EA041289B1 - CHARGE FOR MANUFACTURING MAGNESIUM-QUARTZ PROPPANT - Google Patents

CHARGE FOR MANUFACTURING MAGNESIUM-QUARTZ PROPPANT Download PDF

Info

Publication number
EA041289B1
EA041289B1 EA202192161 EA041289B1 EA 041289 B1 EA041289 B1 EA 041289B1 EA 202192161 EA202192161 EA 202192161 EA 041289 B1 EA041289 B1 EA 041289B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
proppant
charge
antigorite
crushed
magnesium silicate
Prior art date
Application number
EA202192161
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Федорович Шмотьев
Евгений Васильевич Рожков
Вячеслав Михайлович Сычев
Сергей Юрьевич Плинер
Виктор Георгиевич Пейчев
Василий Александрович Плотников
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс"
Publication of EA041289B1 publication Critical patent/EA041289B1/en

Links

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к производству керамических проппантов, в частности к составу шихты, предназначенной для изготовления легковесных и среднеплотных магнезиально-кварцевых проппантов с насыпной плотностью до 1,75 г/см3.The invention relates to the oil and gas industry, and in particular to the production of ceramic proppants, in particular to the composition of the charge intended for the manufacture of lightweight and medium-density magnesia-quartz proppants with a bulk density of up to 1.75 g/cm 3 .

Проппанты - прочные сферические гранулы, удерживающие трещины ГРП от смыкания под большим давлением и обеспечивающие необходимую производительность нефтяных и газовых скважин путем создания в пласте проводящего канала. В качестве проппантов (расклинивателей) используются различные органические и неорганические материалы - скорлупа грецких орехов, песок, песок с полимерным покрытием, а также синтетические керамические гранулы. К основным эксплуатационным характеристикам проппантов относятся разрушаемость и устойчивость к воздействию кислот. Применяемые в ГРП керамические проппанты подразделяются на высокоплотные, среднеплотные, легковесные и ультралегковесные. С учетом соотношения цена/качество среднеплотные и легковесные проппанты в настоящее время являются наиболее востребованными.Proppants are strong spherical granules that keep hydraulic fractures from closing under high pressure and provide the required productivity of oil and gas wells by creating a conductive channel in the formation. Various organic and inorganic materials are used as proppants (proppants) - walnut shells, sand, polymer-coated sand, as well as synthetic ceramic granules. The main performance characteristics of proppants include degradability and resistance to acids. Ceramic proppants used in hydraulic fracturing are divided into high-density, medium-density, lightweight and ultra-lightweight. Given the price / quality ratio, medium-density and lightweight proppants are currently the most in demand.

Представленные на российском рынке керамические проппанты производятся из алюмосиликатного или магнийсиликатного сырья. Использование природного магнийсиликатного сырья, являющегося доступным и не требующим значительных затрат на переработку, позволяет получать конкурентный в ценовом отношении продукт. Причем имеется возможность изготовления как плотного проппанта, полностью изготовленного, например, из серпентинитовой или дунитовой породы, так и облегченного среднеплотного или легковесного проппанта, изготовленного из смеси термообработанного магнийсиликата с кварцполевошпатным песком, при этом содержание MgO в облегченном продукте составляет 8-30 мас.%, а насыпная плотность не превышает 1,75 г/см3.Ceramic proppants presented on the Russian market are produced from aluminosilicate or magnesium silicate raw materials. The use of natural magnesium silicate raw materials, which are affordable and do not require significant processing costs, makes it possible to obtain a price-competitive product. Moreover, it is possible to manufacture both a dense proppant, completely made, for example, from serpentinite or dunite rock, and a lightweight, medium-density or lightweight proppant, made from a mixture of heat-treated magnesium silicate with quartz-feldspar sand, while the MgO content in the lightweight product is 8-30 wt.% , and the bulk density does not exceed 1.75 g/cm 3 .

Следует отметить, что в линейке магнийсодержащих расклинивающих агентов проппанты с насыпной плотностью более 1,75 г/см3 относятся к категории плотных изделий.It should be noted that proppants with a bulk density of more than 1.75 g/cm 3 belong to the category of dense products in the range of magnesium-containing proppants.

Традиционно подготовка исходной шихты для изготовления магнийсиликатных проппантов производится путем смешивания обожженного при температуре 750-1450°C природного магнийсиликата (серпентинита, дунита, оливинита) и кремнеземсодержащего компонента (кварцполевошпатного песка и/или кварцита) и ее последующего измельчения до фракции менее 100 мкм. Далее полученная шихта подается на грануляцию. Гранулированный проппант-сырец подвергается высокотемпературному обжигу, который производится для максимального уплотнения керамики и оптимизации ее химического и фазового состава.Traditionally, the preparation of the initial mixture for the manufacture of magnesium silicate proppants is carried out by mixing natural magnesium silicate (serpentinite, dunite, olivinite) fired at a temperature of 750-1450°C and a silica-containing component (quartz-feldspar sand and/or quartzite) and its subsequent grinding to a fraction of less than 100 microns. Next, the resulting mixture is fed to granulation. Granular raw proppant is subjected to high-temperature firing, which is performed to maximize the compaction of ceramics and optimize its chemical and phase composition.

Известны составы шихты на основе смеси термообработанного серпентинита с кварцполевошпатным песком (см. патенты РФ № 2446200, №2547033) и способы изготовления из них легковесного проппанта. Указанные технические решения позволяют получать расклиниватели с насыпной плотностью менее 1,4 г/см3. Составы шихты для получения магнийсиликатного проппанта средней плотности на основе природных магнийсиликатов или их смесей с природным кварцполевошпатным песком изложены в патентах РФ № 2463329, № 2588634, евразийском патенте № 024901.Known compositions of the charge based on a mixture of heat-treated serpentinite with quartz feldspar sand (see RF patents No. 2446200, No. 2547033) and methods for manufacturing lightweight proppant from them. These technical solutions make it possible to obtain wedges with a bulk density of less than 1.4 g/cm 3 . The compositions of the mixture for obtaining medium-density magnesium silicate proppant based on natural magnesium silicates or their mixtures with natural quartz-feldspar sand are described in RF patents No. 2463329, No. 2588634, Eurasian patent No. 024901.

Известна также шихта для изготовления магнийсиликатного проппанта (см. патент РФ № 2563853), содержащая измельченную до фракции менее 8 мкм смесь термообработанного серпентинита и кварцполевошпатного песка. В качестве указанного песка шихта содержит песок Южно-Ильинского месторождения фракции менее 2 мм состава, мас.%: диоксид кремния 90,0-91,0, оксид алюминия 3,3-3,5, оксид кальция 0,9-1,0, оксид железа 1,6-1,8, оксид калия 1,2-1,3, оксид натрия 0,7-0,8, примеси - остальное, при следующем соотношении компонентов шихты, мас.%: указанный серпентинит 61,0-67,0 указанный песок 33,0-39,0. Магнийсиликатный проппант характеризуется тем, что он получен из указанной шихты.Also known charge for the manufacture of magnesium silicate proppant (see RF patent No. 2563853), containing crushed to a fraction of less than 8 μm a mixture of heat-treated serpentinite and quartz feldspar sand. As the specified sand, the mixture contains sand from the Yuzhno-Ilyinsky field of fraction less than 2 mm composition, wt.%: silicon dioxide 90.0-91.0, aluminum oxide 3.3-3.5, calcium oxide 0.9-1.0 , iron oxide 1.6-1.8, potassium oxide 1.2-1.3, sodium oxide 0.7-0.8, impurities - the rest, with the following ratio of charge components, wt.%: the specified serpentinite 61.0 -67.0 indicated sand 33.0-39.0. Magnesium silicate proppant is characterized by the fact that it is obtained from the specified charge.

Таким образом, основными компонентами шихты для крупнотоннажного производства магнийсиликатных проппантов являются природные магнийсиликаты и кремнеземистые материалы.Thus, the main components of the charge for large-scale production of magnesium silicate proppants are natural magnesium silicates and silica materials.

Также из уровня техники известно изобретение Спеченные сферы, способ их получения и их использование по патенту РФ 2750952 с датой публикации 06.07.2021, направленное на решение проблемы размещения отходов красного шлама. Целью данного изобретения являются спеченные сферы, получаемые из красного шлама, который как исходный материал, содержится в составе шихты для изготовления указанных сфер в количестве по крайней мере, 70% по весу в пересчете на сухую массу. Красный шлам включает в себя, по крайней мере, окись алюминия, окись железа, окись кремния и окись титана.Also known from the prior art is the invention Sintered spheres, the method for their production and their use according to the patent of the Russian Federation 2750952 with a publication date of 07/06/2021, aimed at solving the problem of placing red mud waste. The purpose of this invention are sintered spheres obtained from red mud, which, as a starting material, is contained in the mixture for the manufacture of these spheres in an amount of at least 70% by weight, calculated on the dry weight. Red mud includes at least alumina, iron oxide, silicon oxide, and titanium oxide.

Предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения являются спеченные сферы, которые в соответствии с заявленным изобретением, включают в себя добавки из групп, содержащих полевой шпат, минералы алюминия, кальцинированные минералы алюминия, глинистые минералы или силикатные минералы или их смеси. Названные добавки являются добавками, обычно используемыми при производстве агрегатов и расклинивающих наполнителей. Добавки, применяемые в соответствии с заявленным изобретением, включают в себя минералы, способствующие достижению таких эксплуатационных характеристик, как прочность конечного продукта и его сопротивляемость длительной нагрузке. Добавки могут использоваться в количестве до 30% в зависимости от желаемых свойств. В соответствии с заявленным изобретением использование минеральных добавок оказывает влияние на процесс грануляции, что позволяет получить спеченные сферы, соответствующие требованиям потребителя с учетом их применения в различных целях.A preferred embodiment of the present invention are sintered spheres, which according to the claimed invention include additives from the groups containing feldspar, aluminum minerals, calcined aluminum minerals, clay minerals or silicate minerals, or mixtures thereof. The additives mentioned are additives commonly used in the manufacture of aggregates and proppants. Additives used in accordance with the claimed invention include minerals that contribute to such performance characteristics as the strength of the final product and its resistance to long-term load. Additives can be used in amounts up to 30% depending on the properties desired. In accordance with the claimed invention, the use of mineral additives affects the granulation process, which makes it possible to obtain sintered spheres that meet the requirements of the consumer, taking into account their use in various purposes.

Таким образом, известное изобретение основано на использовании исключительно красного шламаThus, the well-known invention is based on the use of red mud exclusively.

- 1 041289 с добавками или без добавок для получения широкого спектра продуктов различного назначения.- 1 041289 with or without additives to obtain a wide range of products for various purposes.

Красный шлам - отходы процесса Байера - промышленного процесса обработки боксита для получения оксида алюминия. Шлам в своей основе содержит оксиды железа в количестве до 60% от его массы. Также в нём содержится заметное количество диоксида кремния, невыщелоченного остаточного алюминия и диоксида титана. Следовательно, сферы, получаемые в соответствии с известным изобретением, не относятся к разряду магнезиально-кварцевых изделий. Кроме того, использование красного шлама, содержащего в своем составе высокое (до 60 мас.%) количество оксидов железа, приводит к резкому увеличению количества жидкой фазы в гранулах проппанта во время спекающего обжига и образованию значительного количества спеков.Red mud is a waste from the Bayer process, an industrial process for processing bauxite to produce alumina. The sludge basically contains iron oxides in an amount of up to 60% of its mass. It also contains appreciable amounts of silica, unleached residual aluminum and titanium dioxide. Therefore, the spheres obtained in accordance with the known invention do not belong to the category of magnesia-quartz products. In addition, the use of red mud containing a high (up to 60 wt.%) amount of iron oxides in its composition leads to a sharp increase in the amount of the liquid phase in the proppant granules during sintering firing and the formation of a significant amount of cakes.

В последнее время на сырьевых рынках наметилась тенденция к постепенному снижению цен на природные углеводороды. Следовательно, становится совершенно очевидной необходимость снижения затрат на их добычу, в том числе за счет уменьшения стоимости проппантов, используемых в операции гидроразрыва пласта. В этой связи специалисты, работающие в области производства магнезиальнокварцевых расклинивающих агентов изучают возможность использования в составе исходной шихты нетрадиционных, дешевых сырьевых компонентов, например, различных техногенных материалов.Recently, there has been a trend towards a gradual decrease in prices for natural hydrocarbons in the commodity markets. Consequently, it becomes quite obvious that it is necessary to reduce the cost of their production, including by reducing the cost of proppants used in the hydraulic fracturing operation. In this regard, specialists working in the field of production of magnesia-quartz proppants are studying the possibility of using non-traditional, cheap raw materials, for example, various technogenic materials, as part of the initial charge.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение сырьевой базы производства магнезиально-кварцевых проппантов с насыпной плотностью до 1,75 г/см3, путем включения в состав шихты для их изготовления железорудного шлама Качканарского горнообогатительного комбината с получением расклинивающего агента, по основным эксплуатационным характеристикам соответствующего требованиям ГОСТ Р 54571-2011 Пропанты магнезиально-кварцевые.The technical problem to be solved by the claimed invention is the expansion of the raw material base for the production of magnesia-quartz proppants with a bulk density of up to 1.75 g/ cm the main operational characteristics of the corresponding requirements of GOST R 54571-2011 Magnesia-quartz proppants.

Указанная задача решается тем, что шихта для изготовления магнезиально-кварцевого проппанта, содержит в своем составе 8-30 мас.% MgO и представляет собой смесь измельченных до фракции менее 100 мкм магнийсиликатного щебня и природного кремнеземистого песка, причем, указанная шихта дополнительно содержит 1-50 мас.% железорудного шлама Качканарского горно-обогатительного комбината. В качестве магнийсиликатного щебня используют антигоритовые и/или антигорит-лизардитовые щебни. В качестве антигоритовых магнийсиликатных щебней используют щебни Горнощитского и Шабровского месторождений (РФ, Свердловская обл.), а в качестве антигорит-лизардитового магнийсиликатного щебня используют щебень Баженовского месторождения (РФ, Свердловская обл.). Кроме того, магнезиально-кварцевый проппант характеризуется тем, что он изготовлен из указанной шихты.This problem is solved by the fact that the mixture for the manufacture of magnesia-quartz proppant contains 8-30 wt.% MgO in its composition and is a mixture of crushed magnesium silicate crushed stone and natural silica sand crushed to a fraction of less than 100 microns, moreover, this mixture additionally contains 1- 50 wt.% iron ore slurry of the Kachkanar Mining and Processing Plant. As magnesium silicate crushed stone, antigorite and/or antigorite-lizardite crushed stones are used. As antigorite magnesium silicate crushed stones, crushed stones of the Gornoshchitskoye and Shabrovsky deposits (RF, Sverdlovsk region) are used, and crushed stone of the Bazhenovskoye deposit (RF, Sverdlovsk region) is used as antigorite-lizardite magnesium silicate crushed stone. In addition, magnesia-quartz proppant is characterized by the fact that it is made from the specified charge.

Железорудный шлам Качканарского горно-обогатительного комбината (РФ, Свердловская обл.) является побочным продуктом мокрой магнитной сепарации при обогащении железной руды. Шлам, представляет собой маложелезистый мелкозернистый материал, фракции менее 5 мм и находит применение при производстве бетона, керамической плитки, кирпича и используется при проведении дорожных и строительных работ.Iron ore sludge from the Kachkanar Mining and Processing Plant (Russian Federation, Sverdlovsk region) is a by-product of wet magnetic separation during the enrichment of iron ore. Sludge is a low-iron fine-grained material, fractions less than 5 mm and is used in the production of concrete, ceramic tiles, bricks and is used in road and construction work.

Таким образом, железорудный шлам Качканарского горно-обогатительного комбината является крупнотоннажным и доступным техногенным сырьем. Следовательно, его вовлечение в масштабное производство керамических расклинивающих агентов представляет большой практический интерес. Необходимо подчеркнуть, что из уровня техники не следует известность применения железорудного шлама Качканарского горно-обогатительного комбината в качестве компонента шихты для производства керамических расклинивателей нефтяных скважин (проппантов), что обеспечивает заявленному изобретению соответствие условиям новизны и изобретательского уровня.Thus, the iron ore sludge of the Kachkanar Mining and Processing Plant is a large-tonnage and accessible technogenic raw material. Therefore, its involvement in the large-scale production of ceramic proppants is of great practical interest. It should be emphasized that the knowledge of the use of iron ore slurry from the Kachkanar Mining and Processing Plant as a charge component for the production of ceramic proppants for oil wells (proppants) does not follow from the prior art, which ensures that the claimed invention meets the conditions of novelty and inventive step.

Изучение железорудного шлама Качканарского горно-обогатительного комбината показывает, что он представляет собой низкомагнезиальный и маложелезистый материал, содержащий оксиды кальция и алюминия, а также диоксид кремния. Шлам имеет следующий усредненный химический состав, мас.%: MgO - 15, CaO - 24, Al2O3 - 7, SiO2 - 42, Fe2O3 - 9, примеси - остальное. Колебание содержания основных компонентов ±10% от значений усредненных показателей. Потери массы при прокаливании до 0,5 мас.%. Низкие потери массы при прокаливании позволяют вводить шлам в состав шихты без предварительного обжига.The study of iron ore slurry from the Kachkanar Mining and Processing Plant shows that it is a low-magnesia and low-iron material containing calcium and aluminum oxides, as well as silicon dioxide. The sludge has the following average chemical composition, wt.%: MgO - 15, CaO - 24, Al 2 O 3 - 7, SiO 2 - 42, Fe 2 O 3 - 9, impurities - the rest. The fluctuation of the content of the main components is ± 10% of the values of the average indicators. Weight loss on ignition up to 0.5 wt.%. Low weight loss during ignition allows you to enter the sludge into the mixture without pre-calcination.

Также, авторами экспериментальным путем установлено, что шлам имеет пониженную температуру плавления - 1150-1200°C и его введение в состав шихты для получения проппанта позволяет понизить температуру обжига гранул проппанта-сырца. Кроме того, в процессе обжига проппанта-сырца, полученного из шихты, сочетающей в себе кремнеземистый компонент, магнийсиликатный щебень и легкоплавкий шлам Качканарского горно-обогатительного комбината, образуется повышенное содержание жидкой фазы, способствующей уплотнению и упрочнению керамики в процессе обжига. После охлаждения обожженного проппанта указанная жидкая фаза трансформируется в стеклофазу, обладающую пониженной растворимостью в кислотах. Использование заявляемого шлама в шихте в количестве менее 1 мас.% нецелесообразно, поскольку явным образом не способствует решению поставленной технической задачи - расширению сырьевой базы производства магнезиально-кварцевого проппанта. Увеличение содержания шлама в шихте выше 50 мас.% приводит к резкому увеличению количества жидкой фазы в гранулах во время спекающего обжига, что приводит к образованию значительного количества спеков.Also, the authors experimentally found that the sludge has a low melting point - 1150-1200°C and its introduction into the mixture to obtain proppant allows to lower the firing temperature of raw proppant granules. In addition, during the firing of raw proppant obtained from a charge that combines a silica component, magnesium silicate crushed stone and low-melting sludge from the Kachkanar Mining and Processing Plant, an increased content of the liquid phase is formed, which contributes to the compaction and hardening of ceramics during firing. After the calcined proppant cools, said liquid phase transforms into a glass phase with reduced solubility in acids. The use of the proposed sludge in the charge in an amount of less than 1 wt.% impractical, since it clearly does not contribute to the solution of the technical problem - the expansion of the raw material base for the production of magnesia-quartz proppant. An increase in the sludge content in the charge above 50 wt.% leads to a sharp increase in the amount of liquid phase in the granules during sintering firing, which leads to the formation of a significant amount of sinter.

Выбор в качестве магнийсиликатного компонента шихты антигоритовых и/или антигоритThe choice of antigorite and/or antigorite as a magnesium silicate component of the charge

- 2 041289 лизардитовых щебней обусловлен их более высокой размолоспособностью в сравнении с дунитовыми, оливинитовыми щебнями. Кроме того, указанные щебни имеют низкие (до 10 мас.%) потери при прокаливании, что позволяет использовать их как без предварительного обжига, так и в предварительно обожженном виде. Следует подчеркнуть, что заявляемые магнийсиликатные щебни не содержат в своем составе вредных волокнистых примесей (асбеста), что благоприятно сказывается на экологической обстановке в производственных подразделениях. В рамках заявляемого технического решения использовались антигоритовые щебни Горнощитского и Шабровского месторождений с содержанием антигорита 87-98 мас.%, а также антигорит-лизардитовый щебень Баженовского месторождения с содержанием лизардита до 20 мас.% и антигорита выше 75 мас.% Содержание MgO в указанных щебнях колеблется в пределах 36-46 мас.%. Следует отметить, что антигорит и лизардит принадлежат к одной группе минералов. В этой связи их соотношение в щебне не влияет на решение поставленной технической задачи. Вместе с тем, заявляемые магнийсиликатные щебни и железорудный шлам имеют некоторые колебания по химическому составу. Поэтому контроль соотношения компонентов смеси целесообразно производить по содержанию в ней оксида магния (MgO). В этом случае расчет состава шихты не представляет сложности для специалиста в области химической технологии керамических и огнеупорных материалов.- 2 041289 lizardite crushed stones due to their higher grinding capacity in comparison with dunite, olivinite crushed stones. In addition, these crushed stones have low (up to 10 wt.%) losses during ignition, which allows them to be used both without pre-fired and in pre-fired form. It should be emphasized that the claimed magnesium silicate gravel does not contain harmful fibrous impurities (asbestos), which favorably affects the environmental situation in production units. Within the framework of the proposed technical solution, antigorite crushed stones of the Gornoshchitskoye and Shabrovsky deposits were used with an antigorite content of 87-98 wt.%, as well as antigorite-lizardite crushed stone of the Bazhenov deposit with a content of lizardite up to 20 wt.% and antigorite above 75 wt.% MgO content in these crushed stones fluctuates within 36-46 wt.%. It should be noted that antigorite and lizardite belong to the same group of minerals. In this regard, their ratio in crushed stone does not affect the solution of the technical problem. However, the claimed magnesium silicate rubble and iron ore sludge have some fluctuations in chemical composition. Therefore, it is advisable to control the ratio of the components of the mixture by the content of magnesium oxide (MgO) in it. In this case, the calculation of the charge composition is not difficult for a specialist in the field of chemical technology of ceramic and refractory materials.

Проведенными исследованиями установлено, что количественный и качественный состав примесей, содержащихся в заявляемых компонентах шихты, не влияют на возможность получения проппанта, по основным эксплуатационным характеристикам соответствующего требованиям ГОСТ Р 54571-2011 Пропанты магнезиально-кварцевые. Также экспериментальным путем установлено, при увеличении содержания MgO в шихте более 30 мас.%, насыпная плотность проппанта превышает 1,75 г/см3, в то время как требования ГОСТ Р 54571-2011 распространяются на проппант с насыпной плотностью менее 1,75 г/см3. При содержании в сырьевой смеси MgO в количестве менее 8 мас.%, проппант, полученный из нее при обжиге, имеет насыпную плотность менее 1,3 г/см3 и переходит в разряд ультралегковесных расклинивателей, которые не рассматриваются в рамках заявляемого технического решения. Кроме того, согласно ГОСТ Р 54571-2011 содержание MgO в проппанте не должно быть менее 8 мас.%.The conducted studies have established that the quantitative and qualitative composition of impurities contained in the claimed components of the charge do not affect the possibility of obtaining a proppant that, according to the main operational characteristics, meets the requirements of GOST R 54571-2011 Magnesia-quartz proppants. It has also been experimentally established that with an increase in the MgO content in the charge of more than 30 wt.%, the bulk density of the proppant exceeds 1.75 g/cm 3 , while the requirements of GOST R 54571-2011 apply to proppant with a bulk density of less than 1.75 g /cm 3 . When the content of MgO in the raw mixture is less than 8 wt.%, the proppant obtained from it during firing has a bulk density of less than 1.3 g/ cm In addition, according to GOST R 54571-2011, the MgO content in the proppant should not be less than 8 wt.%.

Примеры осуществления изобретения.Examples of the invention.

Пример 1.Example 1

кг (50 мас.%) высушенного при 150° шлама Качканарского горно -обогатительного комбината с содержанием MgO приблизительно 15 мас.%, 4 кг обожженного при 1130°С антигоритового щебня Горнощитского месторождения с содержанием MgO приблизительно 40 мас.% и 1 кг высушенного при 150° природного кварцполевошпатного песка подвергали совместному помолу в лабораторной мельнице до фракции менее 100 мкм с получением шихты, содержащей приблизительно 23,5 мас.% MgO. Из полученной шихты в лабораторном грануляторе производили проппант - сырец, который обжигали при температуре 1200°С.kg (50 wt.%) dried at 150 ° sludge of the Kachkanar mining and processing plant with an MgO content of approximately 15 wt.%, 4 kg fired at 1130 ° C antigorite crushed stone of the Gornoshchitskoye deposit with an MgO content of approximately 40 wt.% and 1 kg dried at 150° natural quartz-feldspar sand was co-milled in a laboratory mill to a fraction of less than 100 microns to obtain a mixture containing approximately 23.5 wt.% MgO. Proppant was produced from the mixture obtained in a laboratory granulator - crude, which was fired at a temperature of 1200°C.

Обожженный проппант фракции 16/20 меш тестировали на соответствие по основным эксплуатационным характеристикам требованиям ГОСТ Р 54571-2011:The 16/20 mesh calcined proppant was tested for compliance with the main performance characteristics of the requirements of GOST R 54571-2011:

разрушаемость, при давлении 68,9 МПа, мас.% - не более 25,0;destructibility, at a pressure of 68.9 MPa, wt.% - no more than 25.0;

растворимость в смеси кислот, мас.% - не более 10,0.solubility in a mixture of acids, wt.% - no more than 10.0.

Аналогичным образом готовили шихту с различным содержанием шлама Качканарского горнообогатительного комбината, обожженного антигоритового щебня и кварцполевошпатного песка при содержании в шихте 8-30 мас.% MgO. Результаты измерений приведены в табл. 1.In a similar way, a charge was prepared with different contents of the sludge from the Kachkanar mining and processing plant, burnt antigorite crushed stone and quartz-feldspar sand with a charge content of 8-30 wt.% MgO. The measurement results are given in table. 1.

Пример 2.Example 2

кг (50 мас.%) высушенного при 150° шлама Качканарского горно-обогатительного комбината с содержанием MgO приблизительно 15 мас.%, 4 кг обожженного при 1150°С антигорит-лизардитового щебня Баженовского месторождения с содержанием MgO приблизительно 40 мас.% и 1 кг высушенного при 150° природного кварцполевошпатного песка подвергали совместному помолу в лабораторной мельнице до фракции менее 100 мкм с получением шихты, содержащей приблизительно 23,5 мас.% MgO. Из полученной шихты в лабораторном грануляторе производили проппант-сырец, который обжигали при температуре 1170°С.kg (50 wt.%) dried at 150 ° sludge of the Kachkanar mining and processing plant with an MgO content of approximately 15 wt.%, 4 kg fired at 1150 ° C antigorite-lizardite crushed stone of the Bazhenov deposit with an MgO content of approximately 40 wt.% and 1 kg dried at 150° natural quartz-feldspar sand was subjected to joint grinding in a laboratory mill to a fraction of less than 100 microns to obtain a charge containing approximately 23.5 wt.% MgO. Raw proppant was produced from the mixture obtained in a laboratory granulator, which was fired at a temperature of 1170°C.

Обожженный проппант фракции 16/20 меш тестировали на соответствие по основным эксплуатационным характеристикам требованиям ГОСТ Р 54571-2011:The 16/20 mesh calcined proppant was tested for compliance with the main performance characteristics of the requirements of GOST R 54571-2011:

разрушаемость, при давлении 68,9 МПа, мас.% - не более 25,0;destructibility, at a pressure of 68.9 MPa, wt.% - no more than 25.0;

растворимость в смеси кислот, мас.% - не более 10,0.solubility in a mixture of acids, wt.% - no more than 10.0.

Аналогичным образом готовили шихту с различным содержанием шлама Качканарского горнообогатительного комбината, обожженного антигорит-лизардитового щебня и кварцполевошпатного песка при содержании в шихте 8-30 мас.% MgO. Результаты измерений приведены в табл. 2.Similarly, a charge was prepared with different contents of the sludge of the Kachkanar mining and processing plant, burnt antigorite-lizardite crushed stone and quartz-feldspar sand with a charge content of 8-30 wt.% MgO. The measurement results are given in table. 2.

Пример 3.Example 3

0,1 кг (1 мас.%) высушенного при 150° шлама Качканарского горно -обогатительного комбината с содержанием MgO приблизительно 15 мас.%, 2,2 кг необожженного антигоритового щебня Шабровского месторождения с содержанием MgO приблизительно 36 мас.% и 7,7 кг высушенного при 150° природного кварцполевошпатного песка подвергали совместному помолу в лабораторной мельнице до фракции менее 100 мкм с получением шихты, содержащей приблизительно 8 мас.% MgO. Из полученной шихты в0.1 kg (1 wt.%) dried at 150 ° sludge of the Kachkanar mining and processing plant with an MgO content of approximately 15 wt.%, 2.2 kg of unbaked antigorite crushed stone of the Shabrovsky deposit with an MgO content of approximately 36 wt.% and 7.7 kg of natural quartz-feldspar sand dried at 150° was subjected to joint grinding in a laboratory mill to a fraction of less than 100 μm to obtain a charge containing approximately 8 wt.% MgO. From the mixture obtained

- 3 041289 лабораторном грануляторе производили проппант-сырец, который обжигали при температуре 1250°С.- 3 041289 laboratory granulator produced raw proppant, which was fired at a temperature of 1250°C.

Обожженный проппант фракции 16/20 меш тестировали на соответствие по основным эксплуатационным характеристикам требованиям ГОСТ Р 54571-2011:The 16/20 mesh calcined proppant was tested for compliance with the main performance characteristics of the requirements of GOST R 54571-2011:

разрушаемость, при давлении 68,9 МПа, мас.% - не более 25,0;destructibility, at a pressure of 68.9 MPa, wt.% - no more than 25.0;

растворимость в смеси кислот, мас.% - не более 10,0.solubility in a mixture of acids, wt.% - no more than 10.0.

Аналогичным образом готовили шихту с различным содержанием шлама Качканарского горнообогатительного комбината, необожженного антигоритового щебня и кварцполевошпатного песка при содержании в шихте 8-30 мас.% MgO. Результаты измерений приведены в табл. 3.Similarly, a charge was prepared with different contents of the sludge of the Kachkanar mining and processing plant, unburned antigorite crushed stone and quartz-feldspar sand with a charge content of 8-30 wt.% MgO. The measurement results are given in table. 3.

Пример 4.Example 4

2,0 кг (20 мас.%) высушенного при 150° шлама Качканарского горно-обогатительного комбината с содержанием MgO приблизительно 15 мас.%, 3,5 кг обожженного при 1150°С антигорит-лизардитового щебня Баженовского месторождения с содержанием MgO приблизительно 40 мас.%, 3,5 кг необожженного антигоритового щебня Шабровского месторождения с содержанием MgO приблизительно 36 мас.% и 1 кг высушенного при 150° природного кварцполевошпатного песка подвергали совместному помолу в лабораторной мельнице до фракции менее 100 мкм с получением шихты, содержащей приблизительно 30 мас.% MgO. Из полученной шихты в лабораторном грануляторе производили проппант-сырец, который обжигали при температуре 1200°С.2.0 kg (20 wt.%) dried at 150 ° sludge of the Kachkanar mining and processing plant with an MgO content of approximately 15 wt.%, 3.5 kg of antigorite-lizardite crushed stone of the Bazhenov deposit fired at 1150 ° C with an MgO content of approximately 40 wt. .%, 3.5 kg of unbaked antigorite crushed stone of the Shabrovsky deposit with an MgO content of approximately 36 wt.% and 1 kg of natural quartz-feldspar sand dried at 150 ° were subjected to joint grinding in a laboratory mill to a fraction of less than 100 μm to obtain a charge containing approximately 30 wt. % MgO. Raw proppant was produced from the mixture obtained in a laboratory granulator, which was fired at a temperature of 1200°C.

Обожженный проппант фракции 16/20 меш тестировали на соответствие по основным эксплуатационным характеристикам требованиям ГОСТ Р 54571-2011:The 16/20 mesh calcined proppant was tested for compliance with the main performance characteristics of the requirements of GOST R 54571-2011:

разрушаемость, при давлении 68,9 МПа, мас.% - не более 25,0;destructibility, at a pressure of 68.9 MPa, wt.% - no more than 25.0;

растворимость в смеси кислот, мас.% - не более 10,0.solubility in a mixture of acids, wt.% - no more than 10.0.

Аналогичным образом готовили шихту с различным содержанием шлама Качканарского горнообогатительного комбината, смеси обожженного антигорит-лизардитового и необожженного антигоритового щебней и кварцполевошпатного песка при содержании в шихте 8-30 мас.% MgO. Результаты измерений приведены в табл. 4.In a similar way, a charge was prepared with different contents of sludge from the Kachkanar mining and processing plant, a mixture of burnt antigorite-lizardite and unburned antigorite crushed stone and quartz feldspar sand with a charge content of 8-30 wt.% MgO. The measurement results are given in table. 4.

Анализ данных таблиц показывает, что использование заявляемой шихты для изготовления магнезиально-кварцевого проппанта (примеры 1-6, табл. 1-4) расширяет сырьевую базу производства проппанта и позволяет получать продукт по основным эксплуатационным характеристикам соответствующий требованиям ГОСТ Р 54571-2011. При этом одновременно решается задача переработки железорудного шлама Качканарского горно-обогательного комбината. Авторы подтверждают, что получение магнезиально-кварцевого проппанта, удовлетворяющего требованиям ГОСТ Р 54571-2011, из шихты, содержащей 8-30 мас.% MgO и имеющей в своем составе 1-50 мас.% шлама Качканарского горно-обогательного комбината, возможно при использовании магнийсиликатных щебней дунитовых, оливинитовых и иных магнийсиликатных горных пород, обеспечивающих заявляемое содержание оксида магния в шихте.An analysis of these tables shows that the use of the claimed mixture for the manufacture of magnesia-quartz proppant (examples 1-6, tables 1-4) expands the raw material base for the production of proppant and allows you to obtain a product that meets the requirements of GOST R 54571-2011 according to the main performance characteristics. At the same time, the problem of processing iron ore sludge from the Kachkanar Mining and Processing Plant is being solved. The authors confirm that the production of magnesia-quartz proppant that meets the requirements of GOST R 54571-2011 from a charge containing 8-30 wt.% MgO and containing 1-50 wt.% sludge from the Kachkanar mining and processing plant is possible using magnesium silicate crushed dunite, olivinite and other magnesium silicate rocks, providing the claimed content of magnesium oxide in the mixture.

Таблица 1Table 1

№ п/п No. p / p Содержание Качканарского железорудного шлама, масс.% The content of Kachkanar iron ore sludge, wt.% Содержание MgO, масс.% MgO content, wt.% Разрушаемость при нагрузке 68,9 МПа, масс.% Destructibility at a load of 68.9 MPa, wt.% Растворимость в кислотах, масс.% Solubility in acids, wt.% Насыпная плотность, г/см3 Bulk density, g / cm 3 1. 1. 1,0 1.0 8,0 8.0 24,1 24.1 5,3 5.3 1,3 1.3 2. 2. 1,0 1.0 30,0 30.0 19,1 19.1 6,4 6.4 1,69 1.69 3. 3. 50,0 50.0 8,0 8.0 24,5 24.5 5,7 5.7 1,41 1.41 4. 4. 50,0 50.0 30,0 30.0 23,1 23.1 6,5 6.5 1,58 1.58 5. 5. 5,0 5.0 18,0 18.0 19,6 19.6 6,2 6.2 1,47 1.47 6. 6. 25,0 25.0 30,0 30.0 19,4 19.4 7,2 7.2 1,63 1.63 7. 7. 50,0 50.0 23,5 23.5 19,2 19.2 6,3 6.3 1,56 1.56 8. 8. 53,0 53.0 22,1 22.1 При обжиге проппанта сырца образуются спеки During the roasting of the raw proppant, cakes are formed 6,3 6.3

Таблица 2table 2

№ п/п No. p / p Содержание Качканарского железорудного шлама, масс.% The content of Kachkanar iron ore sludge, wt.% Содержание MgO, масс.% MgO content, wt.% Разрушаемость при нагрузке 68,9 МПа, масс.% Destructibility at a load of 68.9 MPa, wt.% Растворимость в кислотах, масс.% Solubility in acids, wt.% Насыпная плотность, г/см3 Bulk density, g / cm 3 1. 1. 1,0 1.0 8,0 8.0 24,7 24.7 5,1 5.1 1,32 1.32 2. 2. 1,0 1.0 30,0 30.0 21,4 21.4 6,9 6.9 1,7 1.7 3. 3. 50,0 50.0 8,0 8.0 24,5 24.5 5,3 5.3 1,39 1.39 4. 4. 50,0 50.0 30,0 30.0 22,3 22.3 6,8 6.8 1,57 1.57 5. 5. 5,0 5.0 18,0 18.0 20,5 20.5 6,7 6.7 1,49 1.49 6. 6. 25,0 25.0 30,0 30.0 22,7 22.7 7,6 7.6 1,65 1.65 7. 7. 50,0 50.0 23,5 23.5 23,2 23.2 6,7 6.7 1,58 1.58 8. 8. 53,0 53.0 22,1 22.1 При обжиге проппанта сырца образуются спеки During the roasting of the raw proppant, cakes are formed 6,9 6.9

--

Claims (5)

Таблица 3 № п/п Содержание Качканарского железорудного шлама, масс.% Содержание MgO, масс.% Разрушаемость при нагрузке 68,9 МПа, масс.% Растворимость в кислотах, масс.% Насыпная плотность, г/см3Table 3 No. Content of Kachkanar iron ore slurry, wt.% MgO content, wt.% Destructibility at a load of 68.9 MPa, wt.% Solubility in acids, wt.% Bulk density, g/cm3 1. Шихта для изготовления магнезиально-кварцевого проппанта, содержащая в своем составе 8-30 мас.% MgO и представляющая собой смесь измельченных до фракции менее 100 мкм магнийсиликатного щебня и природного кремнеземистого песка, отличающаяся тем, что дополнительно содержит 1-50 мас.% железорудного шлама Качканарского горно-обогатительного комбината.1. Charge for the manufacture of magnesia-quartz proppant, containing in its composition 8-30 wt.% MgO and representing a mixture of crushed magnesium silicate crushed stone and natural silica sand, crushed to a fraction of less than 100 microns, characterized in that it additionally contains 1-50 wt.% iron ore sludge from the Kachkanar Mining and Processing Plant. 1. 1,0 8,0 21,1 5,0 1,331. 1.0 8.0 21.1 5.0 1.33 1. 1,0 8,0 22,5 5,5 1,31. 1.0 8.0 22.5 5.5 1.3 2. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве магнийсиликатного щебня используют антигоритовые и/или антигорит-лизардитовые щебни.2. The charge according to claim 1, characterized in that antigorite and/or antigorite-lizardite crushed stones are used as magnesium silicate crushed stone. 2. 1,0 30,0 18,6 6,7 1,732. 1.0 30.0 18.6 6.7 1.73 2. 1,о 30,0 18,1 6,8 1,692. 1, oh 30.0 18.1 6.8 1.69 3. Шихта по п.2, отличающаяся тем, что в качестве антигоритовых магнийсиликатных щебней используют щебни Горнощитского и Шабровского месторождений.3. The charge according to claim 2, characterized in that crushed stones of the Gornoshchitskoye and Shabrovsky deposits are used as antigorite magnesium silicate crushed stones. 3. 50,0 8,0 24,7 5,1 1,423. 50.0 8.0 24.7 5.1 1.42 3. 50,0 8,0 23,5 5,6 1,443. 50.0 8.0 23.5 5.6 1.44 4. Шихта по п.2, отличающаяся тем, что в качестве антигорит-лизардитового магнийсиликатного щебня используют щебень Баженовского месторождения.4. The mixture according to claim 2, characterized in that crushed stone of the Bazhenov deposit is used as antigorite-lizardite magnesium silicate crushed stone. 4. 50,0 30,0 21,1 7,5 1,564. 50.0 30.0 21.1 7.5 1.56 5. 5,0 18,0 17,2 6,0 1,535. 5.0 18.0 17.2 6.0 1.53 6. 20,0 30,0 22,4 7,3 1,656. 20.0 30.0 22.4 7.3 1.65 7. 50,0 23,5 18,3 6,8 1,567. 50.0 23.5 18.3 6.8 1.56 8. 53,0 22,1 При обжиге проппанта сырца образуются спеки 6,88. 53.0 22.1 During the roasting of the raw proppant, cakes are formed 6.8 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 4. 50,0 30,0 20,2 6,8 1,524. 50.0 30.0 20.2 6.8 1.52 5. 5,0 18,0 18,1 6,0 1,55. 5.0 18.0 18.1 6.0 1.5 6. 25,0 30,0 20,4 7,9 1,646. 25.0 30.0 20.4 7.9 1.64 7. 50,0 23,5 17,8 6,9 1,517. 50.0 23.5 17.8 6.9 1.51 8. 53,0 22,1 При обжиге проппанта сырца образуются спеки 6,98. 53.0 22.1 During the roasting of the raw proppant, cakes are formed 6.9 Таблица 4 № п/п Содержание Качканарского железорудного шлама, масс.% Содержание MgO, масс.% Разрушаемость при нагрузке 68,9 МПа, масс.% Растворимость в кислотах, масс.% Насыпная плотность, г/см3 Table 4 No. Content of Kachkanar iron ore slurry, wt.% MgO content, wt.% Destructibility at a load of 68.9 MPa, wt.% Solubility in acids, wt.% Bulk density, g / cm 3 5. Проппант, характеризующийся тем, что он изготовлен из шихты по пп.1-4.5. Proppant, characterized in that it is made from the mixture according to claims 1-4. Евразийская патентная организация, ЕАПВEurasian Patent Organization, EAPO Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2Russia, 109012, Moscow, Maly Cherkassky per., 2
EA202192161 2021-08-17 CHARGE FOR MANUFACTURING MAGNESIUM-QUARTZ PROPPANT EA041289B1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA041289B1 true EA041289B1 (en) 2022-10-05

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101617018B (en) The purposes of proppant, proppant production method and proppant
RU2694363C1 (en) Ceramic proppant and its production method
RU2392295C1 (en) Proppant and method of its fabrication
EP0101855A1 (en) Low density proppant for oil and gas wells
RU2235703C9 (en) Method of manufacturing ceramic disjoining members for oil wells
US20160053162A1 (en) Method of manufacturing of light ceramic proppants and light ceramic proppants
CN103740356B (en) A kind of petroleum fracturing propping agent and manufacture method thereof
RU2588634C9 (en) Method of producing ceramic proppant (versions)
US20170275209A1 (en) Addition of mineral-containing slurry for proppant formation
Vakalova et al. Phase formation, structure and properties of light-weight aluminosilicate proppants based on clay-diabase and clay-granite binary mixes
RU2619603C1 (en) Proppant and method of proppant production
RU2394063C1 (en) Procedure for production of propping agent out of alumina containing raw material
RU2389710C1 (en) Method of making aluminosilicate proppant and composition for making said proppant
RU2392251C1 (en) Method for production of aluminosilicate propant and composition thereof
RU2739180C1 (en) Method of producing magnesium silicate proppant and proppant
CN109071360A (en) Refractory material aggregate, its manufacturing method and the refractory material using the aggregate
EA041289B1 (en) CHARGE FOR MANUFACTURING MAGNESIUM-QUARTZ PROPPANT
RU2582162C1 (en) Method of recycling wastes from production of magnesium silicate proppant
Vakalova et al. Alumosilicate ceramic proppants based on natural refractory raw materials
RU2592927C1 (en) Composition for producing heat-resistant concrete
WO2014011066A1 (en) Light ceramic proppants and a method of manufacturing of light ceramic proppants
Vakalova et al. Improvement of sinterability and mechanical properties of magnesia-silicate ceramics with enstatite phase from mixtures of serpentinite with silica additives
Makarov et al. Prospects of processing the mining and mineral processing waste in Murmansk Region into ceramic building materials
CN107117836A (en) A kind of method that carbide slag cement is prepared by carbide slag
RU2650149C1 (en) Feed for manufacturing of light-proof silicon proppant and proppant