بایگانی برچسب: s
Bentonite 0-0,5
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.
مزیت های استفاده از پودر بنتونیت زمین کاو نسبت به زغال و نمک جهت چاه ارت
بنتونیت در سیستم ارتینگ نسبت به دیگر مواد همچنان نقش اساسی را دارد،
به عنوان مثال، در استفاده از نمک به دليل خاصيت خورندگي بسيار بالا، پس از مدت كوتاهي الكترودها واتصالات مربوطه به طور كامل از بين رفته وبايستي با صرف هزينه هاي اضافي، اقدام به تعويض الكترودها نمود درصورتي كه بنتونيت باعث حفاظت ازصفحه مسي مي گردد.
و همچنین براثر بارندگي هاي ساليانه، پس ازمدتي نمك شسته شده وبه لايه هاي زيرين زمين منتقل مي شود ومقاومت زمين مجدداً افزايش مي يابد. ضمناً تأثير نامناسبي برسفره هاي آب زيرزميني نيز دارد.
این در صورتیست که بنتونيت فاقد مواد شيميايي خطرناك بوده وبا محيط زيست كاملاً سازگار مي باشد.
به دليل خاصيت جذب آب بالاي بنتونيت، تا مدت طولاني رطوبت را درخود نگه مي دارد وبه اين دليل براي زمين هاي خشك وكويري بسيار مناسب است.
استفاده از بنتونيت از نظر اقتصادي بسيار مقرون به صرفه است زيرا علاوه بر قيمت پايين تر وكيفيت مناسب تر نسبت به ذغال ونمك، دراين طرح حجم وعمق شبكه ارت كاهش مي يابد .
بالا بودن خاصيت تبادل يوني بنتونيت.
بنتونيت قابليت استفاده درانواع روش هاي اجرايي سيستم زمين را داراست.
استفاده از بنتونيت درزمين هاي سنگي وسنگ لاخي توصيه جدي مي شود.
بالا بودن طول عمر مفيد ميله ارت وصفحه به علت ممانعت از اكسيد شدن وپديده خوردگي.
حمل ونقل آسانتر وتميزتر نسبت به ذغال ونمك.
بنتونيت با توجه به خواص فوق به عنوان يک الکتروليت بهينه انتخاب مي شود گرچه مواد ديگري چون GEM، مارکونيت و … قابليتهايي دارند ليکن به علت رعايت مسائل ايمني هنگام مصرف در کار و قيمت بالا در قياس با بنتونيت همچنان در جايگاه پايين تري قرار دارند.
تاثير بنتونيت در کاهش مقاومت خاک
تاثير بنتونيت در کاهش مقاومت خاک
در هدايت الکتريکي و انتقال جريان به درون زمين دو عامل اساسي نقش دارند:
1- اندازه و شکل الکترودهايي که در منطقه استفاده مي شود( اعم از ميله اي يا صفحه اي)
2- مقاومت خاک منطقه که خود بستگي به عوامل زير دارد :
– نوع خاک
– ترکيب شيميايي نمک هاي حل شده در آب هاي درون خاک
– درصد رطوبت خاک
– دماي خاک به طوري که خاک هاي يخ زده داراي مقاومت بالايي هستند
– اندازه دانه ها و توزيع دانه در خاک
– تراکم خاک و فشار وارد بر آن
لازم به ذکر است که به جز موارد فوق پارامترهاي ديگري نيز در مسئله قابليت هدايت الکتريکي زمين نقش دارند مانند عمق نصب الکترودها ، خواص شيميايي خاک مانند ph ، تغييرات عمق لايه بندي و توزيع دانه ها.
با توجه به نتايج تحقيقات و تجربيات در سيستم هاي توزيع برق در خصوص روش هاي بهينه سازي اتصال زمين ، افزودن نمک به خاک ها از ساده ترين و رايج ترين روش ها بوده و اگر چه در کوتاه مدت مشکل مقاومت زمين را رفع مي کند ولي به دليل خاصيت خورندگي بسيار بالاي نمک ، پس از مدت کوتاهي الکترودها و اتصالات مربوطه به طور کامل از بين رفته و بايستي با صرف هزينه هاي اضافي مکرر اقدام به تعويض الکترودها نمود. از طرفي بر اثر بارندگي هاي ساليانه پس از مدتي اين نمک ها نيز شسته شده و به لايه هاي زيرين منتقل گشته و مقاومت زمين مجدداً افزايش مي يابد. در نتيجه حداکثر کارايي با مخلوطهاي نمکي بين 5 تا 7 سال است.
با توجه به مقاومت بالا، زمين هايي که خاک و بستر آن سنگي، سنگلاخي و سخت بوده، از لحاظ هدايت الکتريکي از نظر موارد اشاره شده در مقاومت خاک ، داراي مشکلات بسياري جهت احداث اتصال زمين مي باشند، باعث شده تا استفاده از مواد کاهش دهنده مقاومت زمين ، متداول شده و اين مواد داراي تنوع زيادي باشند. از جملة اين مواد: Ground Enhanced Material (GEM )، مارکونيت، بنتونيت سديم، پليمرهاي جاذب رطوبت و Ultra Fill را مي توان نام برد. به لحاظ فراواني و قيمت مناسب خاک طبيعي بنتونيت سديم (Sodium Bentonite )، استفاده از اين ماده جهت ايجاد اتصال زمين به عنوان يک روش مؤثر و نوين متداول تر شده است. بنتونيت سديم داراي اندازه ذرات بسيار ريز ( کمتر از 0.02 ميکرون ) که داراي سطح تماس بسيار بالا ( 800 متر مربع به گرم ) هستند بوده و قابليت جذب آب تا 5 برابر وزن اوليه خود افزايش حجم تا 13 برابر حجم خشک اوليه را دارد. همچنين اين ماده وقتي به 6 برابر حجم اولية خود مي رسد بصورت لزج و غليظ در آمده و نه تنها شکل خود را نگه مي دارد بلکه در صورت تماس با هر سطحي به آن مي چسبد و در نتيجه مي تواند هم مشکل تراکم خاک و هم چسبندگي و اتصال لازم را حل کند.
خاک بنتونيت زماني که هيدراته مي شود بصورت شيميايي مي تواند آب را داخل خود نگه داشته و به عنوان يک عامل خشک کننده ، آب و رطوبت اطراف را با خاصيت مکشي خود جذب کند. در اثر تماس بنتونيت با نور خورشيد سطح بيروني آن خشک شده و از خروج رطوبت از قسمت هاي داخلي آن جلوگيري مي کند. اين ماده رسي نياز به مواد افزودني ندارد ( صرفاً بنتونيت نوع سديم اينگونه است ) و فاقد خاصيت خورندگي بوده و خواص آن براي ساليان متمادي ثابت مي ماند.
مقاومت بنتونيت سديم در 300% رطوبت( وزن آب به وزن بنتونيت ) حدود 2 اهم بوده که به دليل تشکيل الکتروليت ناشي از افزودن آب است. آبي که به صورت شيميايي در بنتونيت نگهداري مي شود اجازه مي دهد تا سود وپتاس آهک (Ca O )، اکسيد منيزيم (Mg O ) و ديگر نمک هاي معدني موجود در آن يونيزه شده و با PH حدود 5/8 تا 5/10 تشکيل يک الکتروليت قوي را بدهد.