Бентоніт - що це? Виробництво бентоніту, застосування

Людство для задоволення своїх потреб давно навчилося використовувати корисні копалини з надр планети.

І якщо вугілля, нафту та інші широко відомі дари застосовуються в промисловості вже давно, то корисні властивості деяких мінералів були досліджені лише недавно.

До них належить і така речовина, як бентоніт. Що це за мінерал і для чого він застосовується? Нижче ми спробуємо розібратися в цьому питанні більш докладно.

Поняття і походження

Бентоніт - це глінообразное корисна копалина осадового типу, що володіє водовбирні і адсорбуючі властивості. При зволоженні його обсяг може збільшиться в кілька разів від початкового розміру.

Назвою мінерал зобов`язаний американському місту Бентон, розташованому в штаті Монтана, де вперше були виявлені поклади цієї корисної копалини.

Освіта бентоніту відбувалося на пізніх етапах геологічного розвитку нашої планети. Причиною його виникнення було перетворення вулканічних осадових порід під впливом вологи і високої температури.

Різноманітність родовищ

Слід зазначити, що крім гидротермального процесу на виникнення родовищ мало вплив безліч зовнішніх чинників. Тому в світі є величезна кількість місць, де проводиться видобуток бентонітових глин. Але при цьому вони мають різні властивості і застосовуються в різних галузях промисловості.

Розробка родовищ

У сучасній добувної промисловості розробка бентонітових глин виробляється переважно відкритим кар`єрним способом. Це пов`язано з особливостями залягання даної осадової породи, глибина знаходження якої не перевищує звичайно 100 метрів. Виробництво бентоніту починається тільки після дослідження родовища.

Аналіз і геологічна розвідка оцінюють економічну доцільність початку розробки, після чого проводяться заходи щодо розкриття покладів. При цьому передбачуваний обсяг видобутку повинен перевищувати кілька мільйонів тонн. Тільки в цьому випадку розробка кар`єру буде рентабельною.

Кожне родовище дає свій особливий бентоніт. Що це за різновиди і де вони використовуються?

Галузі застосування

Найбільш поширеними сферами застосування цього мінералу є:

• Сільське господарство. У даній галузі широко використовується бентоніт. Застосування його для меліорації і в якості адсорбуючого елемента при проведенні польових робіт важко переоцінити.
• Бентоніт для виноробства і виробництва фруктових соків. Не відразу прийшли до ідеї використання мінералу в цій сфері промисловості. У виноробстві часто застосовується освітлення бентонітом різних вин і натуральних напоїв.
• Сталеливарна промисловість. Він незамінний в ливарному виробництві для виготовлення різних формувальних сумішей. Крім того, очищення бентонітової глиною є невід`ємним елементом виробництва сплавів чорних металів.

• Парфюмерне виробництво та виготовлення побутової хімії. Бентоніт не містить будь-яких токсичних добавок і володіє відмінними поглинаючими властивостями. Це широко використовується при виробництві косметичних засобів, туалетної води, різних емульсій та добавок, що перешкоджають корозії. При цьому вартість сировини навіть вищої якості істотно нижче, ніж рослинних і тваринних добавок, застосовуваних у виробництві побутової хімії. Тому використання бентоніту дозволяє значно знизити витрати на закупівлю сировини.
• Легка промисловість. Бентоніт є дешевим і якісним замінником крохмалю і повсюдно використовується для виготовлення виробів з тканини.
• Нафтопереробна галузь. Для неї необхідний окремий бентоніт. Що це за різновид? Справа в тому, що продукти, одержувані при переробці нафти, значно покращують свої споживчі якості, якщо попередньо була проведена їх очищення бентонітом. При цьому видаляються всі непотрібні домішки.

Нижче розглянемо застосування бентоніту в окремих галузях більш докладно.

Виноробна промисловість

Бентоніт для виноробства останнім часом є чи не головним елементом технологічного процесу. Уявити зараз важко, як раніше обходилися без нього.

В основному його застосовують в наступних випадках:

• освітлення бентонітом вина і плодово-ягідних соков;
• обробка винного сусла для видалення з нього різних ферментів і білкових сполук;
• обробка винних і соковмісних матеріалів з метою їх стабілізації.

Зазвичай очищення бентонітом використовується у виноробній промисловості самостійно. Але в деяких випадках можливе застосування інших допоміжних речовин, які беруть участь у процесі в якості каталізатора.

Переваги бентоніту при використанні у виноробстві

Перша перевага. Застосування цієї корисної копалини при виробництві вина, крім його дешевизни, дозволяє домогтися великих переваг в технологічному процесі. Мінерал дозволяє істотно знизити обсяги клейових відходів при обробці:

• Легкооклеіваемих матеріалів. Для цього бентоніт змішується з невеликою кількістю харчової соди.
• Сусла при технологічному процесі виготовлення білих і шампанських вин. Для цього бентонітовий розчин готують без додавання соди. Це дозволяє одержати щільний осад, в якому абсолютно відсутні будь-які білкові сполуки.

Друга перевага. Бентоніт легко застосовувати у виробництві. Отриманий розчин не утворює кулькоподібних сполук, що дозволяє легко поєднувати його з винними напівфабрикатами. При цьому він має великий коефіцієнт освітлення і стабілізації готової продукції.

Третя перевага. Невелика вартість бентонітових глин в порівнянні з аналогічними речовинами. При цьому норми витрат сировини на освітлення продукції в деяких випадках навіть нижче, ніж у аналогічних сорбентів. Це дозволяє знизити витрати на виробництво, що зменшує собівартість готової продукції і підвищує норму прибутку на підприємстві.

Четверте перевага. Сухий порошок бентоніту дозволяє легко приготувати розчин будь-якої консистенції. Це робиться шляхом додавання необхідної кількості рідини.

П`яте перевага. Є можливість отримати бентоніт будь-якого виду та категорії. Досить звернутися до постачальника цієї сировини та ознайомитися з характеристиками даного корисних копалин, після чого зробити необхідний вибір.

Застосування в горизонтально направленому бурінні (ГНБ)

Часто застосовується бентоніт для ГНБ. Так, коли виробляються земляні роботи, пов`язані з бурінням, бувають випадки осипання стінок пробуреного отвори. Для зміцнення каналу ствола і використовується бентонітова глина. Крім того, гідрофобні властивості будівельних матеріалів, що містять у своєму складі цей мінерал, дозволяють застосовувати їх для посилення стінок траншей при земляних роботах, які проводяться нижче рівня грунтових вод в будь-якої конкретної місцевості.

Бентоніт для буріння в горизонтальному напрямку використовується у зв`язку з його високими в`яжучими властивостями. Вода, вступаючи в контакт з цією речовиною, заповнює наявні в ньому порожнечі. Результатом цього є розбухання суміші і збільшення її в об`ємі в кілька разів.

При правильному дотриманні потрібних пропорцій сухого порошку і рідини виходить однорідна в`язка субстанція, яка володіє тиксотропні властивості. Це означає, що розчин бентоніту легко вбирає воду і стає податливим, що полегшує роботу з ним. А за відсутності механічного впливу він твердне, утворюючи водозахисний бар`єр.

Особливий розчин бентонітової глини незамінний при бурових роботах в сипучих і пливуть грунтах. Він дозволяє зміцнити стінки одержуваної свердловини, а також запобігти налипання частин грунту на бурові пристосування.

Використання в боротьбі з пливуном

Бентоніт також застосовується при бурінні в разі виникнення пливунів. Як відомо, пливун - це грунт, змішаний з водою, який впливає на стінки свердловини і викликає їх постійне обвалення.

Зазвичай він складається з піску і шматочків глини, які утворюють так звану «повзучу воду». Коли свердловина досягає місця утворення пливуна, порушення цілісності його оболонки призводить до заповнення цією масою всього простору за стінками свердловини, що не дозволяє продовжити роботу. При цьому об`єм рідини може бути настільки значним, що навіть використання насоса для відкачування суспензії не вирішує проблему.

Для нейтралізації негативного впливу пливуна і використовується бентонітова глина. Її закачують в затрубний простір. Після набухання ця суміш утворює гідроізолюючу масу, яка не дозволяє рідини заповнити свердловину.

Бентоніт в сучасних бурових роботах - це чарівна паличка, особливо при бурінні на воду. Крім гідрофобних властивостей, він володіє мастильними властивостями, що дозволяє збільшити ресурс бурової установки і безпосередньо різців.

Висновок

У даній статті мова йшла про такий матеріал, як бентоніт, що це, для чого він використовується, в яких областях промисловості і з якою метою застосовується, як проводиться його видобуток. Більш докладно про його фізичні властивості можна дізнатися, звернувшись в спеціалізовані видання.