Кіріспе

Тау жынысы немесе суды сіңіретін қабыршақты балшық

хромға бай эттрингит минералы, барий титанының циклосиликат минералы.

Бентонит (/b/ɛ/n/t/ə/n/aɪ/t/ BENtənyte) – негізінен монтмориллониттен (смектит түрі) тұратын, суды сіңіретін қабыршақты балшық, ол Na монтмориллонит немесе Ca монтмориллонит болуы мүмкін. Na монтмориллонит Ca монтмориллонитке қарағанда едәуір көп қабынуға қабілетті. Бентонит көбінесе вулкандық күлдің теңіз суында ыдырауынан немесе вулкандық күл қабаттарының кеуектілігі арқылы гидротермалды айналымнан пайда болады.

Бентонит содан бері Қытай және Греция (Эгей теңізіндегі Милос вулканикалық аралының бентонит кен орындары) сияқты көптеген басқа да жерлерде табылды. 2018 жылы әлем бойынша бентониттің жалпы өндірісі 20 400 000 тоннаны құрады.

Түрлері

Геологияда бентонит термині көбінесе монтмориллионттан (смэктит тобының балшық минералы) тұратын балшық тас түріне (балшық тау жынысы, балшық минералы емес) қолданылады. Ол жанартау күлінің немесе туфтың шынылануының нәтижесінде пайда болады. Өндірістік мақсаттар үшін бентониттің екі негізгі түрі ерекшеленеді: натрийлі және кальцийлі бентонит. Натрийлі бентонит құндырақ, бірақ кальцийлі бентонит көбірек таралған. Дегенмен, таза балшық минералогиясында "K бентониті" ("өзгертілген K тасы") терминінен гөрі иллит термині дұрыс, себебі ол ісіп кезбемейтін балшықтың жеке түрі, ал коммерциялық термин бентонит ісіп кезететін балшықты, смектитті (Еуропа және Ұлыбритания терминологиясында) немесе монтмориллионтті (АҚШ терминологиясында) білдіреді.

Натрий бентониті

Натрий бентониті ылғалданғанда кеңейеді және құрғақ массасының бірнеше есе салмағына дейін суды сіңіреді. Оның тамаша коллоидтық қасиеттерінің арқасында, ісіну қасиеті де натрий бентонитін тығыздағыш ретінде пайдалы етеді, себебі ол өзін-өзі жабатын, төмен өткізгіштік кедергісін қамтамасыз етеді. Мысалы, ол полигондардың түбін жабу үшін қолданылады. Бентонит сондай-ақ ядролық қалдықтарды оқшаулау пилоттық жобасында қолданылатын кері толтыру материалының бір бөлігі болып табылады. Натрий бентонитінің әртүрлі беттік модификациялары геоорталық қолдануларда реологиялық немесе тығыздау қасиеттерін жақсартады, мысалы, полимерлер қосу арқылы. Натрий бентонитін элементтік күкіртпен тыңайтқыш гранулалары ретінде қолдануға болады. Бұл күкірттің сульфатқа баяу тотығуына мүмкіндік береді, ал сульфат – пияз сияқты көкөністердің немесе сарымсақтың көптеген органо-күкірт қосылыстарын синтездеуі үшін қажетті өсімдік қоректік заты, және таза күкірт ұнтағы немесе гипске қарағанда жаңбырмен шайылатын топырақта сульфат деңгейін ұзақ сақтайды. Күкірт/бентониттің органикалық тыңайтқыштармен қосылған жапсырмалары органикалық шаруашылықта қолданылған.

Кальций бентониті

Кальций бентониті ерітіндідегі иондарды, сондай-ақ майлар мен майларды сіңіретін пайдалы адсорбент болып табылады. Ол фуллер топырағының негізгі белсенді құрамы, және бәлкім, ең алғашқы өнеркәсіптік тазалау құралдарының бірі. Оның ісіну қабілеті натрий бентонитіне қарағанда едәуір төмен. Кальций бентонитін ион алмасу процесі арқылы натрий бентонитіне (натриймен байыту немесе натриймен белсендіру деп аталады) айналдыруға болады, осы арқылы натрий бентонитінің көптеген қасиеттерін көрсетуге болады. Көбінесе, бұл ылғалды бентонитке 5–10% еритін натрий тұзын, мысалы, натрий карбонатын қосуды, жақсы араластыруды және ион алмасу жүзеге асуына және алмастырылған кальцийдің сумен кетіп қалуына уақыт беруді білдіреді. Натриймен байытылған кальций бентонитінің (немесе натриймен белсендірілген бентониттің) кейбір қасиеттері, мысалы, суспензиялардың тұтқырлығы мен сұйықтық жоғалуы, табиғи натрий бентонитіне толыққанды тең болуы мүмкін. Мысалы, қалдық кальций карбонаттары (алмастырылған катиондар жеткілікті түрде алынбаған жағдайда пайда болады) геосинтетикалық қаптамалардағы бентониттің нашар жұмыс істеуіне әкелуі мүмкін.

Смектит балшықтарының калий иондары мен K-бентонит жыныстарымен иллитизациясы

Иллит – калийлі бентониттің (К бентониті немесе калийлі бентонит деп те аталатын тау жынысы түрі) негізгі саз құрамы. К бентониті термині вулкандық стратиграфия және тефрохронология салаларында қолданылады және ауа райына ұшыраған саз тау жынысы түрімен ғана байланысты. Иллит – бұл калийге бай филлосиликат минералы, ол иондарға толы жер асты суларымен жанасқанда смектит сазының өзгеруінен пайда болады.

Бұрғылау балшығы

Бентонит бұрғылау балшығында кескіш құралдарды (бұрғылау бітін) майлау және салқындату үшін, кесінділерді жою үшін, ұңғыма қабырғаларын тұрақтандыру үшін, сондай-ақ ұңғымадан ағынның алдын алуға көмектеседі (ұңғымада жеткілікті гидравликалық қысымды сақтау арқылы). Бентонит сонымен қатар балшық қабатының түзілуіне көмектесуге бейімділігі арқылы бұрғылау сұйықтығының ұңғымаға сіңуін азайтады. Сирек жағдайларда реопектикалық қасиеттері де кездеседі. Жеткілікті концентрацияда (бір литр суспензияға шамамен 60 грамм бентонит, ~6 салмақтық пайыз) бентонит суспензиясы гельге (қозғалу үшін белгілі бір ең төменгі кернеуді қажет ететін сұйықтық) тән қасиеттерге ие болады. Бентониттің иондық беті құм түйіршіктеріне жабысқақ қабат жағуға мүмкіндік береді. Қатты құмға ұсақ ұнтақталған бентонит балшығы қосылып, ылғалданған кезде, балшық құм бөлшектерін қалыптастыруға қолданылатын, «жасыл құм» деп аталатын қалыптық массаға біріктіреді. Бентониттің жабысқақтығы жоғары қысыммен балшықты қалыптарға тығыздауға немесе басуға мүмкіндік береді, осы арқылы қатты, отқа төзімді нысандар, мысалы, модельдік ракеталардың соплоларын жасауға болады.

Тазарту

Бентониттер әр түрлі минералды, өсімдік және жануар майларын түссіздендіру үшін қолданылады. Олар сонымен қатар шарап, спирттік ішімдіктер, сидр, сыра, бал және сірке суын тазартуға пайдаланылады. Бентонит сулы ерітінділердегі (ластанған сарқынды сулардағы) хром(VI) иондарын кетіруге арналған тиімді және төмен құнмен бағаланатын адсорбент ретінде қарастырылады.

Абсорбент

Бентонит үй жануарларын күтуге арналған түрлі заттарда, мысалы, мысықтардың қоқысын сіңіру үшін қолданылады. Ол майлар мен майлы заттарды сіңіруге де пайдаланылады. Осыған ұқсас қолданыстарға: лайлы қабырғалар жасау, жер асты қабырғаларын су өткізбейтін ету және басқа да өткізбейтін тосқауылдар құру жатады, мысалы, су құбырының кеңістігін жабу, ескі құдықтарды бітеу. Бентонитті синтетикалық материалдардың арасына "сэндвич" ретінде қойып, жоғарыда аталған мақсаттар үшін геосинтетикалық саз қабаттарын (ГСК) жасауға болады. Бұл техника көліктік және орнату жұмыстарын жеңілдетеді және қажетті бентонит мөлшерін едәуір азайтады. Ол сондай-ақ жаңадан отырғызылған ағаштардың айналасында тамыр өсуін шектеу үшін тосқауылдар жасауға қолданылады: жақын маңдағы жолдарға, тұрақтарға, ойын алаңдарына және т.б. зиян келтірмеу үшін; сондай-ақ құбырлар, дренаж жүйелері, кәріздер сияқты жер асты инфрақұрылымына зақым келтірмеу үшін. Шаруалар бентонитті су сақтау тоғандарын және каналдарды герметтеу үшін пайдаланады.

Катализатор

Жоғары тазалықтағы кальций бентониті ауыр мұнай фракцияларын жару үшін катализатор ретінде қолдануға арналған қышқылмен өңделеді. Әскери жараларды емдеуге арналған гранулдақ бентонит зерттелуде. Бентонит түрлі мақсаттарда онлайн және сауда орындарында сатылады. Бентокватам – бентонит негізіндегі жергілікті қолданылатын дәрі, ол урушиолға, яғни уытты қарық немесе уытты елік сияқты өсімдіктерде кездесетін майдан қорғаныш ретінде әрекет етеді. Бентониттің адсорбциялық қасиеттеріне байланысты оны құрғатушы ретінде де қолдануға болады. Бентонит құрғатушылары фармацевтикалық, нутрацевтикалық және диагностикалық өнімдерді ылғалдан қорғау және олардың сақталу мерзімін ұзарту үшін табысты қолданылған. Көптеген қаптама орталарында бентонит құрғатушылары кремний гелі құрғатушыларына қарағанда суды сіңіру қабілеті жоғары. Бентонит тағамдық және фармацевтикалық өнімдермен байланысқа қатысты FDA талаптарына сәйкес келеді.

Таиландтағы шаруашылық

Солтүстік-шығыс Таиландтағы фермерлердің бентонит балшығын қолдану арқылы балшық технологиясын пайдалануы топырақтың нашарлауын күрт тоқтатты және өнімділігінің артуымен, сондай-ақ өнім бағасының жоғарылауымен байланысты үлкен экономикалық пайда әкелді. 2002–2003 жылдары Халықаралық су шаруашылығы институты және оның серіктестері аймақтағы нашарлаған топыраққа жергілікті бентонит балшығын қолдануға қатысты зерттеулер жүргізді. Бұл қолданулар жоспарланған далалық тәжірибелерде жүзеге асырылды. Бентонит балшығын тиімді қолдану жаңбырға тәуелді жағдайда өсірілген жемдік сорғының өнімділігін жақсартты. Бентонитті қолдану фермерлердің өнімдері үшін алған бағаларына да әсер етті. Өндіріс шығындары жоғары, бірақ өнімнің артуы мен сапасының жақсаруының нәтижесінде, балшық қолданатын фермерлер балшық қолданбайтын фермерлерге қарағанда көбірек және жақсы азық-түлік өндіруге және инвестиция жасауға мүмкіндік алды.