Niektóre własności bentonitów i iłów bentonitowych z Chmielnika

R O C Z N I K P O L S K I E G O T O W A R Z Y S T W A G E O L O G I C Z N E G O A N N A L E S D E L A S O C l E T E G E O L O G I Q U E D E P O L O G N E

Tom (Volume) XXVII — 1957 Kraków 1958

JA N J. GŁOGOCZOWSKI

NIEKTÓRE WŁASNOŚCI BENTONITÓW I IŁÓW BENTONITOWYCH Z CHMIELNIKA

(14 fig.)

S o m e p ro p e rtie s of b en to n ite s an d b en to n itic clays fro m C h m ieln ik

(14 fig.)

S t r e s z c z e n i e : zw iązku z p oszu k iw an iem iłó w nadających się do u ż y t­

ku w w ie r tn ic tw ie przeprow adzono badania iłó w b en ton itow ych i b en ton itów z C hm ielnika. Iły zw an e b en ton ito w y m i sk ład a ją się g łó w n ie z illitu oraz zm ien ­ nej ilo śc i m ontm orylon itu. B en to n ity w y stęp u ją ce w form ie cien k ich w a rstew ek są n iem a l czy sty m m on tm orylon item żela zo -w a p n io w y m . P ojem ność w y m ia n y jo­

now ej b en to n itów jest niska. W cza sie dłu gotrw ałego m ielen ia iłó w b en to n ito ­ w y ch — prow adzonego w różnych w arun kach — ulega dużym zm ianom k sz ta łt k rzy w ych term icznych, co w sk a zu je na przech odzen ie p ierw otn ego zesp o łu m i­

n era łó w ila sty ch (głów nie illitu) w n o w e n ie rozpoznane bliżej m in erały, zbliżone do g ru p y m in erałów m on tm orylon itow ych,

W STĘP

Zagadnienie płuczek wiertniczych stanowi obecnie w w iertnictw ie jedno z zasadniczych zagadnień, których rozwiązanie pozytywne decy­

duje o sukcesach wiercenia głębokich otworów. Najczęściej płuczkam i w iertniczym i są zawiesiny m inerałów ilastych powstające sam orzutnie w czasie zwiercania skał ilastych. Jednakże nie zawsze zawiesiny te posiadają odpowiednie własności, które powinny cechować dobrą płuczkę.

Własnościami odgrywającymi zasadniczą rolą są: mała wiskoza, duża tiksotropia, jak najm niejsza filtracja (przenikanie wody przez utw orzo­

ny na ścianach odwiertu osad), wreszcie odpowiedni do głębokości i spo­

dziewanych w ystąpień gazu czy też ropy, ciężar właściwy.

Dlatego dla uzyskania płuczek o dobrych własnościach stosuje się w ybrane iły naturalne lub odpowiednio spreparowane. Niezależnie od tego stosuje się regulowanie własności płuczki przez odpowiednie do­

datki chemikaliów.

— 196 ^—

Z minerałów ilastych najważniejszą rolę odgrywa tutaj m ontm o- rylonit, którego zawiesiny wodne odznaczają się najlepszym i własnoś­

ciami reologicznymi. Dlatego poszukiwania w sikali przemysłowej pro­

wadzone są w kierunku znalezienia iłów montm orylonitowych, a szcze­

gólnie bentonitów. Iły te przerabia się następnie metodą suszenia i mielenia wraz z dodatkiem środków dyspergujących na sproszkowane m ateriały do płuczek.

W YSTĘPOW ANIE M IOCEŃSKICH BENTONITÓW I IŁÓW BENTONITOW YCH W POLSCE

Występowanie iłów bentonitowych i bentonitów związanych z utw o­

ram i miocenu znane jest w polskiej literaturze geologicznej od 1935 r.

z szeregu publikacji. Dane te odnoszą się głównie do okolic Krzemieńca i Lwowa. A. M. D e n i s ó w (1955), M. K a m i e ń s k i (1935), M. K a m - p i o n i (1935), G. J. M o l a w k o (1955), J. C z a r n o c k i (1939),

Zb. S u j k o w s k i (1935 b), Zb. S u j k o w s k i (1935 c).

T a b e l a 1

T o r t o n S a r m a t dolny środkowy | górny dolny środkowy

1 L w ów g. K ortum owa 1

1 L w ów g. Chołrn S ła w y 1

1 N ow osiółki 1

III Stary Poczajew 1

1 T iaczew o 1

1 ^{W eryń 1}

1 K ije k/Buska Zdr. 2

II Borki D om inikańskie 1

1 ^{Ratyń 1}

1 L w ów K ajźerw ald i

1 Lubień M ały 1

1 Opoka k/R achow a 3

1 1 Chm ielnik 4

1 K rzem ieniec 1

1 ^{Żołoby 1}

h elw et 1 Żukowiec 1

w . br. w ęgl. 1 ^{Sznury 1}

1 1 W rzaw y 5

dane w g 1- J. J. P i e k u n a, 2- W. K r a c h a, 3- J. C z a r n o c k i e g o , 4- Z. K ir ­ c h n e r a, 5- K. K o w a l e w s k i e g o -

1 3*

— 197 ^—

Z załączonej tabeli 1, zestawionej na podstawie zaczerpniętych z opracowań J. C z a r n o c k i e g o (1939), W. K r a c h a (1955), Z. K i r c h n e r a (fide J. K i c u ł a i W. M o r y c 1956), I. F. P i e - k u n a (1956), wynika, że w miocenie bentonity w ystępują zasadniczo w dwóch poziomach: a) dolnym tortonie, b) tortonie górnym i dolnym sarmacie. Ostatnio stwierdzono występowanie bentonitu również w w ar­

stwach brunatno-węglowych helw etu. Krzywe term iczne tych bentoni­

tów (11, 16, 18) przedstawiono na rysunkach (fig. 1 — 3).

Fig. 1. K rzyw e term iczne różnicow e b en ton itów tor- tonu dolnego (wg J. F. P iekuna 1956).

1 —■ L w ów ; 2 — S tary P oczajew ; 3 — Chołm S ław y; 4 — W eryń; 5 — T iaczew o

Fig. 1. D ifferen tia l therm al curves o f th e L ow er T or- tonian ben to n ites (according to J. F. P iek u n 1956).

1 — L w ów ; 2 — S tary P oczajew ; 3 — Chołm S ław y; 4 — W eryń; 5 — T iaczew o

Fig. 2. K rzyw e term iczne różnicow e b en ton itów tor- tonu górnego (wg J. F. P iekuna, 1956).

1 — Borki D om inikańskie; 2 — K ajzerw ald;

3 — L ubień M ały; 4 — R atyń

Fig. 2. D ifferen tial therm al curves of the U pper T or- tonian bentonites (according to J. F. Piekun, 1956).

1 — B orki D om inikańskie; 2 — K ajzerw ald;

3 — L ubień M ały; 4 — R atyń

330

Fig. 3. K rzyw e term iczne różnicow e b en ton itów Sar­

m atu dolnego (wg J. F. Piekuna, 1956).

1 — K rzem ieniec; 2 — Żołoby; 3 — Żuv ow iec Fig. 3. D ifferen tia l therm al curves of the L ow er S ar- m atian b en ton ites (according to J. F. P iekun

1956).

1 — K rzem ieniec; 2 — Żołoby; 3 — Żuk ow iec

— 198 ^—

Na południowym obrzeżeniu Gór Świętokrzyskich znane były od dawna drobne wystąpienia bentonitu, niektóre z nich eksploatowano na małą skalę.

J. C z a r n o c k i (1939) opisuje jedną z pierwszych kopalń ben­

tonitu w Opoce pod Rachowem. B entonit w ystępuje tutaj pod w apie­

niam i drobnolitotam niowym i wieku górnotortońskiego jako w arstw a do­

chodząca do 90 cm miąższości. B entonit ten wykorzystywany był do produkcji ziemi odbarwiającej pod nazwą „Supersileton” .

W. K r a c h wspomina o jednym z w ystąpień bentonitu w prze­

kopie kolejowym w Kijach koło Buska Zdroju (1955) w poziomie nad- litotam niowym tortonu dolnego.

W jednej z najnowszych prac K. K o w a l e w s k i (1957) donosi o znalezieniu bentonitu w odwiercie przew iercającym utw ory miocenu w widłach Wisły i Sanu w miejscowości Wrzawy. Otwór ten na głę­

bokości 131,90 do 132,40 m naw iercił m argiel jasnoszary z w arstew ką bentonitu o grubości 1,5 cm i tufitu o grubości 0,5 cm. Horyzont ten należy do w arstw gipsowych tortonu górnego. Dalej na głębokości 172,40 — 174,10 oraz 182,40 stwierdzono występowanie drugiego horyzon­

tu bentonitowego w warstw ach brunatno-w ęglowych helw etu. W ystę­

powanie bentonitu w helwecie jest pierwszym znanym dotychczas w li­

teraturze stwierdzeniem znalezienia bentonitu w utw orach tego wieku.

W pierwszych latach po wojnie bentonity oraz tzw. iły bentonitowe eksploatowane były intensyw nie w rejonie Chmielnika. Prowadzono naw et próby wykorzystania ich jako surowców do produkcji sproszko­

wanych m ateriałów do płuczki wiertniczej. Eksploatacja tych iłów po­

stała jednak w ostatnich latach bardzo ograniczona.

Ostatnio na bentonity i iły bentonitow e tego rejonu zwrócił uwagę przemysł naftowy, poszukując wysokowartościowych surowców do pro­

dukcji sproszkowanych m ateriałów do płuczki wiertniczej. In sty tu t Naftowy prowadził w tym celu od szeregu lat systematyczne bada­

nia iłów tak karpackich, jak i pozakarpackich ( C z a j k o w s k a 1952).

Wykonane ostatnio prace badawcze jak i geologiczne pozwoliły na ocenę tych iłów pod względem przydatności ich dla przem ysłu, rzu ­ cając równocześnie światło na ich charakterystykę mineralogiczną i che­

miczną.

Bentonity w pobliżu Chmielnika w ystępują jako prawie jednolita w arstw a grubości od kilku do kilkunastu cm pod przykryciem iłów zielonawoszarych, których miąższość sięga kilku do kilkunastu metrów.

Sama wkładka czystych bentonitów nie jest jednorodna i rozróżnić w niej można odmianę białą, kremową, różową i szarą. B entonity te m ają konsystencję kredo watą i łatwo dają się kruszyć w palcach.

Dla naświetlenia warunków Występowania bentonitu i iłów ben­

tonitowych w rejonie Chmielnika mogą służyć dwa profile litologiczne odwiertów (nr 16 i 17) (fig. 4) oraz schematyczny przekrój geologiczny wykreślony przez te odwierty (fig. 5). (Profile i przekrój opracowane przez J. K i c u ł ę (1956).

Jak stwierdzono, wkładka bentonitu w ystępuje niem al we w szyst­

kich odwiertach w spągu iłów zwanych bentonitow ym i niem al na kon­

takcie ze zlepieńcem wapiennym, od którego oddziela ją cienka w arstw a

— 199 ^—

/ i 1

3 4 5 6

7 8

9

10

11

12 13 14 15 16- 17

18 19

l glw a 9/eba

\s.zapiaszcz.

Odu/e/i nr. 1?

\ / f z/e/o n a w szaryfzaa'c.

zdftauym ) z otacza/lrami\

capienia

>—óenfontfouy <

z/e/om uo -szary

''A&

- ^{o -} - ^©

-^o

< * OnO /o

j-jśrłac/h ben/on/fa b/afego

iłzo f/a u o - z/e/ony zap/aszczony

z/pp/en/ec uapienny

ilu zielonawoszarego z nalotem rdza­

wym, zapiaszczonego. W wielu od­

wiertach stwierdzono występowanie dwu poziomów bentonitu w odstę­

pie około ² m od siebie, przy czym poziom górny nie w ystępuje wszę­

dzie na całym przebadanym obsza­

rze.

Według Z. K i r - c h n e r a iły bentonitowe Chmielnika są wieku sarmackiego, ale prawdopodobnie przynajm niej dolne w arstw y dol­

nego poziomu są wieku górnotor- tońskiego, ponieważ (znaleziony tam Spririalis nie występuje w Sarmacie.

Za górno tortońskim wiekim prze­

mawiają również pewne powiązania tegoż poziomu z poziomem nadano- malinowym w rejonie Biłgoraja, Mielca, Niwiski” —

Fig. 4. P r o file lito log iczn e od w iertów 16 i 17 w rejon ie C hm ielnika (wg.

J. K icu ły 1956) .

Fig. 4. L ith ological sections of borings on 16 and 17 in the region of C hm ielnik (according to J. K i- cuła 1956).

n.p./n

Fig. 5. S ch em atyczn y przekrój geologiczn y w a r stw p rzyp ow ierzch n iow ych w r e ­ jonie C h m ielnika (wg J. K icu ły, 1956).

1 — czw artorzęd; 2 —' i ł zielon aw oszary z otoczakam i w ap ien ia; 3 — ił b en ton i­

tow y zielonaw oszary; 4 — b entonit biały; 5 — zlep ien iec w a p ien n y Fig. 5. Schem atic geolo g ica l section of near surface strata in th e region of

C hm ielnik (according to J. K icu ła 1956).

1 — Q uaternary; 2 — g reen ish grey c la y con tain in g lim esto n e pebbles;

3 — green ish grey b entonitic clay; 4 — w h ite bentonite; 5 — con glom erate of lim esto n e pebbles

— 200 ^—

BADANIA BENTONITÓW I IŁÓW BENTONITOWYCH Z CHMIELNIKA

Dla rozpoznania składu mineralogicznego iłów z Chmielnika prze­

znaczonych do przeróbki na sproszkowany m ateriał do płuczek w iert­

niczych zastosowano kompleks metod analitycznych, składający się z analizy termicznej rożnicowej, analizy chemicznej, analizy metodą barwienia, analizy rentgenostrukturalnej oraz oznaczeń pojemności w y­

miany jonowej. Zespół tych badań pozwolił na określenie przybliżonego składu mineralnego tych iłów. Ze względu na fakt, że głównym skład­

nikiem w arunkującym dobroć m ateriału dla płuczek wiertniczych jest m ontm orylonit w interpretacji analiz termicznych podano szacunkowo jego zawartość. Ze względu na brak dotychczas ścisłego kryterium okre­

ślania tego m inerału, wartości te mogą być obarczone błędem docho­

dzącym do około ± 5% zawartości.

a. A n a l i z y t e r m i c z n e

Dla ustalenia ściślejszego szablonu oceny zawartości m ontm orylo- nitu w badanych iłach wykonano mieszanki wzorcowe iłu z otworu ^{1 0} (głęb. 0,3 — 2 m) przyjętego na podstawie krzywych term icznych jako typowy illit oraz bentonitu oczyszczonego z domieszek iłu ciemnego z otworu 5 (głęb. 2,7 m) określonego na podstawie krzywych term icz­

nych jako niemal czysty montm orylonit. Mieszanki o zawartości 10, 25, 50 i 75% m ontm orylonitu w ile illitowym poddano analizie term icz­

nej różnicowej. Jak widać z przedstawionych na rys. ⁶ krzyw ych te r­

micznych, najbardziej charakterystycznym kryterium oceny zawartości m ontm orylonitu w iłach jest występowanie i wielkość w ychylenia endo- termicznego z maksimum około 700°. Mniej charakterystyczne jest zanikanie, w miarę wzrostu zawartości m ontm orylonitu w próbce, wy­

chylenia endotermicznego z maksimum w pobliżu 600°. Natom iast duże wychylenie endotermiczne na początku krzywej w interw ale tem pera­

tu r 100 — 300° nie jest w tym przypadku charakterystyczne dla za­

wartości m ontm orylonitu, jakkolwiek wielkość tego wychylenia zmienia się prawidłowo ze wzrostem jego zawartości w próbce badanej. Zazna­

czyć przy tym należy, że krzywe termiczne m ają w zakresie tem pera­

tu r 300 — 500° nieco zmieniony kształt ze względu na obecność sub­

stancji organicznej w ile określonym jako illit

Opisane powyżej krzywe wzorcowe miały służyć tylko jako przy­

bliżone kryterium oceny zawartości m ontm orylonitu, z tego też powodu nie prowadzono szczegółowych badań i pomiarów mogących w efekcie- dać ścisłe cyfrowe ujęcie zależności pomiędzy zawartością tego skład­

nika a wielkością wychylenia endotermicznego.

Tego rodzaju oznaczenie zawartości określić by można jako sza­

cunkowe — półilościowe, przy czym, jak to już w spom niano,.określenie zawartości m ontm orylonitu może być obarczone błędem rzędu 5% za­

wartości.

Na podstawie powyższych wzorcowych analiz termicznych przy­

jęto następującą nom enklaturę badanych iłów w zależności od wzajem ­ nego stosunku zawartości m ontm orylonitu i illitu: „montmorylonit*’ —

a ^b

Fig. 7 a i 7 b. Krzyw e term iczne różnicowe oraz w yniki barw ienia bentonitów i iłów bentonitow ych z Chmielnika (wg M. Soleckiego).

O — zabarw ienie błękitem metylenowym

• — zabarw ienie błękitem metylenowym z dodatkiem KC1 + — zabarw ienie benzydyną

Skala odcieni barw : I — fioletowy; II — fioletowoniebieski; III — ciem­

noniebieski; IV — niebieski; V — błękitny; VI — błękitnozielony; VII — zielony; V III — niebieskoszary wyblakły; IX — niebieskogranatow y w y­

blakły; X — zielonoszary wyblakły; XI — jasnofioletowy

Fig. 7 a and 7 b. D ifferential therm al curves and results of coloration of bento­

nites and bentonitic clays from Chmielnik (According to M. Solecki).

O — coloured w ith m ethylene-blue

• — coloured w ith m ethylene-blue w ith addition of KC1 + — coloured w ith benzidine

Colours explanation: I — violet; II — violet blue; III — dark bleu; IV — blue; V — light blue; VI — greenish blue; V II — green; V III — pale grey blue; IX — pale dark blue; X — pale grey green; X I — light violet

— 2 0 1 —

0^{° ?}00^° *00^“ 800^{° №} 0^° .

;/ / l f m o n tm c r

Fig. 6. K rzyw e term iczne różnicow e m ieszan in m on tm orylon itu (benton it z otw..

5 a głęb. 1 — 2,7 m) i illitu (ił z otw . 10, głęb. 0,3 — 2 m) z C h m ieln ik a Fig. 6. D iffe r e n tia l th erm al curves of m on tm orillon ite (bentonite from boring 5 a,

depth 1 — 2,7 m) and illite m ix tu res (clay from boring 10, depth 0,3 — 2 m) from C hm ielnik

powyżej 75% m ontm orylonitu, „ił m ontm orylonitowo-illitowy” — 50%

do 75% m ontm orylonitu, „ił illitowo-montmorylonitowy — 5 do 50%

m ontm orylonitu, „ił illitow y” o zawartości m ontm orylonitu 0 do 5%.

Poniżej przedstawiono wyniki analiz term icznych próbek iłów z otworów wiertniczych w Chmielniku (termogramy podano zbiorczo na fig. 7 a, b.):

O d w i e r t 2.

P róbka z głęb okości 6,5 — 15,45 m (ił b en ton ito w y zielo n a w o sza ry ); próbka śred ­ nia: ił illito w o -m o n tm o ry lo n ito w y z dużą zaw artością su b stan cji organicznej oraz

obecnością lim o n itu (getyt). S zacunkow a zaw artość m on tm orylon itu około 25%.

O d w i e r t 3

P róbka z głęb okości 7 — 12 m (ił b en ton itow y zielo n a w oszary ); próbka śred ­ nia: ił illito w o -m o n tm o ry lo n ito w y z dużą zaw a rtością su b stan cji organicznych.

Szacu n k ow a zaw artość m ontm orylon itu około 10%.

O d w i e r t 4

P róbka z głęb okości 1 — 4 m (ił zielon aw oszary z otoczakam i w ap ienia);

próbka średnia: ił illito w y z dużą zaw artością su b stan cji organicznych oraz obec­

nością lim on itu (getyt). Z aw artość m on tm orylon itu poniżej czułości analizy.

P róbka z głęb okości 4 — 9 m (ił b en ton itow y zielonaw oszary, ciem ny); próbka średnia: ił illito w o -m o n tm o ry lo n ito w y z dużą zaw artością su b stan cji organicznych oraz obecnością lim on itu (getyt). S zacunkow a zaw artość m on tm orylon itu o k o ło - 10 — 20%.

P róbka z głęb okości 1 — 15 m (ił zielonaw oszary); próbka średnia: ił illito ­ w o -m o n tm o ry lo n ito w y z dużą zaw artością su b stan cji organicznych, ślad am i lim o —

nitu oraz sporą ilością pirytu. Z aw artość m ontm orylon itu pow yżej 25%.

— 202 ^—

O d w i e r t 5

Próbka z g łęb ok ości 1 — 2,7 m (ił b en ton ito w y zielo n a w o sza ry ); próbka śred ­ nia: ił m on tm o ry lo n ito w o -illito w y z n ie w ielk ą ilością su b sta n cji organicznej. Z a­

w artość m on tm orylon itu pow yżej 50%.

P róbka z głęb ok ości 1 — 2,7 m próbka w y b ran a (tylko jasn e okruchy): m o n t- m orylonit

O d w i e r t 6

Próbka z głęb okości 5 — 16 m (ił b en ton itow y zielonaw oszary); próbka śred ­ nia: ił illito w o -m o n tm o ry lo n ito w y z dużą zaw artością su b stan cji organicznych oraz z dużą ilością pirytu. Z aw artość m ontm orylon itu około 10 — 20%.

O d w i e r t 7

P róbka z głęb okości 0,7 — 12,8 m (ił b en ton itow y zielon aw oszary z m ałą ilo ś­

cią otoczaków w ap ien ia); próbka średnia: ił illito w o -m o n tm o ry lo n ito w y z dużą zaw artością su b stan cji organicznych oraz p irytu . Z aw artość m on tm orylon itu oko­

ło 10 — 20%.

Próbka z głęb okości 0,7 — 12,8 m ; próbka w yb ran a (ił żółty): ił m on tm orylo­

n ito w o -illito w y ze średnią zaw artością su b stan cji organicznej oraz lim o n itu (getyt).

Z aw artość m on tm orylon itu pow yżej 50%.

O d w i e r t 8

Próbka z głęb okości 1,5 — 4,5 m (ił zielon aw oszary z otoczakam i w ap ienia);

próbka średnia: ił illito w o -m o n tm o ry lo n ito w y z zaw artością su b stan cji organicz­

nych. Z aw artość m on tm orylon itu około 25%.

P róbka z głęb ok ości 0,5 — 9,5 m (ił zielonaw oszary); próbka średnia: ił illi­

tow o -m o n tm o ry lo n ito w y z dużą zaw artością su b stan cji organicznej oraz pirytu.

Zaw artość m ontm orylon itu około 10 do 20%.

O d w i e r t 9

P róbka z głęb okości 6,2 — 8 m (ił zielonaw oszary, zapiaszczony z otoczakam i w ap ien ia, próbka średnia: ił illito w y z zaw artością su b sta n cji organicznych i lim o ­ n itu (getyt). Z aw artość m ontm orylon itu poniżej czułości analizy.

Próbka z głęb okości 8 — 18,6 m (ił b en ton itow y zielonaw oszary); próbka śred ­ nia: ił illito w y z dużą zaw arto ścią su b stan cji organicznych. Z aw artość m o n t­

m orylonitu w granicy czułości an a lizy (5 — 10%).

O d w i e r t 10

Próbka z głęb ok ości 0,3 — 2 m (ił żółtaw ozielo n y z otoczakam i w ap ienia);

próbka średnia: ił illito w y z zaw artością su b stan cji organicznych. M ontm orylonitu n ie stw ierd za się.

Próbka z głęb ok ości 2 — 5 m (ił zielon aw oszary z otoczakam i w ap ienia);

próbka średnia: ił illito w y z zaw artością su b stan cji organicznych. M ontm orylonitu n ie stw ierd za się.

Próbka z głęb okości 5 — 18,4 m (ił b en ton itow y zielonaw oszary); próbka śred­

nia: ił illito w o -m o n tm o ry lo n ito w y z dużą za w artością su b sta n cji organicznych oraz pirytu. Z aw artość m on tm orylon itu około 20%.

Próbka z głęb okości 0,3 — 18,4 m; próbka w yb ran a (ił n ieb iesk aw y): ił m on t- m orylon itow y z dużą zaw artością su b stan cji organicznych oraz p irytu . Z aw artość m ontm orylon itu około 75%.

Próbka z głęb okości 0,3 — 18,4 m: próbka w yb ran a (ił żółty): ił illito w o -m o n t­

m o ry lo n itow y o śred niej zaw artości su b stan cji organicznych oraz lim o n itu (getyt).

Z aw artość m on tm orylon itu około 30%.

O d w i e r t 11

Próbka z głęb okości 0,3 — 5 m (ił zielonaw oszary z otoczakam i w apienia):

próbka średnia: ił illito w y z zaw artością su b sta n cji organicznych. O becności m ontm orylon itu nie stw ierdzono.

Próbka z głęb okości 5 — 9,5 m (ił b en ton itow y zielonaw oszary); próbka śred ­ nia: ił illito w o -m o n tm o ry lo n ito w y z dużą Zawartością su b stan cji organicznych oraz p iry tu i lim o n itu (getyt). Z aw artość m ontm orylon itu około 25%.

O d w i e r t 12 *

Próbka z głęb okości 6 — 21 m (ił b en ton ito w y zielonaw oszary); próbka śred­

nia: ił illito w y z dużą zaw artością su b stan cji organicznych oraz p iry tu i lim on itu (getyt). O becności m ontm orylon itu n ie stw ierdzono.

— 203 ^—

O d w i e r t 13

Próbka z głęb ok ości 4 — 7 m (ił zielonaw oszary); próbka średnia: ił illito w y z dużą zaw artością su b stan cji organicznych. O becności m on tm orylo n itu n ie stw ie r ­ dzono.

P róbka z głębokości 7 — 17 m (ił b en to n itow y zielonaw oszary); próbka śred - dnia: ił illito w o -m o n tm o ry lo n ito w y z dużą zaw artością su b sta n cji organicznych, p ir y tu i lim onitu. Z aw artość m on tm orylon itu około 30%.

Próbka z głęb okości 17 — 22,2 m (ił b en ton itow y zielonaw oszary); próbka śred ­ nia: ił illito w o -m o n tm o ry lo n ito w y z dużą zaw artością su b stan cji organicznych oraz p ir y tu i lim on itu . Z aw artość m on tm orylon itu około 25%.

Próbka z głęb okości 4 — 22,2 m; próbka w yb ran a (ił niebieski): ił illito w o - -m o n tm o ry lon ito w y z dużą zaw artością su b stan cji organicznych oraz p iry tu i l i ­ m on itu . Z aw artość m on tm orylon itu około 15%.

Próbka z głęb okości 4 — 22,2 m; próbka w yb ran a (białe okruchy): m on tm o - r y lo n it z zaw artością pirytu.

O d w i e r t 14

Próbka z głęb okości 0.2 — 4,6 m (ił zielonożółty); próbka średnia: ił illito w y z za w artością su b sta n cji organicznych. M ontm orylonitu n ie stw ierdzono.

Próbka z głęb okości 4 ,6 —'9,3 m (ił b en ton itow y zielonoszary); próbka śred ­ nia: ił illito w y z zaw artością su b sta n cji organicznych, pirytu, lim o n itu i k alcy tu . O becności m ontm orylon itu n ie stw ierdzono.

Próbka z głęb okości 0,2 — 9,3 m (ił b en ton ito w y zielonoszary); próbka średnia:

ił illito w y z dużą zaw artością su b sta n cji organicznych i p iry tu oraz za w artością lim o n itu (getyt) i k a lcy tu . O becności m on tm orylon itu nie stw ierdzono.

O d w i e r t 15

Próbka z głęb okości 3 — 22 m (ił b en ton itow y częścio w o zapiaszczony); prób­

k a średnia (ił niebieskaw y): ił illito w y z dużą zaw artością su b stan cji organicz­

n ych . O becności m ontm orylon itu n ie stw ierdzono.

Próbka z głęb okości 3 — 22 m; próbka w yb ran a (ił żółty): illit z m ałą za­

w a rto ścią su b sta n cji organicznych.

O d w i e r t 16

Próbka z głęb okości 2 —-18 m (ił b en to n ito w y zielonoszary); próbka średnia:

i ł illito w o -m o n tm o ry lo n ito w y z zaw artością su b stan cji organicznych oraz lim o n itu (getyt). Z aw artość m ontm orylon itu około 25%.

O d w i e r t 17

Próbka z głęb okości 0,4 — 5 m (ił zielonoszary z otoczakam i w ap ien ia); prób­

k a średnia: i ł illito w o -m o n tm o ry lo n ito w y z zaw artością su b stan cji organicznych oraz lim on itu . Z aw artość m on tm orylon itu około 10%.

Próbka z głęb okości 5 — 8,3 m (ił b en ton itow y zielonoszary); próbka średnia:

i ł illito w o -m o n tm o ry lo n ito w y z zaw artością su b stan cji organicznych oraz pirytu, lim o n itu (getyt) i k alcytu . Z aw artość m ontm orylon itu około 20%.

Próbka z głęb okości 0,4 — 8,3 m (ił zielonoszary); próbka średnia: ił illito w o - -m o n tm ory lon ito w y z zaw artością su b sta n cji organicznych, pirytu, lim o n itu (ge­

ty t). Z aw artość m ontm orylon itu około 20%.

O d w i e r t 20

Próbka z głęb ok ości 1 — 6 m (ił zielonoszary); próbka średnia: ił illito w o - -m o n tm o ry lo n ito w y z zaw artością su b stan cji organicznej. Z aw artość m on tm ory­

lo n itu około 10%.

Próbka z głęb okości 6 — 10,5 m (ił b en to n itow y zielonoszary); próbka średnia:

ił m on tm orylon itow y z zaw artością su b stan cji organicznych oraz dużej ilości pirytu . Z aw artość m ontm orylon itu około 75%.

Próbka z głęb okości 0,5 — 10,5 m , próbka średnia (ił n ieb iesk aw y): ił illito w o - -m o n tm ory lo n itow y z k a lcy tem oraz z su b stan cją organiczną i p irytem . Z aw artość m on tm orylon itu około 10%.

Próbka z g łęb ok ości 0,5 — 10,5 m; próbka w yb ran a (ił żółty): ił m on tm ory­

lo n ito w o -illito w y z zaw artością su b stan cji organicznych. Z aw artość m on tm ory­

lo n itu około 50%.

O d w i e r t 21

Próbka z głęb okości 4 — 5,1 m (ił zielonoszary); próbka średnia: ił illito w y

— 204 ^—

z dużą zaw artością su b sta n cji organicznych. Z aw artość m ontm orylon itu w pobliżu, granicy czułości analizy.

Próbka z głęb okości 5,1 — 10,5 m (ił b en ton itow y zielo n oszary); próbka śred ­ nia: ił m o n tm o ry lo n ito w o -illito w y z dużą zaw artością su b stan cji organicznych, l i -

m onitu, pirytu. Z aw artość m on tm orylon itu około 50%.

Próbka z głęb okości 10,4 — 19 m (ił b en ton itow y zielonoszary); próbka śred ­ nia: ił illito w y z dużą zaw artością su b stan cji organicznych, p irytu , k a lcy tu . O bec­

ności m ontm orylon itu n ie stw ierdzono.

Próbka z głębokości 4 — 19 m ; próbka w yb ran a (ił n ieb iesk aw y): i ł m on tm o­

ry lo n ito w o -illito w y z dużą zaw artością su b stan cji organicznych, p irytu i lim o n itu . Zaw artość m ontm orylon itu około 50%.

Próbka z głęb ok ości 4 — 19 m; próbka w yb ran a (ił żółty): m o n tm o ry lon it z m ałą ilością pirytu.

O d w i e r t 22

Próbka z głęb okości 10 — 18 m (ił b en ton itow y zielonoszary); próbka średnia:

ił illito w y z dużą zaw artością su b stan cji organicznych i k a lc y tu oraz o b ecn ością lim on itu (getyt). O becności m ontm orylon itu n ie stw ierdzono.

Próbka z głęb okości 18 — 24 m (ił b en ton itow y zielonoszary); próbka ś r e d ­ nia: ił illito w o -m o n tm o ry lo n ito w y z zaw artością su b stan cji organicznych oraz.

p iry tu i lim o n itu (getyt). O becny rów n ież k alcyt. Z aw artość m o n tm o ry lo n itu około 30%.

Próbka z głębokości 10 — 24 m (ił b en to n itow y zielonoszary); próbka śred ­ nia: ił illito w o -m o n tm o ry lo n ito w y z zaw artością su b sta n cji organicznych oraz pirytu i lim o n itu (getyt). O becny rów n ież k a lcyt. Z aw artość m on tm orylon itu ok o­

ło 30%.

O d w i e r t 23

Próbka z głęb okości 6 — 17 m (ił b en ton itow y zielonoszary); próbka śred nia:

ił bliżej n ie określonego typ u z zaw artością su b stan cji organicznych, p iry tu i l i ­ m onitu.. O becności m ontm orylon itu n ie stw ierdzono.

O d w i e r t 31

Próbka z głęb okości 6 — 23 m (ił b en ton itow y zielonoszary); próbka śred nia:

(ił n ieb iesk a w y z przerostam i białym i): ił m o n tm o ry lo n ito w o -illito w y z za w a rto ś­

cią su b sta n cji organicznych i pirytu. Z aw artość m on tm orylon itu około 50 — 75%.

Próbka z głęb okości 6 — 23; m próbka w yb ran a (ił żółty): ił m on tm ory lo n i­

to w o -illito w y z zaw artością su b sta n cji organicznych. Z aw artość m o n tm o ry lon itu około 50%.

S z u r f 7

Próbka z głęb okości 1,5 — 4 m; próbka średnia: ił m on tm o ry lon itow y z za ­ w artością illitu i k a lcy tu . Z aw artość m on tm orylon itu około 75%.

S z u r f 8

Próbka z głęb okości 0,5 — 1 m; próbka średnia: ił illito w y z zaw a rto ścią su b stan cji organicznych oraz słabo zaznaczającą się obecnością m on tm o rylo n itu .

S z u r f 9

P róbka z głęb okości 0,3 — 1,5 m; próbka średnia: ił illito w y z zaw arto ścią substancji organicznych. Z aw artości m on tm orylon itu n ie stw ierdzono.

S z u r f 11

Próbka z głębokości 0,4 m; próbka średnia: ił illito w o -m o n tm o ry lo n ito w y z zaw artością su b stan cji organicznych i k alcytu . Z aw artość m on tm orylon itu ok o­

ło 25%.

P róbka z głęb okości 0,4 m; próbka w yb ran a (okruchy białe): ił illito w o -m o n t­

m orylon itow y z zaw artością su b stan cji organicznych i dużej ilo ści k a lcy tu . Z a w ar­

tość m ontm orylon itu około 25%.

Czyste bentonity z Chmielnika po usunięciu zanieczyszczeń iłem illitowym dają krzyw e term iczne przedstawione na rysunku 8. Jak wi­

dać z zestawionych termogramów, poszczególne odmiany bentonitu róż­

niące się zewnętrznie barwą posiadają podobne krzywe term iczne róż­

nicowe.

Dla kontroli oznaczeń typu m inerałów ilastych w ystępujących w ba­

danych iłach zastosowano również metodę barwienia.

Barwienie przeprowadzano za pomocą błękitu metylenowego same­

go i z dodatkiem KC1 oraz przy użyciu benzydyny. Otrzymane w yniki barw ienia pokrywają się na ogół z wynikam i analiz termicznych, w ska­

zując na obecność illitu i m ontm orylonitu jako głównych minerałów ilastych wchodzących w skład badanych iłów. W yniki analiz tą metodą przedstawiono na wspólnym rysunku 7 a, b, obejmującym również term o- gram y badanych próbek.

— 205 ^—

O“ 200° 400’ 600^* SOD" 1000°

F ig . 8. K rzyw e term iczne różnicow e różnych odm ian ben ton itu z C hm ielnika.

1 — żółty; 2 — k rem ow y; 3 — żółty; 4 — różow y

Fig. 8. D ifferen tia l therm al cu rv es of v ariou s v a rieties of b en ton ite from C h m iel­

nik.

1 — yello w ; 2 — cream y; 3 — y ello w ; 4 — pink

b. A n a l i z y r e n t g e n o s t r u k t u r a l n e

Analiza rentgenostrukturalna wskazuje, że bentonit czysty w ybra­

n y z próbki iłu z szurfU 7 i głębokości 1,5 — 4 m posiada większość charakterystycznych linii m ontm orylonitu oraz nieliczne linie trudne do zidentyfikowania. Ilość jednak linii i typowe dla m inerałów ilastych ich rozmycie przemawia za tym, że m amy tu do czynienia z pojedyn­

czym m inerałem ilastym .

Próbka z otworu 3 z głębokości 7 — 12 m posiada bardzo skompli­

kow any obraz rentgenostrukturalny wskazujący na wieloskładnikowy agregat m ineralny. Głównym składnikiem tu taj jest illit oraz w m niej­

szych ilościach skalenie, lim onit (getyt), kalcyt, kwarc oraz prawdopo­

dobnie m ontm orylonit.

— 206 ^—

T a b e l a 2 Debajogram próbki bentonitu czystego z szurfu 7

z głębokości 1,5 — 4 m W zględna intensyw ność

!linii d (kX) m ontm orylonit

5 r 14 +

3 r 6,56

2 r 4,44 +

3 r 4,40 +

1 r 2,97 +

3 r 2,53 +

2 r 1,69 +

2 r 1,63 +

4 r 1,51 +

T a b e l a 3 D ebajogram próbki iłu z otworu 3 z głębokości 7 — 12 m

W zględna intensyw ność

linii

d (kX) m nt il sk g q ^kale

5 r 10,54 +

1 r 6,56 +

1 4,13 +

5 3,27 + + +

3 2,95 + + +

1 2,53 + +

1 2,40 +

2 2,25 +

1 2,10 +

1 2,06 +

2 r 1,95 ^_L +.

2 1,89 +

4 1,80 +

1 1,67 +

1 r 1,65 +

4 1,53 +

3 r 1,50 +

O bjaśnienie: m nt — m on tm orylon it; il — illit; sk — sk alen ie; g — gety t;

q — kw arc; kale — k alcyt; r — lin ia rozm yta.

c. A n a l i z y c h e m i c z n e

Analizy chemiczne próbek iłów jak również w ybranego bentonitu czystego potw ierdzają wyniki analiz termicznych, rentgenograficznych i barwienia, wskazując na m ontm orylonit jako główny składnik w ben­

tonitach wyosobnionych, z próbek iłu, w pozostałych zaś próbkach zm ien­

ną zawartość illitu, na co wskazuje szczególnie zmiana stosunku zaw ar­

tości AI2O3 do Si0 2 oraz podwyższona zawartość K2O.

— 207 ^—

Poza tym skład chemiczny ulega dużym wahaniom z powodu zmien­

nej zawartości minerałów akcesorycznych takich jak: kwarc, kalcyt, p iry t i inne (tabl. 2). Szczególnie w analizach zaznacza się duży nad­

m iar SiOg, co tłumaczyć należy obecnością kwarcu, dalej duża ilość CaO, którego zawartość zaliczyć należy głównie na poczet kalcytu, po­

zostałą zaś część jako wchodzącą w skład m inerału ilastego.

W oczyszczonych próbkach bentonitu charakterystyczna jest więk­

sza ilość magnezu, co potwierdzić może obecność m ontm orylonitu ozna­

czonego w tych okazach poprzednimi metodami. Duża ilość żelaza oraz wapnia usprawiedliwiałaby nadanie substancji ilastej nazwy m ontm o­

rylonitu żelazo-wapniowego.

Zaznaczyć tu taj wypada, że ze względu na silne zawodnienie pró­

bek surowych do analizy użyto próbek suszonych w 105°, co oczywiście odzwierciedla się w wielkości przedstawionych cyfr.

Dla porównania w tablicy podano analizy chemiczne niektórych bentonitów mioceńskich wykonane i opublikowane przed 1939 r. Jak z tego zestawienia widać, bentonit z Chmielnika różni się od pozosta­

łych mniejszą zawartością AI2O3, praw ie trzykrotnie większą ilością F e2 0 3 oraz dw ukrotnie większą ilością CaO.

d. O z n a c z a n i e p o j e m n o ś c i w y m i a n y j o n o w e j

Przeprowadzono również próbę oznaczenia pojemności w ym iany jono­

wej dla kilku próbek iłu z tego terenu, jednakże pobranych w okresie wcześniejszym. Jest rzeczą ciekawą, że pojemność ta posiada dużo niższą wartość aniżeli wynikałoby to ze składu m inerałów ilastych określonego za pomocą analiz chemicznych, jak i innych. Według danych literaturo­

w ych pojemność ta powinna wynosić dla illitu około 25 miligramo- równoważniików na 100 g, dla montm orylonitu zaś 85—165 mgrówn/lOO g.

Dla mieszaniny tych minerałów, określonych na podstawie analiz, pojem ­ ność ta zatem może się wahać w szerokich granicach, jednakże nie po­

w inna być mniejsza od 25 mgrówn/100 g.

Tymczasem wartości pojemności w ymiany jonowej badanych pró­

bek bentonitów i iłu odbiegają od wartości wyżej przytoczonych, (ta­

bela 3). Są one dużo niższe i wynoszą dla 0,1 N NaCl 9,78— 32,6 mg­

równ/100 g. dla Na wchodzącego do iłu przy równoczesnym przejściu do roztworu 19,87 — 48,0 mgrówn/100 g jonów Ca. Przy traktow aniu roztworem 0,1 N CaCl2 do iłu wchodzi 9,37 — 18,75 mgrówn/100 g jonów Ca przy równoczesnym przejściu do roztworu 0,65 — 13,0 mgrówn/100 g jonów Na oraz 1,91 — 2,87 jonów K. Wskazywałoby to na nieco odmien­

ny charakter stru k tu ry m ineralnej iłów, aniżeli przypuszczamy na pod­

staw ie analizy mineralogicznej. F akt przechodzenia dużej ilości jonów Ca i iłu do roztworu pod działaniem NaCl przy m ałych ilościach jonów Ca wchodzących do iłu pod działaniem CaCl wskazuje na silne w ysy- cenie badanego zespołu m ineralnego wapniem.

Niezależnie od oznaczania pojemności wymiany jonowej przepro­

wadzono oznaczanie ilości jonów swobodnych przechodzących z iłu do wody destylowanej w czasie kilkunastogodzinnego w ytrząsania iłu z wodą. Zwraca tu taj szczególną uwagę duża ilość potasu przechodzą-

Żestawłenieanaliz chemicznychbentonitówi iłówbentonitowych

— 208 ^—

-Q)Xi

cd

H

•A3

Opoka pod Rachowem bentonit anal. J.Czarnocki 1939 59,18 22,60 4,36 3,11 3,29 7,40 98,94 4.4 3.4

Lwów Kajzerwald bentonit anal. M. Kampioni 1935 51,27 19,17 2,24 0,27 2,19 2.09 0,26 0,35 0,06 0,10 21,86 (CO,) 0,18 100,04 4,6 4,2

Krzemieniec bentonit anal, Z. Sujkowski 1935 48,85 19,04 2,61 0,11 0,33 3,37 3,78 0,16 0,21 0,14 0,66 21,39 100,65 4,4 3,8

Weryń- bentonit brunatny anal. S.Bojarczak 50,44 18,08 2,30 0,08 2,61 2,13 0,28 0,22 0,44 0,16 23,47 100,21 4,6 4,3

Chmielnik ił bentonitowy, otwór 12 głęb. 6—21m anal. J.Gumułka 50,82 14,85 5,93 9,33 1,59 2,03 1,44 10,08 99,07 6,1 4,9 istancję t

Chmielnik- ił bentonitowy, otwór 7 głęb. 0,7- 12,8m anal. J.Gumułka 50,21 15,13 5,98 _______ 10,25 1,49 4.57 2,64 10,63 100,90 5,6 4,5 eliczeniu nasufc suchąw 105°C

Chmielnik- bentonit jasny, otwór 5,głęb. 1 — 2,7 m anal. J.Gumułka 56,22 14,48 9,42 6,48 3,04 1 1.50 0,62 9,34 101,10 6,6 4,6 w prz

•Hcd

a<D

•Nca Jh

a ^cd

JO « Ä A >> c .. « .^. M c j O q oq g g o 3 o o

'S w < to Pä

— 209 ^—

eego do roztworu wodnego, zwłaszcza z iłu bentonitowego, co może mieć związek z charakterem iłlitowym tego iłu. Pojemność wymiany jono­

wej wywiera duży wpływ na sprawę przygotowywania iłów sproszko­

wanych (aktywowanych) dla płuczki. Odgrywa ona zwłaszcza specjalną rolę przy określaniu wielkości dodatku sody przy mieleniu dla otrzy­

mania iłu łatwiej dyspergującego.

METODY PRZERÓBKI IŁÓW BENTONITOW YCH

Ze względu na fakt, że przeróbka fabryczna iłów dokonywana jest na podstawie receptury ustalonej wyłącznie na drodze empirycznej (S. Gierlaszyńska 1953), rozpoczęto w Zakładzie Geochemii Instytutu Naf­

towego wstępne studia nad rozpoznaniem zmian, jakie zachodzą w m i­

nerałach ilastych w czasie mielenia i suszenia iłów naturalnych (M. So­

lecki 1955, J. J. Głogoczowski, M. Solecki 1956). Praca ta nie jest jesz­

cze zakończona, ale stanowi jedynie pierwszy krok na drodze poznania kierunku tych zmian. Ścisłe ustalenie wpływu wszystkich czynników, jakie odgrywają rolę przy przeróbce fabrycznej, pozwoli na pełne opa­

nowanie technologii produkcji. W stępne prace orientacyjne przeprow a­

dzono na ile bentonitowym z Chmielnika.

W yniki przeprowadzonych badań z iłami innych rejonów jako nie wiążących się z tem atem niniejszej pracy nie zostaną tutaj zamiesz­

czone, wspomnieć jednakże należy, że uzyskane w yniki są zbliżone do wyników przedstawionych poniżej. Do badań wstępnych użyto iłu ben­

tonitowego, a nie oczyszczonego bentonitu, z tego też względu wyniki mogą być nieco zmienione przez wpływ m inerałów akcesorycznych, którym i w tym przypadku są: kalcyt, limonit (getyt), kwarc oraz sub­

stancje organiczne. Głównym jednakże m inerałem ilastym tworzącym zasadniczą masę iłu jest illit, dlatego też interpretację wyników prowa­

dzono pod tym kątem widzenia.

Ił bentonitowy poddano zabiegom suszenia i mielenia, w czasie których przeprowadzono kontrolę zmian, jakie w nim zachodzą, za po­

mocą analizy termicznej różnicowej oraz analizy przez oznaczanie strat na wadze w czasie ogrzewania.

Dla stwierdzenia zmian zachodzących podczas suszenia wykonano se­

rię analiz term icznych różnicowych w zakresie tem peratur 40° — 180 °C, pobierając próbki iłu do analizy w odstępach co 20 °G, przy czym czas suszenia w poszczególnych tem peraturach wynosił około 3 godz. W yniki zebrane są na fig. 9. Równolegle do tych badań przeprowadzono szcze­

gółową analizę dehydratacyjną, oznaczając straty na wadze w granicach od 40 do 200 °C w odstępach do 20 °C, przy czym czas ogrzewania w poszczególnych tem peraturach wynosił około 3 godz. W yniki przed­

stawiono na fig. 10.

Z otrzymanych krzywych odwadniania wynika, że wydzielanie się wody w tym interw ale tem peratur nie odbywa się stopniowo, lecz sko­

kami. Zaobserwować można dwa zakresy tem peratur, w których woda wydziela się szybciej, a mianowicie w pobliżu 80 i 140 °C. Szczególnie

14 Rocznik PTG

— 210 —

wyraźnie te dwa interw ały zaznaczają się na różnicowych krzywych odwodnienia (krzywa b na fig. 10).

Na krzywych term icznych różnicowych zaznacza się jedynie stop­

niowe zmniejszanie się efektu endotermicznego z maksimum w ychy­

lenia przy 200 °C.

O?-’ goo» 400° goo° tOOD1

Fig. 9. K rzyw e term iczne różnicow e Fig. 10. K rzyw e odw adniania iłu z iłu z C hm ielnika suszonego w róż- C hm ielnika

nych tem peraturach a — norm alna; b — różnicow a

Fig. 9. D ifferen tia l therm al curves of Fig. 10. D eh y d rata tio n curves of the clay from C hm ielnik dried in clay from C hm ielnik,

various tem peratures a — ordinary; b — d iffe r en ­ tial

Efekty termiczne zarejestrowane w tych tem peraturach podobnie jak i strata na wadze substancji ogrzewanej związane są z wydziela­

niem się wody zaabsorbowanej na powierzchni ziarn oraz wody z prze­

strzeni międzypakietowej. Istnienie dwóch wychyleń na różnicowej krzywej odwadniania wskazywałoby na warstwowe ułożenie drobin wo­

dy w tych przestrzeniach i wydzielanie się jej kolejno z każdej z w arstw po osiągnięciu odpowiedniej tem peratury.

Badanie zmian zachodzących w czasie mielenia przeprowadzono w trzech kierunkach: mielenie na sucho, mielenie w zawiesinie wodnej w środowisku kwaśnym (pH 5) i mielenie w zawiesinie wodnej w śro­

dowisku alkalicznym (pH 9). Mielenie prowadzono w m łynie kulo­

wym porcelanowym przez okres 100 godzin (w każdym zakresie), po­

bierając próbki do badań termicznych w odstępach co 25 godzin m ie­

lenia.

M inerały ilaste wchodzące w skład badanych iłów pod pływem tych czynników ulegają poza silnym rozdrobnieniem daleko idącym prze­

mianom wewnętrznej struktury. Przem iany te uwidaczniają się bardzo wyraźnie w kształcie krzywych termicznych różnicowych jak i szcze­

gólnie wyraźnie krzywych strat na wadze, jakkolw iek zmiany te nie

mogą być jeszcze na podstawie posiadanego m ateriału dowodowego ściśle zinterpretow ane.

M i e l e n i e n a s u c h o . Termogramy analizy termicznej różni­

cowej próbek iłu poddanego mieleniu na sucho przedstawiono na fig. 11.

Krzywe te wykazują stopniowe zmniejszanie się am plitudy poszczegól­

nych wychyleń end©termicznych, a w szczególności wychylania w tem ­ peraturze 800 — 900 °C, które zanika niem al zupełnie po 100-godzinnym mieleniu próbki.

— 211 —

Fig. 11. K rzyw e term iczne różnicow e iłu z C h m ielnika poddanego m ie len iu na sucho

Fig. 11. D iffe r e n tia l th erm al curves of th e cla y from C hm ielnik su b jected to dry p u lverization

Bardziej ciekawe i charakterystyczne zmiany dają się zaobserwo­

wać w kształcie krzywych strat na wadze w czasie ogrzewania, a zwłasz­

cza krzywych wykreślonych w ujęciu różnicowym (fig. 10). Obok ist­

niejących pierwotnie dwóch interw ałów tem peratur, w pobliżu 100 oraz 500 °C, w których zmniejszanie się ciężaru próbki przebiega bardzo szybko, pojawia się trzeci interw ał w okolicy 300 °C przy równoczes­

nym zmniejszeniu się wychylenia w pobliżu 500 °C. Zmiany te w m iarę przedłużania się okresu mielenia postępują dalej i po 100 godzinach wychylenie to zanika niemal zupełnie, przesuwając się równocześnie ku tem peraturze wyższej 600 °C. Powiększa się natom iast nowo po­

wstałe wychylenie w 300 °C.

M i e l e n i e n a m o k r o w ś r o d o w i s k u k w a ś n y m . Do badania wpływu pH środowiska na ił mielony na sucho przygotowano zawiesinę 40% iłu w wodzie, zakwaszając ją dodatkiem HC1 do pH 5.

Na rysunku (fig. 13) zebrano term ogram y analizy term icznej różnicowej próbek iłu mielonego w tych warunkach. Ja k widać, podobnie jak przy mieleniu na sucho, poszczególne wychylenia endotermiczne ulegają stop­

niowemu zmniejszeniu. Odnosi się to zwłaszcza do ostatniego wychy­

lenia w tem peraturze około 900 °C. Jednakże jeszcze po 100 godzinach mielenia wychylenie jest widoczne. Zaznacza się równocześnie pojawie­

nie się nowego wychylenia endotermicznego z maksimum około 220 —

14*