Человечество для удовлетворения своих потребностей давно научилось использовать полезные ископаемые из недр планеты.
И если уголь, нефть и другие широко известные дары применяются в промышленности уже давно, то полезные свойства некоторых минералов были исследованы лишь недавно.
К ним относится и такое вещество, как бентонит. Что это за минерал и для чего он применяется? Ниже мы попробуем разобраться в этом вопросе более подробно.
Понятие и происхождение
Бентонит — это глинообразное полезное ископаемое осадочного типа, обладающее водопоглощающими и адсорбирующими свойствами. При увлажнении его объем может увеличится в несколько раз от первоначального размера.
Названием минерал обязан американскому городу Бентон, расположенному в штате Монтана, где впервые были обнаружены залежи этого полезного ископаемого.
Образование бентонита происходило на поздних этапах геологического развития нашей планеты. Причиной его возникновения было преобразование вулканических осадочных пород под воздействием влаги и высокой температуры.
Разнообразие месторождений
Следует отметить, что помимо гидротермального процесса на возникновение месторождений оказывало влияние множество внешних факторов. Поэтому в мире имеется огромное количество мест, где производится добыча бентонитовых глин. Но при этом они имеют различные свойства и применяются в разных отраслях промышленности.
Разработка месторождений
В современной добывающей промышленности разработка бентонитовых глин производится преимущественно открытым карьерным способом. Это связано с особенностями залегания данной осадочной породы, глубина нахождения которой не превышает обычно 100 метров. Производство бентонита начинается только после исследования месторождения.
Анализ и геологическая разведка оценивают экономическую целесообразность начала разработки, после чего проводятся мероприятия по вскрытию залежей. При этом предполагаемый объем добычи должен превышать несколько миллионов тонн. Только в этом случае разработка карьера будет рентабельной.
Каждое месторождение дает свой особый бентонит. Что это за разновидности и где они используются?
Отрасли применения
Наиболее распространенными сферами применения этого минерала являются:
- Сельское хозяйство. В данной отрасли широко используется бентонит. Применение его для мелиорации и в качестве адсорбирующего элемента при проведении полевых работ трудно переоценить.
- Бентонит для виноделия и производства фруктовых соков. Не сразу пришли к идее использования минерала в этой сфере промышленности. В виноделии часто применяется осветление бентонитом различных вин и натуральных напитков.
- Сталелитейная промышленность. Он незаменим в литейном производстве для изготовления различных формовочных смесей. Кроме того, очистка бентонитовой глиной является неотъемлемым элементом производства сплавов черных металлов.
- Парфюмерное производство и изготовление бытовой химии. Бентонит не содержит каких-либо токсичных добавок и обладает отличными поглощающими свойствами. Это широко используется при производстве косметических средств, туалетной воды, различных эмульсий и добавок, препятствующих коррозии. При этом стоимость сырья даже высшего качества существенно ниже, чем растительных и животных добавок, применяемых в производстве бытовой химии. Поэтому использование бентонита позволяет значительно снизить затраты на закупку сырья.
- Легкая промышленность. Бентонит является дешевым и качественным заменителем крахмала и повсеместно используется для изготовления изделий из ткани.
- Нефтеперерабатывающая отрасль. Для нее необходим отдельный бентонит. Что это за разновидность? Дело в том, что продукты, получаемые при переработке нефти, значительно улучшают свои потребительские качества, если предварительно была проведена их очистка бентонитом. При этом удаляются все ненужные примеси.
Ниже рассмотрим применение бентонита в отдельных отраслях более подробно.
Винодельческая промышленность
Бентонит для виноделия в последнее время является едва ли не главным элементом технологического процесса. Представить сейчас трудно, как раньше обходились без него.
В основном его применяют в следующих случаях:
- осветление бентонитом вина и плодово-ягодных соков;
- обработка винного сусла для удаления из него различных ферментов и белковых соединений;
- обработка винных и сокосодержащих материалов с целью их стабилизации.
Обычно очистка бентонитом используется в винодельческой промышленности самостоятельно. Но в некоторых случаях возможно применение других вспомогательных веществ, которые участвуют в процессе в качестве катализатора.
Преимущества бентонита при использовании в виноделии
Первое преимущество. Применение этого полезного ископаемого при производстве вина, помимо его дешевизны, позволяет добиться больших преимуществ в технологическом процессе. Минерал позволяет существенно снизить объемы клеевых отходов при обработке:
- Легкооклеиваемых материалов. Для этого бентонит смешивается с небольшим количеством пищевой соды.
- Сусла при технологическом процессе изготовления белых и шампанских вин. Для этого бентонитовый раствор готовят без добавления соды. Это позволяет получить плотный осадок, в котором абсолютно отсутствуют какие-либо белковые соединения.
Второе преимущество. Бентонит легко применять в производстве. Полученный раствор не образует комкообразных соединений, что позволяет легко соединять его с винными полуфабрикатами. При этом он имеет большой коэффициент осветления и стабилизации готовой продукции.
Третье преимущество. Небольшая стоимость бентонитовых глин по сравнению с аналогичными веществами. При этом нормы расхода сырья на осветление продукции в некоторых случаях даже ниже, чем у аналогичных сорбентов. Это позволяет снизить затраты на производство, что уменьшает себестоимость готовой продукции и повышает норму прибыли на предприятии.
Четвертое преимущество. Сухой порошок бентонита позволяет легко приготовить раствор любой консистенции. Это делается путем добавления необходимого количества жидкости.
Пятое преимущество. Имеется возможность получить бентонит любого вида и категории. Достаточно обратиться к поставщику этого сырья и ознакомиться с характеристиками данного полезного ископаемого, после чего сделать необходимый выбор.
Применение в горизонтально направленном бурении (ГНБ)
Часто применяется бентонит для ГНБ. Так, когда производятся земляные работы, связанные с бурением, бывают случаи осыпания стенок пробуренного отверстия. Для укрепления канала ствола и используется бентонитовая глина. Кроме того, гидрофобные свойства строительных материалов, содержащих в своем составе этот минерал, позволяют применять их для усиления стенок траншей при земляных работах, которые проводятся ниже уровня грунтовых вод в какой-либо конкретной местности.
Бентонит для бурения в горизонтальном направлении используется в связи с его высокими вяжущими свойствами. Вода, вступая в контакт с этим веществом, заполняет имеющиеся в нем пустоты. Результатом этого является разбухание смеси и увеличение ее в объеме в несколько раз.
При правильном соблюдении нужных пропорций сухого порошка и жидкости получается однородная вязкая субстанция, которая обладает тиксотропными свойствами. Это означает, что раствор бентонита легко впитывает воду и становится податливым, что облегчает работу с ним. А при отсутствии механического воздействия он затвердевает, образуя водозащитный барьер.
Особый раствор бентонитовой глины незаменим при буровых работах в сыпучих и плывущих грунтах. Он позволяет укрепить стенки получаемой скважины, а также предотвратить налипание частей грунта на буровые приспособления.
Использование в борьбе с плывуном
Бентонит также применяется при бурении в случае возникновения плывунов. Как известно, плывун — это грунт, смешанный с водой, который воздействует на стенки скважины и вызывает их постоянное обрушение.
Обычно он состоит из песка и кусочков глины, которые образуют так называемую «ползущую воду». Когда скважина достигает места образования плывуна, нарушение целостности его оболочки приводит к заполнению этой массой всего пространства за стенками скважины, что не позволяет продолжить работу. При этом объем жидкости может быть настолько значительным, что даже использование насоса для откачки взвеси не решает проблему.
Для нейтрализации негативного воздействия плывуна и используется бентонитовая глина. Ее закачивают в затрубное пространство. После набухания эта смесь образует гидроизолирующую массу, которая не позволяет жидкости заполнить скважину.
Бентонит в современных буровых работах — это волшебная палочка, особенно при бурении на воду. Кроме гидрофобных свойств, он обладает смазочными свойствами, что позволяет увеличить ресурс буровой установки и непосредственно резцов.
Заключение
В данной статье речь шла о таком материале, как бентонит, что это, для чего он используется, в каких областях промышленности и с какой целью применяется, как производится его добыча. Более подробно о его физических свойствах можно узнать, обратившись в специализированные издания.
