بنتونيت از ورقه هاي آلومينا و سيليكا با پيوند سست تشكيل شده كه مي تواند در محيط آبي به ذرات با ابعاد003/0ميكرومتر ضخامت و 01/0 ميكرومتر طول جدا شود.خاصيت جدا شدن آسان و بار الكتريكي منفي سبب انتشار وسيع آن در آب مي شود.
بنتونيت كاتيون هاي قابل مبادله+ Na2+ Ca, يا 2+ Mgداشته و از هر كاني ديگر به جز زئوليت ظرفيت تبادل يوني بيشتري دارد . اين خاصيت بر ويژگي هاي تجاري آن تاثير گذاشته و تقسيم بندي آن بر همين اساس صورت مي گيرد . سديم بنتونيت با قابليت تورم بسيار بالا و كلسيم بنتونيت با ظرفيت تورم پايين،يك فرق اساسي ديگر بين اين دو نوع كاني است كه نوع سديم دار تا دماي 400 درجه سانتيگراد پايداراست. نوع كلسيم با كربنات سديم واكنش داده شده تا خاصيت تورم آن افزايش پيدا كند.
حفاري چاه:
با آزاد شدن بنتونيت در آب، پوسته هاي نسبتا بزرگ سديم بنتونيت به ذرات كلوئيدي تبديل شده و انرژي الكتريكي ذخيره شده در شبكه بلوري را آزاد مي كنند و در حدود15 تا 30 برابر حجم اوليه متورم مي شوند. از اين خاصيت در حفاري براي پراكنده سازي مواد سنگين كننده و قطع حفاري استفاده مي شود،بدين صورت بنتونيت پوششي را روي ديواره چاه ايجاد كرده و از مهاجرت نفت و گاز ممانعت مي كند وديواره را پايدار و مته را نيز چرب مي كند . همچنين بنتونيت، مواد آلي و غير آلي را از مخلوط آب جذب كرده و ويسكوزيته آن در برداشت و بالا آوردن نخاله هاي حفاري كمك مي كند .
بنتونيت 2- 5%وزني گل هاي حفاري آبي را تشكيل مي دهد , هرچند در انواع ديگر گل حفاري مانند انواع روغني يا مصنوعي نيز روز بروز كاربرد بيشتري پيدا مي كند، در بعضي موارد1-2% آن اختصاص داده و يا كاملا با پليمرها جايگزين مي شود.
كاربرد در مهندسي عمران:
علاوه بر خواص قبلي، سديم بنتونيت داراي پلاستيسيته و چرب كنندگي خوب، مقاومت برشي بالا،نفوذناپذيري و تراكم پذيري و تحكيم پذيري پايين است . به عنوان مثال ملات با 3-5 % سديم بنتونيت براي پايدار سازي ديواره ها بكار مي رود. همچنين براي جمع آوري فلزات سنگين از آب هاي زائد و پركردن فضاهاي خالي استفاده مي شود)پوشش مخازن ذخيره فاضلاب، باتلاق هاي آب هاي صنعتي، جاسازي زباله هاي اتمي در زيرزمين, احداث سدها, كانال، مخازن, ترانشه ها و…)
بنتونیت در صنعت طیور
بنتونیت در صنعت طیور به طور وسیعی استفاده می شود با افزودن بنتونیت به جیره می توان اثر آن را در بهبود اضافه وزن و کاهش سرعت عبور غذا در دستگاه گوارش مشاهده کرد. در آزمایشی مشخص شد که افزودن بنتونیت به بستر جوجه¬های گوشتی موجب کاهش رطوبت و غلظت آمونیاک و میزان باکتریهای موجود در بستر گردیده و کیفیت فیزیکی بستر را نیز بهبود می دهد. هدف از انجام این آزمایش بررسی اثرات استفاده از دو نوع بنتونیت فرآوری شده بر عملکرد و پارامترهای بیوشیمیایی خون جوجه¬های گوشتی بود.
اثرات بنتونیت فرآوری شده در جیره طیور:
كنترل موثر مسمومیت های ناشی از سموم قارچی و به ویژه آفلاتوكسین ها.
پلت استثنایی با چسبندگی عالی، مناسب برای استفاده در كارخانجات خوراك دام، طیور و آبزیان جذب عناصر سنگین و جلوگیری از تاثیر نامطلوب آنها بر پرنده.
استحکام و بهبود كیفیت پوسته تخم مرغ و ثبات بیشتر رنگ زرده تخم مرغ های انبار شده.
كاهش انتشار گاز آمونیاك در سالن های پرورش طیور و جلوگیری از بیماری های تنفسی.
كاهش رطوبت بستر و اخلال در سیكل كوكسیدیا.
كاهش قیمت تمام شده خوراك و افزایش سودآوری.
استفاده از بنتونيت به عنوان پلت بایندر
استفاده از بنتونيت سديم در جيره طيور از سال 1956 با آزمايش کوئيزنبري رواج يافت. اين محقق از بنتونيت سديم به عنوان يك پلت چسبان استفاده كرده و بيان داشت كه پلت كردن خوراک طیور (به ویژه جیره های با كيفيت پايين، مثل جيره با انرژي كم يا خوراک آسياب شده با فيبر زياد)، اثرات بسيار سودمندي را خواهد داشت.
تاثیر بنتونیت بر افزایش راندمان جذب و بهبود ضریب تبدیل خوراک
مصرف بنتونيت سديم در جيره جوجه هاي گوشتي باعث بهبود افزايش وزن و همچنين کاهش سرعت عبور غذا در دستگاه گوارش شده و بازدهی مصرف خوراک را نیز افزايش داده است (کورنيک و ريد،1960). استفاده از بنتونيت سديم در جيره غذايي طيور تخمگذار، بازده مصرف خوراک، تخمگذاري، کيفيت پوسته و اندازه تخم مرغ را بهبود داده و همچنين باعث کاهش انتشار رطوبت از مدفوع مرغ هاي لگهورن شده است
نقش بنتونيت در كاهش رطوبت بستر
افزايش رطوبت فضولات طيور يكي از مهمترين مشكلات موجود درصنعت پرورش طيور است. ميزان مصرف و دفع آب تا حدودي تحت شرايط ژنتيكي بدن پرنده است. در مطالعه ای نشان داده شد که مصرف بنتونيت باعث كاهش معني‌دار رطوبت بستر در تابستان و زمستان شد
مزایای استفاده از بنتونیت:
1-افزایش استحکام پلت: بنتونیت یکی از اقتصادی ترین ، متداول ترین و بی ضررترین پلت بایندرهای جهان می باشد.با استفاده از بنتونیت در کارخانجات تولید خوراک پلت بدلیل خاصیت جذب فوری آب و شکل پذیری بالای بنتونیت فعال شده پلت هایی با کیفیت و استحکام بالاتر خواهیم داشت.
2-خاصـیت روان کنـنـدگی:بنـتـونـیـت در مجــاورت آب حـالت ژلـه ای و روغنـی شـکـل به خـود میگیرد.این خاصیت باعث می شود با استفاده از بنتونیت خوراک در طول پروسه تولید حرکتی یکنواخت و آسانتر داشته باشد و از خوردگی و آسیب به قطعات ماشین آلات که در تماس با خوراک می باشند جلوگیری گردد.
3-افزایش هضم و جذب مواد غذایی:بنتونیت در دستگاه گوارش به صورت ژله ای در آمده و باعث کاهش سرعت حرکت مواد غذایی در طول دستگاه گوارش می گردد.بنابراین مواد غذایی فرصت بیشتری برای هضم و جذب خواهند داشت.
4-کاهش ضریب تبدیل و افزایش راندمان تولید:بنتونیت علاوه بر اثر افزایشی بر هضم و جذب مواد غذایی با دارا بودن خواص ضد کپک ،جذب سموم قارچی و جذب فلزات سنگین ،باعث افزایش راندمان تولید میگردد.(شایان ذکر است بسیاری از توکسین بایندرهایی که با اسامی تجاری مختلف وارد کشور می شند دارای پایه بنتونیتی می باشند)
5-کنترل گاز آمونیاک در سالن و کاهش رطوبت بستر:بنتونیت به دلیل خاصیت جذب رطوبت فوق العاده بالا باعث خشکی بستر شده و ضمن ایجاده اختلال در سیکل ککسیدیوز باعث کاهش انتشار گاز آمونیاک در سالن می گردد.در نتیجه عوارض بیماریهای تنفسی از قبیل آنفولانزا ،نیوکاسل و برونشیت کاهش می یابد.همچنین با توجه به مشکل مجاورت بسیاری از فارمها با مناطق مسکونی بنتونیت فعال شده با کاهش بود که به حل این مشکل کمک شایانی می نماید.
6-کاهش اسیدوز:بنتونیت به دلیل دارا بودن خاصیت بافری با تنظیم PH شکمبه در دامهایی که با مقادیربالای کسانتره تغذیه می شود باعث کاهش اسیدوز می گردد.
ماسه هاي گداز فلز:
4-6درصد بنتونيت براي به هم چسباندن دانه هاي ماسه سبز قالب ريزي و چرخه ريخته گري فلزات مورداستفاده قرار مي گيرد . در فرمول بندي قالب ريزي پيشرفته، خاك زغال , سلولز, غله, نشانه مانند قير يا ديگرمنابع كربن به آن اضافه مي گردد , اين مواد براي جلوگيري از تخريب بعد از برداشت قالب الگو ضروري است. سديم بنتونيت و كلسيم بنتونيت هردو مي توانند استفاده شوند ولي نوع سديم در دماي بالا پايدارتراست.
به كارگيري بنتونيت به عنوان جاذب رطوبت:
به علت خاصيت جذب رطوبت در غذاي حيوانات، حشره كش ها، دفع زباله و پايدارسازي خاك بكار مي رود.
جذب يون ها:
خاصيت جذب يون ها و مولكول ها توسط بنتونيت بسيار بالا است. نوع كلسيم دار سريع تر آب جذب مي كند ولي نوع سديم دار ظرفيت بيشتري دارد , نوع كلسيم دار با اسيد آلي واكنش داده شده تا ناخالصي هايي مانند كلسيت را حل كند, يون هاي دوظرفيتي مانند كلسيم ر ا با هيدروژن جايگزين كند وفلزاتي مانند آهن II وIII آلومينيم و منيزيم را شسته باعث افزايش سطح مخصوص و تخلخل و تغييرشبكه بلورين شود. از آن براي تصفيه، رنگ زدايي، آبگيري و گندزدايي روغن هاي حيواني و گياهي و ياخنثي سازي بكار مي رود. بنتونيت ناخالصي ها و باكتري هاي لخته شده را جذب و با حذف نمك هاي منيزيم و كلسيم سبب نرم شدن آب مي شود.
پركننده:
بعضي از انواع كلسيم بنتونيت سفيد رنگ بوده و در پايدارسازي امولسيون ها و به عنوان مادة ژله ساز، چسبنده و نرم كننده استفاده مي شود.
بنتونيت بهبود دهنده:
سديم بنتونيت براي تغيير خواص تركيبات آلي مايع مانند ويسكوزيته، سوسپانسيون و … به آنها افزوده مي شود. كاغذ چاپ بدون كربن، گل حفاري، گريس، رنگ، جوهر چاپ، تصفيه نفت، روغن، حلال و كاتاليزورهاي Si/Al را مي توان از مخلوط كردن رس هايي مانند بنتونيت با اسيد و كلسيم دار كردن آن بدست آورد كه از آن براي حذف عناصر قليايي، قليايي خاكي، آهن، Mg و Alاستفاده مي شود.
هكتوريت:
اندازة ذرات كوچكتر، سطح ويژه بزرگتر و ظرفيت بالاي تبادل كاتيوني، خواص ويسكوزيته و آماس آن را از مونتموريلونيت بيشتر مي كند )گل حفاري ( هكتوريت يا مخلوط آن با مونتموريلونيت براي تعليق)داروهاي ضد اسيد معده، پاك كننده هاي ساينده، گندزداهاي مايع ( ژله سازي )مواد آرايش صورت، خميرريش، پماد جوش و (… استفاده مي شود.
استاندارد
انستيتو نفت امريكا و(OCMA)در اروپا فهرست خواص لازم براي گل حفاري را بيان كرده كه مهمترين آنها عبارتند از : در هر بشكه گل حفاري با ويسكوزيته تقريبي 15سانتي پواز، از يك تن رس استفاده مي شود. در آزمايش دانه بندي، كمتر از5/2%بايد روي مش 200باقي بماند.
بنتونيت مورد استفاده در ريخته گري:
92 مونتموريلونيت،3% كوارتز،5% فلدسپار،، 12-6% رطوبت ،Ph 3/8، كم تر از 3/7 % CaO ،حدرواني 600-800 ،مقاومت تراكمي خشك 656Kpa،ظرفيت متيلن بلو100 Meg/100y دامنه تغييرات اندازه دانه 95-69% 75mm ، 95-90 % استاندارد معمول جامعة ريخته گران فولاد آمريكا.
براي پليتي كردن كانه آهن:
استانداردي وجود ندارد، ولي حالت مناسب 70-90%،44ميكرومتر با 10درصد رطوبت .
دانه هاي جاذب رطوبت:
نيازمند مخلوط يكنواخت از كاني هاي سيليكاتي كه تميز، يكنواخت، بدون كلوخه و مواد خارجي باشند،درصد مونتموريلونيت80-90% با اندازه مش20-50.
كاتاليست:
اسمكيت با درجة خلوص بسيار بالا با آهن بسيار پايين.
بازيافت:
احياء ماسه هاي قالب ريزي در ريخته گري بدليل افزايش تصاعدي قيمت خريد و دفع آنها، روز به روز درحال گسترش است . با اين حال بنتونيت تازه نيز به آن اضافه مي شود، چراكه نوع بازيافتي بدليل اينكه تا دماي 600درجه سانتيگراد گرم شده است، آب تركيبي خود را از دست داده و پيوستگي آن ازبين رفته است. در فرآيند Clarification بعد از فيلتر كردن، بنتونيت بازيافت شده، تكليس شده و مورد استفاده مجدد قرار مي گيرد . امكان بازيافت ازگل حفاري تا حدي وجود دارد، با اين وجود هزينة جداسازي مواد تشكيل دهنده گل به اندازه هزينه هركدام مي شود.
روش هاي استخراج:
معمولا به صورت روباز با بولدوزر و اسكراپر برداشت شده، توسط لودر بار زده مي شود . ضخامت روباره متغير است. بندرت به صورت زيرزميني استخراج مي شود.
روش هاي فراوري :
بعد از استخراج، ابتدا بنتونيت را مخلوط مي كنند تا آب و مواد فرار آن از50-30% به 8-7%كاهش يابد .بعد آن را با آسياب ميله اي يا چكشي خرد كرده، گاهي آن را در خشك كن چرخان نيز مي ريزند. در بيشتر موارد، بنتونيت با د انه بندي 90% ذرات 75 ميكرومتر، داد و ستد مي شود. ولي انجام عمليات بيشتر بر روي آن نيز امكان پذير است . بهبودسازي بنتونيت با اسيدهاي غيرآلي، سبب حل مواد ناخالص شده وحاصل آن از هم بازشدن ورقه ها، افزايش قطر منافذ باز و افزايش سطح مونتموريلونيت است. درجه اين تغييرات به مونتموريلونيت، نوع اسيد، دما و مدت زمان تماس بستگي دارد. رس هاي مورد استفاده براي خوراك جانوران با خنثي سازي محل هاي تبادل يوني در ورقه هاي رس فراهم مي شود كه معمولاخنثي سازي با سديم انجام مي شود.
