بایگانی برچسب: s

رس چیست؟

رس خاکي است طبيعي، مواد آن دانه ريز و عموماً از گروهي کاني هاي متبلور بنام کاني هاي رسي و آلومينوسيليکات ها تشکيل شده است. بسياري از رس ها با جذب آب شکل پذيري از خود نشان داده ولي برخي از رس ها مثل هالويژيت و رس فلنيت دار اين خاصيت را ندارند. از جهت ابعاد دانه بندي ماکزيمم اندازه دانه هاي رس در طبقه بندي گوناگون مقاديري ناهمسان دارد. برخي از پژوهشگران ذرات ريز 2 ميکرون را رس تعريف مي کنند.

   تقسيم بندي رس ها :
   رس ها را در 3 گروه کلي مي توان طبقه بندي کرد :

الف – رس هاي کائولينيتي و نسوز

ب – رس هاي بنتونيتي

ج – رس هاي معمولي

الف – رس هاي کائولينيتي و نسوز

به خاکه ائي گويند که قبل از رسيدن به درجه حرارت زير 1520 درجه سلسيوس شکل خود را تغيير نداده و سيستم را حفط کنند و تغيير فاز ندهند. خانواده اصلي رس هاي نسوز کائولينيت، هالويژيت، ديکيت، ناکريت و پيروفيليت است.

ب – رس هاي بنتونيتي

اينگونه رس ها آبگيري، چسبانکي، شکل پذيري و جذب آب زياد دارد. بطوريکه پس از جذب آب وزن آن به چند برابر افزايش پيدا مي کند و در سراميک سازي مصرف مي شود. مثل : بنتونيت (گل سرشو).

ج – رس هاي معمولی

   رس معمولي يا خاک رس خاکي است ريز دانه با ابعاد کوچکتر از 256÷1 ميلي متر که به اندازه کافي براي تهيه قالب شکل پذير است و با کاني هاي رسي، ايليتي و کلريتي، کائولن و برخي از کاني هاي کلسيت – کوارتز و فلدسپات هاي تجزيه نشده، ميکا و آلومين همراه است که در نتيجه تخريب، فرسايش و تجزيه شيميائي سنگهاي سيليکاتي پديد آمده است. درصد عناصر و مواد تشکيل دهنده خاک رس به جنس سنگ مادر و طول مسير حمل شده، شرايط اقليمي و توپوگرافي منطقه بستگي دارد. برخي از ناخالصي هاي موجود در خاک رس مانند : هماتيت و ليمونيت به خاک رنگ قرمز يا قهوه اي روشن و زرد مي دهد و مواد آلي موجود رنگ خاک را به خاکستري تبديل مي کند.

بطور کلی رس حاصل تخریب مکانیکی و شیمیایی سنگ ها است. رس های درجا مانده (Residual) آنهایی هستند که در همان محل تشکیل بر جای مانده اند و رس های رسوبی آن هائی هستند که پس از تشکیل حمل شده و در محل دیگری بصورت کانسار نهشته شده اند. اکثر مونت موریونیت ها از نوع رس های درجا مانده می باشند و از آلتراسیون سنگ های بازیک یا سایر سیلیکاتها (با پتاسیم کم) تحت شرایط قلیائی و با حضور کلسیم و منیزیم تشکیل شده اند ولی بیشتر زمین شناسان بر این باورند که بیشتر مونت موریونیت ها از آلتراسیون خاکستر آتشفشانی یا توف هایی تشکیل شده اند.

زمین شناسانی به نامهای Wherry, Hewett در سال 1917 چنین بیان داشتند که اغلب بنتونیت های لایه ای از مواد آتشفشانی تشکیل شده است. در سال 1965Earley , Slaughter نیز این امر را تایید کردند. Shannon,Ross در سال 1969 این بحث را براساس حضور کانیهای غیر رسی گوشه دار در بنتونیت و مشابهت آنها با دانه های گردلایه ای رسوبی و حضور بافت شیشه ای در خیلی از بنتونیت ها قابل قبول دانستند بنتونیت های مختلف از انواع گوناگون سنگهای آتشفشانی تشکیل شده اند و بیشتر مواد همراه آنها به طور معمول از نظر ترکییبی از آندزیت تا ریولیت متغیر می باشند عقاید مختلف درباره عمل و زمان دگرسانی خاکسترهای آتشفشانی وجود دارد بسیاری از مولفین اعلام کرده اند که دگرسانی خاکستر باید از زمان تماس با آب شروع شده باشد ولی این که آلتراسیون چه زمانی کامل شده است. برخی عقیده دارند که پاره ای از انواع بنتونیت ها در دریاچه های قلیائی بلافاصله پس از تمرکز تشکیل شده اند، ولی انواع دیگر با آرامش زیاد در نتیجه دگرسانی بوسیله آبهای معدنی تشکیل شده اند، بنتونیت هائی که در اثر دگرسانی گرمابی تشکیل می شوند. معمولاً به صورت رگه های غیر منظم رخ می نمایند و با سنگ میزبان در میان طبقات دگرسان شده در هم می آمیزند به نظر می آید که از دگرسانی خاکستر آتشفشانی یا توف در دریاچه های محدود قلیائی تشکیل گردد(Anon 1958 ).

گرچه محققین درباره تئوری تشکیل دگرسانی بنتونیت تردید دارند ولی به نظر می رسد بعضی کانسارای بنتونیتی عمدتاً به صورت کانیهای اسمکتیت تشکیل شده باشند که از نظر فرسایش و هوازدگی سنگهای آتشفشانی یا سایر سنگهای آذرین حاصل آمده، پس از حمل و جدایش ناخالصی، متمرکز گشته و به صورت کانسار در آمده اند.

بنتونیت ها و خاک ها ی طبیعی فعال اصولاً به صورت کانسارهای لایه ای شکل رخ می دهند که در عمق نسبتاً کمی قرار دارند و از نظر ضخامت چندان قابل ملاحظه نیستند ولی از نظر سطح، گسترش زیادی پیدا کرده اند به طور خلاصه تشکیل بنتونیت به صورت زیر توجیه شده است:

1- حاصل فرسایش هوازدگی سنگهای آتشفشانی و یا سایر سنگهای آذرین

2- حمل شدن به یک محیط رسوبی و نهشته شدن در آن جا

3- بر جای مانده در محل فرسایش

4- حاصل فعالیت های گرمابی

  • منشأ گرمابي

ذخاير گرمابي كوچك بوده و در شرايط خاص تركيب محلول گرمابي تشكيل مي شوند. براي تشكيل بنتونيت و گروه اسمكتيت سيليس محلول بايد بيش از حد اشباع از كوارتز باشد و دماي محلول بالا باشد.

سنگ مادر مناسب براي اين نوع ذخاير، توفهاي داسيتي، تراكيتي و ريوليتي غني از پتاسيم و کلسيم هستند. اين نوع ذخاير در ژاپن، ايتاليا و يونان گزارش شده اند.

  • منشأ رسوبي

مهمترين ذخاير بنتونيت دنيا از نوع رسوبي هستند. خاكستر آتشفشانهاي اسيدي- حد واسط هنگامي كه در محيطهاي درياچه اي قليايي بر جاي گذاشته مي شوند، ضمن واكنش با آب مي توانند اسمكتيت و ديگر كانيها را تشكيل دهند.

عمده بنتونيتهاي رسوبي متعلق به دوران سوم زمين شناسي هستند. اسمكتيت با افزايش دما و فشار با ايليت(رس-میکا) تبديل مي شود. سنگهاي رسوبي حاوي بنتونيت در شرايط افزايش عمق(افزايش دما) ابتدا اسمكتيت به اسمكتيت – ايليت تبديل مي شود. در عمق حدود 3700 متر حدود 80 درصد اسمكتيت را ايليت تشكيل مي دهد. عدم گزارش بنتونيت از پالئوزوئيك مي تواند به علت تبديل آن به ايليت باشد.

کاني هاي فلدسپار تحت تأثير محلول هاي گرمابي با کاهش PH آلتره مي شوند. نوع کاني هايي که از آلتراسيون فلدسپار پتاسيم حاصل مي شوند به PH و دما بستگي دارد. در شرايط PH اسيدي و در دماي کمتر از 280 درجه سانتي گراد کائولينيت و در دماي بيش از 280 درجه سانتي گراد و محيط اسيدي پيروفيليت تشکيل مي شود. تشکيل سريسيت و يا ايليت در محدوده PH بين پايداري فلدسپار پتاسيم و کائولينيت – پيروفيليت است. ساير کاني ها نظير آلبيت و ميکاها در شرايط PH اسيدي مي توانند به کائولينيت آلتره شوند.

ذخاير کائولينيت گرمابي چنانچه به دليل فرسايش در سطح زمين رخنمون يابند، کاني هاي سولفيدي در سطح اکسيده شده و با کاهش PH آب هاي سطحي مجدداً کائولينيت هوازده همراه با نوع گرمابي مي تواند تشکيل شود.

خصوصیات بنتونیت

از خواص مهم كاني هاي خانواده اسمكتيت ، جانشيني يوني، خاصيت شكل پذيري ، انبساط و انقباض يوني آن ها را مي توان نام برد.

 ميزان خواص كاني هاي خانواده اسمكتيت به ترکيب شيميايي و ساختمان آن ها بستگي دارد. در كاني مونتموريونيت سديم دار، ميزان جذب يوني، شكل پذيري، انبساط و انقباض از نوع کلسيم دار آن بيشتر است. ابعاد شبکه مونتموريونيت سديم و کلسيم از 9.6 آنگستروم در حالت معمولي به 20 آنگستروم در صورتي که رطوبت محيط صد در صد باشد، افزايش خواهد يافت. ميزان جذب و تورم مونت موريونيت سديم دار چندين برابر حجم آن است، به طوري که ادامه خواندن خصوصیات بنتونیت

بنتونیت و نقش آن در سیال حفاری

بنتونیت (Bentonite) سنگی است كه بخش اعظم آن را كانی های رسی (ذرات بسیار ریز با ابعاد كمتر از2 میکرومتر) تشكیل می دهند. از نظر ویژگی های زمین شناسی، بنتونیت، لایه های رسی غنی از مونتموریونیت ـ بدلیت، بوده که همراهان دیگری نیز دارد. باید توجه داشت که بنتونیت کانی نبوده بلکه مجموعه ای از کانیها در کنار یکدیگر سنگ بنتونیت را تشکیل می دهند. محیط تشكیل این سنگ، آب های كم عمق، كم انرژی و آب هوای معتدل است.
بدون شک نقش بنتونیت در صنعت حفاری، خاصه در ترکیب سیال حفاری غیر قابل انکار است. ویژگی های منحصر به فرد این سنگ باعث شده است که گل شناسان از بنتونیت بعنوان یک ماده افزودنی چند منظوره در ساختمان سیال حفاری خود استفاده نمایند. از مهمترین کاربردهای بنتونیت میتوان به سرد و لغزان کردن مته و ساق حفاری، تمیز کردن ته چاه و مته، انتقال خرده ها به سطح زمین، کنترل هرزروی و غیره اشاره کرد که تمامی این اعمال توسط خواصی همچون لغزانندگی، گرانروی، وزن، مقاومت ﮊلی و توانایی در دیواره سازی (Filtrate control) ایجاد شده که این سنگ در سیال حفاری بوجود می آورد. بر اساس نوع کاتیون (Cation) موجود در کانی های رسی، بنتونیت های سدیم دار و بنتونیت های کلسیم دار از مهمترین انواع بنتونیت می باشند. بنتونیت های سدیم دار (بنتونیت تیپ وایومینگ) به دلیل ظرفیت بالای جذب آب، تورم پذیری زیاد و خاصیت ژلی بالا، مناسب ترین نوع بنتونیت در گل های پایه آبی به شمار می روند.
درایران لایه های بنتونیتی بیشتر در سازند های توفی مثل سازند کرج (با سن ائوسن) و معادل این سازند در ایران مرکزی یافت می شوند.

ساختمان بنتونیت

بنتونیت یک فیلوسیلیکات آلومینیوم دار با فرمول زیر می باشد:

Na,Ca)0.33 (Al,Mg)2Si 4O10 (OH)2. nH2o)

که اساساً از مونتموریلونیت یا کانی های گروه اسمکتیت تشکیل شده است. کانی های گروه اسمکتیت شامل سری های دی اکتاهدرال و تری اکتاهدرال است. کانی های سری دی اکتاهدرال عبارتند از: مونتموریلونیت، بیدلیت و نانترونیت. انواع تری اکتاهدرال شامل کانی های هکتوریت و ساپونیت است. ادامه خواندن ساختمان بنتونیت

آزمایش راندمان مواد رسی و افزایش وزن گل

هدف: 

مقصود از این آزمایش ارزیابی مواد رسی با مشاهده راندمان آن ها در آب شیرین و آب نمکی با غلظت های مختلف و همچنین آشنایی با افزایش وزن گل با استفاده از باریت می باشد. ادامه خواندن آزمایش راندمان مواد رسی و افزایش وزن گل

معرفی بنتونیت

 

بنتونیت چیست

بنتونیت سنگی است که بخش اعظم آن را کانیهای رسی (ذرات بسیار ریز با ابعاد کمتر از 2 میکرومتر) تشکیل می دهد .باید توجه داشت که بنتونیت کانی نبوده بلکه مجموعه ای از کانی ها، در کنار یکدیگر سنگ بنتونیت را تشکیل می دهد. بنتونیت یک ماده از دسته رس ها و از کانی های متورم شونده تشکیل شده است که عمدتا مونت موریلونیت وبه مقدار کمی بیدلیت هستند. اکثر بنتونیت ها بر اثر هوا زدگی و دگرسانی خاکستر های آتشفشانی و اغلب در حضور آب تشکیل می شوند.

سنگ هایی که از تبدیل تونهای ولکانیکی و ترکیبات مونتمویونیت حاصل می شود بنام بنتونیت معروفند و بیشتر در کشور های نظیر فرانسه (مون موریون) آلمان ، روسیه ، آمریکا یافت می شود . بنتونیت نامش را از مکانی در فرانسه (مون موریون ) گرفته است.

ترکیبات شیمیایی بنتونیت : ناپایدار، محلول در اسیدها،در آب حجیم می شود وبا آب مقطر تمیز می شود.سختی بنتونیت 2 تا 1 موس و وزن مخصوص آن 2 -1.7 می باشد .رنگ ان سفید، خاکستری، زرد متمایل به قهوه ای می باشد.

بنتونیت نوعی رس ریزدانه است که حداقل ۸۵ درصد رس مونت‌ موریلونیت داشته باشد. اصطلاح «بنتونیت» معمولاً برای خاک‌های کلوئیدالی که در اصل با رگه‌های شیل بنتون کرتاسه که در نزدیکی قلعه نظامی بنتون و منطقه رودخانه سنگی وایومینگ در هم آمیخته‌اند، به کار برده می‌شود. بنتونیت یک ماده از دسته رس‌ها و از کانی‌های متورم شونده تشکیل شده است که عمدتاً مونت موریلونیت و به مقدار کمی بیدلیت هستند. اکثر بنتونیت‌ها بر اثر هوازدگی و دگرسانی خاکسترهای آتشفشانی و اغلب در حضور آب تشکیل می‌شوند و سنگ منشأ آنها اکثراً باریک است. تجزیه خاکستر آتش فشانی عمدتاً در محیط شور و باتلاقی انجام می‌شود و هر چه از آتش‌فشان دور شویم، ضخامت بنتونیت کاهش می‌یابد. بنتونیت دارای ساختمان آلومینوسیلیکاتی است و در دسته سیلیکات‌های سه لایه قرار می‌گیرد. بنتونیت دارای دو لایه چهار وجهی و یک لایه هشت وجهی می‌باشد. فرمول عمومی بنتونیت به صورت ذیل می‌باشد:

(Na, CaO)(Al, Mg)(Si4O10)3 (OH)6 nH2O

بنتونيت عمدتاً بر دو نوع است:

  • بنتونيت هاي متورم Swelling bentonite يا بنتونيت هاي سديم دار.
  • بنتونيت هاي غيرمتورم Non-swelling bentonite يا بنتونيت هاي کلسيم دار.

خواص كاني هاي خانواده اسمكتيت به ترکيب شيميايي و ساختمان آنها بستگي دارد . در كاني بنتونيت سديم دار ميزان جذب يوني، شكل پذيري، انبساط و انقباض از نوع کلسيم دار آن بيشتر است . ابعاد شبکه بنتونيت سديم و کلسيم دار از 6/9 آنگستروم در حالت معمولي به 20 آنگستروم در صورتي که رطوبت محيط صد درصد باشد، افزايش خواهد يافت.

بنتونيت هاي متورم يا بنتونيت هاي سديم دار مي توانند چندين برابر حجم معمولي خود آب جذب کند و منبسط شود، به طوري که حالت ژله اي، پلاستيکي و چسبندگي به خود بگيرد. اين نوع بنتونيت معمولاً در سيالات حفاري و دوغاب(گل آب) ديواره ها استفاده مي شود.

انواع بنتونيت ها از ديدگاه صنعتي:

  • بنتونيت هاي سديم دار
  • بنتونيت هاي جانشيني توسط سديم
  • بنتونيت هاي کلسيم دار
  • بنتونيت هاي ارگانوفيل
  • بنتونيت هاي فعال شده توسط اسيد

كاربردهاي عمومی بنتونيت:

بنتونيت به دليل داشتن خواص نرم بودن، تورم پذيري، قابليت نسبتاً خوب در مخلوط شدن با آب، خميري شدن، پلاستيك بودن، چسبندگي، جاذب بودن و غيره مصارف پرشماري دارد كه از آن جمله مي توان به توليد گل حفاري، تهيه ي ماسه ي ريخته گري، عامل جلوگيري كننده از نشت آب در سدها و كانال هاي آبرساني، عامل شفاف كننده ي مايعات مثل آبميوه ها و شراب، زلال كننده ي آب و صاف كننده ي مايعاتي نظير پارافين، گندوله كردن مواد معدني مثل سنگ آهن، پلت كردن خوراک دام، عامل ناقل در رنگ ها و ساير مواد اسپري شدني، تهيه ي سموم گياهي و حيواني، پركننده در صنايعي مثل كاغذسازي، توليد پاك كننده ها و شوينده ها و تهيه ي انواع سراميك و رنگ بري و تصفيه انواع روغن ها اشاره كرد.

هر نوع بنتونيت معمولا در يك سري از فعاليت هاي فوق كاربرد پيدا مي كند. مثلا بنتونيت كلسيم دار در ماسه ي ريخته گري، به عنوان جذب كننده روغن و گريس، فيلتر كردن و تصفيه كردن و تهيه ي خوراک دام و طیور به كار مي رود. بنتونيت سديم دار عموما در گل هاي حفاري، گندوله سازي، نيازهاي مهندسي و تهيه ي خوراک دام و طیور به كار گرفته مي شود و بنتونيت هايي كه با اسيد فعال شده اند در تهيه ي خاك مخصوص فضولات حيواني، جاذب گريس و روغن و نظاير آن كاربرد دارد.