Стабилизация набухающих алюмосиликатных суспензий

К. Овчинников; Овчинников К. А.; Е. Подлеснова; Подлеснова Е. В.; Ф. Сафаров; Сафаров Ф. Э.; А. Ахметов; Ахметов А. Т.; А. Фахреева; Фахреева А. В.; Е. Гусарова; Гусарова Е. И.; Н. Сергеева; Сергеева Н. А.; А. Телин; Телин А. Г.

doi:10.31857/S0023291223600773

Стабилизация набухающих алюмосиликатных суспензий

Authors: Овчинников К.¹, Подлеснова Е.¹, Сафаров Ф.²^,3, Ахметов А.⁴, Фахреева А.³^,5, Гусарова Е.²^,5, Сергеева Н.²^,5, Телин А.²
Affiliations:
1. ООО “Газпромнефть – Промышленные Инновации”
2. ООО “Уфимский Научно-Технический Центр”
3. Уфимский Институт химии УФИЦ РАН
4. Институт механики им. Р.Р. Мавлютова УФИЦ РАН
5. Уфимский университет науки и технологий
Issue: Vol 85, No 6 (2023)
Pages: 795-805
Section: Articles
Submitted: 27.02.2025
Published: 01.11.2023
URL: https://rjmseer.com/0023-2912/article/view/671208
DOI: https://doi.org/10.31857/S0023291223600773
EDN: https://elibrary.ru/FQUEVQ
ID: 671208

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract

Задачей исследования является увеличение энергоэффективности трубопроводного гидротранспорта водонабухающих алюмосиликатных дисперсий. На основании модельной технической суспензии, наполнителем которой является сложная смесь алюмосиликатов, отработан подход, позволяющий улучшить технологические свойства таких дисперсных систем. Модификация суспензий заключается во внесении добавок ингибиторов набухания частиц дисперсной фазы органической и неорганической природы, а также неионогенных поверхностно-активных веществ. Действие добавок приводит к снижению предела текучести и повышению седиментационной устойчивости гетерогенной системы. Показано, что применение комплексной модифицирующей добавки предотвращает агломерацию частиц модельной суспензии и обеспечивает ее седиментационную устойчивость при температурах до 70°C, что актуально для технического процесса, в котором суспензию планируется использовать. Технически исследование носит прикладной характер. Используется известный подход к модификации суспензий, связанный с борьбой с агрегацией частиц дисперсной фазы и блокированием ионного обмена между ними и дисперсионной средой. Выполнение комплекса реологических сдвиговых и осцилляционных тестов, исследование седиментационной стабильности суспензий в присутствии различных модифицирующих добавок позволило оптимизировать их состав. Практическим результатом работы является успешный гидротранспорт суспензии, в которой содержание дисперсной фазы выше на 50%, относительно немодифицированной суспензии, что повышает энергоэффективность процесса.

Keywords

гранулометрический состав, зависимость относительной деформации от напряжения сдвига, комплексный модуль, модуль вязкости, модуль упругости, неионогенные поверхностно-активные вещества, осцилляционная реометрия, ингибиторы набухания, предел текучести суспензии, седиментационная устойчивость

References

Yaghmaeiyan N., Mirzaeia M., Delghavi R. Montmorillonite clay: Introduction and evaluation of its applications in different organic syntheses as catalyst: A review // Results in Chemistry. 2022. V. 4. P. 100549. https://doi.org/10.1016/j.rechem.2022.100549
Глущенко В.Н. Обратные эмульсии и суспензии в нефтегазовой промышленности. М.: Интерконтакт Наука, 2008. 725 с.
Урьев Н.Б. Физико-химические основы технологий дисперсных систем и материалов. М.: Химия, 1988. 256 с.
Урьев Н.Б. Динамическая агрегативная устойчивость и сверхвысокая текучесть высококонцентрированных нанодисперсных систем // Коллоид. журн. 2019. Т. 81. № 5. С. 642–649.https://doi.org/10.1134/S0023291219050197
Karimian H., Babaluo A.A. Effect of polymeric binder and dispersant on the stability of colloidal alumina suspensions // Iranian Polymer Journal. 2006. V. 15. № 11. P. 879–889.
Петров Н.А. Исследование крахмалосодержащих полимеров для применения в глинистых растворах // Электронный научный журнал “Нефтегазовое дело”. 2016. V. 14. № 3. С. 26–30.
Chen W.L., Grabowski R.C., Goel S. Clay swelling: Role of cations in stabilizing/destabilizing mechanisms // ACS Omega. 2022. V. 7. № 4. P. 3185–3191. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c04384
Behari M., Das D., Mohanty A.M. Influence of surfactant for stabilization and pipeline transportation of iron ore water slurry: A review // ACS Omega. 2022. V. 7. № 33. P. 28708–28722. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c02534
Norrish K. Crystalline swelling of montmorillonite: Manner of swelling of montmorillonite // Nature. 1954. V. 173. P. 256–257. https://doi.org/10.1038/173256a0
Ходаков Г.С. Реология суспензий. Теория фазового течения и ее экспериментальное обоснование // Рос. хим. журн. 2003. Т. XLVII. № 2. С. 33–44.
Матвеенко В.Н., Кирсанов Е.А. Вязкость и структура дисперсных систем // Вестник МГУ. Сер. Химия. 2011. Т. 52. № 4. С. 243–276.
Кирсанов Е.А. Течение дисперсных и жидкокристаллических систем // Жидкие кристаллы и их практическое применение. 2009. Вып. 4 (30). С. 16.
Кирсанов Е.А., Матвеенко В.Н. Неньютоновское поведение структурированных систем. М.: Техносфера, 2016. 383 с.
Равичев Л.В., Логинов В.Я., Беспалов А.В. Устойчивость формования наполненных дисперсных композиций в одношнековом прессе // Вестник СГТУ. 2012. Вып. 2. № 1(64). С. 398–402.
Панков А.О., Зиннатуллин Н.Х. Увеличение энергоэффективности гидротранспорта неструктурных суспензий путем варьирования его технологическими параметрами // Вестник Казанского технологического университета. 2011. № 14. С. 248–250.
Матвиенко О.В., Базуев В.П., Черкасов И.С., Асеева А.Е. Исследование гидравлических характеристик потока водно-песчаной суспензии в трубе // Вестник ТГАСУ. 2020. Т. 22. № 2. С. 129–144.
Шрамм Г. Основы практической реологии и реометрии. М.: КолосС, 2003. 312 с.
Малкин А.Я., Исаев А.И. Реология: концепции, методы, приложения. СПб.: Планета, 2010. 557 с.