Ρεολογικές ιδιότητες αιωρημάτων ενεργοποιημένου παλυγκορσκίτη και Mg-Fe-σμεκτίτη των Γρεβενών με χρήση πολυμερών = Rheological properties of suspensions of activated palygorskite and Mg-Fe-smectite from Grevena using polymers.

Περίληψη

Στην παρούσα εργασία μελετήθηκαν οι ρεολογικές ιδιότητες του παλυγκορσκίτη και του Mg-Fe-σμεκτίτη σε συνδυασμό με την προσθήκη πολυμερών. Συνολικά μελετήθηκαν οχτώ δείγματα, τέσσερα δείγματα σμεκτίτη και τέσσερα δείγματα παλυγκορσκίτη τα οποία λήφθηκαν από μέτωπα ενεργών λατομικών χώρων. Η ορυκτολογική σύσταση των εξεταζόμενων δειγμάτων μελετήθηκε με περιθλασιμετρία ακτίνων-Χ (XRD), ενώ η χημική σύσταση αυτών με φασματοσκοπία φθορισμού ακτίνων-Χ (XRF). Για την πλήρη αξιολόγηση των χρησιμοποιούμενων υλικών μετρήθηκαν και μερικές φυσικές ιδιότητές τους όπως η φυσική υγρασία, η φαινόμενη πυκνότητα χύδην υλικού, η πυκνότητα χύδην υλικού μετά από δόνηση, η απορροφητική ικανότητα σε νερό και λάδι, το pH και η ιοντοανταλακτική ικανότητα με τη μέθοδο του μπλε του μεθυλενίου. Η μελέτη των ρεολογικών ιδιοτήτων αφορούσε τον προσδιορισμό της σχέσης της διατμητικής τάσης που αναπτύσσεται σε ένα ρευστό σε σχέση με το ρυθμό διάτμησης. Το ιξώδες και επιπρόσθετοι ρεολογικοί παράμετροι που καθορίζουν τη ροή ενός παραγόμενου ρευστού μετρήθηκαν. Επίσης, μελετήθηκε η ικανότητα διήθησης των αιωρημάτων των σε θερμοκρασία δωματίου και πίεση 100psi. Η επίδραση των πολυμερών στα αιωρήματα του παλυγκορσκίτη και του Mg-Fe-σμεκτίτη αποτέλεσε το βασικό σκοπό της συγκεκριμένης εργασίας. Συγκεκριμένα, μελετήθηκε η ρεολογική συμπεριφορά του Mg-Fe-σμεκτίτη με χρήση καρβοξυμεθυλικής κυτταρίνης και καυστικοποιημένου λιγνίτη σε υδάτινο περιβάλλον με απιονισμένο νερό και η χρήση κόμμι γκουάρ, ενός φυσικού πολυσακχαρίτη, στα αιωρήματα παλυγκορσκίτη σε διάφορα υδατικά περιβάλλοντα (απιονισμένο νερό και διάλυμα NaCl). Ο κύριος σκοπός της εργασίας ήταν να καταδείξει τη μεταβολή και τη βελτίωση των ρεολογικών ιδιοτήτων και της ικανότητας διήθησης των αιωρημάτων του παλυγκορσκίτη και του Mg-Fe-σμεκτίτη στα διάφορα υδάτινα περιβάλλοντα με την παρουσία των πολυμερών και την πιθανή χρήση τους σε γεωτρητικά ρευστά . Βελτιώνοντας τις ρεολογικές ιδιότητες των υλικών, νέες βιομηχανικές εφαρμογές μπορεί να διαφανούν στο μέλλον.  

In the present study, the rheological properties of Palygorskite and Mg-Fe-smectite suspensions were investigated in conjunction with the addition of polymers. In total, eight samples were studied, four from each material, that were collected by hand from the faces of active mine benches. Mineralogical composition was determined by X-ray Diffraction method (XRD) and chemical analysis was conducted by X-ray Fluorescence method (XRF). For a complete quality characterization of the collected samples some physical properties were measured such as natural moisture content, apparent bulk density, tap density, water and oil absorption, pH and cation exchange capacity by methylene blue method. The study of rheological properties was referred to determine the relationship between shear stress and shear rate when a force is applied on a fluid. Viscosity and the additional rheological factors that determine the flow of a produced fluid were measured. Also, smectite clays and palygorskite filtration properties were studied in detail at room temperature and pressure of 100 psi. The effect of polymers on smectite and palygorskite suspensions was the main target of the present study. The rheological behavior of Mg-Fe-Smectite suspensions in distilled water was examined in combination with a mixture of carboxymethyl cellulose (CMC) and causticised lignite. In addition, the usage of natural polysaccharides (guar gum) with palygorskite suspensions in distilled and saline water was examined in detail during this research. The major aim of this investigation was to point out and show how  rheological and filtration properties of palygorskite and Mg-Fe-smectite suspensions in different aqueous solution was altered and enhanced by the presence of polymers and the possibility of using them as drilling fluids. By improving the rheological properties of these materials new industrial applications can emerge in the future.