石化工业中膨胀粘土的识别

D2 PHASER是一种便携式台式x射线衍射仪(XRD)，用于识别地质样品中的粘土和大块矿物。

粘土矿物质由一大类细粒度，层状硅酸盐组成，由于散装矿物质的风化，这是由于散装矿物的风化。钻井和采矿行业对粘土特别感兴趣，因为这些矿物质通过物理性质与相邻地质形成。

在本文中，使用X射线衍射（XRD）与粘土的定性分析D2 PHASER台式衍射仪，(图1)进行了详细讨论。本文还介绍了如何识别膨胀粘土的种类。

图1所示。D2 Phaser Benchtop衍射仪。

粘土矿物

有各种各样的离散粘土种类和层间作用。但粘土矿物大致可分为三类;蒙脱石、高岭石和伊利石。蛭石通常被认为是第四类。其他需求的层状硅酸盐矿物包括绿泥石和云母。虽然它们不是明显的粘土，但它们被包括在粘土矿物的研究中。

在三组中，蒙皂石具有吸湿能力，并伴有体积膨胀。粘土，如蒙脱石，被归类为蒙脱石，并经常被称为膨胀粘土。

粘土矿物在一些钻井应用中发挥着重要作用。在水力压裂领域，高浓度的粘土具有较高的延性，并可能导致弱裂缝形成。如果存在膨胀粘土，它可能会在起始过程中导致水诱导的膨胀或负面结果，如在生产步骤中的自愈合。

矿物质鉴定对于为稳定剂和添加剂开发定制的解决方案至关重要。

实验框架

根据美国地质调查局(USGS)所描述的过程，样品被制备为风干和乙醇化定向支架。定向安装使板状粘土矿物颗粒沿基片表面平坦伸展，允许使用反射几何形状的XRD对称扫描探测基底衍射峰。欧洲杯猜球平台通过建立衍射图的衍射峰角(2 θ度)，可以计算基面间距或d间距。经过某些处理后，如乙醇化，初始的d-间距和收缩或膨胀的程度可以识别粘土矿物。例如，在蒙皂土中加入乙二醇会导致基面膨胀，因为多元醇分子会在原子层之间插入，导致它们分离。根据布拉格定律，衍射数据中的相关反射将移动到更大的d间距和更小的衍射角。非膨胀粘土不会出现这种点阵膨胀。糖基化前后的衍射峰保持在同一位置。大块页岩样品使用微粉磨粉碎，并通过声波将其分散在水中(图2)。

加入少量六偏磷酸钠，分散剂，以帮助分离絮凝粘土颗粒和附聚物。欧洲杯猜球平台允许块状矿物质在聚集粘土矿物前1小时（图2）。

图2。精细研磨的地质样品通过超声波分散在水中(左图)。体积和粘土矿物组分用重量分离法进行分离(右图)，然后用倾析法收集粘土矿物。烧杯上的标记是用来跟踪分离过程的。

用粘土级分的上清液通过倾析分离，并在制备取向的安装件时留在一边。这可以是重量传递的，但是该过程可以用离心机加速。通过将分散的粘土颗粒放入玻璃载玻片上并允许悬浮液干燥来制备取向的安装件。欧洲杯猜球平台以滴加的方式加入额外的样品直至获得不透明膜。使用XRD测试干燥的取向安装件，然后通过乙醇化改变。这是通过小心地涂覆在粘土表面上的一小滴乙二醇并允许其吸收（图3）进行的。

图3。准备好的粘土载玻片放置在具有可调高度(顶部)的样品支架中，以便在衍射仪中精确定位。粘土标本分析作为一个干燥定向安装(左下)和再次添加乙二醇(右下)。

通过将它们中的温热的干燥器置于填充少量乙二醇的温暖的干燥器中，可以批量处理多个粘土支架。在处理之后获得第二衍射扫描，以与原始定向安装架进行比较。从许多商业上可获得的粘土标准制备额外的支架，用于实验目的。使用d2相位器，配备高速线性检测器（LynXeye），数据被收集在反射几何中，这是快速数据收集所必需的。

D2相位器可在移动实验室环境中运行，包括板载冷却系统，集成电脑，并以基本的国内电力运行。建议扫描范围应开始= 3°2Q，以便可以充分清楚地观察感兴趣的粘土峰。这两个扫描的总数据收集时间为10分钟。每个样品的总处理时间约为3小时，通常在分离和干燥阶段期间无人看管。

讨论

在每个制备的样品上获得两种扫描，第一扫描收集在未处理的取向载玻片上，并在完全膨胀和糖化的载玻片上收集第二扫描。在图4中，显示两个粘土样本的低角度衍射数据。

图4。两个粘土样品的衍射数据 - 膨润土和高岭石 - 作为取向的安装件和乙二醇样品。Bentonite样本的低角度数据的清晰移位表示沿C轴的膨胀。随着乙二醇的添加，高岭石样品不会溶胀;因此，在同一位置观察到反射。

在膨润土样品中，可以观察到较大的D-间距的生动移位，代表样品溶胀。高岭石反射保持不变。对于收集的粘土分数，研究了许多矿物质物种，如图5所示，包括来自Moscovite和亚氯酸盐的强烈反射。虽然蒙脱石反射在定向安装座中高度加宽，但差点达到视觉上难以验证的重点，膨胀的安装座显示出左右17.4的非常精确的偏移反射，确认该样品中存在膨胀粘土。

图5。从页岩岩石收集的粘土馏分的衍射数据。容易检测到亚氯和斑藓反射，不会在乙醇上移位。宽蒙脱石反射难以在取向的安装中观察，但在加入乙二醇后看起来呈较强的偏移反射。

结论

这篇文章展示了移动D2相位器X射线衍射仪可以有效地用于识别溶胀粘土的存在。使用涉及研磨，分散在水，分离和分散的粘土颗粒的沉积到玻璃载玻片上的简单方法进行样品制备。欧洲杯猜球平台

在反射几何形状中以取向安装测试样品;首先沉积和风干，并在加入乙二醇后。使用小型离心机和温暖的干燥箱，该过程可以在很大程度上加速。本文的聚光灯是蒙灰石粘土鉴定。使用具有额外样品处理的D2相位，例如多加热循环，超出本研究范围的多种加热循环，可以实现更好的综合粘土形态。

该信息已从布鲁克AXS公司提供的材料中获取、审查和改编。欧洲杯足球竞彩

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