Дисперсные системы и промывочные жидкости - Реагенты-разжижители

Реагенты-разжижители

 

К реагентам-разжижителям относятся реагенты на основе лигнина, танниды, кремнийорганические жидкости.

Лигнин — вторая после целлюлозы составная часть (до 30—35%) древесины, отход целлюлозно-бумажной и гидролиз­ной промышленности. Компоненты, ухудшающие качество бу­маги при ее производстве из древесины, в том числе лигнин, удаляют, обрабатывая древесину кальциевой, натриевой или аммонийной солью сернистой кислоты. Лигнин превращается в водорастворимое соединение — лигносульфоновые кислоты, ко­торые являются основой производства реагентов-лигносульфонатов. Они не подвержены бактериальному воздействию, устойчи­вы при длительном хранении.

Сульфит-спиртовая барда (ССБ) представляет собой смесь кальциевых, натриевых и аммонийных солей сульфоновых кислот. Густая темно-коричневая жидкость с харак­терным запахом и плотностью 1,2—1,3 г/см3 содержит до 50% сухого вещества. Имеются твердые и сухие порошкообразные разновидности ССБ, которые получаются после выпаривания воды.

Химически ССБ относится к кислым средам (рН = 3,5÷4,5). Приготовление реагента заключается в разбавлении ССБ водой так, чтобы масса сухого вещества составляла 30% на единицу объема реагента. Для улучшения качества реагента в него до­бавляют водный раствор каустической соды с содержанием ее 15—20 кг на 100 кг сухого вещества.

Обработка ССБ концентрированным едким натром недопу­стима: лигносульфонаты коагулируют с образованием густой резиноподобной массы. В концентрированных растворах хлори­стых натрия, кальция и магния ССБ не растворяется. Основное назначение ССБ — разжижение глинистых растворов из каль­циевых глин. При этом несколько снижается показатель фильт­рации и существенно, иногда до нуля, — статическое напряже­ние сдвига. Глинистая корка растворов, обработанных ССБ, от­личается уплотненностью. Концентрация реагента ССБ в гли­нистом растворе может достигать 20—25%.

Поверхностная активность лигносульфонатов приводит к об­разованию устойчивой пены в глинистом растворе. Пенообразование возникает при концентрации ССБ 0,2—0,3% и быстро возрастает по мере увеличения количества реагента. Чрезмер­ное содержание воздуха в глинистом растворе может вызвать остановку насосов, поэтому при больших концентрациях ССБ в растворы одновременно вводят пеногасители.

Конденсированная сульфит-спиртовая барда (КССБ) представляет собой модифицированный реагент ССБ, конденсированный с формальдегидом в присутствии фе­нола. По внешнему виду этот реагент напоминает ССБ, но име­ет плотность 1,12—1,14 г/см3 и содержит 18—20% сухих ве­ществ.

КССБ — эффективный разжижитель и понизитель водоотда­чи как пресных, так и минерализованных растворов, вызывает уменьшение толщины глинистой корки. Статическое напряжение сдвига растворов, обработанных КССБ, снижается, но в мень­шей степени, чем при обработке ССБ. Весьма эффективна КССБ в условиях сульфатной и хлоркальциевой агрессий. Особенно успешно она применяется при обработке утяжеленных глинистых растворов.

КССБ добавляют в количестве 0,5—4% в пересчете на сухое вещество. В специальные растворы можно добавлять и большее количество. Так как нейтрализация лигносульфоновых кислот после конденсации проводится щелочью, то КССБ используют без добавок каустика. При высоких концентрациях возможно пенообразование в обработанных растворах. КССБ может быть в жидком и порошкообразном видах.

Хромлигносульфонат (окзил) — окисленная ССБ. Получают его при обработке ССБ хроматами с серной кисло­той. Реагент комбинированного действия, активный разжижи­тель, особенно при рН = 9÷10. Стабилизируя дисперсную систе­му, он снижает водоотдачу, увеличивает глиноемкость раство­ров. В отличие от гуматов, окзил находится в жидкой фазе и активно адсорбируется твердой фазой, особенно глиной. Часть его разлагается, и освобождающиеся ионы хрома вытесняют из обменного комплекса другие катионы, необменно фиксируются глиной, ингибируют ее. При большом засолении окзил предот­вращает коагуляционное загущение, но теряет способность сни­жать водоотдачу. Концентрация окзила в растворах может со­ставлять до 10%.

Феррохромлигносульфонат (ФХЛС) — окислен­ная ССБ, продукт модификации ССБ хромом и железом. По сравнению с хромлигносульфонатом ФХЛС обладает более вы­сокой ингибирующей способностью и более активно снижает во­доотдачу, добавляется в количествах до 4—10%.

Действие хромлигносульфонатов усиливается при комбини­ровании их с другими реагентами, в частности с гуматами.

Окисленный лигнин — продукт окисления гидролиз­ного лигнина, который является отходом при производстве спирта и других пищевых, кормовых и технических продуктов. В зависимости от способа обработки получают различные про­изводные лигнина. В результате окисления лигнин приобретает способность растворяться в воде.

Окисленные лигнины поставляются в виде коричневых по­рошков, которые растворяются в воде, содержащей 2—3% ед­кого натра. В водном растворе реагента содержится примерно 10% окисленного лигнина. Реагент устойчив при хранении. Для агрессивных сред он непригоден.

Нитролигнин получают путем окисления лигнина азот­ной кислотой. Од отличается от исходного лигнина меньшей относительной молекулярной массой, вводится в количестве 0,5—3% в пересчете на сухое вещество. Нитролигнин —доволь­но сильный разжижитель пресных и слабоминерализованных хлорнатриевых растворов, но в присутствии солей кальция те­ряет способность растворяться. В таких условиях он применя­ется совместно с реагентами,    связывающими    ионы кальция.

При добавках в пресные растворы до 2% нитролигнина резко снижается водоотдача.

Сунил (сульфированный нитролигнин) получается путем сульфирования нитролигнина солями сернистой кислоты в нейт­ральной среде. Сунил представляет собой хорошо растворяю­щуюся в воде жидкость черного цвета 14—18%-ной концентра­ции, химически нейтрален. Он разжижает как пресные, так и минерализованные растворы, в том числе растворы, загустев­шие от добавки гипса и цемента. Как разжижитель сунил при­меняется в виде 10%-ного раствора, оптимальная концентрация его до 0,2—0,3% в пересчете на сухое вещество. При добавках более 2% он эффективно снижает водоотдачу пресных и слабо­минерализованных растворов. В минерализованных натриевых ислабоминерализованных кальциевых растворах сунил как по­низитель водоотдачи неэкономичен. Он предупреждает набуха­ние глинистых пород, повышает устойчивость стенок скважин.

Игетан получают обработкой гидролизного лигнина азот­ной кислотой и кальцинированной содой. Это порошок темно-бурого цвета, по своему действию подобен сунилу, но разжи­жающее действие его несколько больше. Игетан добавляется как в виде порошка,так и в виде растворов 10%-ной концент­рации в количестве 0,2—0,3% в пересчете на сухое вещество. Игетан разжижает исильноминерализованные растворы, обра­ботанные органическими структурообразователями.

Танниды используются как синтетические (фенольного происхождения), так и природные (растительные). В основе химической природы этих реагентов лежат полифенолы — ве­щества, состоящие из конденсированных фенолов и образующие относительно высокомолекулярные продукты.

Полифенол лесохимический (ПФХЛ) — синтети­ческий реагент, сырьем для производства которого служат фе­нолы из экстракта кислой воды — отхода сухой перегонки дре­весины. Фенолы конденсируют с помощью формальдегида и для повышения гидрофильности обрабатывают сульфитом нат­рия. ПФХЛ вводится в количестве 0,4—0,5%. Он представляет собой твердое вещество темно-коричневого цвета, применяется совместно с каустической содой в соотношении от 10:1до 2:1 в виде 10%-ного водного раствора. Разжижающая способность его высокая, но даже небольшие минерализация и нагревание резко ухудшают ее. При больших концентрациях несколько сни­жает водоотдачу, но при этом может быть вспенивание раст­вора.

Сулькор — природный таннид, получаемый из щелочной вытяжки или одубины — отходов производства дубильного экс­тракта. Он представляет собой твердое вещество темно-корич­невого цвета, хорошо растворимое в воде. Наряду с разжиже­нием сулькор снижает водоотдачу. По действию он аналогичен сунилу, но более эффективен, добавки его составляют 0,1—0,5% в пересчете на сухое вещество. Сулькор вводится в виде водного раствора 10%-ной концентрации.

Кремнийорганические жидкости ГКЖ-10 и ГКЖ-11— этилсиликонат натрия, полимерный продукт, приме­няемый для разовой обработки высоковязких глинистых раство­ров с целью снижения вязкости и статического напряжения сдвига, особенно при термическом загустевании. Эти жидкости часто применяются в комбинации с другими реагентами-стаби­лизаторами. Рекомендуемые добавки их — до 1%. Они улучша­ют смазочные свойства промывочных жидкостей.