Бентонитовая глина для чего применяется
О бентоните
Бентонитом принято называть глину, содержащую не менее 70% минерала группы монтмориллонита. Монтмориллонит, это высокодисперсный слоистый алюмосиликат, в котором за счет нестехиометрических замещений катионов кристаллической решетки, появляется избыточный отрицательный заряд, который компенсируют обменные катионы, расположенные в межслоевом пространстве. Этим обусловлена высокая гидрофильность бентонита. При затворении бентонита водой она проникает в межслоевое пространство монтмориллонита, гидратирует его поверхность и обменные катионы, что вызывает набухание минерала. При ограниграничении свободного пространства для набухания, создается напряженное состояние в структуре бентонита, что обеспечивает низкую водопроницаемость. И при дальнейшем разбавлении водой бентонит образует устойчивую вязкую суспензию с выраженными тиксотропными свойствами.
Благодаря отмеченным выше свойствам, бентонит нашел широкое применение как вязко-гелеобразователь и понизитель фильтрации в приготовлении буровых растворов для бурения скважин и переходов, как связующее в формовочных смесях и железорудных окатышах, а также как гидроизоляционный и адсорбционный материал. В сельском хозяйстве бентонит эффективно используется при производстве комбикормов, в качестве подстилки для животных, для мелиорации почвы, а также для осветления вин и соков. Из бентонита производятся наиболее качественные комкующиеся наполнители кошачьих туалетов. Известно более 200 областей применения бентонита.
Лучшими технологическими свойствами обладают бентониты, монтмориллонит которых содержит преимущественно обменные катионы натрия. Месторождения природно-натрового бентонитов встречаются в Закавказье. В России наиболее часто встречаются месторождения глин с содержанием монтмориллонита 30-60%, которые ошибочно называют бентонитом. Практически все российские бентониты кальциево-магниевые. Потребительские свойства таких бентонитов, содержащих не менее 70% монтмориллонита, после активации кальцинированной содой могут приближаться к свойствам природно-натровых.
Бентонит
Бентонит – это глина, в которой содержится не менее 70% монтмориллонита (высокодисперсный слоистый алюмосиликат).
Особенность кристалло-химического строения бентонита обуславливает наличие на его поверхности ионообменных катионов, в значительной степени определяющих его химические и физические свойства как минерала.
Избыточный отрицательный заряд, компенсирующий обменные катионы межслоевого пространства монтмориллонита, обуславливают высокую гидрофильность бентонита. При затворении бентонита водой она проникает в межслоевое пространство монтмориллонита, гидратирует его и вызывает набухание. При дальнейшем разбавлении водой бентонит образует устойчивую вязкую суспензию с выраженными тиксотропными свойствами. Кроме того, монтмориллонит обладает высокими адсорбционными свойствами.
Благодаря отмеченным выше свойствам, бентонит нашел широкое применение как вязко-гелеобразователь и понизитель фильтрации в приготовлении буровых растворов для бурения скважин, как связующий материал в литейных формовочных смесях, а также как гидроизоляционный и адсорбционный материал.
Бентонит, в котором главным обменным катионом является Na, получил название натриевого или щелочного бентонита. Бентонит, в котором в обменных катионах преобладает Ca, получил название кальциевого бентонита.
Наиболее распространенными в природе являются кальциевые бентониты. Однако, при необходимости преобразование кальциевых бентонитов в натриевые можно выполнить путем их обработки натриевыми солями. Такой процесс ионного замещения называется активированием, а преобразованный натриевый бентонит – активированным. Глины, содержащие монтмориллонита менее 70%, или у которых вместо монтмориллонита содержится какой-либо другой минерал из группы смектитов, относятся к бентонитоподобным глинам или бентоноидам.
Бентонит для буровых работ соответствующего марке ПБМА
Области применения: Изготовление буровых растворов, которые могут быть использованы при вертикальном бурении. Применение бентонита, соответствующего марке ПБМА по ТУ 39-0147001-105-93, улучшает вяз.
Бентонит для буровых работ соответствующего марке ПБМБ
Области применения: Изготовление буровых растворов, которые могут быть использованы при вертикальном бурении. Применение бентонита, соответствующего марке ПБМБ по ТУ 39-0147001-105-93, улучшает в.
Бентонит для буровых работ соответствующего марке ПБМВ
Области применения: Изготовление буровых растворов, которые могут быть использованы при вертикальном бурении. Применение бентонита, соответствующего марке ПБМВ по ТУ 39-0147001-105-93, улучша.
Бентонит для горизонтально-направленного бурения и строительства
Бентонит для инъектирования
Технология: Гидроизоляция инъекционным способом Область применения: Гидроизоляция подземных частей зданий, сооружений и инженерных конструкций Технология методом инъектирования материала б.
Бентонит для литейного производства
Формовочные бентонитовые глинопорошки соответствуют высшей марке по классификации ГОСТ – П1Т1. Они обладают высокой прочностью и термохимической устойчивостью и позволяют получить максимально ка.
Бентонит для очистки воды
Бентонит используется в качестве дешевого сырья для приготовления флокулянтов, коагулянтов и сорбентов, а также ионообменных материалов, при этом применяются различные методы обработки, в том числе те.
Бентонит для виноделия
Обеспечивает: очень высокие степень осветления и абсорбцию, хорошие свойства суспензирования, незначительный объем мути, низкое содержание железа. Одним из важных показателей качества вина яв.
Добавки в корм животным
Наполнители для кошачьих туалетов
Наполнители обеспечивают влагопоглощение до 500% и удерживают неприятные запахи. Специально подобранный размер гранул бентонитового наполнителя снижает его расход, а сами гранулы не разносятся животны.
Современные материалы на основе бентонитовой глины для создания и восстановления инженерных барьеров безопасности
Введение
С развитием Единой государственной системы обращения с радиоактивными отходами (ЕГС РАО) и реализацией большого числа проектов консервации и захоронения радиоактивных отходов и ядерных и радиационно опасных объектов (ЯРОО) в рамках Федеральной целевой программы «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на 2016-2020 годы и на период до 2030 года» (ФЦП ЯРБ-2) стала очевидной важная роль в обеспечении долгосрочной безопасности специальных глинистых материалов для создания и восстановления инженерных барьеров. Глины – широко доступный и эффективный природный гидроизоляционный материал, применяемый в строительстве, капитальном ремонте и при реализации экологических проектов. С учетом современных требований в области захоронения РАО к обеспечению долговременной безопасности и необходимости прогнозировать и моделировать состояние пунктов захоронения РАО (ПЗРО) на сроки 10 000 лет и более, для интегрирования технологий применения глинистых материалов из других отраслей промышленности требуется дополнить объем требований специальными показателями качества и унифицировать рекомендации и технические решения по их применению. Принимая во внимание большие объемы барьерных материалов, необходимых для окончательной изоляции РАО, немаловажным условием применения является доступность данных материалов с точки зрения стоимости самого сырья и его транспортировки, а также имеющихся на территории России запасов глин.
Вопросы расширения практики системного применения глинистых материалов на объектах консервации и захоронения РАО были рассмотрены в статьях 1. Авторами было отмечено, что бентонитовые глины по комплексу своих природных характеристик обоснованно являются наиболее эффективным противофильтрационным и противомиграционным материалом для создания инженерных барьеров.
В настоящей статье с практической точки зрения рассмотрены перспективные технологии по созданию и восстановлению инженерных барьеров безопасности объектов консервации и захоронения РАО с использованием бентонитовой глины и некоторые результаты их практического опробования.
Инъекционный материал бентинжект
Перевод объектов размещения особых РАО (ПХРО) в пункты захоронения включает мероприятия по выводу из эксплуатации, консервации и реабилитации территорий. Консервация ПХРО выполняется путем создания и (или) восстановления инженерных барьеров. Значительную часть особых РАО составляют жидкие радиоактивные отходы. Они, обычно, размещены в открытых бассейнах, шламо-, пульпохранилищах, водохранилищах. При их создании сооружались специальные акватории или использовались природные водные объекты. В годы их создания и эксплуатации при обращении с РАО пользовались имеющимися представлениями об экологической и радиационной безопасности. При проведении консервации ПХРО обычно производят заполнение свободного пространства буферным материалом и осуществляют строительство покрывающего экрана, препятствующего попаданию поверхностных вод в тело хранилища. Эти мероприятия увеличивают нагрузку на подстилающий слой и могут стать причиной увеличения его проницаемости и миграции загрязняющих веществ в почву и грунтовые воды. Восстановление изолирующей способности подстилающего слоя и нижележащих грунтов для предотвращения дальнейшей миграции радионуклидов возможно путем создания инженерных барьеров в виде вертикальных или горизонтальных экранов в грунте.
В строительстве существует и успешно применяются технологии, которые позволяют возводить подземные и заглубленные сооружения в условиях плотной городской застройки без устройства открытого котлована. К этим технологиям относятся: «стена в грунте», jet-grouting, технологии глубинного перемешивания, инъектирования. Данные технологии могут быть применены в атомной отрасли для восстановления изолирующих функций барьеров безопасности объектов ядерного наследия, предотвращения процессов миграции радионуклидов, попадания воды в тело хранилища и потери устойчивости и несущей способности грунтов основания объекта. С помощью этих технологий можно создавать вертикальные и наклонные экраны безопасности на глубине до 40 м, толщиной от 0,8 до 1,8 м. С помощью технологии горизонтально-направленного бурения (ГНБ) можно создать новый горизонтальный противофильтрационный и противомиграционный экран для ПХРО. В качестве материала сооружаемого в грунте противофильтрационного и противомиграционного барьера используется композиционный состав на основе бентонитовой глины. Материал представляет собой сухую минеральную смесь, при затворении которой водой образуется вязкий текучий раствор с высоким содержанием твердых частиц. Производится состав на основе натриевого бентонита и функциональных добавок. При введении в грунт инъекционная смесь в течение 8-12 часов загустевает и образует водонепроницаемый изоляционный слой.
Технология производства работ была подтверждена серией полевых испытаний, где сооружался барьер в грунте по двум технологиям:
по технологии jet-grouting барьер состоял из свай диаметром 1,2 м и глубиной 10,0 м, сооруженных с перехлестом в шахматном порядке;
по технологии «стена в грунте», шириной 1 м и глубиной 6 м.
По результатам работ были отобраны керновые пробы с разной глубины и определены фильтрационные, сорбционные и диффузионные показатели [4]. Результаты показали, что характеристики соответствует требованиям к барьерным материалам. Технологии «стена в грунте» и jet-grouting с применением композиционных инъекционных составов на основе бентонита позволяют восстанавливать изоляцию пунктов хранения РАО без выемки отходов и имеют перспективы применения для объектов в которых фиксируется миграция радионуклидов в грунт и водоносные горизонты.
Изделия из компактированного бентонита
Издел ия из компактированного бентонита в России уже имеют опыт применения в соляных рудниках для укрепления сводов и гидроизоляции, а в атомной отрасли стали известны с появлением концепции глубинного захоронения РАО в кристаллических породах Нижнеканского массива. Использование предварительно спрессованного бентонита необходимо для обеспечения давления набухания после насыщения водой. Благодаря способности к набуханию бентонита, отличающей его от других глин, обеспечиваются такие необходимые характеристики инженерного барьера как низкая фильтрация воды (ниже 10-12 м/c), залечивание водопроводящих трещин в породе, поддержка канистры и защита от воздействия тектонических подвижек, низкие скорости диффузии и фильтр коллоидных частиц.
Обширные работы по исследованиям компактированных бентонитов и отработке технологий их производства запланированы в рамках работы демонстрационно-исследовательского центра и подземной исследовательской лаборатории в проекте создания пункта глубинного захоронения РАО в Нижнеканском массиве. Для данного проекта будут разработаны изделия уникальной конфигурации, специально для того, чтобы максимально заполнить пространство между контейнерами и вмещающей породой в скважине захоронения. Согласно предварительной концепции захоронения изделия будут представлять собой сегменты дисков и колец и пеллеты с плотностью скелета 1,7-1,8 г/см3.
Изучение технологии изготовления и свойств компактированного бентонита является одним из текущих направлений исследований Группы компаний Бентонит. Подбираются режимы прессования и параметр ы исходного сырья (фракционный состав, влажность), подбор оптимальных форм изделий с учетом способов их установки в скважину захоронения. С развитием технологий компактирования бентонита, изделия для атомной отрасли можно будет изготавливать серийно, что расширит их область применения.
Бентонитовые маты
Бентонитовые маты относятся к наилучшей доступной технологии при размещении отходов производства и потребления [5]. За последние десятилетия бентонитовые маты благодаря своей технологичности и долговечности успешно заменяют глиняный замок при реализации экологических проектов и пленочную и обмазочную гидроизоляцию при строительстве.
На объектах консервации и захоронения РАО бентонитовые маты могут быть применены в составе глиняного экрана как подстилающего или покрывающего слоя для снижения его толщины. Укладка бентонитового мата осуществляется внахлест без сварки и сшивания, что гораздо технологичнее, чем производить послойное уплотнение глины или суглинка. При заменен экрана из местных высокопластичных глин с невыдержанным минеральным составом (так называемые «жирные» глины) на экран из бентонитовой глины и бентонитового мата, можно сократить толщину экрана в два раза.
Бентонитовые маты уже были применены при строительстве второй очереди ПЗРО в Новоуральске в составе подстилающего экрана в сочетании со слоем уплотненной бентонитовой глины. Рассматривается при менение бентонитовых матов в составе покрывающего экрана при закрытии первой карты ПЗРО в г. Новоуральск, при консервации пунктов размещения ЖРО, при строительстве новых ПЗРО в Озерске, Северске.
Заключение
Бентонитовые глины широко применяются в качестве гидроизоляционного материала и имеют развитую номенклатуру продукции для этих целей: бентопорошки, инъекционные составы, бентонитовые маты, компа ктированный бентонит и др. Природная способность бентонита к набуханию обеспечивает самогерметизацию, низкую скорость фильтрации воды и диффузии, а высокая емкость катионного обмена –хорошую сорбционную способность. Накоплен огромный научный опыт по исследованию бентонитов для создания инженерных барьеров, который может быть использован для обоснования безопасности долгосрочной изоляции РАО. Применение современных технологий и материалов на основе бентонитовой глины на объектах использования атомной энергии позволит избежать ошибок, которые могут привести к негативным эффектам через 5-10 лет, включая значимые радиационные и экономические последствия.
Автор
Ссылки
Крупская В.В., Бирюков Д.В., Белоусов П.Е., Лехов В.А., Романчук А.Ю., Калмыков С. Н. Применение природных глинистых материалов для повышения уровня ядерной и радиационной безопасности объектов ядерного наследия // Радиоактивные отходы. 2018. № 2 (3). С. 30—43.
Линге И.И., Иванов А.Ю., Казаков К.С. О системных мерах по расширению применения глиняных материалов на объектах атомной отрасли // Радиоактивные отходы. 2018. № 4 (5). С. 33—41.
Ильина О.А., Крупская В.В., Винокуров С.Е., Калмыков С.Н. Современное состояние в разработках и использовании глинистых материалов в качестве инженерных барьеров безопасности на объектах консервации и захоронения РАО в России // Радиоактивные отходы. 2019. № 4 (9). С. 71—84.
Исследование противофильтрационных и противомиграционных свойств материалов на основе бентонита для повышения безопасности объектов ядерного наследия. Ильина О.А., Лундин Д.С., Проскурин Д.В., Семенкова А.С., Лехов В.А., Романчук А.Ю. В книге: Глины и глинистые минералы Материалы докладов VI Российской Школы по глинистым минералам и IV Российского Совещания по глинам и глинистым минералам. 2019. С. 260 —262.
Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 17—2016 «Размещение отходов производства и потребления». Утвержден приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии №1885 от 15.12.2016 г.
Бентонитовая глина – природный энтеросорбент
Бентонитовая глина – природный энтеросорбент
ФГБОУ ВПО «Донской государственный аграрный университет»
Ключевые слова: цыплята-бройлеры, микотоксины, адсорбционные свойства, бентонитовая глина, природный энтеросорбент.
Исходя из этого, некоторые исследователи рекомендуют использовать добавки природного происхождения для компенсации недостатка минеральных веществ в кормах. Сорбенты дают возможность не только увеличить продуктивность птицы и повысить качество продукции, но и являются одним из факторов снижения расхода комбикормов на единицу продукции.
Ухудшение яйценоскости и выводимости
Уменьшение количества протеинов в сыворотке крови
Повышение массы и поражения печени и почек
Сокращение объема семени и массы семенников
Нарушение терминального эпителия
Увеличение печени и селезенки
Уменьшение потребления корма и среднесуточного прироста
Ухудшение конверсии корма
Снижение качества яйца
Рахитоподобные изменения в костяке и слабость ног
Повышение массы почек и железистого желудка
Уменьшение потребления корма и среднесуточного прироста
Поражения ротовой полости
Снижение резистентности к патогенам
Ухудшение качества скорлупы
Таблица 2.Схема опыта
Основной рацион + 3,5% от массы рациона бентонитовой глины
В состав рациона включали бентонитовую глину Тарасовского месторождения Ростовской области. Химический состав бентонитовой глины, применяемой в наших исследованиях, представлен в таблице 3.
Химический состав бентонитовой глины
Особенностью структуры бентонитовой глины (монтмориллонитов) является их пористое внутреннее строение. Внутрикристаллическое пространство минералов пронизано микрополостями и каналами, в которых располагаются обменные катионы и мо¬лекулы воды. Благодаря строго определенным размерам пор микрополостей (3-9А°), бентонитовая глина обладает молекулярно-ситовым эффектом. Она способна сорбировать ионы или молекулы различных веществ, в первую очередь полярных молекул (S02, H2S, NH3, CН4, C02, C2H2) и различных частиц. Именно пористая структура, содержащая активные обменные катионы, определяет уникальные адсорбционные, катионообменные и каталитические свойства бентонитовой глины.
С учетом того, что зерновое и белковое сырье в процессе хранения подвергается порче, нами было проведено исследование приготовленного к скармливанию комбикорма. Полученные данные мы сравнили с предельно допустимыми концентрациями токсических веществ в комбикормах в различные периоды выращивания (табл.4).
Зеленая бентонитовая глина и бентонит для формовочных смесей
Бентонитовая глина, в том числе зеленая бентонитовая глина, формовочная глина, глинопорошки и гранулы широко применяются в различных отраслях народного хозяйства.
Бентонитовая глина, особенно зеленая бентонитовая глина имеет большую популярность в фармацевтической и косметической промышленности, на ее основе изготавливают многочисленные лечебные мази, маски для исправления косметических дефектов внешности, она входит в состав множества известных средств по уходу за телом и лицом. Но особенно важное применение бентонит находит в тех областях промышленности, которые напрямую связаны с различными видами бурения, в добывающей промышленности.
Бентонитовая глина, это ценный природный ископаемый материал, который обширно применяется в различных сферах человеческой деятельности. Бентонитовая глина имеет еще одно название – «сукновальная глина», это название она получила потому, что активно использовалась в обезжиривании сукна.
В современном промышленном производстве бентонитовая глина получила обширное применение в металлургии для процесса формирования железорудных окатышей, а так же изготовления формовочных смесей. Не менее серьезное значение, имеют бентонитовые глины для изготовления строительных и буровых растворов, средств, для разнообразной очистки нефтепродуктов, а так же, в качестве необходимого сырья в производстве гидроизоляционных и теплоизоляционных материалов.
В чистом, необработанном виде бентонитовая глина применяется довольно редко, чаще всего в промышленности и производстве используют бентонитовые глинопорошки. Бентонитовые глинопорошки получают путем просушки и дробления природной бентонитовой глины. Бентонитовые порошки в определенных пропорциях добавляют в составы различных полимерных материалов, подмешивают к бетонам, повышая их водоадгедиозные свойства.
На основе бентонитовых порошков наша промышленность выпускает доступные по стоимости высококачественные буровые смеси, которые обладают отличными эксплуатационными свойствами при небольшой цене, и обеспечивают превосходные результаты при горизонтальном или же вертикальном бурении.
Сочетание в специальных пропорциях бентонитовой глины со специальными огнеупорными материалами – это основное промышленное сырье для производства природных формовочных смесей. В зависимости от того, в каких пропорциях сочетаются глинопорошки и перлиты – формовочные смеси могут обладать необходимыми свойствами, в зависимости от их назначения.
Бентонит для формовочных смесей отличается высокой степенью прочности, газонепроницаемости, легко формируется и известен своими экологически чистыми и безопасными свойствами.
Бентонит для формовочных смесей обладает высокой связующей способностью, термохимической устойчивостью, что обеспечивает в дальнейшем производство качественных форм, бездефектных отливок. Применение качественных бентонитовых глин для формовочных смесей имеет огромное значение – это снижение расхода и улучшение общих технико-экономических показателей литейных работ, связанное со снижениями объемов выбраковки.