БЕНТОНИТ, ГЛИНОПОРОШОК, БЕНТОНИТОВЫЙ ПОРОШОК, БУРОВОЙ РАСТВОР
Формула: Al2[Si4O10](ОH)2·nH2О
Природный глинистый минерал, гидроалюмосиликат, обладает свойством разбухать при гидратации (в 14—16 раз). В ограниченном пространстве при свободном разбухании в присутствии воды образуется плотный гель, препятствующий дальнейшему проникновению влаги. Это свойство, а также не токсичность, химическая стойкость и его смазывающие свойства.
Природные залегающие бентониты обычно имеют рН 6—9,5 (для 5 % водной суспензии после её отстаивания в течение 1 часа) и содержат менее 2 % карбоната натрия; общее содержание взаимозаменяемых натрия и кальция не превышает 80 мэ/100 г. К группе бентонитов относят тонкодисперсные глины, которые состоят не менее чем на 70 % из минералов относящихся к группе смектитов (бейделлита, монтмориллонита, нонтронита, гекторита и сапонита).
Минералы этой группы обладают высокой термической устойчивостью, связующей способностью, а также каталитической и адсорбционной активностью. Также в качестве примесей в бентонитах присутствует кальцит, цеолиты, кварц, кристобалит, гидрослюда, каолинит, полевой шпат, палыгорскит, галлуазит и прочие. Некоторые природные залегающие бентониты могут иметь характеристики, отличающиеся от этих значений; там, где это имеет место, обычно считается, что бентонит является активированным.
Натриевый бентонит самый распространенный тип бентонита. Как правило, он имеет белый или белесый цвет и обладает высокой впитывающей способностью. Степенью набухания (скорость вспучивания менее 7 мл/г или более 12 мл/г).
Кальциевый бентонит также известен как фуллерова земля. Он обладает меньшей впитываемостью, чем натриевый бентонит, но сохраняет способность набухать при намокании
Калийный бентонит похож на натриевый бентонит, но имеет более высокую катионообменную способность.
Марки бентонитов:
| ПОКАЗАТЕЛИ | ПБМА | ПБМБ | ПБМВ | ПБМГ | ПБН |
| Выход глинистого раствора вязкостью 15 мПа*с, м3/т, не менее | 20.0 | 16.0 | 12.0 | 8.0 | 5.0 |
| Массовая доля влаги, %, не более | 12.0 | 12.0 | 12.0 | 12.0 | 12.0 |
| Мокрый ситовой анализ, остаток на сите, % с сеткой № 0071, не более | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 |
| Показатель фильтрации, см3, не более | 14 | 15 | 15 | 15 | —— |
Буровые растворы:
Наиболее общим показателем качества бентонитового порошка является выход раствора. Вязкость раствора определяется качеством, количеством и степенью гидратации частиц бентонита и определяет подъемную силу бурового раствора. За способность раствора оседать на стенках скважины отвечает показатель фильтрации. Буровой раствор создает малопроницаемую корку на стенках скважины. Этот показатель называется толщиной фильтрационной корки. Буровые растворы на основе бентонита применяют при бурении водных, газовых и нефтяных скважин.
Использование в составе бурового раствора природного материала бентонита обеспечивает удаление из забоя или ствола скважины обломков разбуриваемых пород. Раствор, содержащий бентонит, препятствует осыпанию скважины. Таким образом, само качество бурения во многом будет зависеть от химических и физических свойств применяемого раствора. К важным его характеристикам стоит отнести реалогические свойства и плотность. Так, чем больше плотность, тем будет выше несущая способность раствора. Растворы на основе бентонита обеспечат скольжение прокладываемого трубопровода по канальным стенкам, таким образом, охлаждая буровую головку с зондом, например, при бурении в слежавшихся грунтах.
ГНБ:
Бентонит при горизонтальном направленном бурении устранит проблемы, возникающие при проходке сыпучих обваливающихся грунтов, таких как крупнозернистый песок, путем укрепления стенок канала. За счет формирования тонкого непроницаемого для воды слоя удается снизить просачивание через стенки прокладываемого канала. Буровые растворы на основе бентонита охлаждают буровую головку и зонд, увеличивают скольжение прокладываемого трубопровода в липких глинистых и слежавшихся грунтах. Эти же свойства глинопорошков применяют для щитовой проходки тоннелей.
Строительство и гидроизоляция:
Бентонит применяют в строительстве для гидроизоляции бетонных оснований, защиты шахт и карьеров от подземных вод, защиты подземных вод от загрязнений, для организации складирования экологически опасных отходов. Благодаря высокой набухаемости и свойству образовывать гель, бентонит нашел применение при гидроизоляции в строительстве и в качестве бурового раствора скважин для снижения эффекта фильтрации. Буровые растворы обеспечивают удаление обломков из забоя разбуриваемых пород. При строительстве сооружений, при плотной застройке, применяется метод «стена в грунте». Для этого в грунте делается траншея, требуемой глубины и формы, которая частями заполняется глинистым раствором. Затем производится бетонирование выработки с одновременным вытеснением бентонитового раствора. Такая конструкция может служить несущим фундаментом, стеной для подземного сооружения, а также противофильтрационной завесой, исключающей доступ грунтовых вод в заглубленное эксплуатируемое сооружение. При строительстве тоннелей в сложных инженерно-геологических условиях (плывунные неустойчивые грунты, значительное давление грунтовых вод и др.) используются проходческие комплексы с гидропригрузом. В таких комплексах в призабойную область под давлением нагнетается бентонитовый раствор, что позволяет поддерживать забой в стабильном состоянии и выносить выбуренную породу. Уникальные пластифицирующие и набухающие свойства бентонита применяются в создании инъекционных и цементационных растворов, которые необходимы, чтобы заделывать трещины и заполнять пустоты. Именно поэтому бентонит является важным материалом для строительства ГЭС, дамб и плотин, каналов, прудов, подвалов жилых и производственных зданий. Строительный материал бентоматы или, как еще называют, бентониты естественного происхождения. С помощью гидратации бентониты способны многократно увеличиться в объёме. Вещество помещается в замкнутое пространство, разбухает, и в результате образуется плотный гель. При эксплуатации гель хорошо противостоит влаге. В качестве гидроизоляционного материала. Немалой популярностью у строителей пользуется так называемый бетонитовый шнур. При взаимодействии с водой этот гидроизоляционный материал увеличивается в объёме. Вся влага оказывается внутри, но в щели самого строения она попасть не может. Также нередко при различных гидроизоляционных работах используют бентонитовые маты. Они выпускаются в виде рулонов. В их состав входят бентонитовые глины и полипропиленовый геотекстильный материал (геотекстиль). Глина находится между двумя слоями геотекстиля. Довольно часто бентонит является сырьём для производства жидких растворов, которые применяются в строительной сфере для бурения скважин и для заливки котлованов под специфические фундаменты. Бентонит очень хорошо подходит для бурения горизонтальных отверстий, так как обладает великолепными вяжущими свойствами.
Литейное производство:
Бентонит нашел широкое применение в литейном производстве. Он используется для изготовления форм отливок из цветных и черных металлов. Бентонит обладает высокой связующей способностью, прочностью для изготовления бездефектных и качественных отливок. При повышении количества ионов натрия улучшаются механические свойства формовочных смесей, такие как уменьшение дефектов, при расширении формы для отливки, увеличиваются прочность всухую и время живучести формы. Одним из основных показателей качества бентонитовых порошков для формовочных смесей является прочность на сжатие во влажном виде. Она составляет 0,9-1,1 кг/см2.
Очистка:
Модифицированный бентонит натрия используют как флокуляционную добавку для очистки сточных вод от масел, жиров, органики, тяжелых металлов. Бентонит диспергируется в воде, увеличивая размер и вес хлопьев, выпадающих в осадок. Это позволяет связывать загрязняющие химические вещества, увеличивать прозрачность и фильтруемость воды. Бентонит подходит для фильтрации и осветления вин и фруктовых соков. При добавлении его в продукт образуются хлопья, которые вместе с частицами мути оседают на дно, делая продукт прозрачным. Способность бентонита впитывать влагу до 5 раз и образовывать при этом комки позволяет использовать его для кошачьих туалетов. Наполнитель выпускается в виде гранул. Бентонит — разновидность природной глины, добавляемой в буровой раствор (смектит, гель). Главное преимущество бентонита заключается в способности поглощать влагу. При гидратации гранулы этого материала увеличиваются примерно в шестнадцать раз, преобразовываясь в плотный гель. Он предотвращает дальнейшее продвижение влаги. Водопоглощающие и адсорбирующие свойства бентонита отлично защищают постройки от повышенной влажности.
Медицина
В медицине бентонит используется в качестве стерильного раствора как комплексообразующее средство, обладающее дезинтоксикационным действием. Используется при лечении отравления ртутью, свинцом, мышьяком, солями брома и синильной кислотой. Широко применяется при лечении аллергических заболеваний, псориаза, артрита, невралгии, чесотке.
Виноделии
Применяют для осветления и стабилизации виноматериалов, а также для осветления сусла. Бентонитом обрабатывают виноматериалы, склонные к белковым помутнениям. Для обработки используют 20%-ю водную суспензию. Оптимальную дозу бентонита в каждом отдельном случае устанавливают пробной обработкой. При необходимости обработку бентонитом совмещают с оклейкой ЖКС и желатином. При осветлении сусла внесение вместе с бентонитом небольшого количества синтетических полиэлектролитов-флокулянтов (полиоксиэтилена, полиакриламида, ферментных препаратов) позволяет значительно увеличить скорость осаждения. Бентонит является также хорошим разделяющим агентом. К недостаткам бентонита относится его высокая набухаемость, обусловливающая большие объёмы образующихся осадков и потери вина, а также обогащение виноматериалов нежелательными катионами кальция и натрия. Бентонит по ГОСТ 18-49-71 «Бентониты для винодельческой промышленности» внесён в перечень сырья в ГОСТ 7190-93 «Изделия ликёро-водочные. Общие технические условия», ГОСТ 13918-88 «Советское шампанское. Технические условия», ГОСТ 28616-90 «Вина плодовые. Общие технические условия», ГОСТ 28685-90 «Вина игристые. Общие технические условия». «Изделия ликёро-водочные. Общие технические условия», ГОСТ 13918-88 «Советское шампанское. Технические условия», ГОСТ 28616-90 «Вина плодовые. Общие технические условия», ГОСТ 28685-90 «Вина игристые. Общие технические условия». В виноделии бентонит используют для ускорения осветления сусла, виноматериалов и стабилизации вин против белковых помутнений. Основной компонент бентонита (60–70 %) — монтмориллонит Al2[Si4O10](ОH)2·nH2О, который представляет собой листовой силикат с расширяющейся структурной ячейкой; обладает высокой набухаемостью и способен давать гелеобразную суспензию. Бентонит добавляют в виноматериал в виде 20 % водной суспензии из расчёта 1–4 г/л. Дозу определяют путём проведения пробной оклейки. Обычно производственную обработку бетонитом совмещают с деметаллизацией, оклейкой желатином или поливинилпирролидоном. Для ускорения образования осадка добавляют полиакриламид или полиоксиэтилен. При осветлении сусла бентонит повышает скорость оседания мутящих частиц, адсорбирует окислительные ферменты, удаляет микроорганизмы, снижает количество белка и других веществ. Осветление достигается путём совместного действия процессов флокуляции и адсорбции бентонитом мутящих частиц виноматериала, стабильность — вследствие адсорбции белка, конденсированных фенольных веществ, полисахаридов и других соединений, которые при длительном хранении способны вступать в реакцию между собой и с другими компонентами вина или выпадать в осадок. Бентонит также добавляют в тиражную смесь для улучшения условий ремюажа в производстве шампанского.
Пищевая добавка Е558 (бентонит) сукновальная глина, бентонитовая глина.
Формула: Al2O3 • 4SiO2 • nH2O
Относится к добавкам препятствующим слёживанию и комкованию, разделяющий агент искусственного происхождения, используется в технологических целях в процессе производства пищевых продуктов. Внешне выглядит как белый порошок с серым или коричневым оттенком, без вкуса и запаха. Нерастворим в воде, этаноле, разбавленных кислотах и щёлочах. В Российской Федерации разрешён в качестве носителя-наполнителя в красители в количестве до 5 г/100 г (п. 3.16.5. СанПиН 2.3.2.1293-03); в качестве осветляющего, фильтрующего материала, флокулянта, сорбента в крахмалопаточном, сахарном, соковом производствах, маслоделии, виноделии, ликёроводочных изделиях, максимальное остаточное количество согласно ТИ (п. 5.1.8 СанПиН 2.3.2.1293-03). Метаболизм и токсичность: нетоксичен. После обработки удаляют из напитка фильтрованием.
Применение в качестве гигиенических наполнителей
Бентонитовая глина создает легкокомкующийся наполнитель для домашних животных, в качестве наполнителя для лотков. Являясь идеальной основой для комкования кошачьих туалетов из-за его способности поглощать влагу и жидкость (мочу). При контакте с жидкостями бентонит поглощает в 3,5 раза больше собственного веса, в результате чего наполнитель для кошачьих туалетов образует комки, которые можно легко собрать при этом демонстрирует рациональное расходование материала.
