蒙脱石水化膨胀抑制对煤泥水过滤的影响

为了研究蒙脱石水化膨胀抑制对煤泥水过滤的影响,采用氯化钾和苄基三甲基氯化铵(TMBAC)作为抑制剂,在抑制和非抑制状态下进行了含蒙脱石煤泥水的过滤试验。结果表明:氯化钾和TMBAC对蒙脱石水化膨胀均有较好的抑制作用,氯化钾质量分数为1.12%和TMBAC质量分数为0.4%时,可以使蒙脱石的防膨率达90%。与非抑制状态相比,抑制状态下含蒙脱石煤泥水过滤的滤饼水分降低、过滤时间缩短和脱水速率增大,且TMBAC抑制状态下含蒙脱石煤泥水过滤效果更好。氯化钾和TMBAC通过水化能较低的K+,C6H5CH2—N+(CH3)3进入蒙脱石层间,限制层间阳离子和水分子的扩散运动,达到蒙脱石水化膨胀的抑制。C6H5CH2—N+(CH3)3还可以吸附在蒙脱石和煤颗粒表面,增加蒙脱石和煤颗粒的疏水性,起到助滤剂的作用。     

Li、Na、K基蒙脱石的基因特性与其水化膨胀特性的关系

为了研究 Li,Na,K 基蒙脱石的基因特性对水化膨胀特性的影响,采用氯化锂、氯化钠、氯化钾对离心提纯后的怀俄明型钠基蒙脱石进行改型处理,制备出 Li、Na、K 基蒙脱石样品,并进行了水化膨胀试验,之后采用 ICP、FTIR、XRD、NMR 等方法分析了 Li、Na、K 基蒙脱石的元素含量、官能团种类、水化膨胀状态下层间距变化及水分赋存状态。结果表明,Li 基蒙脱石的羟基伸缩振动峰和羟基弯曲振动峰强度高于 Na 基和 K 基蒙脱石,改型蒙脱石的水化膨胀能力由强到弱排序为：Li 基＞Na 基＞K 基,Li、Na、K 基蒙脱石在水化膨胀状态下均有结合水和自由水 2 种水分,含水量排序为：Li 基＞Na 基＞K 基,水化膨胀后 Li 基蒙脱石的层间距增加最多,K 基蒙脱石的层间距增加最少。研究结论为揭示蒙脱石的结构内水赋存机理和综合利用提供了重要的理论基础。     

深层页岩蒙脱石表面水化抑制机理的分子动力学模拟

井壁失稳是油气勘探开发过程中最为复杂的技术难题之一,黏土矿物水化膨胀是造成井壁失稳的关键因素,其中表面水化因水化势较大而难以去除。本文通过分子动力学模拟探测了无机盐对蒙脱石表面水化的抑制效果,以及浓度、温度和压强对水化抑制效果的影响,揭示了无机盐CaCl₂抑制蒙脱石表面水化的微观机理。研究表明：抑制阳离子通过束缚蒙脱石表面水分子和降低水分子输运传导能力,从而调控水分子侵入蒙脱石表面来实现抑制作用。无机盐抑制表面水化能力依次为CaCl₂>NaCl>MgCl₂>KCl,钙离子易吸附表面水分子形成稳定的外球络合结构。随着CaCl₂浓度增加,钙离子配位数、水化数和水化半径均降低,抑制能力减弱;温度升高和压强降低时,体系中水分子传导输运能力增强、钙离子水化数减小且力学强度降低。     

蒙脱石水化性能影响因素的探讨

通过不同产地或矿层的膨润土样,经提纯和反复钠化处理,由化学分析得到具有不同四面体和八面体阳离子类质同象置换的5个蒙脱石样品,测验了1克试样在蒸馏水中自由膨润体积——膨润值和粒度分布,分析类质同象置换与样品膨润值和粒度分布的相关性,探讨了膨润值和分散差异的原因。粘土矿物的基本结构单元为硅氧四面体和铝氧八面体,不同结构类型(如1:1型、2:1型等)的矿物具有不同的物化性能。不同产地膨润土中的蒙脱石,具有相同的2:1型结构,它们的性能差异,由蒙脱石含量、层间可交换阳离子性质、数量等方面找原因在国内外均有很多论著。本文通过不同产地或矿层的膨润土样,经提纯和反复钠化处理后,由化学分析得到具有不同四面体和八面体阳离子类质同象置换的5个蒙脱石样品,测试了样品的粒度分布和1克试样在蒸馏水中自由膨润值。试验结果表明,样品的膨润值和粒度分子与蒙脱石晶格类质同象置换有密切的关系,与晶格常数b.有明显的相关性。探讨了膨润值和分散差异的原因。     

层间阳离子对蒙脱石结构与水化膨胀性能的影响

采用系列无机阳离子对提纯后的蒙脱石进行改型实验,在相同实验条件下制备出Li、Na、K、Mg、Ca、Ba等一系列蒙脱石样品.对样品进行了X射线衍射、紫外.可见吸收光谱分析及膨胀容的测试,讨论了层问阳离子电荷、半径对蒙脱石层间水分子层数、层间距和水化膨胀分散性的影响.结果表明蒙脱石层间为2价阳离子时.其水分子层数为两层;层...     

蒙脱石层电荷与胶体水化性能关系研究

利用自然沉降法提取了山东某两不同产地膨润土中的蒙脱石矿物,利用结构式推算法计算了两提纯蒙脱石的层电荷,并对其胶体水化性能进行了测试。研究结果表明,Mont-1的层电荷为0.38,为中-偏低层电荷的蒙脱石;Mont-2的层电荷为0.59,为高层电荷的蒙脱石。研究发现,蒙脱石的层电荷越低,其水化性能越好;反之,水化性能较差。该研究结论对膨润土深加工中膨润土原料的选择具有指导意义。     

煤泥水中微细高岭石/蒙脱石颗粒表面水化分子动力学模拟研究

煤泥颗粒界面水化是煤泥水难以沉降脱水的主要原因,采用分子动力学模拟研究了煤泥水中主要微细黏土矿物颗粒高岭石及蒙脱石颗粒界面水化分子动力学特性,模拟计算了矿物颗粒界面水平衡构型、界面原子浓度、水分子扩散系数及金属离子的影响。研究结果表明:水分子能够通过氢键在高岭石及蒙脱石颗粒表面发生水化作用;随水覆盖率(或水分子数)的不断增加,矿物颗粒表面对水分子的束缚力逐渐减小,界面处的氢键作用逐渐减弱,其中水分子在亲水性的高岭石和蒙脱石界面能逐渐形成3个水分子层,总厚度为(8~10)×10-10 m;高岭石(001)面水化程度大于蒙脱石(001)面;二价金属离子对蒙脱石水化的促进作用强于一价金属离子。     

2-羟乙基三甲基氯化铵抑制蒙脱石水化膨胀的密度泛函计算

为探究2-羟乙基三甲基氯化铵(LHDJ)抑制蒙脱石水化膨胀的机理,基于密度泛函理论的方法研究了干态和湿态环境中LHDJ在蒙脱石表面的吸附机理。结果表明,干态环境下,LHDJ在蒙脱石001表面和层间都能稳定吸附,但LHDJ在Na-001表面吸附主要是静电作用,在None-001表面和层间的吸附是氢键和静电引力的共同作用,钠离子的存在并不利于LHDJ吸附在蒙脱石001表面。湿态环境下,LHDJ与水分子协同吸附,水分子将LHDJ和蒙脱石表面桥联起来并增强它们之间的静电作用和氢键作用。LHDJ抑制蒙脱石水化膨胀的机理主要是:LHDJ在水溶液中产生大量正电离子,中和蒙脱石表面的负电性,减弱颗粒间的静电斥力;同时,LHDJ可以牢固地吸附在蒙脱石外表面,随吸附量的增加,阻碍水分子在表面的吸附,但并不改变蒙脱石的亲水性;此外,LHDJ易进入层间交换出钠离子,依靠静电作用、氢键作用和水分子的桥联作用与上下两表面吸附牢固,拉紧层间距,水分子不易进入层间增大层间距。     

岩石膨胀特性和机理研究

对重庆市岩石地基进行物理力学特性的试验研究时，发现有一部分岩石浸水后，出现不同程度的膨胀开裂崩解破坏。对于该类岩石进行了岩石的膨胀特性和机理分析与研究；并提出了对具有膨胀特性的工程岩体处理建议。     

柯柯亚区块泥页岩水化膨胀的实验评价

吐哈盆地柯柯亚区块是吐哈油田"十二五"期间重点开发的区块之一,该区块泥页岩层极易发生井壁坍塌,井下事故频发。主要原因是钻井液侵入岩层表面引起水化膨胀,诱发泥页岩剥落,选用合理的抑制剂对抑制该区块泥页岩水化膨胀显得尤为重要。实验选用氯化钾、硅酸钾、硅酸钠3种无机盐抑制剂对泥页岩样进行高温高压水化膨胀实验,选出适合该区块的无机盐抑制剂以及最佳配方,为下一步优化该区块钻井液体系打好基础。实验表明,氯化钾对泥页岩抑制效果优于硅酸钾和硅酸钠,随着无机盐浓度的增加,泥页岩膨胀率降低,当浓度增加到7%时,泥页岩膨胀率减小幅度不再显著,综合实验和经济成本,浓度为7%的氯化钾对该区块泥页岩抑制效果最佳,同时配合使用5%硅酸钾起协同作用。     

双鸭山东荣煤的溶胀行为研究

以双鸭山东荣煤为研究对象,考察了该低阶煤在四氢萘(THN)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)以及2种溶剂按1:1体积比的混合溶液(THN+DMF)等3种有机溶剂中的溶胀行为.试验结果表明:双鸭山东荣煤在混合溶剂(THN+DMF)中的溶胀度最大,在非极性溶剂四氢萘中的溶胀度最小;随着温度升高,溶胀时间的延长,双鸭山东荣煤的溶胀度增大;煤粉粒度和煤浆浓度对双鸭山东荣煤的溶胀度也有一定程度的影响.     

油酸钠体系下SiO2-3对白云母的抑制机理研究

为研究油酸钠体系下SiO2-3对白云母浮选行为的作用机理,采用浮选溶液化学、ζ 电位、EDS和FTIR等方法对白云母样品进行了表征.结果表明,在矿浆pH值为6、油酸钠浓度为9.20×10-4 mol/L、SiO2-3浓度为3.53×10-5 mol/L的条件下,白云母仅有0.10%的回收率,SiO2-3可明显降低白云母的可浮性.     

不同溶剂对胜利煤的溶胀研究

研究了胜利煤在N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、环己酮 (CHO)等12种单一溶剂及其混合溶剂作用下的溶胀效果,实验结果表明,吡啶、DMF、糠醛-CS2、丙酮-CS2、NMP-CS2、甲醇-丙酮等混合溶剂对煤的溶胀效果较好,并考察了该6种混合溶剂对煤进行溶胀后用旋转蒸发仪回收的产率.     

蒙脱石与煤的异相凝聚机理

通过沉降试验、Zeta电位测试、光学显微镜观察和DLVO理论计算,研究了蒙脱石和煤颗粒间异相凝聚现象,并对其机理进行分析。试验结果表明:在试验p H值范围内蒙脱石与煤均会发生异相凝聚,但p H3时,蒙脱石和煤表面均荷负电,颗粒间静电作用为相互排斥,不利于两者凝聚。钙、镁离子对蒙脱石与煤的凝聚有促进作用,其中,游离态离子会压缩矿物双电层结构,减弱其表面负电性,并且部分离子可吸附在矿物的Stern层内,破坏双电层结构;水解形成羟基化合物和氢氧化物会吸附在矿物表面,促使蒙脱石和煤形成"静电桥"。DLVO理论证实钙、镁离子具有消除或减弱"位垒"的作用。添加抑制剂或消除矿浆中钙、镁离子,可有效减弱蒙脱石对煤泥浮选的不利影响。     

聚丙烯/蒙脱石纳米复合材料的性能及显微结构

采用十六烷基三甲基溴化胺对蒙脱石进行改性,并将其嵌入到蒙脱石的片层中,再与聚丙烯熔融插层制备聚丙烯/蒙脱石纳米复合材料。讨论了纳米复合材料的力学性能与改性蒙脱石加入量之间的关系,通过扫描电子显微镜及X射线研究复合材料的结构特性。结果表明,复合材料的冲击强度大大提高,冲击断口显示出较强的韧性断裂的特征。复合材料的类型为插层-剥离型。     

煤泥浮选过程中六偏磷酸钠对蒙脱石分散行为影响

通过测定润湿接触角和Zeta电位分析了蒙脱石颗粒对煤泥浮选的作用,考察了六偏磷酸钠对煤和蒙脱石浮选行为的影响。依据扩展DLVO理论的计算,分析了分散剂影响煤和蒙脱石浮选行为的作用机理。结果表明：蒙脱石颗粒严重抑制了煤泥浮选,使精煤可燃体回收率从44.11%降至11.68%;六偏磷酸钠可改善浮选效果,使精煤可燃体回收率提高2个百分点;六偏磷酸钠增大煤和蒙脱石颗粒表面电位绝对值,从而提高颗粒间静电斥能,同时六偏磷酸钠附着在煤颗粒和蒙脱石颗粒表面,增强颗粒间的亲水作用能,并且六偏磷酸钠水解形成的长链分子吸附于颗粒表面后,使颗粒相互靠近时产生较强的空间稳定化作用,增大颗粒之间的空间斥力。     

假丝酵母在试剂溶胀煤中的生长研究

采用有机溶剂吡啶、N,N二甲基吡咯烷酮、甲醇、丙酮对煤进行了的溶胀预处理,并以溶胀的肥煤作为生长基质,接种假丝酵母进行了培养.通过不同的温度和pH的变化,考察了丝状酵母菌体的生长作用和对溶胀煤的转化作用.结果表明,在15~C下有利于酵母转化形成生醇代谢,在30°C下产生较多硫化氢.而在较酸性的条件下酵母的代谢和生长较活跃,从而有利于溶胀煤的部分转化.