Глинистый минерал гидрослюда, его структура и основные свойств

Глинистый минерал монтморелонит. его структура и основные свойства.

Явления растворения и кристаллизации, их значения в буровых промывочных жидкостях.

Монтмориллонитовые глины среди специалистов по бурению скважин принято называть бентонитовыми или просто бентонитом.

Группа монтмориллонита или группа смектита (монтмориллонит, нонтронит, бейделит и др.) с трёхслойным пакетом вида тетраэдр-октаэдр-тетраэдр. Связь между пакетами слаба, туда проникает вода, из-за чего минерал сильно набухает. Отличается высокой ЕКО (до 80-120 мг-экв на 100 г.).

Специфические свойства монтмориллонита — набухаемость и высокая сорбционная способность

Состоит из октаэдрического алюмокислородного слоя, заключенного между тетраэдрическими кремнекислородными слоями, вершины которых повернуты к внутреннему слою.
Верхние и нижние плоскости элементарных пакетов монтмориллонита покрыты атомами кислорода, поэтому связь между пакетами слабая (действуют лишь ванн-дер-ваальсовые или межмолекулярные силы).
В этой связи молекулы воды или других полярных жидкостей могут свободно проникать между пакетами монтмориллонита и раздвигать их (рисунок 3.4).

Важнейшей особенностью кристаллической решетки монтмориллонита является замещение 1/6 части атомов алюминия в среднем слое атомами магния, которое происходило в процессе образования глины.
В связи с замещением Al3+ на Mg2+ возникла ненасыщенная валентность, т.е. создался избыточный отрицательный заряд в решетке.

Обменная емкость выражается количеством миллиграмм – эквивалентов обменных катионов, содержащихся в 100 граммах сухой глины.

Обменная емкость монтмориллонита 80-150 мг - экв / 100г., палыгорскита 20 – 30 мг - экв / 100г., гидрослюд 10 - 40 мг - экв / 100г., каолинита 3 - 15 мг - экв / 100г.

Каолинитовые и гидрослюдистые глины не применяются для приготовления буровых растворов. Однако, в связи со значительным распространением их как составной части других полиминеральных глин, они являются компонентом твердой фазы буровых растворов при приготовлении их из местных карьерных глин.

Кристаллическая решетка гидрослюды подобна монтмориллониту, но имеет большее число изоморфных замещений (рисунок 3.5).
Так, у гидромусковита октаэдрические позиции в основном заполнены Al3+, а у гидробиотита могут быть замещены Fe2+ или Mg2+.
Кроме того, у того и другого минералов в тетраэдрическом слое до 1/6 всех атомов Si4+ изоморфно замещены Al3+, возникающий при этом отрицательный заряд компенсируется катионами К+, входящими в межпакетное пространство гидрослюд.
Близкое расположение заряда, который локализован в тетраэдрическом слое, к поверхности пакета приводит к прочному ионному взаимодействию смежных пакетов с катионами К+ и молекулы воды уже не могут проникать в межпакетное пространство.
Для гидрослюд обменными являются лишь катионы, расположенные на механически разорванных ребрах (гранях) кристаллической решетки, в связи с чем обменная емкость (емкость поглощения) гидрослюд составляет всего 10·10-3… 40·10-3 моль/100 г.
Гидратация слюд и некоторое увеличение их объема, которое значительно меньше, чем у монтмориллонита, происходит в результате ионообменных реакций на внешних механически разорванных гранях.
Удельная поверхность гидрослюд составляет 400…500 м2/г.

Обменная емкость выражается количеством миллиграмм – эквивалентов обменных катионов, содержащихся в 100 граммах сухой глины.

Обменная емкость монтмориллонита 80-150 мг - экв / 100г., палыгорскита 20 – 30 мг - экв / 100г., гидрослюд 10 - 40 мг - экв / 100г., каолинита 3 - 15 мг - экв / 100г.

Дата добавления: 2015-05-10