Test de viscosité de l'argile bentonite avec le ViscoQC

Problématique / Besoin :

Apprenez comment vous pouvez vérifier la qualité de votre argile bentonite avec un viscosimètre rotatif. L'agent épaississant bentonite est un minéral important pour de nombreuses industries. Laissez le ViscoQC booster votre contrôle qualité ! 

Méthode utilisée / Réponse apportée :

Introduction

L'argile bentonite est une argile plastique très molle qui se compose principalement de montmorillonite. Les principales propriétés de la bentonite sont son gonflement et son comportement d'absorption d'eau. La bentonite augmente son volume plusieurs fois au contact de l'eau. Il crée une substance gélatineuse et visqueuse avec un comportement de fluidification par cisaillement. Le minéral est utilisé dans l'industrie pharmaceutique, alimentaire, cosmétique et chimique. Les propriétés de gonflement de la bentonite sont fréquemment utilisées dans la boue de forage. Au repos, l'argile est un gel très visqueux qui devient liquide pendant le pompage en raison de ses propriétés d'amincissement par cisaillement. Ensuite, l'argile bentonite revient à son état de gelée. Avant la mise en service de la bentonite, la qualité du matériau doit être vérifiée. Le test de la viscosité dynamique avec des viscosimètres rotatifs comme le ViscoQC 100/300 garantit les performances de l'argile pour l'application.

Expérience 

La poudre de bentonite a été dissoute dans de l'eau distillée, générant une solution à 30% (p/v). La solution a été testée à l'aide des viscosimètres rotatifs ViscoQC 100/300 d'Anton Paar. L'accessoire Heli-Plus avec broches à barre en T a été utilisé pour les mesures du comporement pâteux du matériau au repos. L'adaptateur de support motorisé Heli-Plus crée un mouvement hélicoïdal de la broche de la barre en T dans l'échantillon et élimine le problème de "canalisation". Toute autre broche qui tourne à la même hauteur créera un canal d'air dans un tel échantillon. Cela conduira à des valeurs de viscosité sans signification car seule une partie de l'échantillon est en contact avec la broche. L'Heli-Plus avec broches à barre en T assure un contact continu avec l'échantillon intact pendant tout le test de viscosité.

Procédure / conditions d'essai

• 500 mL d'argile bentonite ont été introduits dans un bécher de 600 mL
• La broche T-E / T-F a été insérée dans la pince pour broches à barre en T et fixée au ViscoQC via un couplage magnétique. Le ViscoQC a reconnu qu'une broche à barre en T était connectée et la broche "T-E ou T-F" a été sélectionnée
• Quatre positions de mesure pour l'Heli-Plus ont été définies avant la mesure. 

Mesure avec le ViscoQC 100 : 

• Une vitesse de 10 tr / min a été réglée en mode "Stop at Time (@t)" avec un temps cible de 2 minutes. 

Mesure avec le ViscoQC 300 : 

• La viscosité de l'échantillon a été déterminée à 10 tr / min en utilisant le mode de mesure "Stop at Time (@t)". La collecte de données multipoint a été active pour collecter un point de données par seconde dans le temps de mesure de 2 minutes. Dans les paramètres généraux de la méthode, le "mode hélice" a été activé et le modèle mathématique "Statistiques" a été sélectionné pour déterminer la viscosité moyenne des 30 dernières secondes de la mesure. 
• Une rampe de vitesse linéaire de 1 rpm à 10 rpm avec 4 points de mesure a été réalisée en utilisant le mode de mesure "Speed Scan (SpS)" pour évaluer le comportement du débit. La durée du point de mesure a été fixée à 1 min et 30 s. 
• La force de gel du matériau a été déterminée avec une mesure à 0,5 rpm avec un temps cible de 30 s en utilisant le mode de mesure "Stop at Time (@t)". La collecte de données multipoint a été activée pour collecter un point de données par seconde. Avant de démarrer le test, l'axe du graphique en ligne a été défini (y1 = viscosité dynamique; y2 = couple).

Résultats et discussion

Une vitesse maximale de 12 tr / min est recommandée pour les mesures de rotation avec des broches à barre en T. De préférence, la mesure de la viscosité ne doit être effectuée que pendant le premier mouvement vers le bas. Sinon, un échantillon déjà pré-cisaillé est mesuré, ce qui peut conduire à des valeurs de viscosité plus faibles. La même mesure à 10 tr / min peut être effectuée avec le ViscoQC 300 en utilisant la collecte de données multipoints. Il vous offre la possibilité d'évaluer un changement de viscosité au cours du temps de mesure. Si le progiciel V-Curve est activé sur l'instrument, vous pouvez en outre suivre la mesure via le graphique en ligne et effectuer une analyse statistique. Au début, la viscosité est nulle car la mesure a commencé environ un demi-centimètre au-dessus de l'échantillon. Ensuite, la broche tourne à travers l'échantillon, ce qui conduit à un plateau de viscosité après une courte période de temps. Dans ce plateau, la viscosité peut être moyennée. L'argile bentonite a une viscosité moyenne de 23 400 mPas --> 120,4 mPas. Comme prévu, l'argile bentonite présente un comportement d'écoulement fluidifié par cisaillement avec un indice d'amincissement par cisaillement de 8,3519. Cela signifie que la viscosité diminuera lorsqu'une charge de cisaillement est appliquée à l'échantillon. Ceci est avantageux pour pomper de la boue de forage. Une méthode très simple et rapide pour déterminer grossièrement la résistance du gel consiste à mesurer la viscosité de l'argile bentonite à très faible vitesse. On suppose que d'abord le couple de la mesure augmente en tant que réponse élastique de l'échantillon. L'échantillon commence à s'écouler lorsque le couple cesse d'augmenter. Le % de couple à ce stade peut être corrélé à la force du gel pour le contrôle de la qualité. 

Résumé

Les mesures ont montré que le ViscoQC 100/300 est parfaitement adapté pour déterminer la qualité de l'argile bentonite. La mesure de la viscosité à une ou plusieurs vitesse ainsi que la résistance du gel sont des tests de contrôle qualité de base pour l'argile bentonite. Le Heli-Plus en option avec broches à barre en T est recommandé pour les échantillons pâteux et gélifiés tels que l'argile bentonite. Le ViscoQC 100 offre des contrôles de qualité rapides en un seul point sur la ligne de production. Le ViscoQC 300 offre une analyse plus détaillée avec des déterminations multipoints. Le ViscoQC 300 mis à niveau avec le V-Curve offre des fonctionnalités graphiques et une analyse de modème mathématique, y compris des statistiques.