La carboximetil cel·lulosa sòdica (CMC) és un additiu funcional important en els productes de bentonita. La seva aplicació gira principalment al voltant de la millora de les propietats físiques i les característiques de processament de la bentonita, i està àmpliament implicada en perforació, fosa, protecció del medi ambient, escombraries per a gats i altres camps.
1.Àmbits d'aplicació bàsics i mecanisme d'acció
1.1. Camp de fang de perforació
En petroli, gas natural i perforació geològica, la bentonita és el material bàsic del fang de perforació (principalment utilitzant les seves característiques d'inflació a l'aigua per formar col·loides i partícules sòlides en suspensió), i CMC, com a additiu clau del fang, pot millorar eficaçment l'efecte d'ús del fang de bentonita. Els principals efectes són els següents:
Capacitat d'engrossiment i d'ajust reològic: el sodi CMC pot augmentar significativament la viscositat del fang de perforació de bentonita, millorar la seva capacitat de càrrega de la suspensió, assegurar-se que els talls tallats per la broca no s'assentin i evitar accidents d'encallament del trepant; al mateix temps, ajustant l'"aprimament de cisalla" del fang (aprimament a cisalla alta per facilitar el bombeig, espessiment a cisalla baixa per a la suspensió), s'optimitza l'eficiència de la perforació.
Reduir la capacitat de pèrdua de filtració: durant la perforació, el contingut d'aigua del fang de bentonita penetrarà a la formació (pèrdua de filtració) i una pèrdua excessiva de filtració del fang pot provocar l'enfonsament de la paret del pou. Les molècules CMC poden formar un pastís de filtre prim i resistent a la paret del pou, reduint la pèrdua d'aigua i protegint l'estabilitat de la paret del pou.
Resistència a la sal i capacitat de millora de l'estabilitat: la bentonita és propensa a la fallada de floculació a les capes de sal (que contenen altes concentracions d'electròlits), mentre que la CMC té una certa resistència a la sal, que pot millorar l'estabilitat del fang en formacions complexes (com les formacions que contenen sal-i calci{{1}) i mantenir la seva estructura col·loïdal.
1.2. Indústria de la foneria
La bentonita s'utilitza com a aglutinant de sorra en la fosa (uneix partícules de sorra per formar i garantir que el motlle de sorra no es deformi a altes temperatures). Afegint CMC, es pot optimitzar el seu rendiment:
Capacitat de força d'unió millorada: les partícules CMC de sodi i bentonita es combinen mitjançant enllaços d'hidrogen, que poden millorar la resistència humida i seca de la sorra i reduir el dany del motlle de sorra durant el transport o l'abocament.
Millorar la capacitat de plasticitat: amb l'addició de sodi CMC, es pot reduir la fragilitat de la sorra de fosa, facilitant la seva conformació (com l'emmotllament de motlles de sorra de peces de fosa complexes), alhora que redueix la pols que vola durant l'emmotllament.
Equilibri entre la configuració lenta i la capacitat de plegabilitat: el sodi CMC pot retardar la velocitat d'enduriment de la sorra d'emmotllament i allargar el temps d'operació d'emmotllament; i després que la fosa es refredi, no afecta la plegabilitat de la sorra d'emmotllament (fàcil de netejar la sorra).
1.3. Productes de sorra de gats (a base de bentonita-)
Aquest és un escenari d'aplicació típic per a la combinació de CMC i bentonita:
Reforça la capacitat de rendiment d'aglomeració: l'aglomeració natural de la sorra de bentonita depèn de la força d'adsorció entre les partícules, però es veu fàcilment afectada per la quantitat d'aigua i la mida de les partícules. CMC Sodium (CMC LV) forma un col·loide viscós quan es troba amb l'aigua, que uneix estretament les partícules de bentonita per formar una aglomeració més compacta i no-fràgil, que és especialment adequada per a llars amb diversos-gats o escenaris d'ús d'alta-freqüència.
Capacitat de reducció de pols i protecció de partícules: CMC LV pot formar una pel·lícula fina a la superfície de les partícules de bentonita, reduir la vessament de pols durant el transport i l'ús i reduir la irritació del tracte respiratori d'usuaris i mascotes.
1.4. Protecció del medi ambient i tractament d'aigües residuals
A causa de la seva forta adsorció, la bentonita s'utilitza sovint en el tractament d'aigües residuals (com l'adsorció d'ions de metalls pesants i matèria orgànica). L'addició de CMC pot optimitzar el seu efecte d'aplicació:
Accelera la floculació i la sedimentació d'impureses a les aigües residuals: el sodi CMC, com a floculant de polímer, pot funcionar de manera sinèrgica amb la bentonita per fer que les impureses en suspensió a l'aigua es reuneixin i s'assentin més ràpidament, millorant així l'eficiència del tractament d'aigües residuals.
Formació i reciclatge: barrejar bentonita amb sodi CMC per fer un adsorbent granular pot evitar la dispersió i la pèrdua de bentonita en pols a l'aigua, i és fàcil de reciclar i regenerar, reduint els costos de tractament.
2. Principis comuns de CMC en bentonita
La bentonita forma col·loides d'argila quan es troba amb l'aigua. Com a polímer-soluble en aigua, la cadena molecular de CMC es pot inserir entre les partícules d'argila, millorant l'estabilitat del col·loide mitjançant l'atracció electrostàtica i els enllaços d'hidrogen, i evitant l'aglomeració o la sedimentació de partícules.
Mentrestant, CMC pot reduir la tensió interfacial entre la bentonita i l'aigua i les partícules sòlides, millorar la seva humectabilitat i dispersibilitat i fer que la bentonita es distribueixi més uniformement en diversos sistemes (com ara fang i sorra de modelat).
Mitjançant l'efecte pont entre les molècules, el CMC pot millorar la força, la duresa i la plasticitat dels materials basats en bentonita-i equilibrar les propietats contradictòries com ara "unió" i "col·lapse", "flux" i "suspensió".
3. Precaucions d'aplicació
Control de la quantitat d'addició: la quantitat de CMC sol ser del 0,1%-2% de la massa de bentonita (segons el camp). L'ús excessiu pot provocar una viscositat anormal del sistema (com ara fang de perforació excessivament gruixut) o augmentar els costos.
Concordança del model: el grau de substitució (valor DS) i el grau de viscositat de CMC han de coincidir amb el tipus de bentonita (com ara el CMC de substitució alta -té una millor resistència a la sal i és adequat per a escenaris de perforació; el CMC de baixa-viscositat és més adequat per a l'ajust de l'aglomeració de sorra de gats).
En resum,Sodi CMC, a través del seu efecte sinèrgic amb la bentonita, compensa eficaçment les mancances de rendiment de la bentonita quan s'utilitza sola, fent que la seva aplicació en camps industrials i civils sigui més eficient i estable. És un additiu clau per augmentar el valor afegit dels productes de bentonita.
