Файл: Воронкевич, С. Д. Газовая силикатизация песчаных пород.pdf

При нагнетании растворов жидкого стекла с добавкой сернокислого алюминия возникало осложнение вследствие выделения гидроокиси алюминия, препятствующей проникно­ вению силиказоля в грунт. Прочность закрепления доломи­ товой муки этим способом не превышала 1,0— 1,5 кг/см2.

Алюминатная рецептура Г. К. Добрынина и С. М . Оршан­ ской состояла в получении некоагулирующей смеси введением в раствор жидкого стекла (48°Ве) раствора алюмината натрия до концентрации смеси, равной 40°Ве. Некоагулирую­ щая смесь растворов смешивалась с насыщенным раствором бикарбоната натрия в объемном соотношении 4 : 5; 4 :Д

Насыщенный раствор бикарбоната натрия вызывал: замед­ ленную коагуляцию смеси через определенные промежутки времени (3—4 час). Прочность закрепления доломитовой муки не превышала 1,5—2 кг/см2. Закрепление грунтов, по Г. К. Добрынину, обусловлено образованием алюмосиликатов типа алюмокремневых гидратов каолинового строения. Сложная технология получения гелеобразующего раствора и низкая прочность геля практически исключили применение данной рецептуры в промышленном масштабе.

Немецкий исследователь Нейман (Neumann, 1956) пред­ ложил использовать алюминат натрия (NaA102) в качестве отвердителя силиката натрия. Это нестойкое соединение при растворении и разведении водой разлагается с образованием кислоты и основания:

N a A lO ^ NaOH | - НА102.

Стабильность растворов алюмината натрия достигается повышением каустического модуля

При недостаточно высоком каустическом модуле гидролити­ ческое разложение алюмината натрия в водных растворах может привести к образованию гидроокиси алюминия. При­ бавление в определенном соотношении к растворам силиката натрия растворов невысокой концентрации алюмината нат­ рия с каустическим модулем 1,5— 1,7 вызывает образование геля по всему объему раствора. В соответствии с представле­ ниями В. Е. Соколовича (1965) разложение алюмината нат­ рия в силикатном растворе обусловливает адсорбцию поли­ анионов кремниевой кислоты на поверхности гидроокиси алю­ миния, что приводит к образованию трехмерной сетки поли­ конденсата с захватом жидкой фазы.

Проектом по созданию противофильтрациониой завесы высотной Асуанской плотины предусматривалось использо­

исследования по подбору алюмосиликатного гелеобразующе­ го раствора. Оптимальная рецептура была получена при

34

•крепления понижается с Кф 16,7 до 0,380—0,020 м/сут. Ра­ диус закрепления составляет 1— 2 м.

В послевоенное время (с 1948 г.) исследования по одно­ растворной силикатизации были возобновлены. В. В. Аскалоновым, Б. А. Ржаницыным, Г. Б. Вайсфельд и Е. С. Чаликовой было разработано около 15 рецептур щелочных и кислых силиказолей. Область pH, при которых кислые силиказоли переходят в гели, лежит в пределах от 3,5 до 7, ин­ тервал перехода щелочных золей колеблется от 9,5 до 11,7. Время гелеобразования силиказолей поддается хорошей ре­ гулировке и может изменяться от 30 мин до нескольких часов.

В инструкцию по силикатизации грунтов (Ржаницын и Аскалонов, 1960) наряду с двухрастворным способом вошли две рецептуры однорастворной силикатизации. Одна из ре­ цептур представляет собой гелеобразующий раствор на осно­

лоты). Вязкость таких силиказолей не превышает 1,5—4,5 спз и позволяет нагнетать их в породы с Кф до 0,5 м/сут. Проч­ ность закрепления, как подсказал производственный опыт их

применением эффективного отвердителя — кремнефтористо­ водородной кислоты (H2SiF6), являющейся дешевым побоч­ ным продуктом суперфосфатного производства. Рецептура однорастворной силикатизации с применением кремнефто­ ристоводородной кислоты, по данным лаборатории закрепле­ ния грунтов Н И И О П Са, пригодна для закрепления песчаных пород АСф>0,3 м/сут.

Комплексное строение молекулы кремнефтористоводород­ ной кислоты, высокая потенциальная кислотность, проявляю­ щаяся при замедленном гидролизе в щелочной среде, опреде­ лили ее применение в качестве коагулирующего реагента.

36

не зависит от концентрации щелочи и прямо пропорциональна

первой степени концентрации SiFl~ . Ионы SiF§ и ОН - , одинаково заряженные, не реагируют непосредственно. Ско­

рость расщепления SiFßменьше скорости взаимодействия продуктов. гидролиза со щелочью. Замедленное разложение

аниона SiFë определяет замедленную коагуляцию силика­ та натрия.

Связывание гидроокиси натрия из растворов жидкого стекла сопровождается увеличением силикатного модуля силиказоля. Золь становится неустойчивым и коагулирует. Чем выше концентрация и больше объем добавляемой в силикат кислоты (табл. 1 0 ), тем быстрее достигается критическое зна-

чение силикатного модуля, тем меньше время гелеобразования, выше устойчивость геля в воде и прочнее закрепление.

Опытно-производственные работы Н И И О П Са по закреп­ лению песков показали, что данный метод имеет ряд преиму-

37