Файл: Шептала, Н. Е. Руководство по физико-химическому анализу глинистых растворов, глин, утяжелителей и реагентов.pdf

мешивают стеклянной палочкой, дают отстояться и прозрачный раствор пропускают через плотный, беззольный фильтр. Обра­ ботку глины раствором NaCl путем декантации повторяют до полного вытеснения кальция из глины. Для этого достаточно' пропустить через глину около 1,0 л 0,5 н. раствора NaCl. После насыщения натрием глину из стакана полностью переносят на фильтр и один-два раза промывают небольшими порциями дис­ тиллированной воды. Фильтр с глиной просушивают сначала на воздухе, а затем в термостате при температуре не выше.50°С, далее глину с фильтром помещают в колбу емкостью 250 мл, заливают 200 мл титрованного раствора гипса и применяют метод, описанный на стр. 13.

П р и м е р. Вычислить степень засоленности глины. Допустим, что вели­ чина емкости .поглощения засоленной глины равна 25 мг-экв на 100 г глины, а содержание обменного натрия составляет 8,8 мг-экв на 100 г глины. Сте­ пень засоленности от емкости поглощения равна.

УСКОРЕННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЩЕГО ОБМЕННОГО КОМПЛЕКСА И ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В НЕМ

Метод основан на связывании щелочноземельных катионов (Са2+ и Mg2+ после их вытеснения хлористым барием) олеино­ вой кислотой в малорастворимые соли.

Титрованием глинистой суспензии водно-спиртовым раство­ ром олеата калия можно определить общее количество щелоч­ ноземельных катионов, содержащихся в общем обменном комп­ лексе глин. Это количество выражают в мг-экв на 100 г глины.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО ОБМЕННОГО КОМПЛЕКСА

В стакан помещают 1 г глины, доведенной до постоянного веса (100°С), добавляют 50 мл дистиллированной воды, кипя­ тят 10—15 мин, прикрыв часовым стеклом для лучшего диспер­ гирования. В горячий раствор приливают 10 мл 0,05 и. раствора ВаС12, кипятят 5 мин, охлаждают и фильтруют. К оставшемуся осадку снова добавляют 5 мл 0,05 и. раствора ВаСЬ, кипятят 5 мин и пропускают через тот же фильтр.

Оставшиеся частицы глины промывают небольшими порция­ ми горячей воды четыре-пять раз, после чего воронку с осадком переносят на мерную колбу емкостью 100 мл, прорывают фильтр и осадок смывают в колбу. Колбу с жидкостью встря­ хивают и через сухой фильтр отфильтровывают 60—70 мл ее содержимого в другую коническую колбу. Из отфильтрованной жидкости берут 50 мл фильтрата, 100 мл воды и 10 мл аммиач­ ного раствора, титруют олеатом калия до устойчивой пены.

15

Остаток на фильтре смывают в колбу, из которой взяли 50 мл, туда же сливают остаток из мерной колбы: 100 мл дистиллиро­ ванной воды, 10 мл аммиачного раствора. Затем титруют олеатом калия. Определяют количество мг-экв при первом и втором титровании на 100 г глины по формуле

(Уо — Ѵ\) н-100

а »

где Ѵг-—количество олеата калия, которое пошло на титрова­

в мл; н — нормальность олеата калия; а — навеска испытуемого образца в г.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (ДВУХВАЛЕНТНЫХ) В ОБЩЕМ ОБМЕННОМ КОМПЛЕКСЕ

1 г доведенной до постоянного веса глины помещают в ста­ кан емкостью 200 мл, заливают 50 мл дистиллированной воды, накрывают часовым стеклом, кипятят 10 мин, охлаждают и пе­ реносят в мерную колбу емкостью 100 мл, доводят водой до мет­ ки, взбалтывают и тотчас же фильтруют 60—70 мл полученного раствора. Из фильтрата берут 50 мл и титруют олеатом калия до устойчивой пены.

Остаток из мерной колбы сливают в ту же коническую кол­ бу, туда же переносят осадок с фильтра и производят второе титрование. Результаты рассчитывают в мг-экв на 100 г глины по формуле

(Кг — KQH-IOO

а

В результате получим двухвалентные катионы. Количество одновалентных катионов определяют по разности мг-экв общей обменной емкости и количеством двухвалентных катионов.

П р и м ер . Определение общего обменного комплекса глины. На титро­ вание 50 мл фильтрата израсходовано 0,4 мл 0,0274 н. олеата калия. На тит­ рование глинистых частиц и остатка фильтрата израсходовано 24,8 мл олеата калия той же нормальности. Подставив значения результатов титрования в формулу, получим общую обменную емкость в мг-экв на 100 г глины:

Определение щелочноземельных катионов (Са2+, Mg2+) в общем обмен­ ном комплексе. На титрование фильтрата пошло 0,6 мл 0,0274 н. олеата ка­ лия, на титрование глинистых частиц и остатка фильтрата— 11,6 мл олеата калия. Подставив полученные результаты титрования в формулу, получим количественное значение мг-экв щелочноземельных катионов в общем обмен­ ном комплексе глины:

16

Определение щелочных катионов в общем обменном комплексе. Сумма ще­ лочных катионов Na++K + в общем обменном комплексе определяется по разности между общей обменной емкостью и щелочноземельными катионами:

66,84 — 30,04 = 36,70 мг-экв на 100 г глины.

Р е а к т и в ы

1. Олеат калия.

15 г олеиновой кислоты растворяют в 100 мл этилового спирта (60°), отдельно растворяют 3—4 г КОН в 400 мл воды. Растворы смешивают, взбалтывают и оставляют в покое на тричетыре дня, после чего мутный раствор отфильтровывают и устанавливают нормальность олеата калия. Для этого берут 10 мл 0,05 и. хлористого бария, добавляют 150 мл воды и 10 мл аммиачного раствора. Титрование ведут при энергичном взбал­ тывании. После устойчивой пены кипятят 2—3 мин, охлаждают и дотитровывают. Нормальность олеата калия вычисляют по формуле

где н'х — нормальность олеата калия; Ѵ\ — объем хлористого бария (ВаС12), взятого для титрования; н\ — нормальность хло­ ристого бария (ВаС12); Ѵх — объем олеата калия, пошедшего на титрование.

2. 0,05 н. раствор ВаС12.

На аналитических весах берут навеску 6,11 г ВаС12-2Н20 растворяют в 0,8 л дистиллированной воды, затем доливают, этой же водой до метки 1 л и хорошо перемешивают.

3. Аммиачный буферный раствор.

В небольшом количестве дистиллированной воды растворяют 40 г NH4CI, вливают 30 мл 25%-ного расігвора ЫНКЩ и дово­ дят до метки 1 л дистиллированной водой, тщательно пере­

мешивают.

О

НАБУХАНИЕ ГЛИН

ИВЫБУРИВАЕМЫХ ПОРОД

Воснове явления набухания лежат действия адсорбционных, осмотических и капиллярных сил. Набухание веществ изучается по весовому количеству поглощенной жидкости, увеличению объема исходного вещества, количеству тепла, выделенного при набухании и другими методами.

А. И. Рабинерсон в числе основных факторов структурообразования суспензий отмечает набухание коллоидных частиц. При понижении валентности поглощенного глиной катиона и повышении ее гидратации снижаются концентрации суспензий, при которых наступает тиксотропное заг-““-“"''" —

ЭКЗЕМПЛЯР

Э. Г. Кистер величиной всасывания — набухания характери зовал лиофильность глин.

Г. А. Эфендиев и А. Г. Алиев изучали набухание глин в свя­ зи с другими физико-химическими свойствами и минералоги­ ческим составом.

Ф. Д. Овчаренко показал связь набухания с гидрофильностью глин: набухание зависит от природы глины, дисперсион­ ной среды и ее полярности.

К. Ф. Жигач, А. Б. Адель и В. Л. Городнов нашли, что с ростом температуры период и степень набухания глинистых по­ род уменьшаются, а скорость набухания возрастает.

Устойчивость стенок скважины, зависящая от степени на­ бухания и скорости процесса, с повышением температуры сни­ жается, так как в этих условиях степень набухания глин умень­ шается менее интенсивно, чем возрастает скорость процесса. При набухании увеличивается объем вещества по сравнению с исходным и растет давление.

Автор предлагает оценивать величину набухания глин по увеличению объема исходного вещества методом К. Ф. Жпгача, И. Б. Адель и В. Л. Городнова, так как этот метод широко при­ меняется в производственной и научно-исследовательской прак­ тике.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАБУХАНИЯ ГЛИНЫ

Метод, предложенный Д. Ф. Жпгачем, II. Б. Аделем и В. Г. Городновым, основан на увеличении объема порошка су­ хой глины по мере набухания ее в жидкой среде.

Схема прибора показана на рис. 1. Основной частью при­ бора является цилиндр 1 с перфориро­ ванным днищем 2, поршнем 3, крышкой 10 4. Днище цилиндра и шток поршня 5 снабжены коническими центрами 6, 7, обеспечивающими точность и одинако-

72 вость посадки цилиндра в мерное уст­ ройство. Мерное устройство состоит из стакана 11, помещенной в него скобы 9 и индикатора часового типа 10, укреплен­ ного в крышке прибора 8 при помощи винтов 12. Температура во время опыта измеряется термометром, который вво­ дится в прибор через специальное отвер­ стие в крышке.

18

слоем при одинаковом уплотнении одно и то же количество (2— 4 г) глинопорошка в зависимости от плотности глины. Слой гли­ нопорошка покрывается сверху кружком фильтровальной бу­ маги, затем в цилиндр вводится поршень и ставится на место крышка цилиндра. Цилиндр в сборе устанавливается в мерное устройство и вводится в стакан, заполненный исследуемой жид­ костью в таком количестве, чтобы ее уровень был на 1—1,5 см

соты на площадь поперечного сечения цилиндра. По мере на­ бухания глинистых частиц объем пробы изменяется, пока не до­ стигнет некоторой постоянной величины. В процессе опыта про­ изводятся измерения объемов пробы, соответствующие различ­ ным моментам времени, на основании которых можно построить кривую кинетики изменения объема пробы глинопорошка при его взаимодействии с жидкостью.

Типичные кривые изменения объема пробы во времени по­

начального объема глины, указывает, что взаимодействие твер­ дых частиц с жидкостью в пористой среде сухого порошка со­ провождается пространственным перераспределением частиц и изменением их формы, а в дальнейшем—-набуханием глины.

Из кривой 3 видно, что конечный объем пробы после взаи­ модействия с жидкостью меньше начального, так как начальная пористость настолько велика, что наблюдается усадка глины. Подобные кривые характерны для малоуплотненных проб по­ рошка плохо набухающих глин.

Описанные выше явления, сопровождающие набухание гли­ ны, наблюдаются и в случае получения кривой 1, только они незаметны вследствие большой набухаемости глины.

Для исключения влияния побочных процессов, связанных с начальной пористостью или уплотнением глинопорошка, необхо­

19