DD297148A5 - Verfahren zur herstellung eines keramischen stuetzmittels - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Herstellung eines keramischen Stuetzmittels zur Aufrechterhaltung der Foerderung von Erdgas und Erdoel durch Wirbelschichtgranulieren eines keramischen Schlickers und anschlieszendes Brennen des gewonnenen Granulats. Durch die Erfindung soll kostenguenstig ein hochdichtes, festes, nicht zur Agglomeratbildung neigendes Granulat mit runder Form in dem jeweils benoetigten Kornband erzielt werden. Erfindungsgemaesz erfolgt dies, indem ein keramischer Schlicker auf Bauxitbasis mit einem Gehalt von 50 bis 70 Gewichtsprozent Tonerde und einer Auslaufzeit von unter 7 s dem Wirbelschichtaggregat aufgegeben wird, wobei nach der Anlaufphase der Luftdurchsatz im Wirbelraum um ca. 20% erhoeht und die Temperatur im Wirbelraum auf ca. 90C reduziert wird.{Stuetzmittel, keramisch; Foerderung; Aufrechterhaltung; Wirbelschichtgranulieren; Schlicker; Bauxit; Tonerde; Auslaufzeit; Wirbelraumtemperatur; Luftdurchsatz}

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Stützmittels durch Wirbelschichtgranulieren eines Schlickers in einem Wirbelschichtaggregat, das eine zur Mitte zirkulierende Materialströmung und einen klassierenden Auftrag ausweist, und anschließendes Brennen. Derartige keramische Stützmittel in Granulatform zur Abstützung und Offenhaltung von natürlichen und künstlich erzeugten Rissen in geologischen Formationen bis zu großen Teufen, insbesondere zur Aufrechterhaltung der Förderung von Erdgas und Erdöl verwendet.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Als Stützmittel werden neben Quarzsand und Glaskugeln auf der Basis teilstabilisierter Glase auch granulierte keramische Werkstoffe auf der Basis von Zirkonsilikat, Bauxit, A^OrKeramiken und AI₂O₃-haltiger Porzellane auf Korundbasis in Erwägung gezogen. Bei den hochfesten keramischen Werkstoffen erweist sich die Herstellung von druckfesten kugelförmigen Granulaten in einem eng begrenzten Kornspektrum als sehr problematisch. Sowohl die Preßgranulierung, die zu kantigen, wenig rieselfähigen Granulaten führt, als auch die Sprühgranulierung, bei der zwar kugelförmige, aber durch die verfahrensbedingten Hohlraumbildungen, geringe Dichten aufweisende Granulate erhalten werden, sind für die Herstellung von Stützmittelgränulaten nicht geeignet.

Neben der Aufbaugranulierung, bei der die Granulation in kleinen Kornbereichen, wie z. B. 0,2-2 mm, schwer beherrschbar ist, ist außerdem das Wirbelschichtgranulierverfahren bekannt. Hierbei wird die Produktlösung, Suspension oder Paste mit Hilfe einer Zerstäuberdüse gleichmäßig auf das Wirbelschichtbette eines Wirbelschichtaggregates aufgesprüht. Ein herkömmliches Wirbelschichtaggregat besteht im wesentlichen aus einer Wirbelschichtkammer mit einem horizontal angeordneten Rost und einem Austrag sowohl zur kontinuierlichen Entleerung des Wirbelschichtaggregats als auch zur Entstaubung des Granulates. Produkte mit geringer Wasserlöslichkeit, z, B. kleiner als 10g/l, lassen sich normalerweise nicht nach dem Wirbelschichtverfahren granulieren. Für keramische Werkstoffe ist diese Verfahrensweise jedoch geeignet, wenn mit besonderen organischen Verschlickerungs- und Bindemitteln gearbeitet wird (DD-PS 137835, DE-OS 3126568) Als organische Verschlickerungs- und Bindemittel finden Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Methylcellulose, Dextrin, Melasse, Carboxamethylcellulose und Polyethylenglycol Anwendung. Aus dem keramischen Versatz wird unter der Verwendung der genannten Verschlickerungs- und Bindemittel ein keramischer Schlicker mit einer Auslaufzeit von ca. 13s bereitet. Der Feststoffgehalt derartiger Schlicker liegt bei über 50%. Dieser Schlicker wird dem Wirbelschichtaggregat aufgegeben, wobei die Wirbelraumtemperatur zwischen 200°C und 400⁰C liegt.

Trotz des Einsatzes relativ hochwertiger AI₂O₃-Keramiken und Porzellane ließen sich bisher mit dem Wirbelschichtverfahren keine Stützmittel erzeugen, die hinsichtlich der benötigten mechanischen Festigkeit den Wünschen der Anwender entsprechen. Die organischen Verbindungen brennen beim Sinterprozeß zwangsläufig aus und führen damit zur Porenbildung, wodurch die Festigkeit des gesinterten Granulats negativ beeinflußt wird. Diese Porenbildung ist nur durch langsames Austreiben der organischen Verbindungen beim Sinterprozeß zu verhindern. Für eine ökonomische Herstellung des Stützgranulats einerseits und um andererseits das Zusammensintern zu vermeiden, ist jedoch eine kurze Sinterzeit technologisch erforderlich.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, kostengünstig keramische Stützmittel mit der erforderlichen mechanischen Festigkeit herzustellen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Stützmittels durch Wirbelschichtgranulieren eines Schlickers in einem Wirbelschichtaggregat, das eine zur Mitte zirkulierende Materialströmung und einen klassierenden Austrag ausweist, und anschließendes Brennen vorzuschlagen, das weitestgehend auf den Einsatz organischer Verschlickerungs- und Bindemittel verzichtet und ein hochdichtes, festes, nicht zur Agglomeratbildung neigendes Granulat mit runder Form in dem jeweils benötigten Kornband liefert.

Erfind·,ngsgemäß erfolgt dies, indem ein keramischer Schlicker auf Bauxitbasis mit einem Gehalt von 50 bis 70 Gew.-% Tonerde und einer Auslaufzeit von unter 7s dem Wirbelschichtaggregat aufgegeben wird, wobei nach der Anlaufphase der Luftdurchsatz im Wirbelraum um ca. 20% erhöht und die Temperatur im Wirbelraum auf ca. 90⁰C reduziert wird.

Nu" durch die Verwendung des o.g. keramischen Versatzes in Verbindung mit der Verringerung des Feststoffgehaltes des Schlickers bzw. dessen geringen Auslaufzeit, der Erhöhung des Luftdurchsatzes und der Reduzierung der Temperatur im

sich ein

Rohdichte, große Rohbruchfestigkeit und ideale Kugelgestalt in einem engen Kornband und damit ein porenarmes, kugelförmiges und mechanisch hochfestes Stützgranulat nach dem Brand erzielen.

Ausführungsbeispiel An einem Beispiel soll die Erfindung näher erläutert werden. Zur Herstellung eines Stützgranulats der Zusammensetzung

'65 Gew. -% AI₂O₃ 27Gew.-%SiO₂ 1,8Gew.-% Eisenoxide 0,6Gew.-%TiOj G,6Gew.-% CaO; MgO; K₂O; Na₂O

wird eine keramische Masse aus ^***

60 Gew. -% Tonerde 20Gew.-%Ton 18Gew.-% Phonolithstaub 2Gow.-%Bentonit

mit Wasser verschlickert. Der Feststoffgehalt des Schlickers beträgt 40%, die Auslaufzeit nach TGL 14 932/01 kleiner 7 s. Dieser Schlicker wird einem Wirbelschichtaggregat mit 1000 kg/h mittlerer Wasserverdampfung aufgegeben und über der Wirbelschicht durch eine Düse versprüht. Die Wirbelschichtkammer, die einen zur Mitte geneigten Rost aufweist, wird mit einem Heizgas von 400⁰C, das in einer Luft und Gas beaufschlagten Brennkammer erzeugt wird, betrieben. Der durch den Rostboden strömende Gasdurchsatz wird gegenüber dem üblichen Betrieb von 210OmVh auf 250OmVh gesteigert. Die Gaseinleitung in die Brennkammer wird dabei so eingestellt, daß die Temperatur im Wirbelraum bei 9O⁰C liegt. Das erhaltene Rohgranulat weist eine Schüttdichte von 0,98g/cm³ auf und wird nach dem Fraktionieren bei einer Temperatur von 1350°C im Tunnelofen gebrannt und danach einer weiteren Fraktionierung unterzogen.

Die anschließende Tabelle zeigt die Eigenschaften des erfindungsgemäß erzeugten Stützgranulats (Spalte 1) sowie im Vergleich dazu den Einfluß der einzelnen Prozeßparameter auf die Eigenschaften des Fertigproduktes, wenn der erfindungsgemäße Bereich verlassen wird (Spalten 2 und 3).

Tabelle Prozeßparamater zur Herstellung von Granulat durch Wirbelschichtgranulieren

Bezeichnung	Stützgranulat	Elektropreßporz.	Kugelsplitt
	1	2	3
Qualitätsparameter
- Kornform	rund	eckig	verrundete Kanten
- Schüttdichte g/cm3	0,98	0,72	0,8
(Rohgranulat)
- Struktur	dicht, fest	porös, Agglomerate	dicht
Anlagenwerte
- Düse 0 mm	4,7	4,7	3,5
- Pumpendruckkp/cm2	15	18	18
- Sekundärluft mVh	2 500	2100	2100
- Abzugsluft mVh	330	250	120
- Wirbelraumtemp.°C	80	120	110
- Differenzdruck mmWS	350	280	300
Schlicker
- Masseart	Masse auf Bauxit-Basis	Preßporzellan	Porzellan
- Feststoffgehalt %	40	55	35
- Auslaufzeit s
nach TGL 14932/01	<7	13	ca. 9
Fertigprodukt
- Kornband 0	0,5-1,9 mm		0,7-1,25
- Schüttdichte	1,6 g/cm3		0,8 g/cm3
(gebrannt)
- Festigkeit	70MPa
(3 Pkt. Auflage)

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Stützmittels durch Wirbelschichtgranulieren eines Schlickers in einem Wirbelschichtgranulat, das eine zur Mitte zirkulierende Materialströmung und einen klassierenden Austrag aufweist, und anschließendes Brennen, dadurch gekennzeichnet, daß ein keramischer Schlicker auf Bauxitbasis mit einem Tonerdeanteil von 50 bis 70Gew.-% und einer Auslaufzeit von unter 7s dem Wirbelschichtaggregat aufgegeben wird, wobei nach dessen Anlaufphase der Luftdurchsatz im Wirbelraum um ca. 20% erhöht und die Temperatur im Wirbelraum auf ca. 9O⁰C reduziert wird.

   Anwendungsgebiet der Erfindung