DE3126568A1 - Verfahren zur herstellung von kugeligem sinterkorn aus bauxit - Google Patents

Description

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DR. WOLFGANG MÜLLER-BORE (PATENTANWALTVON 1927-1975) DR. PAUL DEUFEL. DIPL.-CH EM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHYS.

A 26 00

6. Juli 1981

A/S NIRO ATOMIZER
S^borg, Dänemark

Verfahren zur Herstellung von kugeligem
Sinterkorn aus Bauxit

MÜNCHEN 86. SIEBERTSTR. 4 · POB 860720 · KABEL: MUEBOPAT · TEL. (O 89) 474005 · TELECOPIER XEROX 400 · TELEX 5-2428S

A/S NIRO ATOMIZER, 2860 S0borg, Dänemark

Verfahren zur.Herstellung von kugeligem Sinterkorn aus Bauxit

Es ist bekannt, dass sich die Produktivität eines 01- oder Gasbohrloches oft dadurch verbessern lässt, dass man die das Bohrloch umgebenden, unterirdischen Gesteinsformationen aufbricht und dann durch Einbringen eines kornigen Füllmaterials verhindert, dass sich die durch das Aufbrechen oder "Fracken" entstandenen Risse und Brüche wieder schliessen. Verfahren dieser Art sind in den USA-Patentsehriften Nr. 3.7O1.3Ö3 und Nr. 4·θ6β.718 beschrieben. Da in der Fachwelt für das genannte, in die Risse und Bruche im Gebirge einzubringende Füllmaterial '. überall die amerikanische Bezeichnung "Proppant" oder "Propping Agent" gebräuchlich ist, wird diese Bezeichnung auch in den nachstehenden Ausführungen benutzt.

Eine Übersicht über solche Proppants und ihre Herstellung ist in der der DE-OS Nr. 2.921.336 entsprechenden, am 6.. Dezember 197$ eingereichten Beschreibung · zur amerikanischen Patentanmeldung Nr. 914*647 enthalten. Ein korniges Material muss· etliche Anforderungen erfüllen, um für die Anwendung als Proppant geeignet zu sein. Die Partikeln dieses Materials müssen eine hohe Festigkeit haben, damit sie unter dem. hohen Druck, dem sie bei ihrer Verwendung ausgesetzt sind, nicht zermalmt werden. Die' Form der einzelnen Partikel sollte so wenig ' wie möglich von der Kugelform abweichen, und die Korngrossenverteilung muss innerhalb wohldefinierter, relativ enger Grenzen liegen, damit eine hinreichende Öl- und Gaspermeabilität der mit dem Proppant aufgefüllten Risse und Brüche gewährleistet wird. Ferner müssen die Partikeln dazu imstande sein, den korrosiven Einflüssen standzuhalten, denen sie bei ihrer Anwendung gegebenenfalls

ausgesetzt werden.

Das Material, das als das bestgeeignete angesehen wird, wenn es gilt, diesen Anforderungen zu genügen, sind Bauxitpellets.

Es sind etliche Verfahren zur Herstellung von gesinterten Bauxitpartikeln vorgeschlagen worden, aber das Verfahren, das bisher die grösste kommerzielle Ausbreitung gefunden hat, ist das in der erwähnten USA-Patentanmeldung Nr. 914.647 beschriebene.

' Nach diesem Verfahren wird dadurch ein kugeliges Granulat aus Bauxit hergestellt, dass zuerst durch Agglomeration eines Gemisches aus Bauxit, temporärem Bindemittel und Wasser in einem Intensivmischer ein kugeliges Material erzeugt wird, das als grüne Pellets bezeichnet wird, und dass man diese dann durch Brennen sintert. In den Ausführungsbeispielen der genannten Anmeldung haben die Produkte eine typische Dichte von 3,7 g/cm-⁵, und ihr nach dem nachstehend beschriebenen Verfahren ermittelter Brachverlust beträgt 0,16$ bzw. 6,3$.

Das genannte Verfahren ist jedoch mit dem Mangel behaftet, dass die Granulierung, die in einem Intensiv- mischer erfolgt, nur in Chargen ausgeführt werden kann. Ferner ist es nach dem Stand der Technik gewöhnlich erforderlich, eine Vortrocknung des Ausgangsmaterials vorzunehmen.

Es wird jedoch allgemein die Auffassung vertreten, dass bei einer grosstechnischen Produktion der Herstellung nach einem kontinuierlichen Verfahren einer Herstellung in Chargen der Vorzug zu geben ist. ■ Ziel der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Herstellung von kugeligem Sinterkorn aus Bauxit zu erstellen, dessen Stufen alle in einem kontinuierlichen Prozess ausgeführt werden können.

Da jegliches Zerbrechen des kugeligen Bauxitkorns bei seiner Anwendung als Proppant in Bohrlöchern zu einer Verschlechterung der Permeabilität der damit aufgefüllten

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Risse und Brüche führt, wird angestrebt, eine Festigkeit der Partikeln zu erzielen, die einem Bruchverlust entspricht, der sogar noch niedriger ist als die Bruchverluste, die bei den nach der genannten USA-Patentanmeldung Nr. 914.647 hergestellten Granulaten gemessen wurden.

Demnach ist ein weiteres Ziel der Erfindung die Erstellung eines Verfahrens zur Herstellung von kugeligem Bauxitkorn, das durch einen nach dem nachstehend angegebenen Verfahren gemessenen Bruchverlust von weniger als 5% gekennzeichnet ist.

Beim obengenannten bekannten Verfahren, nach dem ein Intensivmischer Anwendung findet, sind die Möglichkeiten für die Beherrschung der Granulation und damit der Korngrösse des Produktes ziemlich begrenzt, beispielsweise weil immer die Aufwendung eines gewissen Minimums an Mischintensität erforderlich ist, um die Homogenität der einzelnen Partikeln zu sichern. Dies bedeutet, dass ein . Erzeugnis mit einem sehr engen Korngrossenbereich, wie er für Proppants meistens erforderlich ist, nur unter gleichzeitiger'Herstellung einer erheblichen Menge von Partikeln erstellt werden kann, die entweder zu klein oder zu gross sind und somit eine aufwendige Siebung notwendig machen und die Gesamtwirtschaftlichkeit des Verfahrens verschlechtern.

. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist deshalb die Erstellung eines Verfahrens, das sich leicht dahingehend beherrschen lässt, dass die Hauptfraktion der erzeugten Partikeln hinsichtlich der Kornverteilung verschiedenartigen Anforderungen genügt.

Die genannten Ziele werden erfindungsgemäss erreicht durch ein Verfahren zur Herstellung von kugeligem Sinterkorn aus Bauxit mit einer Korngrosse im Bereich von 0,4 bis 2,5 mm oder einem noch engeren Bereich innerhalb der genannten Grenzen, das als Proppant zum Einfüllen in Olbohrlocher geeignet ist. Dieses Verfahren ist gekennzeichnet durch folgende Stufen:

a) Herstellung einer wässrigen Suspension, die Bauxit und ein Bindemittel enthält,

b) kontinuierliche Zerstäubung der genannten Speisesuspension in eine Schicht aus schon teilweise getrockneten Bauxitpartikeln, die mit Hilfe eines Stromes von Trockenluft fluidisiert sind,

c) kontinuierliche Austragung von Partikeln aus der genannten Schicht,

d) kontinuierliche Trennung der ausgetragenen Partikeln in Überkorn-, Unterkorn- und Produktfraktionen unter Berücksichtigung des Aufmasses fur die bei der anschliessenden Sinterung erfolgende Schwindung,'

e) kontinuierliche Rückführung von Material aus der Gruppe, die aus Unterkornfraktionen, relativ fei-

• nen Produktfraktionen, zermahlenen Produktfraktionen und zermahlenen Überkornfraktionen besteht, in die .Schicht aus fluidisierten Partikeln an ei-· ner Stelle, die sich, in Stromungsrichtung der Partikeln durch die Schicht gemessen, in erheblichem Abstand von der Stelle befindet, wo die Austragung der Partikeln erfolgt, und

f) Trocknen und Sintern der nicht rückgeführten Produktfraktionen durch Erhitzen auf eine Temperatur . zwischen 1200 und 165O°C.

Ein Verfahren, das Stufen umfasst, die im Prinzip den obengenannten Stufen (b)-(e) entsprechen, wird Wir-• · be Is. chi cht granulierung genannt und ist zum Granulieren von verschiedenen anorganischen und organischen Produkten vorgeschlagen worden. Die Wirbelschlchtgranulierung ist jedoch niemals zur Herstellung von grünen Proppant-Pellets vorgeschlagen worden, und die Eignung des Verfahrens für diesen spezifischen Zweck war in keinster Weise vorhersag-• bar. Es ist in der Tat sogar ziemlich überraschend, dass sich eine perfekte Kugelform der Pellets erreichen lässt, wenn man bedenkt, wie schnell bei der Ausübung des Ver-

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fahrens der Wassergehalt der zerstäubten Suspension verdampft .

Die Bruchfestigkeit der sich ergebenden, gesinterten Partikeln ist hochgradig von der Homogenität der grünen Proppant-Pellets abhängig, und es ist ebenfalls ziemlich überraschend, dass sich nach einem Wirbelschichtgranulationsverfahren Pellets herstellen lassen, die auch in dieser Hinsicht überlegene Eigenschaften besitzen. .

In der vorliegenden Beschreibung und den zugeho_r rigen Ansprüchen wird die Bezeichnung "Bauxit" im breitesten Sinne des Wortes benutzt, d.h. sie umfasst auch sehr schlechte Qualitäten dieses Materials.

Das erfjjndunf.sgemässe Verfahren lässt sich mit allen seinen Stufen kontinuierlich durchführen, was dieses Verfahren für eine grosstechnische Proppantherstellung besonders geeignet macht. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, dass sich bei seiner Anwendung die nach' dem Stand der Technik erforderliche Vortrocknung erübrigt.

■ Durch Anwendung der Stufen (a)-(e) ist" es möglich,. Pellets mit kugeliger Form und. hinreichender Festigkeit für ihre Handhabung vor und während des- endgültigen Trocknens und Sinterns zu erzielen. Nach dem Sintern stellen diese Pellets einen Proppant dar, der eine höhere Festigkeit besitzt als die nach dem Stand der Technik hergestellten Proppants.

Die. Erfindung wird im folgenden naher erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnung, die ein Flussschema darstellt, das eine Ausführungsform des Verfahrens veranschaulicht.

Auf der Zeichnung ist ein Speisetank mit 1 bezeichnet. In diesem Tank wird eine wässrige Speisesuspension aus Bauxit und einem Bindemittel zubereitet. Diese Speisesuspension enthält 40-60 Gew.-$, bevorzugterweise etwa 50 Gew.-%, Bauxit (wie weiter vorn definiert) und bevorzugterweise 0,25-5 Gew.-$, noch stärker bevorzugt

0,5-2,5 Gew;-$, Bindemittel. Der Bauxit soll bevorzugterweise eine Korngrösse unter 20 Mikron haben, was sich mit Vorteil unter Anwendung eines Nassmahlverfahrens erreichen lässt, das einen kleineren Energieaufwand erfordert .als das Trockenmahlen, das im Zusammenhang mit einigen der bekannten Verfahren beschrieben ist.

Die bevorzugten Bindemittel sind Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Methylcellulose, Dextrin und Melasse.

Das Bindemittel hat die Funktion, den Pellets Grünfestigkeit zu verleihen, bis sie gesintert werden. Während des Sinterns'zerfallen dann die meisten der in Betracht kommenden Bindemittel. Dies bedeutet, dass ein relativ hoher Gehalt an Bindemittel die Festigkeit des fertigen Sinterproduktes beeinträchtigen wurde, und aus diesem Grund werden auch Bindemittel bevorzugt, die auch dann eine hinreichende temporäre Bindefähigkeit aufweisen, wenn sie nur in kleinen Mengen Anwendung finden.

Der Speisesuspension können auch weitere Hilfsmittel zugesetzt werden, wie beispielsweise Dispergierungsmittel, z.B. Ammoniumeitrat.

Vom Tank 1 wird die Speisesuspension einer Pumpe . 2 zugeführt, die in einer Wirbelbett.einheit 4 angebrachte Zerstäubungsdusen 3 speist.

Zwischen dem Speisetank 1 und den Düsen 3 kann eine Mahlvorrichtung und/oder ein Sieb (nicht eingezeichnet) eingeschaltet sein, um zu verhindern, dass zu grobe Partikeln zu den Düsen und der Wirbelschicht gelangen.

Die Zerstäubungsdüsen 3 sind Druckdüsen herkömmlicher Konstruktion oder Zweistoffdüsen. Die Konstruktion derartiger Düsen ist an sich bekannt, z.B. aus K. Masters "Spray Drying Handbook", John Wiley and Sons, New York (1979).

Die Wirbelbetteinheit 4 ist von herkömmlicher Konstruktion, wie sie z.B. in der USA-Patentschrift Nr. 3.533.329 und in der britischen Patentschrift Nr. I.4OI.3O3 beschrieben ist.

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Bei der veranschaulichten AusfOhrungsform wird . eine Wirbelschicht 5 über einer perforierten Platte 6 erzeugt, durch die heisses Fluidisierungsgas strömt. Das genannte heisse Gas wird mit Hilfe eines Gebläses 7 und eines Lufterhitzers ß in den unteren Teil der Wirbelbetteinheit eingeleitet.

Der Abstand, in dem die Zerstäubungsdüsen 3 von der perforierten Platte 6 angeordnet sind, ist einstellbar, und die Düsen werden bevorzugterweise so angebracht, dass sie sich in einem ziemlich kleinen Abstand über der Oberfläche der Wirbelschicht 5 befinden. Die genaue Lage der Düsen muss in jedem einzelnen Fall unter sorgfältiger Berücksichtigung des Umstandes festgelegt werden, dass ein zu grosser Abstand zwischen den Düsen und der Ober- . fläche der Wirbelschicht zu einer unerwünschten Staub- · bildung führt, weil die feinen Tropfchen der zerstäubten Suspension zu weitgehend getrocknet werden, bevor sie in · die Wirbelschicht gelangen, während ein zu kleiner Abstand auf der anderen Seite zur Bildung von unregelmässigen und.zu groben Partikeln führt. Die Lage der Düsen· muss somit jeweils an Hand der Ergebnisse von Analysen eingestellt werden, die an der Wirbelbetteinheit entnommenen Pulverproben vorgenommen werden.

Die Geschwindigkeit der durch die Wirbelschicht 5 hindurchstromenden Fluidisierungs- und Trockenluft beträgt bevorzugterweise 0,9-1,5 ro/s, ^und die Stärke der Wirbelschicht beträgt typisch 20-60 cm.

Die Temperatur der Trocken- und Fluid is ierungs-/. ' luft beträgt beim Eintritt nn den unteren Teil der.Wirbelbetteinheit 4 bevorzugterweise 250-65O⁰C, noch stärker bevorzugt 4OO-6OO°C.

Beim Verlassen der Wirbelbetteinheit liegt die Temperatur der genannten Luft bevorzugterweise unter 100⁰C, noch stärker bevorzugt bei etwa 70⁰C. Die die Wirbelbetteinheit verlassende Luft, die Staub mitfuhrt, der hauptsächlich aus feinen Bauxitpar-

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tikeln besteht, wird einem Entstauber 9 zugeführt, der beispielsweise ein Elektrofilter, ein Zyklon, ein

■ Schlauchfilter oder ein Wäscher oder eine Kombination von diesen sein kann.

Die im Entstauber 9 abgeschiedenen Partikeln können entweder in den Speisetank 1 und/oder in die Wirbelbetteinheit 4 ruckgeführt werden. Es hat sich erwiesen, dass sich die itn Entstauber 9- abgeschiedenen feinen Par-

• tikeln auf Grund ihrer einheitlichen, kugelähnlichen Form vorzüglich dazu eignen, als Keimpartikeln in die Wirbelbetteinheit rückgeführt zu werden, und dass sie in dieser Hinsicht anderen Keimpartikeln überlegen sind, die durch Vermählen erzeugt worden sind,.so wie es nachstehend erläutert ist.

Es ist wesentlich, dass die Wirbelbetteinheit 4 so konstruiert ist, dass sie eine lange und gleichbleibende Aufenthaltszeit der Partikeln in der Wirbelschicht gewährleistet, damit sich eine gewünschte Korngrössenver-

• teilung und .die gewünschte kugelige Form des Produktes erzielen lässt. Deshalb muss die Strömung der Partikeln in der Wirbelschicht von einer Art sein, die herkömmlich als Stempelströmung bezeichnet wird, welche eine Strömungsart ist, bei der nur eine sehr geringfügige Rückmischung stattfindet. Dadurch wird eine gleichartige Behandlung aller Partikeln sichergestellt.

In' einer Wirbelschicht lässt sich eine Stempelströmung der Partikeln durch verschiedene Massnahmen hervorbringen. Bei der auf der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsform wird die gewünschte Strömungsart durch· Einführen von als Keime oder Kerne dienenden Partikeln durch einen Pulvereintritt 10 am einen Ende der Wirbelbette inhe it 4 "und Austragen· von Partikeln aus der Wirbelschicht 5 durch einen Austritt 11 hervorgebracht, der sich am entgegengesetzten Ende der Wirbelbetteinheit befindet. Alternativ lässt sich eine Stempelströmung durch die Anwendung von Leitblechen im Wirbelbett erzeu-

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gen, so wie es an sich bekannt ist.

Die Keim- oder Kernpartikeln, die durch den Pulvereintritt 10 eingeführt werden, bestehen aus rückgeführtem Material, so wie es bereits erklärt worden ist und nachstehend noch näher erläutert werden wird.

Alternativ zu der veranschaulichten Ausführungsform kann die Wirbelbetteinheit zwei oder mehrere Abteilungen umfassen, in denen hinsichtlich Fluidisierungsluftgeschwindigkeit, Temperatur und Schlammeintragbedingungen unterschiedliche Bedingungen herrschen. Derartige Wirbelbetteinheiten mit mehr als einer Abteilung sind an sich bekannt und können z.B. eine kreisförmige perforierte Platte und radiale Trennwände haben, die eine Rückmischung verhindern.

Durch den Pulveraustritt 11 wird ein Pulver ausgetragen, das einen Feuchtigkeitsgehalt von 1-5% hat, und dieses Pulver gelangt durch ein Zellenrad 12 in eine Siebeinheit 13, in der es in drei oder mehr Fraktionen ■ zerlegt wird, und zwar in eine Überkornfraktion, eine -20 oder .mehrere Produktfraktionen (in der dargestellten Ausfuhrungsform zwei Produktfraktionen) und eine Unterkornfraktion.

Die Überkornfraktion wird einer. Mahleinheit zu-.geführt, die eine Mühle 14 "und ein Sieb 15 umfasst, welehe gegebenenfalls miteinander kombiniert sein können. Material von Überkorngrosse wird vom Sieb 15 wieder in die Mühle 14 zurückgeführt, und die Fraktionen, die bevor zugterweise eine Korngrösse von etwa 0,5 ram besitzen, werden bei der veranschaulichten Ausführungsform zusam-men mit der feinen Fraktion zum Pulvereintritt 10 der Wirbelbetteinheit geleitet. Für den Fall, dass die aus diesen beiden Fraktionen bestehende Materialmenge zusammen mit dem im Entstauber 9 abgeschiedenen Material nicht ausreicht, um genügend Keim- oder Kernmaterial für die Wirbelschicht zu bilden, kann ihr ein Teil der Produktfraktion oder einer der Produktfraktionen hinzugefügt

werden, so wie es durch die gestrichelte Linie im unteren Teil der Zeichnung angegeben ist. Ein Teil oder die Gesamtmenge der rückgeführten Produktfraktion kann vor dem Einbringen in die Wirbelschicht aufgemahlen werden, so wie es auf der Zeichnung angedeutet ist. Ist auf der anderen Seite die von der überkornfraktion und der Unterkor nfrakt ion gebildete Materialmenge grosser als die als ergänzendes Keim- oder Kernmaterial'erforderliche Materialmenge, kann ein Teil davon in den Speisetank 1 geleitet werden, so wie es durch die gestrichelte Linie im linken oberen Teil der Zeichnung'angegeben ist.

Nicht rückgeführte Produktfraktion oder -fraktionen gelangen in einen Trockenofen 16, in dem Rest-• feuchtigkeit und organische Zusatzstoffe verdampfen, und anschliessend in einen Brennofen 17* z.B. einen Drehofen, in dem die Partikeln zu kugeligem Korn von hoher Festigkeit gesintert werden, das für die Verwendung als .Proppant geeignet ist. Der im Brennofen 17 erfolgende ■ Brennvorgang findet unter den gleichen Bedingungen statt wie das Brennen nach den bekannten Verfahren, nach welchen eine Agglomeration in einem Mischer vorgenommen wurde.

Die Grenzen für die Korngrössen der in der Siebeinheit 13 abgetrennten Produktfraktionen müssen unter .25 sorgfältiger Berücksichtigung des Umstandes festgelegt werden, dass beim sich anschliessenden Brennen im Brennofen 17 eine erhebliche Schwindung auftritt. Das Ausmass dieser Schwindung ist davon abhängig, woher der ursprüngliche Bauxit kommt, und die lineare Schwindung kann typisch etwa 25$ betragen.

Wie ersichtlich, kann das Verfahren kontinuierlich durchgeführt werden und eignet sich vorzüglich für eine automatische Steuerung unter Aufwendung eines Minimums an Arbeitskraft.

■ Wie bereits erwähnt, hat der erzielte Proppant eine höhere Dichte und eine höhere Bruchfestigkeit als

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die nach den Ausführungsbeispielen des der eingangs erwähnten amerikanischen Patentanmeldung gemassen Verfahrens hergestellten Proppants. Die Bruchfestigkeit wird nach einem Verfahren ermittelt, bei. dem die Fraktion zwischen etwa 600 Mikron und etwa 700 Mikron in einem Stahlzylinder von 1 5/Ö Zoll Durchmesser angebracht und mit Hilfe eines zum Zylinderkopf passenden Tauchkolbens mit Druck beaufschlagt wird. Dabei wird jeweils so vorgegangen, dass der Druck im Laufe von 1 Minute auf 700 kg/cm gebracht, dieser Druck 3 Minuten lang aufrechterhalten und dann im Laufe von 1 Minute bis auf 0 entlastet wird. Danach wird die Materialmenge in der Probe bestimmt, deren Korngrosse unter 600 Mikron liegt, und· in Gew.-% der Gesamtmenge ausgedrückt. Das Ergebnis wird als Bruchverlust in Gew.-^ angegeben.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Ausfüh-· rungsbeispiele noch eingehender erläutert.

Beispiel 1

Das Verfahren wird in einer Anlage durchgeführt, die der auf der Zeichnung veranschaulichten entspricht. Im Speisetank wird aus Wasser, frischem .Bauxit, rückgeführtem Bauxitstaub aus dem Entstauber und den nachstehend angegebenen Zusatzstoffen eine Speisesuspension hergestellt, und zwar werden dabei solche Mengen der Bestandteile verwendet, dass die Speisesuspension einen Feststoffgehalt von etwa 50 Gew.-$ erhält, welche Feststoffe aus etwa 90$ Bauxit, 1% Polyvinylalkohol und . · 0,3% Ammoniumcitrat bestehen. Diese Speisesuspension wird in einer Menge von 4000 kg/Stunde durch die Druckdüsen 3 in einer Wirbelbetteinheit zerstäubt, die im Prinzip so konstruiert ist, wie aus der Zeichnung hervorgeht, und eine Wirbelbett-Grundfläche von 3 m hat.

Die Geschwindigkeit der Fluidisierungsluft beträgt 1,2 m/s, und die Temperatur der Luft beträgt beim Eintritt in die Einheit 55O°C und beim Austritt 7O⁰C.

Die Menge rückgeführten Materials, die durch den Pulver-

eintritt IO eingeführt wird, beläuft sich auf 1700 kg/Stunde. Die Stärke der Wirbelschicht 5 beträgt etwa 35 cm.

Die durchschnittliche Aufenthaltszeit der Partikeln in der Wirbelschicht lässt sich unter diesen Bedingungen auf 15 Minuten veranschlagen.

Durch den Austritt 11 wird Material in einer Menge von 3400 kg/Stunde ausgetragen und durch Sieben in eine Überkornfraktion mit einer Korngrosse über 2,1 mm (50 kg/Stunde), eine grobe Produktfraktion mit einer Korngrosse zwischen 1,2 und 2,1 mm (300 kg/Stunde), eine feine Produktfraktion mit einer Korngrosse zwischen 0,6 und 1,2 mm (2450 kg/Stunde) und eine Unterkornfraktion mit einer Korngrosse unter 0,6 mm (600 kg/Stunde) zerlegt. . ■

Im Entstauber 9, der von einem Schlauchfilter gebildet wird, werden 300 kg/Stunde mitgeführte Partikeln abgeschieden und in den Speisetank 1 rückgefuhrt. Die gesamte Überkornfraktion wird zusammen mit 400 kg/Stunde der feinen Produktfraktion in einer Mahlvorrichtung, die ein Sieb mit einer Maschenweite von 3000 Mikron enthält, gemahlen und dann zusammen mit der Unterkornfraktion als Keim- .oder Kernmaterial in die Wirbelbetteinheit eingeführt. 65Ο kg/Stunde der feinen Produktfraktion werden ohne vorheriges Vermählen zum Pulvereintritt 10 rückgefuhrt.

Das restliche Material der Produktfraktionen wird durch einen Ofen hindurchgeschickt, in dem die restliche Feuchtigkeit und die organischen Zusatzmittel (insgesamt etwa 4 Gew.-^) aus'ihm entfernt werden, und anschliessend in einem Drehofen bei einer Temperatur von etwa 1500⁰C gesintert. Die Aufenthalts ze it der. Partikeln bei dieser Temperatur beträgt etwa 10 Minuten.

Die gesinterten Partikeln werden einer weiteren Siebung unterworfen, um sicherzustellen, dass im wesentlichen des gesamte Produkt eine Korngrösse zwischen 0,4

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und 1,5 nim hat. Die Rundheit der Partikeln ist hervorragend, und ihre Dichte beträgt etwa 3,# g/cm . Der nach dem obengenannten Verfahren bestimmte Bruchverlust beträgt 1,5 Gew.-fo, so dass das Produkt für die Verwendung. als Proppant als vorzüglich geeignet angesehen werden muss.

Beispiel 2 ' ·

In dieser Ausführungsform wird das Verfahren in einer Anlage durchgeführt, die sich von der in Beispiel 1 benutzten nur dadurch unterscheidet, dass' sie eine Siebeinheit 13 hat, die die Partikeln in nur drei Fraktionen aufteilt (und zwar in eine Öberkornfraktion, eine Produktfraktion und eine Unterkornfraktion), .und dass ihr Entstauber 9 sowohl einen Zyklon, in dem Partikeln abgeschieden werden, die gröber als etwa 100 Mikron sind, ' als auch einen Wäscher umfasst, in dem die feineren Partikeln als wässriger Schlamm abgeschieden werden.

Auch bei dieser Ausführungsform beträgt der Gersamtfeststoffgehalt der Speisesuspension etwa 50 Gew.-^, 20- und die zerstäubte Menge beläuft sich auf 4000 kg/Stunde..

■Die Temperatur der Trockenluft beträgt beim Eintritt 53O°C und beim Austritt 6Ö°C.

Die Materialmenge, die als Keimmaterial zum Pulvereintritt 10 rückgeführt wird und aus der Unterkornfraktion, der gemahlenen Überkornfraktion und einem (gemahlenen) Teil der Produktfraktion besteht, beträgt 3OO . kg/Stunde.

. Wie in Beispiel 1 beträgt die Geschwindigkeit der Fluidisierungsluft 1,2 m/s und die Stärke der Wirbelschjcht etwa 35 cm. Die durchschnittliche Aufenthaltszeit ist etwa 20 Minuten. " .

Die durch den Pulveraustritt 11 aus der Wirbelschicht ausgetragene Materialmenge beträgt etwa 2100 kg/Stunde und wird der Siebeinheit 13 zugeführt, die zwei Siebe mit 1,5 mm Maschenweite bzw. 0,6 mm Maschenweite enthält. Durch das Sieben ergeben sich 30 kg/Stunde

Überkornfraktion, 2030 kg/Stunde Produktfraktion und k.0 kg/Stunde Unterkornfraktion.

230 kg/Stunde der Produktfraktion werden zusammen mit der Überkornfraktion auf eine Korngrosse unter 600 Mikron vermählen und dann zusammen mit der Unterkornfraktion so rückgeführt, wie es weiter vorn erwähnt wurde. . .

Im. oben erwähnten Zyklon werden 100 kg/Stunde Partikeln mit einer Korngrosse über 100 Mikron abgeschieden und zum Pulvereintritt 10 der Wirbelbetteinheit rückgeführt,, während in dem mit dem Zyklon zusammengeschalteten Wäscher 200 kg/Stunde Partikeln mit einer durchschnittlichen Korngrosse unter 100 Mikron abgeschieden und als Schlamm in den Speisetank 1 rückgeführt werden. ·

15.. Die nicht rückgeführte Produktfraktion, die sich auf lSOO kg/Stunde beläuft, wird so getrocknet und gesintert, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist. Der Bruchverlust beträgt 1,7 Gew.-% und die Dichte etwa 3»3 g/cnr.

Claims (7)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von kugeligem Sinterkorn aus Bauxit mit einer Korngrosse im Bereich von 0,4 bis 2,5 mm oder einem noch engeren Bereich innerhalb der genannten Grenzen, das als Proppant zum Einfüllen in 01-bohrlöcher geeignet ist, gekennzeichnet durch folgende Stufen:

a) Herstellung einer wässrigen Speisesuspension, die Bauxit und ein Bindemittel enthält,

b) kontinuierliche Zerstäubung der genannten Speisesuspension in eine Schicht aus schon teilweise getrockneten Bauxitpartikeln, die mit Hilfe eines

·

Stromes von Trockenluft fluidisiert sind, . ·

c) kontinuierliche Austragung von Partikeln aus der genannten Schicht, ' X

d) kontinuierliche Trennung der ausgetragenen Par- · tikeln in Uberkorn-,· Unterkorn- und Produktfraktion.en unter' Berücksichtigung des Ausmasses fur die bei der anschliessenden Sinterung erfolgende.. Schwindung,

e) kontinuierliche Rückführung von Material aus der Gruppe, die aus Unterkornfraktionen, relativ feinen Produktfraktionen, zermahlenen Produktfraktionen und zermahlenen Uberkornfraktionen besteht, in die Schicht aus fluidisieren Partikeln an einer Stelle, die sich, in Stromungsrichtung der Partikeln gemessen, in erheblichem Abstand von der Stelle befindet, wo die Austragung der Partikeln erfolgt, und f) Trocknen und Sintern der nicht ruekgeführten Produktfraktionen durch Erhitzen auf eine Temperatur

zwischen 12oo und 165O⁰C. *

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Speisesuspension 40-60 Gew.-$ Bauxit mit einer Korngrosse unter 20 Mikron und 0,25-5 Gew.-$ eines Bindemittels enthält, das entweder Polyviny!alkohol, Polyvinylacetat, Methylcellulose, Dextrin oder Melasse sein kann.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Stufe (e) rückgefuhrte Material auf eine gelenkte KorngrSssenverteilung aufgemahlen worden

ist. ' ·

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockenluftstrom, mit dessen Hilfe die Bauxitpartikeln fluidisiert werden, eine Geschwindigkeit von 0,5-1,5 m/s hat.

5. Kugeliges Sinterkorn, hergestellt nach einem Verfahren gemäss Anspruch 1 xmd mit einem Bruchverlust von weniger als. 5 Gew.-%, der so bestimmt wird, wie es aus der Beschreibung hervorgeht.'

6. Verfahren zur Herstellung von bindemittelhaltigern, kugeligem Bauxitkorn für die Verwendung bei der Herstellung von kugeligem Sinterkorn aus Bauxit, gekennzeichnet durch folgende Stufen:
a) Herstellung einer wässrigen Speisesuspension, die ■ Bauxit und ein Bindemittel enthält,

b) kontinuierliche Zerstäubung der genannten Speisesuspension in eine Schicht aus. schon teilweise ' getrockneten Bauxitpartikeln, die mit Hilfe eines Stromes von Trockenluft fluidisiert sind, ·

c) kontinuierliche Austragung von Partikeln aus der genannten Schicht,

d) kontinuierliche Trennung der ausgetragenen Partikeln in Uberkorn-, Unterkorn- und Produktfraktionen und

e) kontinuierliche Rückführung von Material aus der Gruppe, die aus Unterkornfraktionen, relativ fei-

n.en Produktfraktionen, zermahlenen Produktfrak-' tionen und zermahlenen Oberkornfraktionen besteht, in die Schicht aus fluidisierten Partikeln an einer Stelle, die sich, in Stromungsrichtung der Partikeln gemessen, in erheblichem Abstand von der Stelle befindet, wo die Austragung der Partikeln erfolgt·

7. Bindemittelhaltiges, kugeliges Bauxitkorn, hergestellt nach einem Verfahren gemäss Anspruch 6.