文档介绍：粘土矿物
PPT制作：王哲
资料收集：封远飞
资料汇总：李宽
技术顾问：乔兴生
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粘土矿物在钻井液中的价值
钻井泥浆是由粘土、水（或油）和少量处理剂混合形成，具有可调控的粘性、比重和降失水等性能，在大多情土带负电性。
﹥Al-OH + OH- ﹥Al-O- + H2O
任务一：带电性
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（3）吸附
吸附负电性离子（OH-、SiO32-）：使粘土负电性增加
吸附正电性离子（NW-1）：使粘土负电性减少
分类
任务一：带电性
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CEC：pH值等于7的水溶液中100g粘土中可被交换出来的阳离子电荷总数。
粘土带电量通常用CEC表示，CEC越大，说明粘土所带负电荷越多，三种常见粘土矿物的CEC大致如下。
任务一：带电性
矿物名称
CEC
高岭石
3-15
蒙脱石
70-150
伊利石
20-40
思考题：为什么伊利石单位晶胞所带负电荷比蒙脱石多，而CEC却比蒙脱石小？
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阳离子交换容量（, cation exchange capacity)
定义：分散介质pH=7时，100g粘土所能交换下来的阳离子的毫摩尔数（以一价阳离子毫摩尔数表示）。
可用来表示粘土在水中带电性的多少，它与粘土的水化分散、吸附等性质密切相关。
任务一：阳离子交换量
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任务二：粘土矿物的水化机理
粘土矿物的水化机理
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任务二：粘土矿物的水化机理
概念：各种粘土只会吸水膨胀，只是不同的粘土矿物水化膨胀的程度不同而已，粘土水化膨胀受三种力制约：表面水化力，渗透水化力和毛细管作用
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任务二：粘土矿物的水化机理
第二十三页，共三十五页。
任务二：粘土矿物的水化机理
蒙脱石、高岭石、伊利石相同点
共同点：都属于硅铝酸盐，其晶体形状都是层片状的，层与层之间靠-Si-O....Al-O间的氢键或范德华力相连接。在无水（干燥）情况下，层间距离很小（大约1微米左右），而在有水的情况下，层间会吸附和填充大量的水，层间距离可能增加到2—3微米，而且在粘土分子的作用下，水分子被解离成H+正离子和OH-负离子，分别吸附到粘土的晶体平面（一般呈负电性）上和端面（一般呈正电性）上，这时的粘土就成为“水化粘土”了。与干燥粘土相比，水化粘土具有胶体性质，包括膨胀性、流变性、动电性、分散或絮凝性等。
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任务二：粘土矿物的水化机理
蒙脱石、高岭石、伊利石不相同点
高岭石： Bitmap Bitmap Al4[Si4O10]·(OH)8 晶体属三斜晶系的层状结构硅酸盐矿物。多呈隐晶质、分散粉末状、疏松块状集合体。 白或浅灰、浅绿、浅黄、浅红等颜色 土状光泽 2- ～
①折射率：α - , β - , γ - 。
②透明性：透明至半透明。
③吸水性强，和水具有可塑性，粘舌，干土块具粗糙感。 纳米高岭石可以做成涂料。另外，还可以制成不同用途的特种纳米涂料，如抗紫外线涂料、隐身涂料等。纳米高岭石还可用于造纸、环保、纺织、高档化妆品、高温耐火材料的制造。
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任务二：粘土矿物的水化机理
蒙脱石、高岭石、伊利石不相同点
蒙脱石： Bitmap Bitmap Bitmap Ex(H2O)4{(Al2-x,Mgx)2[(Si,Al)4O10](OH)2} E为层间可交换阳离子，主要为Na+、Ca2+，其次有K+、Li+等 单斜晶系；C32h-C2/m；a0= nm,b0= nm,c0=～ nm之间变化。 白色，有时为浅灰、粉红、浅绿色 土状光泽或蜡块光泽 2～ 2～
①甚柔软，有滑感。
②加水膨胀，体积能增加几倍，并变成糊状物。
③具有很强的吸附力及阳离子交换性能。 利用其阳离子交换性能制成蒙脱石有机复合体，广泛用于高温润脂、橡胶、塑料、油漆；利用其吸附性能，用于食油精制脱色除毒、净化石油、核废料处理、污水处理；利用其粘结性可作铸造型砂粘结剂等；利用其分散悬浮性用于钻井泥浆。蒙脱石在医药、畜类（猪，兔）养殖中应用广泛。
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任务二：粘土矿物的水化机理
蒙脱石、高岭石、伊利石不相同点
伊利石 Bitmap ()[](OH)2 晶体主要属单斜晶系的含水层状结构硅酸盐矿物。属于2