а после их обработки — активированными глинами. Активация — это по существу процесс выщелачивания или частичного растворения, в результате которого происходят изменения в строении молекул глинистых минералов.

Адсорбирующие глины используются главным образом в нефтяной промышленности. Их применение основано на обесцвечивании и удалении смол из газолина и кислых загрязняющих примесей из маслянистых нефтей, очистке парафина и других восковых веществ.

Многие адсорбирующие глины представляют собой неразбухающие бентониты. Однако во многих случаях термины «адсорбирующие глины» и «бентонит» не являются синонимами (Schroter, Campbell, 1942). Действительно, исследование адсорбирующих глин из месторождений юго-восточной части Береговой равнины, составляющих основную массу добываемого в США сырья этого типа, показало, что реликты пиро- кластического материала в них отсутствуют. Однако неизвест но, образовались ли эти глины путем полного изменения вулканического пепла или как-нибудь иначе.