1. طريقة تكرير رطب باستخدام البنتونيت، تتألف من خطوات تكسير الخام، وتحويله إلى عجينة (أو طحنه)، والفصل باستخدام الهيدروسيكلون، والتلبد، وتجفيف الكتلة المتلبدة، وتتميز هذه الطريقة بما يلي: قبل عملية التلبد، تُعالج العجينة أولاً بحمض الهيدروكلوريك الصناعي أو أحماض أخرى لضبط درجة الحموضة (pH) لتكون ضمن النطاق 3–6؛ ثم يُضاف محلول كبريتات الألومنيوم الصناعي كمحفز للتلبد، ويفضل أن يكون بكمية كافية لخفض درجة الحموضة في العجينة بمقدار 0.2–1؛ ويُستخدم محلول بولي أكريلاميد كعامل تلبد للعجينة؛ وبعد التلبد، يتم ترشيح اللب وتجفيفه بواسطة مكبس ترشيح حزامي يعمل بالفراغ لتشكيل كعكة ترشيح يبلغ سمكها حوالي 5 مم.
2. طريقة التخصيب الرطب باستخدام البنتونيت وفقًا للمطالبة 1، والتي تتميز بأن تركيز حمض الهيدروكلوريك الصناعي المستخدم يبلغ 20%.
3. طريقة التخصيب الرطب باستخدام البنتونيت وفقًا للمطالبة 1، والتي تتميز بأن محلول كبريتات الألومنيوم الصناعي المستخدم تبلغ تركيزه 20%.
4. طريقة التخصيب الرطب باستخدام البنتونيت وفقًا للمطالبة 1، والتي تتميز بأن محلول البولي أكريلاميد المستخدم تبلغ تركيزه 0.1%.

طريقة التخصيب الرطب باستخدام البنتونيت

يتعلق هذا الاختراع بطريقة لتخصيب المعادن الطينية غير المعدنية.

تشمل عملية تكرير البنتونيت كلاً من الطرق الجافة والرطبة. ويُطبق التكرير الجاف على خامات البنتونيت عالية الجودة التي يزيد محتواها من المونتموريلونيت عن 80%، كما أنها الطريقة الرئيسية للتكرير التي تعتمدها حالياً العديد من الدول. وتتضمن مخطط العملية الأساسي تكسير الخام الخام وطحنه إلى حجم جسيمات معين، ثم تعبئته للبيع. وعلى الرغم من بساطة هذه العملية، إلا أنها تسبب تلوثًا جويًّا خطيرًا، ولا يمكنها معالجة خامات البنتونيت منخفضة الجودة، كما يصعب تثبيت جودتها، مما يجعل من الصعب الحصول على منتجات مؤهلة بشكل مستمر.

تُستخدم عملية التخصيب الرطب على وجه التحديد لمعالجة وتنقية خامات البنتونيت منخفضة الجودة التي يتراوح محتواها من المونتموريلونيت بين 30 و80%. ولم يتم تطوير هذه الطريقة الجديدة في مختلف البلدان إلا منذ سبعينيات القرن العشرين. وتستخدم براءة الاختراع الأمريكية الحالية رقم 3,865,240 الخاصة بالتنقية الرطبة طريقة معالجة كيميائية باستخدام محلول هيكساميتافوسفات الصوديوم. وتعد هذه العملية معقدة نسبيًا، ولها متطلبات زمنية صارمة، ويصعب التحكم فيها، وتستهلك كميات كبيرة من هيكساميتافوسفات الصوديوم، مع كفاءة منخفضة في إثراء المونتموريلونيت، واستهلاك مرتفع للمياه، وقدرة إنتاجية منخفضة للمعدات، وتكاليف إثراء مرتفعة.

هدف الاختراع الحالي: معالجة خامات البنتونيت منخفضة الجودة، وإزالة الطين والرمل والشوائب الأخرى من الخام، وزيادة محتوى المونتموريلونيت، وبالتالي توسيع نطاق ومجالات تطبيق البنتونيت.

يتبنى الحل التقني لعملية التخصيب الرطب باستخدام البنتونيت، الواردة في الاختراع الحالي، الخطوات الخمس التالية:

① تكسير الخام إلى حبيبات بحجم 1 أو 2–3 ملم، ② تحويل الخام إلى عجينة أو طحن، ③ الفصل باستخدام الهيدروسيكلون، ④ التلبد، ⑤ نزع الماء من الكتلة المتلبدة.

نظرًا لأن المونتموريلونيت مادة لينة نسبيًّا، وتتمتع بقدرة عالية على امتصاص الماء، ويمكن أن تتفكك عند انتفاخها في الماء، يتم تكسير خام البنتونيت الخام إلى حجم يبلغ حوالي 1 مم باستخدام كسارة فكية وكسارة أسطوانية، ثم يتم تحضير العجينة عن طريق عملية التلبيد. أما بالنسبة لبعض خامات البنتونيت التي لا تتفكك أو تتفكك بشكل ضعيف في الماء، فيمكن سحق الخام إلى حجم يتراوح بين 2 و3 ملم، ثم يتم تحضير العجينة عن طريق الطحن. ويفضل أن يتراوح تركيز العجينة في كل من عمليتي التحويل إلى عجينة والطحن بين 15 و22%.

بعد التشتت في الماء، يشكل معجون البنتونيت معلقاً يتكون أساساً من جزيئات المونتموريلونيت. بالنسبة لجزيئات المونتموريلونيت الفردية، تتشكل جسيمات غروانية من البنتونيت المشحونة. وبفعل الجذب الكهروستاتيكي، تتشكل طبقة من الأيونات ذات الشحنة المعاكسة حول الجسيمات الغروانية، أي بنية طبقة مزدوجة كهربائية. يتمتع هذا المعلق باستقرار جيد، وحتى بعد مرور عدة أيام، لن تترسب أي طبقة مائية صافية.

في ضوء الأسباب المذكورة أعلاه واحتياجات الإنتاج الصناعي، يُعد التجهيز الرطب للبنتونيت مناسبًا لطرق الفصل بالجاذبية. ولذلك، يعتمد الاختراع الحالي على الفصل باستخدام الهيدروسيكلون للمعجون لإزالة الطين والرمل والشوائب.

تتمثل الميزة التقنية لعملية التخصيب الرطب في الاختراع الحالي في أنها تعتمد ببساطة على ثلاثة كواشف لمعالجة عجينة المركز، مما يتغلب على صعوبة الترشيح وإزالة الماء في عملية تخصيب البنتونيت. أولاً، يُستخدم حمض الهيدروكلوريك الصناعي أو أحماض أخرى لضبط درجة الحموضة (pH) لللب في نطاق 3–6، بهدف تدمير خصائص لب البنتونيت دون التأثير على الخصائص المتأصلة في البنتونيت. ثم يُضاف محلول كبريتات الألومنيوم الصناعي كمحفز للتلبد، بكمية كافية لخفض درجة الحموضة في اللب بمقدار 0.2–1 إضافي، مما يوفر مادة التلبد ويقلل من لزوجة الكتلة المتلبدة، مما يجعل بنيتها فضفاضة وأسهل في إزالة الماء منها. وأخيرًا، يُضاف محلول بولي أكريلاميد كعامل تلبد لتعزيز عملية التلبد والترسيب لعجينة المركز، مما يؤدي إلى إزالة جزء من الماء. يتم في النهاية تجفيف الكتلة المتكتلة التي تشبه الدماغ، والتي لا تزال تحتوي على كمية كبيرة من الماء، بواسطة مكبس ترشيح حزامي يعمل بالفراغ لتشكيل كعكة ترشيح بسمك حوالي 5 مم.

يتغلب الاختراع الحالي على الصعوبات المتعلقة بالتلبد والترشيح وإزالة الماء، ويكمل عملية إنتاج صناعية جديدة لتجهيز البنتونيت بالطريقة الرطبة. يمكن أن تصل مؤشرات نزع الماء من المركز إلى: تكوين كعكة الترشيح بمحتوى رطوبة يتراوح بين 46 و63.6%، بمتوسط 55.73%؛ محتوى المواد الصلبة في المرشح يتراوح بين 0.071 و0.027%، بمتوسط 0.14%.

بالمقارنة مع العملية الرطبة الواردة في براءة الاختراع الأمريكية رقم 3,865,240، يتميز الاختراع الحالي بمزايا تفوقها، حيث يتميز بمخطط تدفق بسيط، وعملية مستمرة، وقدرة إنتاجية أكبر، ومؤشرات فصل أفضل، ومتطلبات زمنية أقل صرامة مما يسهل التشغيل، واستهلاك أقل للمياه، وتكاليف أقل للمواد الكيميائية، وتشكيل جيد لكعكة الترشيح، ومحتوى رطوبة أقل، ومحتوى أقل من المواد الصلبة في المرشح، وتكاليف تكرير أقل.

التجسيد المفضل للاختراع الحالي:

وإذا أخذنا عملية التخصيب الرطب لخام الطبقة السابعة من البنتونيت في لينآن بمقاطعة تشجيانغ كمثال: يتم تكسير الخام الأولي إلى حبيبات بحجم 1 مم بواسطة كسارة فكية، ثم ينقع لمدة 16 ساعة، بعد ذلك يتم تحويله إلى عجينة. يتم تغذية العجينة تحت ضغط معين إلى هيدروسيكلون من طراز 600 EX للفصل، مع ضبط حجم فوهة التفريغ وحجم فوهة الفائض لتحقيق فصل جيد للبنتونيت. بعد التصفية الأولية والتنظيف، يتم الحصول على مركز. ثم يتم تعديل درجة الحموضة (pH) للعجينة إلى 4.5 باستخدام حمض الهيدروكلوريك الصناعي 20%، ثم يضاف محلول كبريتات الألومنيوم الصناعي 20% لخفض درجة الحموضة (pH) للعجينة إلى 4. وأخيرًا، يُضاف مادة التلبد عبارة عن محلول بولي أكريلاميد بنسبة 0.1% لتعزيز عملية التلبد والترسيب للمركز وإزالة المرشح. ثم يتم تغذية المركز المتكتل إلى مكبس ترشيح حزامي يعمل بالفراغ، باستخدام فراغ يبلغ 200 مم زئبق وسرعة حزام تبلغ 0.70 م/دقيقة للترشيح وإزالة الماء، مما ينتج كعكة ترشيح عند سعة الإنتاج.