MX2012015041A - Suspension acuosa de silice amorfa y metodo para su produccion. - Google Patents

Abstract

Una suspensión acuosa de sílice amorfa; la sílice amorfa teniendo un tamaño de partícula menor que 1 µm. La suspensión contiene sepiolita como un estabilizador.

Description

SUSPENSIÓN ACUOSA DE SÍLICE AMORFA Y MÉTODO PARA SU PRODUCCIÓN Campo técnico La presente invención se refiere a una suspensión acuosa de microsilice, que incluye opcionalmente harina de sílice, y a un método para producir dicha suspensión.

Técnica antecedente El término "microsilice", como se usa en esta especificación y reivindicaciones de esta solicitud, se refiere a Si02 amorfo en partículas obtenido a partir de un procedimiento en el cual la sílice (cuarzo) es reducida a SiO-gas y el producto de reducción es oxidado en la fase de vapor para formar sílice amorfa. La microsilice puede contener por lo menos 70% en peso de sílice (Si02), y preferiblemente >97% y tiene una densidad específica de 2.1 -2.3 g/cm3 y un área de superficie de 12 - 40 m2/g, típicamente 20 m2/g. Las partículas primarias son sustancialmente esféricas y pueden tener un tamaño promedio de aproximadamente 0.15 m. La microsilice preferiblemente se obtiene como un co-producto en la producción de aleaciones de silicio en hornos de reducción eléctricos.

La suspensión de microsilice actualmente se usa ampliamente en aplicaciones de construcción tales como cemento de fibra, concreto y en cementación de pozos petroleros. La microsílice actúa como un material pozolánico o aglutinante inorgánico al interactuar con hidróxido de calcio como un producto de hidratación de cemento Portland y agua para mejorar la resistencia a la compresión del cemento. En todas estas aplicaciones, se ha demostrado que la microsílice usada en forma de suspensión tiene un desempeño mucho mejor que en forma de polvo. Las suspensiones de microsílice más comercialmente disponibles son normalmente suministradas como suspensiones al 50% en peso de microsílice. El ácido sulfúrico normalmente se usa para ajustar el pH de la dispersión para tenderse en un intervalo de 4 a 7, para dar estabilidad a la dispersión.

La suspensión de microsili.ee convencional presenta dos desafíos, a saber, gelificación y sedimentación.

La estabilidad de una suspensión de microsílice en términos de sedimentación y gelificación depende principalmente de la calidad de la microsílice seca usada para hacer la suspensión. Puesto que la microsílice tiene un tamaño de partícula muy pequeño, una suspensión mostrará una estabilidad alta hacia la sedimentación cuando se almacene durante períodos prolongados; más de 3 meses para una suspensión bien dispersa. Sin embargo, cuando se considera la estabilidad de una suspensión de microsílice, se debe hacer una ' distinción entre sedimentación de partículas y gelificación.

La sedimentación es un fenómeno natural para muchas dispersiones inorgánicas tales como sílice, alúmina o titania. De conformidad con la ley de Stoke, los principales factores que afectan la sedimentación son la viscosidad aparente baja de la fase continua (agua) y el tamaño de las partículas dispersas. Mientras más grandes y dispersas son las partículas, más rápida será la velocidad de sedimentación. Generalmente, una suspensión al 50% de sílice con un contenido de Si02 >95% en peso tiene un alto potencial para sedimentarse debido a la viscosidad aparente baja de <20 mPa.s a una velocidad de esfuerzo cortante de 20s"1. La sedimentación de partículas gruesas se puede evitar tamizando la suspensión o incrementando la viscosidad de suspensión al utilizar agentes espesantes tales como goma de xantano, celulosa, poliacrilato o nanosílice.

La gelificación o formación de rétícula por las partículas ocurre cuando las partículas son atraídas unas a otras debido a las fuerzas de Van der Wáals y/o puente químico por cationes, creando una estructura de retícula que puede tener diferentes formas y resistencias. El principal factor que influye en la gelificación en:, el caso de suspensión de microsílice es la contaminación con otros óxidos de metal inorgánicos tales como K20, Na20, CaO, MgO, AI2O3 y Fe2C»3 Estos óxidos ocurren naturalmente en microsílice y se disuelven a un cierto grado en el agua, proveyendo la fase acuosa con diferentes tipos de cationes que tienden a hacer puentes entre las partículas.

El puente causa que las partículas de microsílice se aglomeren o se floculen, lo que da por resultado alta viscosidad e incluso formación de gel o pasta en algunos casos.

En general, la microsílice puede ser clasificada en tres grupos de acuerdo con la tendencia a formar un gel: a) sin formación de un gel sería microsílice con un óxido de metal total (TMO) por debajo de 3% en peso. b) Microsílice que forma un gel (retícula) sería una microsílice con un TMO mayor que 3% en peso. c) Microsílice que forma un gel duro (retícula) sería con un TMO mayor que 10% en peso.

Estos problemas de sedimentación y gelificación son enfrentados en el documento EP 1534646 del solicitante de. la presente, en el cual un polisacárido es incluido en una suspensión de sílice amorfa y harina de sílice, como un estabilizador. Esta medición es efectiva pero ahora se ha encontrado que en algunos casos, hay un deterioro de esta suspensión causada por biodegradación de polisacárido, debido a ataque bacteriano. Es posible evitar la biodegradación añadiendo biocidas, pero no es una solución satisfactoria ya que los biocidas podrían causar contaminación de ambiente durante el uso de la suspensión. Para la industria del petróleo en el mar las regulaciones demandan productos libre de biocidas para no dañar a los organismos acuáticos.

Un objeto de la presente invención es proveer una suspensión acuosa de sílice amorfa que sea estable por lo menos durante seis meses, desde el punto de vista de sedimentación y gelificación, y al mismo tiempo, para evitar el uso de polisacáridos y otros aditivos biodegradables.

Descripción de la invención De conformidad con un aspecto de la invención, se provee una suspensión acuosa de sílice amorfa, la sílice amorfa teniendo un tamaño de partícula menor que 1 pm, caracterizado porque la suspensión contiene, sepiolita como un estabilizador.

Se ha encontrado sorprendentemente que la sepiolita, un silicato de magnesio hidratado, puede estabilizar una suspensión de sílice amorfa acuosa, sin la necesidad de utilizar un polisacárido.

La sepiolita es un mineral de silicato de magnesio hidratado (Mg8Sii203o . (OH) 4 (0H2) 4.8 (H20) ) que ocurre naturalmente, ya sea en una forma metamórfica fibrosa o en una forma sedimentaria, como una arcilla. Las partículas individuales de sepiolita tienen una morfología de tipo aguja con un diámetro en el intervalo de 10-100 nm y una longitud de 1-2 µp? Una dispersión acuosa de sepiolita presenta propiedades de adelgazamiento por esfuerzo cortante y por lo tanto se puede usar como viscosificante . El área de superficie especifica es alta (BET 320 m2/g) . Tiene una carga ligeramente negativa sobre la superficie y por lo tanto muestra menos respuesta a la presencia de electrolitos y es estable en una amplia gama de valores de pH. Pangel S9 y Pangel HV y Pangel SI500 son tipos de propiedad de sepiolita, suministrados por Tolsa, España.

Preferiblemente, la sepiolita está presente a 0.1 a 1% en peso de la suspensión, muy preferiblemente a 0.2 a 0.5% en peso de la suspensión. Preferiblemente, la suspensión tiene un contenido de sólidos en el intervalo de 40 a 80% en peso de la suspensión, preferiblemente aproximadamente 50% en peso.

La suspensión también puede comprender harina de sílice, además de la sílice amorfa. La suspensión puede contener cantidades variables de sílice amorfa y harina de sílice, pero la cantidad de sílice amorfa es generalmente entre 15 - 50% en peso con base en el peso de la suspensión y la cantidad de harina de sílice es generalmente entre 30 y 60% en peso con base en el peso de la suspensión.

Preferiblemente, la harina de sílice tiene un tamaño de partícula en el intervalo de 2 a 200 µp\. Preferiblemente, la harina de sílice constituye hasta 65% en peso del contenido de sólidos total de la suspensión.

De conformidad con otro aspecto de la invención, se provee, un método para la producción de una suspensión acuosa que contiene agua y silice amorfa que tiene un tamaño de partícula menor que 1 pm, caracterizado porque la sepiolita es incluida en la suspensión como un estabilizador.

Preferiblemente, un mezclador de alto esfuerzo cortante se usa para preparar la suspensión inicialmente, y para mezclar cualesquiera componentes adicionales. Preferiblemente, la sepiolita es hidratada con agua y después añadida a la suspensión de agua y silice amorfa, y mezclada para formar una suspensión estabilizada.

Preferiblemente, la cantidad de sepiolita añadida está en el intervalo de 0.1 a 1.0% en peso de la suspensión, muy preferiblemente de 0.2 a 0.5%. Preferiblemente, la cantidad de agua y la cantidad de sólidos están dispuestas de tal manera que el contenido de sólidos de la suspensión está en el intervalo de 40 a 80% en peso de la suspensión, preferiblemente aproximadamente 50% en peso.

Preferiblemente, la harina de sílice también se añade a la suspensión. La sepiolita se puede añadir a la suspensión antes o después de la harina de sílice.

Preferiblemente, el pH de la suspensión se ajusta a un valor en el intervalo de 4 a 7. Convenientemente, el ajuste de pH es efectuado por la adición de ácido sulfúrico.

Un dispersante se puede utilizar para eliminar cualesquiera interacciones no deseables entre las partículas de sílice que, incrementadas por los diversos óxidos de metal, existen en la suspensión. Preferiblemente, el dispersante es un dispersante aniónico, tal como Castament FS20 (de BASF) y se puede añadir en una cantidad en el intervalo de 0.1 a 0.5 g/kg de suspensión, v.gr. , aproximadamente 0.25 g/kg.

Descripción detallada de la invención La invención se puede llevar a la práctica en varias formas y algunas modalidades se describirán ahora en los siguientes ejemplos no limitantes.

Ejemplos En los siguientes ejemplos 1 a 5, los rendimientos de varios . aditivos se investigaron para determinar su efectividad como un estabilizador para una suspensión acuosa de sílice amorfa. En cada ejemplo, la suspensión usada fué un 50% en peso de mezcla de sílice amorfa y agua, regulada en su pH a pH 5 con ácido sulfúrico.

Ejemplo 1 - Bentonita La bentonita es arcilla de aluminosilicato con una estructura de placa.. La bentonita presenta fuertes propiedades coloidales y su volumen incrementa varias veces cuando entra en contacto con agua, creando un fluido gelatinoso y viscoso. Las propiedades especiales de la bentonita (hidratación, hinchazón, absorción de agua, viscosidad y tixotropia) la hacen un material valioso para una amplia gama de usos y aplicaciones. Es comúnmente usada como un viscosificante en perforación de pozos petroleros.

Para determinar la concentración de bentonita óptima necesaria para estabilizar la suspensión al 50% en peso, se añaden diferentes cantidades de bentonita . seca . Como se muestra en la figura 1, la viscosidad de esfuerzo cortante está en una relación exponencial a la cantidad de bentonita añadida en g/1. Un intervalo de concentración de bentonita entre 30 - 50 g/1 podría ser adecuado para evitar sedimentación. Las curvas de distribución de tamaño de partícula para la suspensión con y sin bentonita, muestran un ligero incremento de D50 con una concentración de bentonita cada vez mayor, como se muestra en la tabla l.1 Tabla 1: Análisis de tamaño de partícula de suspensión sin y con bentonita La investigación también mostró que la bentonita tiende a formar gel duro con el tiempo aun cuando se usen dosis bajas. Por lo tanto, la bentonita no es un estabilizador adecuado para la suspensión de sílice amorfa.

Ejemplo 2 - Sepiolita Tres diferentes tipos de materiales de sepiolita fueron investigados, como se lista en la tabla 2. Pangel HV y Pangel S9 fueron relativamente difíciles de dispersar en la suspensión en comparación con Pangel S1500. No se requirió tiempo de hidratación en el caso de la sepiolita, aunque el tiempo de hidratación fue necesario para la bentonita y el biopolímero probado más- adelante.

Tabla 2: Propiedades de productos de . Pangel probados Como se muestra en la figura 2, tres niveles de concentración diferentes de Pangel S9 se probaron con suspensión de microsilice que contenía 50% en peso de microsílice de Elkem AS Bremanger con dos estrategias de adición diferentes. La estrategia I fue la adición de Pangel S9 como un polvo en la suspensión y después el ajuste del contenido sólido de la suspensión con adición de la cantidad requerida de agua para lograr 50% en peso de suspensión. La estrategia II fue la adición de Pangel S9 en una forma de suspensión (aproximadamente 5% en peso) en una suspensión de sílice amorfa al 60% en peso y el ajuste subsiguiente del contenido de sólidos a 50% en peso.

Como se muestra en la figura 2, se observó que la estrategia II provee los mejores resultados en términos de estructura . de gel alta con una cantidad más baja de Pangel S9. En el intervalo de operación óptimo, que es entre 5 - 10 g Pangel/kg de suspensión, el uso de la estrategia II pudo ahorrar aproximadamente 20% en peso del' Pangel total necesario, en comparación con la estrategia I.

La estabilidad térmica de la suspensión se probó manteniendo la suspensión a una temperatura de 35 °C durante 6 meses. En el primer mes, la reología de la suspensión se estudió cada semana y después se monitoreó cada mes.

La figura 3 muestra la viscosidad de la suspensión estabilizada con Pangel S1500 que estaba en una correlación exponencial con la concentración de arcilla. Incluso a una concentración de Pangel muy baja de 0.5 ?/kg de suspensión, se formó una retícula.

La concentración óptima de Pangel S1500 para estabilizar la suspensión de 50% en peso se basa en el intervalo de 2 a 5 g/kg de suspensión.

También se hicieron pruebas con Pangel HV. 5 gramos de Pangel HV se añadió a una suspensión de microsilice al 50% en peso de Elkem Bremanger.

La velocidad, de mezclado del mezclador se varió entre 4000 y 12000 rpm con un tiempo de mezclado de 30 segundos. Como se puede ver a partir de la tabla 3, la viscosidad se incrementó ligeramente y el tamaño de partícula promedio (D50) se disminuyó ligeramente indicando mejor dispersabilidad del Pangel HV en la suspensión una velocidad de esfuerzo cortante alta.

Tabla 3: Efecto de velocidad de mezclado sobre la reologia y distribución de tamaño de partícula de suspensión de microsilice que contiene Pangel HV (5 g/kg de suspensión) También se hicieron pruebas con diferentes tiempos de mezclado para suspensiones de microsilice que contenían 10 g por kg de suspensión de microsilice. Como se muestra en la tabla 4, la viscosidad fue muy constante en el tiempo de mezclado diferente y eso significa que el tiempo de 60 segundos es suficiente para dispersar el Pangel HV en la suspensión de MS.

Tabla 4: Efecto de tiempo de mezclado sobre viscosidad de la suspensión de MS que contenía Pangel HV una concentración de 10 g/kg de suspensión Muestras de suspensiones de microsílice que contenían 50% en peso de microsílice fueron estabilizadas con 0.5% de Pangel HV. Las muestras se probaron cuando se hicieron y después de 3 y 6 meses. Después de 6 meses, las suspensiones fueron estables y no mostraron sedimentación y como se puede ver a partir de la tabla 5, la viscosidad sólo incrementó de 57 a 90.1 mPa.s.

Tabla 5; Viscosidad de suspensiones de microsílice (MB) con Pangel HV, fresco y después de 3 y 6 meses Ejemplo 3 - Goma de xantano La figura 4 muestra la viscosidad de la suspensión estabilizada con goma de xantano como una función de concentración de goma de xantano.

La suspensión estabilizada con goma de xantano tendió a formar un gel duro con el tiempo. Además, la experiencia ha mostrado que la goma de xantano tiende a ser biodegradada por ataque de bacterias y hongos. El uso de un biocida no es deseable para aplicaciones en el mar y por lo tanto la goma de xantano no es un buen candidato.

Ejemplo 4 - Sílice coloidal La sílice coloidal es partículas de sílice amorfa con un tamaño en el intervalo de 5 - 100 nm dispersos- en agua con una carga de sólidos en el intervalo de 15 a 50% en peso. El intervalo de pH típico es de 9 - 11. La sílice coloidal es producida por intercambio catiónico con silicato de sodio al pH deseado, en donde tiene lugar la polimerización. El sol es estabilizado por ajuste de pH y concentrado al contenido deseado. La superficie de sílice coloidal, como muchas otras partículas de sílice, consiste principalmente de grupos hidroxilo, o -Si-O-H, aunque otros grupos tales como silandiol, -Si-(OH)2, silanotriol, -Si (OH) 3 , siloxanos de superficie, -Si-O-Si-0-, y agua ligada a la superficie también pueden estar presentes. La superficie de sílice coloidal es aniónica en un medio alcalino. Es estabilizada con cationes tales como sodio o amonio. En el caso de soles catiónicos, el cloruro de polialuminio se puede usar como agente estabilizados. Dos sílices coloidales, Cembinder 45 y 50, suministrados por Eka Chemicals AB, Suecia, se usaron en este estudio. Las propiedades se exponen en la tabla 6.

Tabla 6: Propiedades de Cembinder 45 y 50 de Eka Chemicals AB El primer conjunto de experimentos con Cembinder como estabilizador para la 'suspensión se condujo a diferentes niveles de concentración de Cembinder 45 que variaban de 2.5 a 25 g de sílice seca/kg de suspensión. Cembinder 45, con una carga de sólidos de 33% en peso se añadió como suspensión en una suspensión de sílice amorfa con carga de sólidos de 60% en peso. La carga de sólidos n todos los experimentos se ajustó a 50% en peso añadiendo agua.

Como se muestra en la figura 5, la viscosidad de la suspensión incrementa exponencialmente como función de concentración de Cembinder 45. Las mediciones de oscilación mostraron que una estructura de retícula sólo se construyó por arriba de un cierto nivel de concentración de Cembinder de 5 g/kg de suspensión.

También se puede ver a partir de la figura 6 que la viscosidad de este sistema incrementa como; función del tiempo. La razón de esto puede estar relacionada con el cambio en las propiedades de superficie de Cembinder con el tiempo, debido a la . interacción con cationes solubles en la suspensión. Parece ser que los cationes solubles tienden a absorberse en las partículas de nanosílice, incrementando la formación de retícula. A niveles de concentración de >10 g/kg dé suspensión, una estructura de gel duro se forma con poca agua sobre la parte superior. Mediante agitación, la suspensión se puede hacer fluidizable nuevamente.

Cembinder 50 es una suspensión de sílice con una carga de sólidos de 17% en peso y un pH de 10. El tamaño de partícula promedio se supone que está por debajo de 40 nm y no fue medible por el método de Malvern debido a la señal de dispersión de la luz débil. Igual que con Cembinder 45, la viscosidad de la suspensión impurificada con Cembinder 50 incrementa con el tiempo. A concentraciones de 5 g/kg de suspensión, Cembinder 45 formó un gel duro con el tiempo. Este incremento de viscosidad con el tiempo se muestra en la figura 7.

Ejemplo 5 - Polisacárido El polisacárido usado fue Scleroglucan, que está compuesto de glucosa como una unidad monomérica. Aunque produce soluciones acuosas con una viscosidad muy alta, su peso molecular no es muy alto: PM = 540,000. La estructura química consiste de estructuras principales de beta-l,3-D-glucosa con una cadena lateral de beta-1 , 6-D-glucosa cada tres cadenas principales.

Las cadenas de Scleroglucan disuelto forman una estructura helicoidal triple en forma de barra, en la cual las estructuras principales de glucosa están sobre el exterior, evitando así que las hélices se acerquen unas a otras y se agreguen. Además, las moléculas de Scleroglucan están en un estado enrrollado aleatorio de cadena sencilla cuando el pH es mayor que 12.5.

La viscosidad de la suspensión estabilizada con Scleroglucan como una función del Scleroglucan se muestra en la figura 8. Una estructura de gel empieza a formarse a un nivel de concentración de >2 g/kg de suspensión. La viscosidad fue muy dependiente del pH, particularmente por arriba de 6 qué es indeseable. La viscosidad cambia con el tiempo. Scleroglucan también requiere la inclusión de biocida. Todos e'stos hechos hacen que el uso de Scleroglucan sea poco atractivo para esta aplicación particular.

La figura 9 muestra una comparación de la reología de la suspensión estabilizada por los diferentes estabilizadores. La sepiolita muestra la reología de esfuerzo cortante bajo más alta que hace de ésta un buen candidato para esta aplicación. Las propiedades de adelgazamiento de esfuerzo cortante de la suspensión estabilizada con sepiolita indican una estructura de retícula débil que se rompe fácilmente al aplicar energía de esfuerzo cortante bajo. Este es un requerimiento importante, a saber, una suspensión no sedimentable y fácilmente vaciable.

A partir de los resultados de los ejemplos 1 a 5, parecería que Pangel 1500S es el mejor aditivo para evitar la sedimentación de una suspensión de sílice amorfa. Un nivel de concentración de 5 g/kg de suspensión mostró buena estabilidad por 6 meses. En particular, la siguiente formulación dio buena suspensión estable; A) agente regulador de pH tal como H2SO4 (la dosis es dependiente de la calidad en las cualidades de la sílice; una cantidad típica es de aproximadamente 2 g de H2S04 concentrada/kg de suspensión) B) Pangel S1500 de Tolsa (5 g/kg de suspensión) C) Dispersante aniónico tal como Castament FS20 de BASF (0.25 g/kg de suspensión) Pangel S1500 construye una estructura de retícula para suspender las partículas grandes. Castament FS20 es un agente dispersante usado para debilitar el efecto de especies catiónicas en la fase acuosa que son responsables de información de gel.

Ejemplo 6 El Ejemplo 6 compara el rendimiento de sepiolita con goma de xantano como un estabilizador para una suspensión acuosa de sílice amorfa y harina de sílice.

Se probaron dos composiciones de suspensión conocidas que usan goma de xantano, designadas XC polímero P y XC polímero L. El XC polímero P es un polímero en polvo recibido de Jungbunzlauer y XC polímero es un polímero líquido recibido de CP elco Oil Field Group (Grupo de Campo Petrolero CP Kelco) . La concentración de goma de xantano en ambas pruebas fue 0.072 g/kg de suspensión. Éstas se compararon con tres composiciones de suspensión que usaron tres diferentes cantidades de arcilla de sepiolita. La sepiolita usada fue Pangel S9.

Las tres composiciones que contenían sepiolita se hicieron como sigue: SEP Al (1%) - 10 g de Pangel S9 se añadieron a 20 g de H20 SEP Bl (0.8%) - 8 g de Pangel S9 se añadieron a 16 g de H20 SEP Cl (0.6%) - 6 g de Pangel S9 se añadieron a 12 g de H20 Después, 30 g SEP Al se añadieron a 970 g de una suspensión acuosa al 50% en peso de sílice amorfa y se mezclaron para formar SEP A2 24 g de SEP Bl se añadieron a 976 g de suspensión acuosa al 50% en peso de sílice amorfa y se mezclaron para formar SEP B2 18 g de SEP Cl se añadieron a 982 g de suspensión acuosa al 50% en peso de sílice amorfa y se mezclaron para formar SEP C2 Después, 710 g de harina de sílice (Sibelco MIO) se añadieron a 800 g de cada una de las suspensiones SEP A2, SEP B2 y SEP C2 y después se mezclaron para formar, respectivamente, SEP A3, SEP B3 y SEP C3. El pH de estas suspensiones se ajustó a pH 5 usando ácido sulfúrico.

Pruebas de estabilidad a largo plazo se llevaron a cabo sobre las cinco composiciones. Los resultados se muestran en las figuras 10 y- 11.

El pH de todas las suspensiones se ajustó al principio de la prueba a 5 y después de 6 meses, el pH de todas las muestras varió entre 6.0 y 6.4, mostrando buena estabilidad.

Todas las suspensiones mostraron que no había sedimentación durante el período de 6 meses. Todas las suspensiones también mostraron una consistencia de gel suave. La resistencia del gel se puede correlacionar con el punto de deformación. Los geles de las suspensiones de sepiolita fueron más suaves que los de la goma de xantano.

La viscosidad plástica de las suspensiones de sepiolita fueron menores por 3 magnitudes que el plástico comparado con viscosidad de las suspensiones con goma de xantano. Los puntos de deformación también fueron menores en comparación con las suspensiones de goma de xantano.

La dosis óptima de Pangel S1500 se determinó después de muchos ensayos de laboratorio, que estaban en el intervalo de 2 -· 10 g/kg de suspensión. Por abajo de ese intervalo, tiende a tener lugar la sedimentación de harina de sílice. Por arriba de ese intervalo, la suspensión tiende a formar un gel no deseable con el tiempo. La dosis de arcilla óptima es 3.5 g/kg de suspensión. Esto da suficiente estabilidad y un costo de producción bajo. La adición de la arcilla antes o después de la harina de sílice no tiene efecto sobre la reología del producto y consecuentemente sobre la estabilidad del producto.

El uso de arcilla de sepiolita como un estabilizador para suspensión mostró resultados exitosos. Con base en estos re'sultados, el XC polímero puede ser' reemplazado por arcilla de sepiolita con una concentración de 0.35% en peso de la suspensión. Esto reducirá los costos de producción y evitará la adición de agentes conservadores para cualquier biopolímero. La nueva composición basada en la adición de arcilla de sepiolita es muy simple, sólo con 3 sustancias químicas además del agua. Las propiedades reológicas de la nueva suspensión modificada son mejores para una suspensión convencional en términos de PV y YP, y por lo tanto se necesita menos energía de bombeo para transportar el producto.

• Prueba de aplicación: Prueba de cemento de pozo petrolero La suspensión de sílice de conformidad con la invención estabilizada por . sepiolita se probó en un cemento de pozo petrolero con una densidad de 1.9 kg/m3 y se comparó con una suspensión similar estabilizada por goma de xantano.

La prueba de cemento se condujo de conformidad con la norma API 10. La receta mostrada en la tabla 7 se usó para preparar suspensiones de cemento con una densidad de 1.9 kg/m3.

Tabla 7: Receta de cemento de pozo petrolero que contiene una suspensión acuosa de sílice amorfa y harina de sílice El siguiente equipo se usó para preparar y caracterizar las suspensiones de cemento: Un reómetro Chandler fann. 35 con termo-copa, consistómetro, equipos para medir pérdida de fluido (HTHP) , mezclador de velocidad constante, cilindro de medición de 200-250 mi y balanza de precisión.

Los resultados, como se exponen en la tabla 8, muestran que las propiedades reológicas (viscosidad plástica [PV] y punto de deformación [YP] ) , medidas a 90°C de la suspensión de cemento con suspensión de sílice estabilizada con sepiolita son mucho más bajas en comparación con una hecha por suspensión de sílice estabilizada con goma de xantano. La pérdida de fluido es ligeramente menor para el cemento con suspensión de sílice estabilizada con sepiolita.

Tabla 8: Reología y pérdida de fluido de suspensión cemento usando dos suspensiones de sílice diferentes La resistencia a la compresión medida por técnica ultrasónica mostró resultados interesantes. El cemento que contenía suspensión de sílice estabilizada con sepiolita de conformidad con la invención mostró una resistencia a la compresión temprana mucho más alta; 116.06 kg/cm2 después de 12 horas en comparación con 48.36 kg/cm2 para el cemento que contenía suspensión de sílice estabilizada por goma de xantano. Esto se debe a que la goma de xantano actúa como un retardador.

Claims (16)

REIVINDICACIONES

1. Una suspensión acuosa que contiene sílice amorfa, la sílice amorfa teniendo un tamaño de partícula menor que 1 µp\, caracterizada porque la suspensión contiene 0.1 a 1% en peso de la suspensión de sepiolita como un estabilizador .

2. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la sepiolita está presente como 0.2 a 0.5 % en peso de la suspensión.

3. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizada porque tiene un contenido de sólidos en el intervalo de 40 a 80% en peso de la suspensión, preferiblemente de aproximadamente 50% en peso.

4. La suspensión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque además comprende harina de sílice.

5. La suspensión de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque la harina de sílice tiene un tamaño de partícula en el intervalo de 2 a 200 pm.

6. La suspensión de conformidad con la reivindicación 4 o la reivindicación 5, caracterizada porque la harina de sílice constituye hasta 50% en peso del total de contenido de sólidos de la suspensión.

7. La suspensión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la suspensión además comprende un dispersante aniónico en una cantidad en el intervalo de 0.1 a 0.5% en peso de suspensión.

8. Un método para la producción de suspensión acuosa que contiene agua y sílice amorfa que tiene un tamaño de partícula menor que 1 µp?, caracterizado porque la sepiolita en una cantidad en el intervalo de 0.1 a 1.0% en peso de la suspensión se incluye en la suspensión como un estabilizador.

9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la suspensión de agua y sílice amorfa es producida usando un mezclador de esfuerzo cortante alto.

10. El "método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la sepiolita es hidratada con agua y después se añade a la suspensión de agua y sílice amorfa, y se mezcla para formar una suspensión estabilizada.

11. -El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la cantidad de sepiolita añadida está en el intervalo de 0.2 a 0.5% en peso de la suspensión.

12. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque la cantidad de agua y la cantidad de sólidos están dispuestos de modo que el contenido de sólidos de la suspensión está en el intervalo de 40 a 80% en peso de la suspensión, preferiblemente aproximadamente 50% en peso.

13. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 á 12, caracterizado por la adición de harina de sílice a la suspensión.

14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la harina de sílice tiene un tamaño de partícula en el intervalo de 2 a 200 µ??.

15. El método de conformidad con la reivindicación 13 o la reivindicación 14, caracterizado porque la harina de sílice constituye hasta 65% en peso del total de contenido de sólidos de la suspensión.

16. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 15, caracterizado porque la harina de sílice se añade a la suspensión de agua y sílice amorfa después de la adición de la sepiolita RESUMEN Una suspensión acuosa de sílice amorfa; la sílice amorfa teniendo un tamaño de partícula menor que 1 µp? La suspensión contiene sepiolita como un estabilizador.