一种中高粘土木工程泥浆膨润土及其添加剂的制作方法

1.一种中高粘土木工程泥浆膨润土及其添加剂，属于膨润土化工技术领域。


背景技术：

2.膨润土的用途非常广泛，大量应用于铸造、冶金球团和钻井泥浆中，现在国内开采的膨润土原矿主要为钙基膨润土，并且蒙脱石含量不高，品味偏低，单独应用达不到膨润土国家标准，也达不到用户钻井级膨润土和中高粘工程泥浆膨润土的质量指标；现有技术只能在膨润土中添加纯碱作为钠化剂，以及增粘剂、降滤失剂等各种添加剂处理，达到客户合同中的质量指标；膨润土原矿因为储量高、易开采，成本较低，价格较便宜且价格稳定的特点，须要添加各种添加剂方能作为产品进入市场；因为添加剂的成本占了产品的很大一部分，所以控制添加剂成本对于各膨润土生产企业的经营效率和企业利润来说至关重要；国内膨润土生产企业多为小型企业，技术力量薄弱，选择膨润土添加剂的技术落后，并且因为市场竞争的关系，使用的膨润土添加剂也是各膨润土生产企业之间的绝密，各膨润土生产企业的添加剂技术和添加剂成本相差也很大。


技术实现要素：

3.为了解决以上技术问题，一种中高粘土木工程泥浆膨润土及其添加剂，包括：钠基膨润土(钠化膨润土)、聚丙烯酸钠、包被剂fa-367、羧甲基纤维素钠。
4.其特征是：膨润土原矿加纯碱处理制得纳基膨润土，也称钠化膨润土，在纳基膨润土中添加本发明中的膨润土添加剂，制得中高粘土木工程泥浆膨润土。
5.国家标准gb/t20973-2020中的中高粘土木工程泥浆的质量指标，以及客户对中高粘土木工程泥浆膨润土的具体性能要求，优选配伍性能优异、协同增粘与降滤失效果良好的三种钻井液添加剂，构成一种通用的土木工程膨润土泥浆体系，这三种添加剂分别是：聚丙烯酸钠、包被剂fa-367、羧甲基纤维素钠。
6.可以选择其中一种或两种配合，选用三种同时添加效果更佳。
7.只选择包被剂fa-367一种，也可满足实际工程中大部分土木工程泥浆用膨润土的质量要求。
8.增粘剂聚丙烯酸钠为超高分子量的聚丙烯酸钠细小颗粒或粉末，可以为食品级或工业级或钻井级的；聚丙烯酸钠在膨润土中的添加量为0.2%-0.3%。与聚丙烯酸钠协同增粘和降滤失剂合成聚合物优选为两性离子聚合物或共聚物增粘和降滤失剂，市场上的两性离子聚合物有多种可供选择，其中可以优选包被剂fa-367。
9.两性离子聚合物除以上所述聚丙烯酸钠外还可使用其它两性离子聚合物钻井液添加剂，如聚丙烯酰胺也可，为了使用方便和节约成本，只选择其中一种。
10.本发明中增粘和降滤失剂优选为钻井液中常用的两性离子聚合物包被剂fa-367, 包被剂fa-367在膨润土中的添加量为0.2%-1%。
11.羧甲基纤维素钠是一种有机物，白色或黄色粉末，是能溶于冷水的电解质；是变性
淀粉的一种，是一种水溶性阴离子高分子化合物；它无臭、无味、无毒、不易霉变，当取代度大于0.2时易溶于水；为纤维状或颗粒状粉末，有吸湿性，易于分散在水中形成透明的胶体溶液，经高温烧灭后主要生成二氧化碳和水，羧甲基纤维素钠在膨润土中的添加量为0.4-3%。
12.羧甲基纤维素钠与聚丙烯酸钠配伍时选择中粘羧甲基纤维素钠，与合成聚合物配伍时可以选择中、高粘羧甲基纤维素钠。
13.添加剂添加量视膨润土土质以及钻井液或土木工程泥浆要达到的粘度要求而定，土质好则添加量可以少，要达到的粘度高则相应增加其中一种或两种添加剂添加量。
14.一种中高粘土木工程泥浆膨润土及其添加剂，具有以下进步。
15.膨润土生产企业中，在保证产品质量的基础上，非常注重控制膨润土添加剂的成本，因为产品的大部分利润来自这一环节；在膨润土添加剂的选择上，须考虑不同添加剂能够相互配伍和产生协同增效作用，这样才能充分发挥各种添加剂效能，提高添加剂的性价比，降低生产成本。
16.本发明中的膨润土添加剂种类少，试验操作简单，添加剂之间配伍协同作用效果良好，添加量少，成本低，是一种非常合理、经济实用的膨润土产品及其添加剂配方。
17.对于全国膨润土原矿来说，各地膨润土化学成分不同，结构不同，因而各种添加剂对于不同膨润土的增效作用会有很大的差别，有些甚至没有作用，本发明中的膨润土添加剂对于国内大多数膨润土矿效果良好，适合全国推广。
具体实施方式
18.下面将结合本发明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
19.参见实施例1-5，根据客户要求将所需比例的各种添加剂与钠基膨润土充分混合生产出中高粘土木工程泥浆膨润土产品。
20.施工现场配制：根据客户对现场施工的要求，在钠基膨润土泥浆中添加本发明所述的三种或两种添加剂，也可以是一种添加剂，制得客户所需质量指标的膨润土泥浆，参见实施例1-5。
21.显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前替下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
22.实施例1。
23.分别采用湖南省澧县出产的膨润土以及湖南省临澧县出产的膨润土，本发明所述的膨润土指膨润土原矿加纯碱处理而成的纳基膨润土(纳化膨润土)。
24.现场配制中高粘土木工程膨润土泥浆时，添加剂按纳基膨润土质量百分比为：聚丙烯酸钠0.25%； 两性离子聚合物增粘降滤失包被剂fa-367 为 0.75%； 按照国家标准gb/t20973-2020和gb\t5005-2010中的土木工程泥浆膨润土的质量指标及检测方法，检测结果如下表中：表项目中粘膨润土高粘膨润土澧县膨润土临澧县膨润土粘度(600r/m)/(mpa.s)≥35≥603560
动塑比/[pa/(mpa.s)]≤1.5≤1.51.11.0滤失量/cm3≤15.0≤14.01413实施例2： 采用湖南省澧县的钠基膨润土（原矿 纯碱），添加本发明中的一种膨润土添加剂， 包被剂fa-367按纳化膨润土质量百分比为0.8%；按照国家标准gb/t20973-2020和gb\t5005-2010中的钻井泥浆用膨润土和土木工程用膨润土的质量指标及检测方法，检测结果如下表中：表
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项
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目中粘膨润土高粘膨润土澧县膨润土粘度(600r/m)/(mpa.s)≥35≥6040动塑比/[pa/(mpa.s)]≤1.5≤1.51.3滤失量/cm3≤15.0≤14.013实施例3： 采用湖南省澧县的钠基膨润土（原矿 纯碱），添加本发明中的膨润土添加剂，按纳化膨润土质量百分比：聚丙烯酸钠为0.3%，中粘羧甲基纤维素钠3%；按照国家标准gb/t20973-2020和gb\t5005-2010中的钻井泥浆用膨润土和土木工程用膨润土的质量指标及检测方法，检测结果如下表中：表
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项
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目中粘膨润土高粘膨润土澧县膨润土粘度(600r/m)/(mpa.s)≥35≥6060动塑比/[pa/(mpa.s)]≤1.5≤1.51.3滤失量/cm3≤15.0≤14.012实施例4： 采用湖南省临澧县的钠基膨润土（原矿 纯碱），添加本发明中的膨润土添加剂，按钠化膨润土质量百分比的聚丙烯酸钠为0.3%，中粘羧甲基纤维素钠1.3%；按照国家标准gb/t20973-2020和gb\t5005-2010中的钻井泥浆用膨润土和土木工程用膨润土的质量指标及检测方法，检测结果如下表中：表
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项
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目中粘膨润土高粘膨润土临澧县膨润土粘度(600r/m)/(mpa.s)≥35≥6060动塑比/[pa/(mpa.s)]≤1.5≤1.51.4滤失量/cm3≤15.0≤14.013实施例5： 分别采用湖南省澧县及湖南省临澧县出产的膨润土，这里的膨润土指膨润土原矿加纯碱处理而成的钠基膨润土，添加本发明中的膨润土添加剂，按钠化膨润土质量百分比为：聚丙烯酸钠0.25%；两性离子聚合物增粘降滤失剂fa-367包被剂0.25%；中粘羧甲基纤维素钠0.75%；按照国家标准gb/t20973-2020和gb\t5005-2010中的土木工程泥浆膨润土的质量指标及检测方法，检测结果如下表中：表
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项
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目中粘膨润土高粘膨润土澧县膨润土临澧县膨润土粘度(600r/m)/(mpa.s)≥35≥603760动塑比/[pa/(mpa.s)]≤1.5≤1.51.21.3滤失量/cm3≤15.0≤14.01413