Способ определения физически связанной воды в глинистых фракциях осадочных пород Советский патент 1986 года по МПК G01N21/81 

Изобретение относится к петрофизи- ческим исследованиям горных пород и касается,в частности.литологических критериев оценки содержания физически связанной воды в минералах трансформаци онного ряда монтморилланит-гидрослюда в глинистых фракциях осадочных пород с ис- Нользованием инфракрасного (ИК) излучения.

Цель изобретения - повышение точности и оперативности определения физически связанной воды в составе минералов трансформационного ряда мснтморштланит-гидрослюда.

Пример ; Готовят пробу исследуемой породы для ИК-анализа по стандартной методике тонкодисперсньгх пленок и проводят ее спектрофотометрирование в диапазонеРчастот 3000-3800 см По полученному спектру определяют величины оптических плотностей пробы в диапазоне частот 3200-3500 , соответствующих характеристическим полосам физически связанной воды, и в диапазоне частот 3600-3700 см, соответствующем характеристическим полосам поглощения гидроксильных

групп. Кроме того, определяют фоновое значение коэффициента пропускания

на частоте 3100 , на которой от сутствуют полосы поглощения.

Полученные результаты используются для подсчета количественного содержания физически связанной воды го, приведенное к 100% глинистых минералов трансформационного ряда монтморилланит-гидрослюда по формуле

- («iT К,) D,

1

(а Т + Kg) Dg 100%

%, (1)

де m - количественное содержание физически связанной воды, приведенное к 100% глинистых минералов трансформационного ряда монтморилланит-гидрослюда;

D, D - величины оптических плотностей пробы в интервалах длин волн, соответствующ11х характеристическим полосам поглощения физически свя:- занной воды и гидроксильных групп каолинита соответственно;

0

5

5

0

5

0,,,

фоновое значение коэффициента пропускания пробы вне областей характеристических полос поглощения пробы;

тангенсы углов наклона линейной зависимости коэффициента соответствия величины концентрации физи- чески связанной воды и каолинита соответственно от фонового значения коэффициента пропускания Т. коэффициенты соответствия величины концентрации физически связанной воды и каолинита соответственно фоновому значению коэффициента пропускания при экстраполяции полученной зависимости до значения Т О,

которая получена, исходя из известности количественного содержания каолинита, т.е.:

К, Kj

э

1 -

ск

100%

(2)

где

. - общее процентное содержание физически связанной воды в пробе;

С - процентное содержание каолинита в пробе.

Так как по закону Бугера-Ламбер- та-Беера оптическая плотность пробы пропорциональна концентрации исследуемого компонента и толщине пробы, то искомые концентрации могут быть представлены в виде

С

где 6 « d- С

D

f (е,с)

(3)

D коэффициент экстйнции; толщина пробы; концентрация искомого компонента;оптическая плотность пробы;

f (,d)- коэффициент соответствия

величины концентрации искомого компонента для заданной толщины пробы. Так как существует однозначная оВратно пропорциональная связь между величиной фонового значения коэффициента пропускания и толщиной образца, т.е. чем больше толщина, тем меньше коэффициент пропускания, то уравнение (3) можно выразить следующим образом

С ( + К) D,

(4)

где

об , К - некоторые постоянные коэффициенты.

Для определения коэффициентов о, и К проводят Определение оптических плотностей пробы каолинитом в заданных интервалах длин волн для разных толщин и устанавливают зависимости коэффициента соответствия величины концентрации каолинита и физически связанной воды cxf, Т + К и У,Т + К, от фонового значения коэффициента пропускания, соответствующего различным толщинам пробы, по которым опреводы в иccлeдye ьrx глинистых фракция отличающийся тем, что, с целью повьпяения точности и оперативности определения физически связанно 5 воды в составе минералов трансформационного ряда монтморилланит-гидро- слюда, измерение количественного содержания каолинита .и физически свя- 3aHHoff воды в пробе исследуемой поро ды проводят путем определения величи оптических плотностей пробы на длина волн, соответствующих характеристическим полосам логлощения физически связанной воды и гидроксильньгх, групп 5 каолинита в диапазоне 3800-3000 см , а также фонового значения коэффициен та пропускания пробы вне областей ха рактеристических полос поглощения для пробы исследуемой породь и пробы

деляют коэффициенты of, , oJ, , К,, К, .

При этом постоянные коэффииценты о,, 20чистого каолинита различной толщины,

o;,есть тангенсы углов наклона получен-а количественное содержание m физиных зависимостей коси X, по которой отло- ески связанной: воды, приведенное к

жены значения коэффициента пропускйния.i до Точки пересечения указанных зависимое,тей с осью У при дают значения К,и.25„„ гидрослюда, .определяют

К, .Значения указанных коэффициентов вформуле данном примере следующие: oi, 0,45,

глинистых минералов трансформационного ряда монтмориллапо

(,7, К, 2,75, К 3,60. Для значения оптических плотностей пробы D, 0,4, D2 0,6 при искомое количественное содержание физически связанной воды, приведенное к 100% глинистых минералов трансформационного ряда монтморилланит-гид- рослюда составляет 12,6% при содержании каолинита 19,3%. Контрольное определение физически связанной воды в исследуемой пробе при помощи термогравиметрической установки Дери- ватограф, в данном примере составив шее 11,0%, показывает хорошую сходимость полученных результатов. Полученная погрешность лежит в пределах допускаемой методической погрешности. Дополнительные эксперименты по- называют, что коэффициент пропускания практически не зависит от величины дисперсности глинистых частиц.

Формула изобретения

Способ определения физически свй- занной воды в глинистых фракциях осадочных пород, включающий измерение количественного содержания каолинита и физически связанной воды в пробе исследуемой породы, по которым определяют содержание физически связанно

воды в иccлeдye ьrx глинистых фракциях, отличающийся тем, что, с целью повьпяения точности и оперативности определения физически связанной воды в составе минералов трансформационного ряда монтморилланит-гидро- слюда, измерение количественного содержания каолинита .и физически свя- 3aHHoff воды в пробе исследуемой породы проводят путем определения величин оптических плотностей пробы на длинах волн, соответствующих характеристическим полосам логлощения физически связанной воды и гидроксильньгх, групп каолинита в диапазоне 3800-3000 см , а также фонового значения коэффициента пропускания пробы вне областей характеристических полос поглощения для пробы исследуемой породь и пробы

чистого каолинита различной толщины,

i до

„„ гидрослюда, .определяют

формуле

глинистых минералов трансформационного ряда монтмориллапо

m

(et. Т + Kt) D,

1 ( + Кг) Рг 100%

где D , и D - величины оптических

плотностей пробы в интервалах длин волн, соответствунмцих характеристическим полоса поглощения физически связанной воды и гид- роксильных групп као- линита соответственно; Т - фоновое значение коэффициента пропускания пробы вне областей характеристических полос;

и t . - тангенсы углов наклона линейной зависимости коэффициента соответствия величины концентрации физически связанной воды и каолинита соответственно от фонового значения коэффициента пропускания Т;

К, и К - коэффициенты соответствия величины кон51260779

центрации .физически связанной воды каолинита соответственно фоновому значению коэф-

Редактор И. Сегляник Заказ 5220/41

Составитель Ю.Гринева

Техред Ходянич Корректор ц. Пилипенко

Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фициента пропускания при экстраполяции полу ченной зависимости от значения Т 0.

Изобретение относится к области петрофизических исследований горных пород с применением ИК-излучения, С целью повьппения точности и оперативности определения физически связанной воды в составе минералов трансформационного ряда монтморилланитгидрослюда используют ИК-йзлучение для определения физически связанной воды и каолинита при соответствукйцих значениях коэффициента пропускания пробы исследуемого образца. (Л ю d5 о 4j sj ;D