MX2007010667A - Metodos para producir particulas sinterizadas a partir de una suspension espesa de una materia prima que contiene alumina. - Google Patents

Metodos para producir particulas sinterizadas a partir de una suspension espesa de una materia prima que contiene alumina.

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MX2007010667A
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Thomas C Palamara
Brett A Wilson
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Carbo Ceramics Inc
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Abstract

La presente invencion se refiere a metodos para producir particulas sustancialmente redondas, esfericas y sinterizadas a partir de una suspension espesa de una materia prima calcinada, no calcinada o parcialmente calcinada que tiene un contenido de alumina mayor que 55% en peso y un promotor de crecimiento de mullita en una cantidad de aproximadamente 2 a 10% en peso en seco de los solidos totales en la suspension espesa. Y los metodos para utilizar estas particulas sustancialmente redondas, esfericas y sinterizadas en operaciones de fracturacion hidraulica.

Description

MÉTODOS PARA PRODUCIR PARTÍCULAS SINTERIZADAS A PARTIR DE UNA SUSPENSIÓN ESPESA DE UNA MATERIA PRIMA QUE CONTIENE ALÚMINA ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a métodos para producir partículas sustancialmente redondas, esféricas y sinterizadas a partir de una suspensión espesa de una materia prima que contiene alúmina. Los métodos descritos en este documento proporcionan la formación del núcleo y la promoción del crecimiento de cristales de mullita en las partículas sinterizadas, lo cual a su vez contribuye a la resistencia para las partículas sinterizadas. Las partículas sinterizadas se preparan a partir de una suspensión espesa de una materia prima calcinada, no calcinada o parcialmente calcinada que tiene un contenido de alúmina mayor que 55% en peso y un promotor de crecimiento de mullita en una cantidad de aproximadamente 2 a 10% en peso en seco de los sólidos totales en la suspensión espesa. Las partículas sinterizadas producidas de acuerdo con los métodos descritos en este documento son adecuadas para el uso como un agente de apuntalamiento o como un medio para fundición. El petróleo y el gas natural se producen a partir de pozos que tienen formaciones subterráneas porosas y permeables. La porosidad de la formación permite que la formación almacene petróleo y gas y la permeabilidad de la formación permite que el fluido de petróleo o gas se mueva a través de la formación. La permeabilidad de la formación es esencial para permitir que el petróleo y el gas fluyan a una ubicación donde pueda ser bombeado del pozo. Algunas veces, la permeabilidad de la formación que retiene el gas o el petróleo es insuficiente para la recuperación económica del petróleo y el gas. En otros casos, durante la operación del pozo, la permeabilidad de la formación cae al grado que la recuperación adicional se vuelve poco económica. En estos casos, es necesario fracturar la formación y apuntalar la fractura en una condición abierta por medio de un material de sostén o agente de apuntalamiento. Esta fracturación se realiza usualmente por medio de presión hidráulica y el material de sostén o agente de apuntalamiento es un material particulado, tal como arena, perlas de vidrio o partículas de cerámica, las cuales se llevan al interior de la fractura por medio de un fluido. La industria de la fundición ha utilizado tradicionalmente arenas naturales económicas para el moldeo. Sin embargo, las arenas naturales exhiben características de gran expansión térmica, lo cual significa que las cajas de núcleo y moldes deben ser sumamente diseñados previamente para permitir la expansión de la arena cuando entra en contacto con el calor del metal fundido. Muchas veces, a pesar de los esfuerzos de diseño previo, ocurren defectos relacionados con la expansión que dan por resultado partes desechadas o partes que requieren un alto costo de limpieza para corregirse. Además, las arenas naturales contienen sílice de cuarzo cristalino, el cual es peligroso para la salud y el ambiente dentro del lugar de trabajo. También, las arenas naturales son minadas, lo cual da por resultando inconsistencias en el producto que conducen a inconsistencias en el moldeo. Además, la mayoría de arenas de sílice no están bien redondeadas y son algo friables dando por resultado una baja fluidez y compactación, una alta descomposición y altas emisiones de desperdicios sólidos. Las arenas especializadas, tales como zircón y cromita, tienen bajas propiedades de expansión pero son muy densas, haciendo más difícil el manejo del núcleo y requiriendo más resina para obtener resistencias a la tracción adecuadas. Estos productos son minados y presentan problemas de disponibilidad, consistencia y flexibilidad en el dimensionamiento. También tienden a ser algo friables.
Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema para preparar partículas sustancialmente redondas y esféricas a partir de una suspensión espesa como se describe en este documento.
Descripción Detallada En este documento se describen métodos para preparar partículas sustancialmente redondas y esféricas a partir de una suspensión espesa de una materia prima que contiene alúmina. La materia prima que contiene alúmina puede ser calcinada, no calcinada o parcialmente calcinada. El término "sustancialmente redonda y esférica" y formas relacionadas, utilizadas en este documento, se define para referirse a una relación promedio del diámetro mínimo con respecto al diámetro máximo de aproximadamente 0.8 o mayor o el tener un valor de esfericidad promedio de aproximadamente 0.8 o mayor en comparación con un diagrama de Krumbein y Sloss. El término "no calcinado" y formas relacionadas se refiere a una materia prima que contiene una cantidad residual de elementos volátiles de origen natural, por ejemplo, de aproximadamente 10 a 40% en peso, lo cual puede incluir elementos orgánicos y agua químicamente enlazada (también referida como "agua de hidratación") . El término "calcinado" y formas relacionadas se refiere a una materia prima que ha sido tratada con temperaturas y tiempos suficientemente altos para retirar un material orgánico y para retirar sustancialmente el agua de hidratación. La materia prima que contiene alúmina puede ser una materia prima sustancialmente homogénea o una combinación de materias primas (referidas colectivamente como "materia prima" donde sea apropiado) . La materia prima tiene un contenido de alúmina mayor que aproximadamente 55% en peso (en una base calcinada) . En ciertos ejemplos, la materia prima tiene un contenido de alúmina mayor que aproximadamente 60%, mayor que aproximadamente 65%, mayor que aproximadamente 70% o mayor que aproximadamente 75% en peso (en una base calcinada) . En ciertos ejemplos, la materia prima tiene un contenido de alúmina de hasta aproximadamente 80% en peso (en una base calcinada) . Las materias primas ejemplares incluyen pero no están limitadas a bauxita, caolín bauxítico, bauxita gibbsítica y bauxita de diasporo. Una materia prima que tiene menos de 55% en peso de alúmina, la cual podría ser arcilla de caolín, diasporo, burley y pedernal, se puede combinar con una materia prima con un contenido más alto de alúmina, tal como una bauxita, para dar por resultado una materia prima que es adecuada para el uso con los métodos descritos en este documento. Las partículas sinterizadas se preparan a partir de una suspensión espesa de la materia prima que contiene alúmina y un promotor de crecimiento de mullita, donde el promotor de crecimiento de mullita está presente en una cantidad de aproximadamente 2 a 10% en peso en seco de los sólidos totales en la suspensión espesa. Los promotores de crecimiento de mullita adecuados incluyen óxido de hierro. De acuerdo con ciertos ejemplos, se puede utilizar una materia prima sustancialmente homogénea que tiene un contenido de óxido de hierro en un intervalo de aproximadamente 2 a 10% en peso en seco de los sólidos totales en la suspensión espesa. En otros ejemplos, se puede preparar una combinación de materias primas de tal manera que la materia prima combinada tenga un contenido de óxido de hierro de aproximadamente 2 a 10% en peso en seco de los sólidos totales en la suspensión espesa. Como una alternativa para la combinación de las materias primas antes de hacer la suspensión espesa, se pueden preparar suspensiones espesas separadas como se describe en este documento, y las suspensiones espesas preparadas pueden combinarse y alimentarse a través de un fluidificador como se describe en este documento. En aún otros ejemplos, el óxido de hierro se agrega a una materia prima sustancialmente homogénea o una combinación de materias primas de tal manera que resulte un contenido de óxido de hierro en una cantidad de aproximadamente 2 a 10% en peso en seco de los sólidos totales en la suspensión espesa. En ciertos ejemplos, el óxido de hierro está presente en la materia prima o se agrega a la materia prima para dar por resultado un contenido de óxido de hierro de aproximadamente 3 a 7% en peso o de aproximadamente 3 a 6% en peso o de aproximadamente 3 a 5% en peso, de los sólidos totales en la suspensión espesa. En aún otros ejemplos, el contenido de óxido de hierro es de aproximadamente 5 a 7% en peso de los sólidos totales en la suspensión espesa. En ciertos ejemplos, el óxido de magnesio, óxido de manganeso, óxido de titanio y óxidos de la serie Lantánido de tierras raras podrían agregarse a la suspensión espesa como un auxiliar de sinterización. Como se describe en este documento, las partículas sustancialmente redondas y esféricas se preparan con una suspensión espesa de materia prima que contiene alúmina. En ciertos ejemplos, las partículas tienen una densidad relativa entre aproximadamente 2.70 y 3.50 g/cm3 y una densidad aparente entre aproximadamente 1.55 y 1.95 g/cm3. En otros ejemplos, las partículas sustancialmente redondas y esféricas que son producidas de acuerdo con los métodos descritos en este documento tienen una densidad relativa de aproximadamente 2.90, 3.10 o 3.30 g/cm3 o una densidad aparente de aproximadamente 1.65, 1.70, 1.75, 1.80 o 1.85 g/cm3. En ciertas modalidades, el presente método puede utilizarse para hacer partículas sustancialmente redondas y esféricas que tienen una resistencia a la compresión a 702.16 kg/cm2 (10,000 lb/pulg2) de aproximadamente 4 por ciento a 7 por ciento y una conductividad a corto plazo a 702.16 kg/cm2 (10,000 lb/pulg2) de aproximadamente 3,000 mD-30.5 cm (pie) a 3,800 mD-30.5 cm (pie). En aún otros ejemplos, el presente método puede utilizarse para hacer partículas sustancialmente redondas y esféricas que tienen un ASG de aproximadamente 2.50 a 3.70. En aún otros ejemplos, se producen partículas sustancialmente redondas y esféricas que tienen un ASG de aproximadamente 3.00 a 3.50. De acuerdo con otros ejemplos, se pueden producir partículas sustancialmente redondas y esféricas que tienen un tamaño en un intervalo de Malla U.S. entre aproximadamente 6 y 270 después del sinterizado. De acuerdo con aún otros ejemplos, se pueden producir partículas sustancialmente redondas y esféricas que tienen un tamaño en un intervalo de aproximadamente 3.35 a 0.05 milímetros.
De acuerdo con todavía otros ejemplos, el tamaño de las partículas se expresa como un índice de finura del grano (GFN, por sus siglas en inglés) en un intervalo de aproximadamente 15 a 300 o de aproximadamente 30 a 110 o de aproximadamente 40 a 70. De acuerdo con estos ejemplos, una muestra de partículas sinterizadas puede tamizarse en un laboratorio para la separación por el tamaño, por ejemplo, tamaños intermedios entre tamaños de malla U.S. 20, 30 40, 50, 70, 100, 140, 200 y 270 para determinar el GFN. La correlación entre el tamaño de malla y el GFN puede determinarse de acuerdo con el Procedimiento 106-87-S de the American Foundry Society Mold and Core Test Handbook, el cual es conocido para aquellas personas de experiencia ordinaria en el campo. Generalmente, las partículas relativamente más pequeñas pueden utilizarse como medios para fundición, mientras que las partículas relativamente más grandes pueden utilizarse como agentes de apuntalamiento. Sin tener en cuenta el tamaño, sin embargo, el uso de un promotor de crecimiento de mullita en la manufactura de las partículas produce partículas que tienen un contenido de mullita que aumenta la resistencia de las partículas en comparación con las partículas hechas de acuerdo con métodos convencionales. Los métodos descritos en este documento proporcionan la formación del núcleo y la promoción del crecimiento de cristales de mullita en las partículas sinterizadas, lo cual a su vez contribuye a la resistencia para las partículas sinterizadas. La expansión de mullita es significativamente más baja que la expansión de cristobalita y corindón, de esta manera, la propiedad de expansión térmica de un medio descrito en este documento también podría ser suficientemente baja para el uso como un medio para fundición. El contenido de mullita de las partículas sinterizadas descritas en este documento puede calcularse teóricamente basándose en la cantidad de alúmina en las partículas. Generalmente, las partículas que tienen un contenido de alúmina de aproximadamente 72% en peso tendrían teóricamente aproximadamente 100% de mullita, aunque el contenido real de mullita sería afectado por el balance de los óxidos en las partículas. El análisis de difracción de rayos X puede utilizarse para determinar el contenido real de mullita de las partículas. Las modalidades ejemplares de la presente descripción incluyen una composición que comprende de aproximadamente 55% a 65% de alúmina, de aproximadamente 25% a 35% de sílice y un contenido de óxido de hierro de aproximadamente 2% a 10% (balance de álcalis) , el cual produce un medio que tiene un contenido de mullita superior a 85%. Además, este medio tendría una propiedad de expansión térmica baja, tal como menor que aproximadamente 0.55% de cambio lineal (coeficiente de expansión térmica de aproximadamente 5.0 X 10"6 in/in°C) a 1100°C y un contenido menor de sílice cristalino. En otros ejemplos, una composición que comprende de aproximadamente 55% a 80% de alúmina, de aproximadamente 10% a 35% de sílice y un contenido de óxido de hierro de aproximadamente 2% a 10% (balance de álcalis) , el cual produce un medio que tiene un contenido de mullita superior a 75%, como corindón comenzaría a formarse. En otras modalidades ejemplares, una arcilla de 55% de caolín que tiene aproximadamente 45% de alúmina y aproximadamente 1% de óxido de hierro podría combinarse con aproximadamente 45% de minerales bauxíticos que tienen aproximadamente 85% de alúmina y aproximadamente 7% de óxido de hierro para generar un producto de aproximadamente 60% de alúmina, 30% de sílice y 4% de óxido de hierro. Este producto tendría propiedades de un cambio lineal de aproximadamente 0.42% (coeficiente de expansión térmica de aproximadamente 4.6 X 10"6 in/in°C) a 1100 CC y un contenido menor de sílice cristalino. De acuerdo con ciertos ejemplos descritos en este documento, las partículas sustancialmente redondas y esféricas se hacen en un proceso continuo, mientras que en otros ejemplos, las partículas se hacen en un proceso discontinuo. Con referencia ahora a la Figura 1, se ilustra un sistema ejemplar para implementar un proceso continuo para preparar partículas sustancialmente redondas y esféricas a partir de una suspensión espesa. El sistema ejemplar ilustrado en la Figura 1 es similar en su configuración y operación a aquel descrito en la Patente Norteamericana No. 4,440,866, la descripción completa de la cual es incorporada por este acto a manera de referencia en este documento. Las operaciones realizadas por el sistema ejemplar ilustrado en la Figura 1 también pueden utilizarse para describir un método para hacer las partículas de acuerdo con un proceso discontinuo, como se describe adicionalmente en el Ejemplo 1. En el sistema ilustrado en la Figura 1, una materia prima calcinada, no calcinada o parcialmente calcinada que tiene un contenido de alúmina mayor que aproximadamente 55% en peso (en una base calcinada) se pasa a través de una trituradora 105 para cortar la materia prima en trozos pequeños. En algunos ejemplos, la trituradora será opcional si la materia prima como se extrajo o como se recibió (referida en este documento como la materia prima "no tratada") es de una consistencia tal que pueda ser procesada como se describe en este documento sin la trituración. La materia prima alimentada a través de una trituradora tal como se ilustra en la Figura 1 es referida como una materia prima "tratada" . Como se observara anteriormente, la materia prima puede tener inherentemente un contenido de óxido de hierro de aproximadamente 2 a 10% en peso o se puede agregar óxido de hierro a la materia prima de tal manera que resulte un contenido de óxido de hierro de aproximadamente 2 a 10% en peso en seco de los sólidos totales en la suspensión espesa. Si debe agregarse óxido de hierro a la materia prima, se agrega preferiblemente después de que la materia prima ha sido triturada, por ejemplo, en un paso subsecuente de revoltura o mezclado como se abordará adicionalmente en este documento . En ciertos ejemplos, la trituradora romperá la materia prima en piezas que tienen un diámetro menor que aproximadamente 12.7 centímetros (cinco pulgadas), aunque las piezas que tienen diámetros más pequeños o más grandes pueden procesarse adicionalmente en una suspensión espesa como se describe en este documento. Las trituradoras y otros numerosos dispositivos para la ruptura de estas materias primas, así como también fuentes comerciales para los mismos, son conocidos para aquellas personas de experiencia ordinaria en el campo. La materia prima triturada es alimentada a una revolvedora 110, donde se rompe adicionalmente y se agrega agua para formar una suspensión espesa. En un proceso continuo, la materia prima y el agua se proporcionan a la revolvedora como una alimentación continua. Las revolvedoras y dispositivos similares para hacer suspensiones espesas de estos materiales, así como también las fuentes comerciales para los mismos, son conocidos para aquellas personas de experiencia ordinaria en el campo. Si el contenido de óxido de hierro de la materia prima es tal que se debe agregar óxido de hierro complementario para dar por resultado un contenido de óxido de hierro de aproximadamente 2 a 10% en peso en seco de los sólidos totales en la suspensión espesa, el óxido de hierro se agrega preferiblemente a la revolvedora. En ciertos ejemplos, el óxido de hierro complementario es óxido de hierro de hematita (Fe203) , mientras que en otros ejemplos, el óxido de hierro es otra forma del óxido de hierro, tal como FeO y Fe304. De esta manera, el óxido de hierro puede ser referido genéricamente como FexOy. Si se selecciona un promotor de crecimiento de mullita diferente del óxido de hierro, entonces el promotor de crecimiento de mullita seleccionado se agrega preferiblemente a la suspensión espesa en la revolvedora, de la misma manera como el óxido de hierro. La cantidad de agua agregada a la revolvedora 110 es aquella cantidad que da por resultado la suspensión espesa que tiene un contenido de sólidos en el intervalo de aproximadamente 40% a 60% en peso. En ciertos ejemplos, el contenido de sólidos de la suspensión espesa es de aproximadamente 45% a 55% en peso. En aún otros ejemplos, el contenido de sólidos de la suspensión espesa es aproximadamente 50% en peso. El agua agregada a la revolvedora puede ser agua dulce o agua desionizada. En un proceso continuo para preparar la suspensión espesa, el contenido de sólidos de la suspensión espesa se analiza periódicamente y la cantidad de agua alimentada a la suspensión espesa se ajusta para mantener el contenido de sólidos deseado. Los métodos para analizar el contenido de sólidos de una suspensión espesa y para ajustar una alimentación de agua están dentro de la habilidad de aquellas personas de experiencia ordinaria en el campo. En ciertos ejemplos, un agente de dispersión y un reactivo para el ajuste del pH se agregan a la suspensión espesa en la revolvedora para lograr una viscosidad objetivo de la suspensión espesa, como se aborda adicionalmente a continuación. En otros ejemplos, ya sea la materia prima o el agente de dispersión son tales que se puede lograr una viscosidad objetivo sin el uso de un reactivo para el ajuste del pH. Si se utiliza un reactivo para el ajuste del pH, entonces la cantidad del reactivo para el ajuste del pH agregada a la suspensión espesa es aquella cantidad que provee a la suspensión espesa con un pH en el intervalo de aproximadamente 8 a 11. En ciertos ejemplos, el pH de la suspensión espesa es aproximadamente 9, aproximadamente 9.5, aproximadamente 10 o aproximadamente 10.5. El pH de la suspensión espesa puede analizarse periódicamente por medio de un medidor de pH y la cantidad de reactivo para el ajuste del pH alimentado a la suspensión espesa puede ajustarse para mantener el pH deseado. Los métodos para analizar el pH de una suspensión espesa y para ajustar una alimentación de reactivo para el ajuste del pH están dentro de la habilidad de aquellas personas de experiencia ordinaria en el campo. Un agente de dispersión se agrega a la suspensión espesa en un porcentaje de peso en seco basado en el peso de la materia prima, antes de la adición del óxido de hierro complementario, si existe, u otros aditivos. En ciertos ejemplos, la cantidad de agente de dispersión utilizado es hasta aproximadamente 0.5% en peso basado en el peso en seco de la materia prima. En otras palabras, si la materia prima es bauxita en una cantidad de 45.359 kilogramos (100 libras) de peso en seco, entonces el agente de dispersión puede agregarse en una cantidad de hasta aproximadamente 0.226 kilogramos (0.5 libras). En otros ejemplos, el agente de dispersión se agrega en un intervalo de aproximadamente 0.1 a 0.2% en peso, de aproximadamente 0.2 a 0.3% en peso o de aproximadamente 0.3 a 0.4% en peso, basándose en el peso en seco de la materia prima. En aún otros ejemplos, el agente de dispersión se agrega en una cantidad de aproximadamente 0.15% en peso, aproximadamente 0.25% en peso, aproximadamente 0.35% en peso o aproximadamente 0.45% en peso del peso en seco de la materia prima. Los materiales ejemplares que son adecuados para el uso como agentes de dispersión en los métodos descritos en este documento incluyen pero no están limitados a poliacrilato de sodio, pirofosfato de tetrasodio, pirofosfato de tetrapotasio, polifosfato, citrato de amonio, citrato de amonio férrico y polielectrolitos tal como una composición de polimetacrilato de amonio y agua comercialmente disponible de R.T. Vanderbilt Company, Inc., Norwalk CT, bajo el nombre comercial DARVAN C. Generalmente, el agente de dispersión puede ser cualquier material que reducirá la viscosidad de la suspensión espesa a una viscosidad objetivo de tal manera que la suspensión espesa pueda procesarse subsecuentemente a través de una o más boquillas de presión de un fluidificador. En ciertos ejemplos, la viscosidad objetivo es menor que 100 centipoises (cps) (determinada en un Viscosímetro Brookfield con un husillo #61) . En otros ejemplos, la viscosidad objetivo puede ser mayor que 100 cps. La viscosidad objetivo es aquella viscosidad que puede procesarse a través de un tipo dado y/o tamaño de boquilla de presión en el fluidificador subsecuente, sin atascarse. Generalmente, mientras más baja sea la viscosidad de la suspensión espesa, se puede procesar mejor a través de un fluidificador dado. Sin embargo, la adición de demasiado agente de dispersión puede causar que la viscosidad de la suspensión espesa se incremente a un punto que no pueda procesarse satisfactoriamente a través de un fluidificador dado. Una persona de experiencia ordinaria en el campo puede determinar la viscosidad objetivo para tipos de fluidificadores dados a través de la experimentación de rutina. Opcionalmente, se puede agregar un antiespumante a la suspensión espesa en la revolvedora. Si se utiliza un antiespumante, se puede agregar a la suspensión espesa en cualquier cantidad que reduzca o impida cualquier problema del equipo que sea causado por la formación de espuma de la suspensión espesa. Aquellas personas de experiencia ordinaria en el campo pueden identificar y seleccionar un antiespumante adecuado y una cantidad de antiespumante para el uso en los procesos descritos en este documento a través de la experimentación de rutina. La revolvedora 110 mezcla la materia prima, agua, reactivo para el ajuste del pH, agente de dispersión, cualquier óxido de hierro complementario u otro promotor de crecimiento de mullita (y antiespumante opcional) hasta que se forme una suspensión espesa. La cantidad de tiempo que toma para que se forme la suspensión espesa es dependiente comprensiblemente de factores tales como el tamaño de la revolvedora, la velocidad a la cual se opera la revolvedora y la cantidad de material en la revolvedora. De la revolvedora 110, la suspensión espesa es alimentada a un tanque 115, donde se agita continuamente la suspensión espesa, y se agrega una sustancia aglutinante en una cantidad de aproximadamente 0.25 a 5.0% en peso, en base al peso en seco total de la materia prima y cualquier óxido de hierro complementario. En ciertos ejemplos, la sustancia aglutinante se agrega en una cantidad de aproximadamente 0.50 a 1.50% en peso, de aproximadamente 1.50 a 2.50% en peso, de aproximadamente 2.50 a 3.50% en peso o de aproximadamente 3.50 a 4.50% en peso, en base al peso en seco total de la materia prima y cualquier óxido de hierro complementario. Las sustancias aglutinantes adecuadas incluyen pero no están limitadas a acetato de polivinilo, alcohol polivinílico (PVA) , metilcelulosa, dextrina y melasa. En ciertos ejemplos, la sustancia aglutinante es una sustancia aglutinante de PVA que tiene un peso molecular en un intervalo de aproximadamente 20,000 a 100,000 Mn. "Mn" es una unidad conocida para aquellas personas de experiencia ordinaria en el campo para indicar la extensión numérica promedio para determinar el peso molecular de una molécula encadenada.
El tanque 115 retiene la suspensión espesa creada por la revolvedora 110. Sin embargo, el tanque 115 agita la suspensión espesa con menos agitación que la revolvedora, para mezclar la sustancia aglutinante con la suspensión espesa sin causar una formación de espuma excesiva de la suspensión espesa o un incremento de la viscosidad en la suspensión espesa de tal manera que la suspensión espesa no pueda alimentarse subsecuentemente a través de las boquillas presurizadas de un fluidificador. En otro ejemplo, la suspensión espesa no es alimentada a un tanque, preferiblemente la sustancia aglutinante puede agregarse a la suspensión espesa en la revolvedora. Si se utiliza esta alternativa, entonces la revolvedora debe tener velocidades variables, inclusive una velocidad alta para lograr el mezclado de alta intensidad para romper la materia prima en forma de suspensión espesa y una velocidad baja para mezclar la sustancia aglutinante con la suspensión espesa sin causar la formación de espuma excesiva o incremento de la viscosidad mencionados anteriormente. Con referencia nuevamente al tanque 115 ilustrado en la Figura 1, la suspensión espesa se agita en el tanque, después de la adición de la sustancia aglutinante, durante una cantidad de tiempo suficiente para permitir que la sustancia aglutinante se mezcle completamente por toda la suspensión espesa. En ciertos ejemplos, la cantidad de tiempo que la sustancia espesa se agita en el tanque es hasta aproximadamente 30 minutos después de que se ha agregado la sustancia aglutinante. En otros ejemplos, la suspensión espesa se agita en el tanque 115 durante al menos aproximadamente 30 minutos. En aún otros ejemplos, la suspensión espesa puede agitarse en el tanque durante más de aproximadamente 30 minutos después de la adición de la sustancia aglutinante. El tanque 115 también puede ser un sistema de tanques comprendido de uno o más tanques, por ejemplo, el tanque puede estar comprendido de dos, tres o más tanques. Es suficiente cualquier configuración de tanques o número de tanques que permita que la sustancia aglutinante sea mezclada completamente por toda la suspensión espesa. En un proceso continuo, el agua y una o más partículas demasiado grandes o partículas demasiado pequeñas en polvo de un fluidificador subsecuente u otro aparato pueden agregarse a la suspensión espesa en el tanque 115. Del tanque 115, la suspensión espesa es alimentada a un intercambiador de calor 120, el cual calienta la suspensión espesa a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 25 a 90 °C. Del intercambiador de calor 120, la suspensión espesa es alimentada a un sistema de bombas 125, el cual alimenta la suspensión espesa, bajo presión, a un fluidificador 130. Un (unos) molino (s) triturador (es) y/o un (unos) sistema (s) de tamizado (no ilustrados) pueden insertarse en uno o más lugares en el sistema ilustrado en la Figura 1 antes de la alimentación de la suspensión espesa al fluidificador para ayudar en la ruptura de cualquier materia prima de dimensiones más grandes a un tamaño objetivo que es adecuado para la alimentación al fluidificador. En ciertos ejemplos, el tamaño objetivo es un tamaño menor que malla 230. En otros ejemplos, el tamaño objetivo es menor que malla 325, menor que malla 270, menor que malla 200 o menor que malla 170. El tamaño objetivo es influenciado por la capacidad del tipo y/o tamaño de la boquilla de presión en el fluidificador subsecuente para atomizar la suspensión espesa sin atascarse. Si se emplea un sistema de trituración, se carga con un medio de trituración adecuado para ayudar en la ruptura de la materia prima a un tamaño objetivo que es adecuado para la alimentación subsecuente a través de una o más boquillas de presión de un fluidificador. Si se emplea un sistema de tamizado, el sistema de tamizado se diseña para retirar las partículas más grandes que el tamaño objetivo de la suspensión espesa. Por ejemplo, el sistema de tamizado puede incluir uno o más tamices, los cuales se seleccionan y se colocan para tamizar la suspensión espesa a menos del tamaño objetivo. Con referencia nuevamente a la Figura 1, el fluidificador 130 tiene un diseño convencional, como se describe en, por ejemplo, en la Patente Norteamericana No. 3,533,829 y en la Patente Británica No. 1,401,303. El fluidificador 130 incluye al menos una boquilla atomizadora 132 (se ilustran tres boquillas 132 en la Figura 1) , la cual es una boquilla de presión de diseño convencional. En otros ejemplos, son adecuadas una o más boquillas de dos fluidos. El diseño de estas boquillas es bien conocido, por ejemplo a partir de K. Masters: "Spray Drying Handbook", John Wiley and Sons, Nueva York (1979) . El fluidificador 130 incluye además un lecho de partículas 134, el cual está soportado por una placa 136, la cual puede ser una placa perforada, recta o direccional. El aire caliente fluye a través de la placa 136. El lecho de partículas 134 comprende semillas a partir de las cuales pueden crecer las partículas de un tamaño objetivo. Si se utiliza una placa perforada o recta, entonces las semillas también sirven para obtener un flujo de tapón en el fluidificador. El flujo de tapón es un término conocido para aquellas personas de experiencia ordinaria en el campo y puede describirse generalmente como un patrón de flujo donde ocurre muy poco mezclado posterior. Las semillas son partículas que son más pequeñas que el tamaño objetivo para las partículas hechas de acuerdo con los presentes métodos. En ciertos ejemplos, la semilla comprende menos de aproximadamente 20%, menos de aproximadamente 15%, menos de aproximadamente 10% o menos de aproximadamente 5% del volumen de partículas total de una partícula formada a partir de la misma. La suspensión espesa es pulverizada bajo presión, a través de la boquilla atomizadora 132 y la pulverización de suspensión espesa reviste las semillas para formar partículas que son sustancialmente redondas y esféricas. Las semillas externas pueden colocarse sobre la placa perforada 136 antes de que comience la atomización de la suspensión espesa por el fluidificador. Si se utilizan semillas externas, las semillas pueden prepararse en un proceso de suspensión espesa similar a aquel ilustrado en la Figura 1, donde las semillas se toman simplemente de un fluidificador a un tamaño de semilla objetivo. Las semillas externas también pueden prepararse en un proceso de mezclado de alta intensidad tal como aquel descrito en la Patente Norteamericana No. 4,879,181 y el Ejemplo 1 en este documento . De acuerdo con ciertos ejemplos, las semillas externas se hacen a partir de cualquier materia prima que tenga al menos el mismo contenido de alúmina que la materia prima utilizada para hacer la suspensión espesa o a partir de una materia prima que tenga más o menos alúmina que la materia prima utilizada para hacer la suspensión espesa. En el proceso discontinuo ejemplar descrito a continuación en el Ejemplo 1, las semillas externas que tienen un contenido de alúmina mayor que aquel de la materia prima utilizada para hacer la suspensión espesa se utilizan para sembrar el lecho de partículas en el fluidificador. En ciertos ejemplos, la suspensión espesa tendrá un contenido de alúmina que es al menos 10, al menos 20 o al menos 30% menor que aquel de las semillas. En otros ejemplos, las semillas externas podrían tener un contenido de alúmina menor que aquel de la suspensión espesa, tal como al menos 10, al menos 20 o al menos 30% menor que aquel de la suspensión espesa. Alternativamente, las semillas para el lecho de partículas se forman por medio de la atomización de la suspensión espesa, proporcionando con lo cual un método por medio del cual la suspensión espesa "autogermina" con su propia semilla. De acuerdo con un ejemplo de ese tipo, la suspensión espesa es alimentada a través del fluidificador 130 en ausencia de un lecho de partículas sembrado 134. Las gotitas de suspensión espesa que salen de las boquillas 132 se solidifican, pero son suficientemente pequeñas que inicialmente logran ser llevadas del fluidificador 130 por un flujo de aire y captadas como "polvo" (partículas finas) por un recolector de polvo 145, el cual puede ser, por ejemplo, un precipitador electrostático, un ciclón, una bolsa filtrante o un depurador húmedo o una combinación de los mismos. El polvo del recolector de polvo entonces es alimentado al lecho de partículas 134 a través de la entrada de polvo 162, donde es pulverizado con la suspensión espesa que sale de las boquillas 132. El polvo puede reciclarse un número suficiente de veces, hasta que ha crecido a un punto donde es demasiado grande para ser llevado por el flujo de aire y pueda servir como semilla. El polvo también puede reciclarse para otra operación en el proceso, por ejemplo, el tanque 115. Con referencia nuevamente a la Figura 1, se introduce aire caliente al fluidificador 130 por medio de un ventilador y un calentador de aire, los cuales son representados esquemáticamente en el elemento 138. La velocidad del aire caliente que pasa a través del lecho de partículas 134 puede estar en un intervalo de aproximadamente 0.9 a 1.5 metros/segundo y la profundidad del lecho de partícula 134 puede estar en un intervalo de aproximadamente 2 a 60 centímetros. La temperatura del aire caliente cuando se introduce al fluidificador 130 puede estar en un intervalo de aproximadamente 250 a 650°C. La temperatura del aire caliente cuando sale del fluidificador 130 es menor que aproximadamente 250°C y preferiblemente menor que aproximadamente 100°C. La distancia de las boquillas atomizadoras 132 a la placa 136 es ajustable y las boquillas se colocan preferiblemente a una distancia preferiblemente corta sobre la superficie del lecho de partículas 134. La posición exacta de las boquillas en cada caso individual será fijada con el debido respeto a la consideración que cuando la distancia de las boquillas a la superficie del lecho de partículas es muy grande, se forma polvo indeseable debido a que las gotitas de alimentación atomizadas se secan a un grado muy alto antes de que alcancen el lecho de partículas. Por otra parte, si la distancia de las boquillas a la superficie del lecho de partículas es muy pequeña, se forman partículas indeseablemente irregulares y gruesas. Por lo tanto, la posición de las boquillas se ajusta para evitar la formación de polvo y partículas gruesas, irregulares en base a un análisis del polvo tomado como muestra del fluidificador. Las partículas formadas por el fluidificador se acumulan en el lecho de partículas 134. En un proceso continuo, las partículas formadas por el fluidificador 130 son retiradas a través de una salida 140 en respuesta al nivel de producto en el lecho de partículas 134 en el fluidificador 130, para mantener una profundidad dada en el lecho de partículas. Una válvula giratoria 150 conduce las partículas retiradas del fluidificador 130 a un elevador 155, el cual alimenta las partículas a una unidad de tamizado 160, donde las partículas son separadas en una o más fracciones, por ejemplo, una fracción demasiado grande, una fracción de producto y una fracción demasiado pequeña. La fracción demasiado grande que sale de la unidad de tamizado 160 incluye aquellas partículas que son más grandes que el tamaño de producto deseado. En un proceso continuo, esas partículas son recicladas opcionalmente al tanque 115, donde al menos algunas de las partículas pueden romperse y combinarse con la suspensión espesa en el tanque. Alternativamente, las partículas demasiado grandes pueden romperse y reciclarse al lecho de partículas 134 en el fluidificador 130. La fracción demasiado pequeña que sale de la unidad de tamizado 160 incluye aquellas partículas que son más pequeñas que el tamaño de producto deseado. En un proceso continuo, esas partículas son recicladas opcionalmente al fluidificador 130, donde pueden ser alimentadas a través de una entrada 162 como semillas o como una alimentación secundaria al fluidificador. La fracción de producto que sale de la unidad de tamizado 160 incluye aquellas partículas que tienen el tamaño de producto deseado. Esas partículas son enviadas a un dispositivo de sinterizado previo 165, por ejemplo, un calcinador donde las partículas son secadas o calcinadas antes del sinterizado. En ciertos ejemplos, las partículas son secadas a un contenido de humedad menor que aproximadamente 18% en peso o menor que aproximadamente 15, aproximadamente 12, aproximadamente 10, aproximadamente 5 o aproximadamente 1% en peso. Después del secado y/o calcinado, las partículas son alimentadas a un dispositivo de sinterizado 170, en el cual las partículas son sinterizadas durante un período suficiente para hacer posible la recuperación de partículas sustancialmente redondas y esféricas sinterizadas que tienen uno o más de una densidad relativa, densidad aparente, resistencia a la compresión específicas aparentes. Como una alternativa, el dispositivo de sinterizado previo 165 puede eliminarse si el dispositivo de sinterizado 170 puede proporcionar condiciones de calcinado y/o secado suficientes (es decir, tiempos y temperaturas de secado que secan las partículas a un contenido de humedad objetivo antes del sinterizado) , seguido por condiciones de sinterizado suficientes. El tiempo y la temperatura específicos a emplearse para el sinterizado son dependientes de los ingredientes de partida y la densidad deseada para las partículas sinterizadas. En algunos ejemplos, el dispositivo de sinterizado 170 es un horno giratorio, que opera a una temperatura en un intervalo de aproximadamente 1000°C a 1600°C, durante un período de tiempo en un intervalo de aproximadamente 5 a 90 minutos. En ciertos ejemplos, el horno giratorio es operado a una temperatura de aproximadamente 1000°C, aproximadamente 1200°C, aproximadamente 1300°C, aproximadamente 1400°C o aproximadamente 1500 °C. En ciertos ejemplos, las partículas tienen un tiempo de residencia en el dispositivo de sinterizado de aproximadamente 50 a 70 minutos o de aproximadamente 30 a 45 minutos. Después de que las partículas salen del dispositivo de sinterizado 170, éstas pueden tamizarse adicionalmente por el tamaño y se pueden realizar pruebas de control de calidad sobre las partículas antes de que el producto final sea embarcado al consumidor. El Ejemplo 1 proporciona un ejemplo ilustrativo de un proceso discontinuo implementado de manera similar al sistema descrito anteriormente e ilustrado en la Figura 1.
Ejemplo 1 Generalmente de acuerdo con un ejemplo de modo discontinuo del método continuo descrito anteriormente, las Suspensiones Espesas Nos. 1-3 se prepararon para este Ejemplo 1. Cada una de las suspensiones espesas se preparó a partir de una materia prima que comprendía una bauxita no calcinada que tenía una química reportada en la Tabla 1. El análisis químico de la materia prima de la suspensión espesa se determinó por medio del plasma acoplado por inducción (ICP, por sus siglas en inglés) , el cual es un método analítico conocido para aquellas personas de experiencia ordinaria en el campo y por lo tanto no es necesario detallarlo en este documento. Generalmente, sin embargo, una muestra de la bauxita no calcinada se secó a aproximadamente 100°C para eliminar el agua. La muestra seca entonces se molió y se calentó a aproximadamente 1000°C para eliminar el agua enlazada químicamente y otros compuestos. Aquellas personas de experiencia ordinaria en el campo se refieren a este proceso como "pérdida en la ignición" (LOl, por sus siglas en inglés) . Después de la LOl, la muestra seca se preparó para el análisis ICP al mezclarla con ácido nítrico y el análisis se condujo de acuerdo con métodos conocidos para aquellas personas de experiencia ordinaria en el campo.
Tabla 1 Química del ICP (% en peso) de Materia Prima para Suspensiones Espesas Al203 , S¡02 K20 CaO Ti02 Fe203 MgO 70.00 25.50 0.013 0.016 3.82 0.61 0.037 Las suspensiones espesas de la materia prima se prepararon al mezclar la materia prima con agua, un reactivo para el ajuste del pH y un agente de dispersión en una revolvedora de laboratorio, la cual simula la revolvedora 110. Las revolvedoras de laboratorio son conocidas para aquellas personas de experiencia ordinaria en el campo. Las revolvedoras de laboratorio adecuadas son fácilmente disponibles de una variedad de fuentes comerciales y pueden ser tan simples como un tanque con deflectores y una mezcladora para romper la materia prima. El óxido de hierro en la cantidad reportada en la Tabla 2, la cual se basa en el porcentaje en peso en seco de los sólidos totales en la suspensión espesa, también se agregó a la revolvedora de laboratorio. El óxido de hierro utilizado en este Ejemplo 1 fue óxido de hierro 98% puro, el cual es fácilmente disponible de una variedad de fuentes comerciales. Se agregó agua en una cantidad suficiente para lograr y mantener un contenido de sólidos en el intervalo de 40% a 60% en peso. En este Ejemplo 1, se agregó una cantidad suficiente de agua para lograr un contenido de sólidos fijado como objetivo de aproximadamente 50%. El contenido de sólidos medido de cada suspensión espesa en este Ejemplo 1 se reporta en la Tabla 2. El contenido de sólidos reportado en la Tabla 2 se determinó precisamente antes de que la suspensión espesa fuera alimentada a un fluidificador subsecuente, sin embargo, el contenido de sólidos de la suspensión espesa se somete a prueba periódicamente por todo este proceso discontinuo para asegurar que el contenido de sólidos fijado como objetivo esté siendo logrado. Los contenidos de sólidos reportados en la Tabla 2 se determinaron por medio de un cuadrante de una balanza de humedad Ohaus Modelo MB 35, operado generalmente de acuerdo con los procedimientos del fabricante para su operación. El amoníaco se agregó como el reactivo para el ajuste del pH para lograr un pH en el intervalo de aproximadamente 8 a 11. El pH de cada suspensión espesa se reporta en la Tabla 2. El pH reportado en la Tabla 2 se determinó precisamente antes de que la suspensión espesa fuera alimentada a un fluidificador subsecuente, sin embargo, el pH de la suspensión espesa se somete a prueba periódicamente por todo este proceso discontinuo con un medidor de pH de banco de trabajo ThermoOrion Modelo 420 para asegurar que se está logrando el intervalo de pH fijado como objetivo. El pH de la suspensión espesa se determinó precisamente antes de la fluidificación con un probador de pH a prueba de agua con doble cruzamiento operado generalmente de acuerdo con los procedimientos del fabricante para su operación. El poliacrilato de sodio que tenía un peso molecular promedio de aproximadamente 3600 Daltons se agregó como el agente de dispersión en una cantidad de aproximadamente 0.15% del peso en seco de la materia prima de bauxita no calcinada. Los valores de viscosidad reportados en la Tabla 2 se determinaron precisamente antes de que la suspensión espesa fuera alimentada a un fluidificador subsecuente. Sin embargo, la viscosidad se somete a prueba periódicamente por todo este procedimiento discontinuo para asegurar que la suspensión espesa tenga una viscosidad que pueda ser alimentada a través de un fluidificador subsecuente. La viscosidad reportada en la Tabla 2 se determinó con un viscosímetro Brookfield con un husillo número 61 el cual es comercialmente disponible de Brookfield Engineering Laboratories, Middleboro, MA, y se operó generalmente de acuerdo con los procedimientos del fabricante para su operación. La suspensión espesa, la cual comprendía agua, bauxita no calcinada, óxido de hierro complementario, reactivo para el ajuste del pH y agente de dispersión, se mezcló en la revolvedora de laboratorio durante aproximadamente 30 minutos y luego se tamizó a aproximadamente malla 200. Después del tamizado a aproximadamente malla 200, la suspensión espesa entonces se transportó a un barril equipado con un agitador de baja velocidad, el cual agitó la suspensión espesa como una simulación del tanque 115.
Los tanques de laboratorio y dispositivos similares para la simulación del tanque 115 son fácilmente disponibles de una variedad de fuentes comerciales. Los dispositivos adecuados tienen un agitador de baja velocidad capaz de agitar la suspensión espesa sin causar una formación de espuma excesiva o un incremento de la viscosidad. Una sustancia aglutinante de PVA que tenía un peso molecular alrededor de 25,000 Mn se solubilizó y se agregó a la suspensión espesa en una cantidad de peso en seco de aproximadamente 1.75% del peso en seco total de la materia prima (la bauxita no calcinada) y el óxido de hierro complementario. Este tipo de sustancia aglutinante de PVA es comercialmente disponible como un polvo seco de una variedad de fuentes y puede solubilizarse de acuerdo con métodos conocidos para aquellas personas de experiencia ordinaria en el campo o con experimentación de rutina. Después de que se agregó la sustancia aglutinante, la agitación de la suspensión espesa continuó durante aproximadamente 30 minutos. El análisis químico de las Suspensiones Espesas Nos. 2 y 3 se determinó por medio del plasma acoplado por inducción (ICP) , de acuerdo con métodos conocidos para aquellas personas de experiencia ordinaria en el campo, los cuales se describen en general anteriormente. Los resultados del análisis mediante ICP se reportan en la Tabla 2, donde "n/a" indica que la propiedad no se evaluó.
Tabla 2 Propiedades de las Suspensiones Espesas Utilizadas en el Fluidificador para Producir las Muestras Nos.1, 2 y 3 Suspensión Suspensión Suspensión Espesa No.1 Espesa No.2 Espesa No.3 Componentes de la Suspensión Espesa Materia Prima (% en peso) 96 96 95 Fe2Ü3 Agregado (% en peso) 4 4 5 Propiedades de la Suspensión Espesa % de Humedad n/a 50.35 50.27 LOl antes del ICP n/a 26.40 23.85 Sólidos (% en peso) 48.8 49.9 50.1 PH 9.8 9.4 10.4 Viscosidad @ 60 rpm (cp) 36.1 30.0 27.0 Química del ICP de la Suspensión Espesa (% en peso) Fe203 n/a 5.59 7.39 CaO n/a 0.037 0.029 MgO n/a 0.065 0.083 Ti02 n/a 3.66 3.32 ?2o n/a 0.001 0.001 Si0 n/a 22.06 27.06 Al203 n/a 68.05 61.69 Zr02 p/a 0.11 0.09 P205 n/a 0.057 0.048 Na20 n/a 0.110 0.110 La suspensión espesa se alimentó a un fluidificador experimental, el cual simuló el intercambiador de calor, fluidificador, bomba, recolector de polvo, calentador de aire y ventilador descritos anteriormente con respecto a la Figura 1. El lecho de partículas en el fluidificador experimental comprendió semillas externas que tenían las propiedades reportadas en la Tabla 3, donde la Semilla No. 1 indica la semilla utilizada en el lecho de partículas cuando se procesó la Suspensión Espesa No. 1, la Semilla No. 2 indica la semilla utilizada en el lecho de partículas cuando se procesó la Suspensión Espesa No. 2 y la Semilla No. 3 indica la semilla utilizada en el lecho de partículas cuando se procesó la Suspensión Espesa No. 3. La expresión "n/a" en la Tabla 3 indica que la propiedad no se evaluó.
Tabla 3 Propiedades de la Semilla Utilizada en el Fluidificador para Producir las Muestras Nos. 1 , 2 y 3 Semilla No.1 Semilla No.2 Semilla No.3 % de Humedad n/a 3.90 3.90 LOl antes del ICP n/a 1.73 1.73 Tamaño de Tamiz 28/40 32/40 32/40 Tamaño Equivalente en menor que 716, menor que 630, menor que 630, Micrómetros mayor que 381 mayor que 381 mayor que 381 Química del ICP (% en peso) Fe203 n/a 6.35 6.35 CaO n/a 0.032 0.032 MgO n/a 0.074 0.074 Ti02 n/a 3.29 3.29 K20 n/a 0.001 0.001 S¡02 n/a 12.10 12.10 Al203 n/a 77.77 77.77 Zr02 n/a 0.17 0.17 P2O5 n/a 0.067 0.067 Na20 n/a 0.038 0.038 La materia prima a partir de la cual se prepararon las semillas externas (referida como la "materia prima de semillas") fue una combinación de bauxita calcinada y caolín calcinado, lo cual dio por resultado las combinaciones que producían una semilla que tenía la química del ICP reportada en la Tabla 3. Basándose en la química del ICP, la combinación fue de manera muy probable aproximadamente 90% en peso de bauxita y 10% en peso de caolín. Las semillas se prepararon generalmente de acuerdo con un proceso descrito en la Patente Norteamericana No. 4,879,181 concedida a Fitzgibbon y colaboradores, la descripción completa de la cual se incorpora en este documento a manera de referencia. De esta manera, las semillas se hicieron con una mezcladora de alta intensidad que tenía una mesa circular horizontal o inclinada que podía girar a una velocidad de aproximadamente 10 a 60 revoluciones por minuto (rpm) y un impulsor de impacto giratorio que podía girar en una dirección opuesta a aquella de la mesa y a una velocidad periférica de aproximadamente 5 a 50 metros por segundo. Si la mesa es inclinada, puede inclinarse entre 0 y 35 grados desde el plano horizontal. En este Ejemplo 1, las semillas se prepararon en una mezcladora EirichMR disponible de Eirich Machines Inc. La mesa se hizo girar de aproximadamente 20 a 40 rpm, a una inclinación de aproximadamente 30 grados del plano horizontal. La materia prima de semillas se alimentó continuamente a un molino de bolas, junto con una alimentación de almidón y bentonita, la cual se agregó al molino de bolas a una proporción para mantener un porcentaje basado en el peso de la materia prima de semillas en la mezcladora de aproximadamente 0.50% y 0.70%, respectivamente. El almidón se agregó como una sustancia aglutinante. La bentonita, la cual se utiliza frecuentemente cuando se trabaja con materias primas calcinadas, se agregó tanto como sustancia aglutinante como plastificante. En otras modalidades, no se utilizó bentonita ni otra sustancia aglutinante. En aún otras modalidades, se puede agregar cualquier sustancia aglutinante en una cantidad de aproximadamente 0.25% a 1.0% en peso de la materia prima de semillas o cualquier otra cantidad para ayudar en la formación de las semillas. Ya sea que se utilice una sustancia aglutinante en absoluto o que se utilice más o menos sustancia aglutinante que los valores reportados en este documento, puede ser determinado por una persona de experiencia ordinaria en el campo a través de la experimentación de rutina. Las sustancias aglutinantes adecuadas se incluyen pero no están limitadas a almidón de maíz, alcohol polivinílico o solución de silicato de sodio o una combinación de los mismos. Las sustancias aglutinantes líquidas pueden agregarse a la mezcladora en lugar de molerse en el molino de bolas con la materia prima. Varias resinas o ceras conocidas y disponibles para aquellas personas de experiencia ordinaria en el campo también pueden utilizarse como una sustancia aglutinante . La materia prima de semillas (con el almidón y la bentonita mezclados en la misma) se alimentó periódicamente a la mezcladora EirichMR con agitación continua. Mientras que la materia prima de semillas estaba siendo agitada, se agregaba continuamente agua a la mezcladora en una cantidad suficiente para causar la formación de semillas sustancialmente redondas y esféricas. En este ejemplo particular, el agua era agua dulce, la cual se alimentó continuamente a la mezcladora en una cantidad suficiente para mantener un porcentaje basado en el peso de la materia prima de semillas en la mezcladora de aproximadamente 18 a aproximadamente 22% en peso, aunque es suficiente cualquier cantidad que cause que las semillas sustancialmente redondas y esféricas se formen con el mezclado. Aquellas personas de experiencia ordinaria en el campo entenderán como determinar una cantidad adecuada de agua para agregar a la mezcladora de manera que se formen semillas sustancialmente redondas y esféricas. Una vez que se forman las semillas sustancialmente redondas y esféricas de aproximadamente un tamaño objetivo, después de aproximadamente 2 a 6 minutos de mezclado, el polvo de materia prima seca se agrega a la mezcladora en una cantidad de aproximadamente 10 por ciento en peso de la materia prima de semillas alimentada a la mezcladora. Concurrentemente con la adición de la materia prima seca, la velocidad de la mezcladora se reduce a la mitad. El mezclado continúa durante hasta aproximadamente un minutos y entonces la mezcladora se detiene y las semillas se descargan. En el presente ejemplo, el tamaño objetivo para cada semilla incluyó aquel reportado en la Tabla 3, los cuales se reportan en un tamaño de tamiz y una equivalencia en micrómetros. Las semillas producidas en la mezcladora EirichMR se tamizaron al tamaño reportado para el uso como semillas externas en el lecho de partículas utilizado en este Ejemplo 1. La cantidad de tiempo de mezclado puede variar dependiendo de una variedad de factores, inclusive pero no limitados a la cantidad de material en la mezcladora, velocidad de operación de la mezcladora, cantidad de agua alimentada a la mezcladora y tamaño de semilla deseado. Aquellas personas de experiencias ordinaria en el campo pueden determinar si el tiempo de mezclado debe ser mayor o menor que los tiempos descritos en este Ejemplo 1 de tal manera que se formen semillas sustancialmente redondas y esféricas de aproximadamente el tamaño deseado. Se pueden emplear otras mezcladoras de alta intensidad que sean adecuadas para hacer semillas del tipo y tamaño descritos en este documento o para hacer otro tipo y tamaño de semillas. Estas condiciones de operación y mezcladoras alternativas pueden ser determinadas por una persona de experiencia ordinaria en el campo a través del ejercicio de la experimentación de rutina. Las semillas formadas en la mezcladora se secaron durante aproximadamente 15 a 60 minutos a una temperatura que variaba de aproximadamente 100°C (212 °F) a 300°C (572°F) . Las semillas secas se utilizaron como semillas externas para poblar el lecho de partículas del fluidificador experimental. La suspensión espesa se alimentó a través del fluidificador experimental durante un período de aproximadamente 1.5 a 2 horas . El intercambiador de calor calentó la suspensión espesa de manera que la suspensión espesa fuera alimentada a la boquilla de presión del fluidificador a una temperatura promedio (durante el período de 2 horas) como se reporta a continuación en la Tabla 4. La presión bajo la cual se bombeó la suspensión espesa, las temperaturas del aire caliente que entraba a y que salía del fluidificador y otras condiciones del fluidificador también se reportan en la Tabla 4.
Tabla 4 Condiciones Promedio del Fluidificador para Producir las Muestras Nos. 1, 2 y 3 Suspensión Presión de la Temperatura Temperatura Temperatura Temperatura Placa Espesa No. Alimentación de de la de Entrada del de Salida del del Lecho Perforada Suspensión Alimentación Aire Caliente Aire Caliente ?P Espesa (kg/cm2 de Suspensión (lb/pulg2)) Espesa 447 68°C 140°C 71 °C 65°C 4.6 (31.386) 155°F 284°F 160°F 149°F 444 50°C 136°C 55°C 49°C 3.0 (31.175) 123°F 277°F 131°F 120°F 446 45°C 126°C 49°C 47°C 3.5 (31.316) 113°F 258°F 120°F 116°F La velocidad del aire caliente que pasaba a través del lecho de partículas se controló basándose en una observación visual de las partículas en el fluidificador, para permitir que las partículas permanecieran en el lecho de partículas y no fueran introducidas en la corriente de aire. La profundidad del lecho de partículas en cada conducción fue de aproximadamente 10.16-15.24 centímetros (4-6 pulgadas) . La distancia de las boquillas atomizadoras al lecho de partículas fue de aproximadamente 25.4-30.48 centímetros (10-12 pulgadas) . Cuando las partículas en el fluidificador se volvieron sustancialmente redondas y esféricas y de aproximadamente el tamaño objetivo, el flujo del aire y la alimentación de suspensión espesa al fluidificador se detuvieron y las partículas se retiraron y se colocaron en recipientes de almacenamiento. Se tomó una muestra de las partículas formadas en el fluidificador a fin de conducir el análisis químico de ICP, el cual se condujo de acuerdo con métodos conocidos para aquellas personas de experiencia ordinaria en el campo, los cuales se describen en general anteriormente. Los resultados del análisis de ICP se reportan a continuación en la Tabla 5 donde "Muestra No." indica las partículas hechas a partir de la Suspensión Espesa y Semilla numeradas correspondientemente y "n/a" indica que la propiedad no se evaluó. El porcentaje de alúmina en las partículas formadas en el fluidificador es la suma de: a) el producto de la relación del revestimiento en la partícula multiplicado por el contenido de alúmina de la suspensión espesa que proporciona el revestimiento; y b) el producto de la relación de la semilla en la partícula multiplicado por el contenido de alúmina de la semilla. Al conocer los contenidos de alúmina de la semilla, la suspensión espesa utilizada para revestir la semilla y la partícula, se puede determinar la relación del revestimiento con respecto a la semilla para las muestras Nos . 2 y 3.
Tabla 5 Propiedades de las Partículas Formadas en el Fluidificador Muestra No. 1 Muestra No. 2 Muestra No. 3 % de Humedad 0.33 0.50 5.94 LOl antes del ICP 23.08 22.50 20.08 Química del ICP (% en peso) Fe203 5.69 5.74 7.35 CaO 0.021 0.030 0.029 MgO 0.061 0.052 0.066 Ti02 3.53 3.58 3.28 K20 0.001 0.001 0.002 Si02 22.30 20.34 25.02 Al203 68.12 69.81 63.85 Zr02 0.09 0.09 0.08 p2o5 0.056 0.059 0.049 Na20 0.092 0.092 0.092 % de Revestimiento n/a 82.0 86.7 Las porciones de cada una de las partículas del fluidificador (Muestras Nos. 1, 2 y 3) se sinterizaron en un horno cuadrado estático que operaba a una velocidad de calentamiento de aproximadamente 960°C/hora y que proporcionaba un tiempo de retención de aproximadamente 30 4 minutos a la temperatura máxima del sinterizado como se reporta a continuación en la Tabla 6. Las partículas sinterizadas se tamizaron a un tamaño de Malla U.S. reportado en la Tabla 6, lo cual indica que 90% de las partículas se encontraban entre Malla U.S 20 y 30. De esta manera, el tamaño de las partículas sería etiquetado como 20/40 de acuerdo con API Recommended Practices RP60, Segunda Edición, Diciembre de 1995, para someter a prueba materiales de sostén. También como se reporta en la Tabla 6, la densidad aparente (BD) , densidad relativa aparente (ASG) , densidad relativa (SG) , evaluaciones de compresión y conductividad a corto plazo se condujeron sobre muestras de las partículas sinterizadas, tamizadas. También se evaluó la densidad aparente, ASG, SG, compresión y conductividad a corto plazo de una muestra comercialmente disponible del material de sostén CARB0PropMR producido por CARBO Ceramics, Inc., Nueva Iberia, LA, el cual se tamizó a un tamaño de Malla U.S. que correspondía a aquel reportado en la Tabla 6. Los resultados de estas evaluaciones también se reportan a continuación en la Tabla 6, donde "Muestra No." indica las partículas sinterizadas, tamizadas que fueron hechas a partir de la Suspensión Espesa y Semilla numeradas correspondientemente.
Tabla 6 Propiedades de las Partículas Sinterizadas Muestra No. 1 Muestra No. 2 Muestra No. 3 CARBOProp" Temperatura Máxima del 1520 1507 1497 - Sinterizado (°C) Tamizado al Tamaño (Malla U.S.) 18 0.0 0.0 0.0 0.0 20 5.0 5.0 5.0 5.0 25 52.0 52.0 52.0 52.0 30 40.0 40.0 40.0 40.0 35 3.0 3.0 3.0 3.0 40 0.0 0.0 0.0 0.0 Cacerola 0.0 0.0 0.0 0.0 Propiedades de la Muestra BD (g/cm3) 1.69 1.73 1.73 1.83 ASG 3.10 3.16 3.12 3.41 SG (g/cm3) 3.09 3.10 3.09 3.26 Compresión a 10K kg/cm2 (10K lb/pulg2) 4.4 6.3 5.5 4.8 Conductividad (mD-30.5 cm (mD-pie)) a 140.432 kg/cm2 (2000 lb/pulg2) 12850 10240 9900 10390 280.864 kg/cm2 (4000 lb/?ulg2) 10610 8490 8260 8440 421.296 kg/cm2 (6000 lb/pulg2) 8400 6700 6190 6650 561.728 kg cm2 (8000 lb/pulg2) 5830 5170 4650 5060 702.16 kg/cm2(10000 lb/pulg2) 3670 3650 3200 3600 842.592 kg/cm2 (12000 lb/pulg2) 2420 2430 2040 2980 El término "densidad aparente", como se utiliza en este documento, se define para referirse al peso por volumen unitario, incluyendo en el volumen considerado los espacios huecos entre las partículas . 4 El término "densidad relativa aparente" (ASG) como se utiliza en este documento, es un número sin unidades, pero se define que es numéricamente igual al peso en gramos por centímetro cúbico de volumen, incluyendo el espacio hueco o porosidad abierta en la determinación del volumen. La ASG y la resistencia a la compresión se determinaron utilizando API Recommended Practices RP60, Segunda Edición, Diciembre de 1995, para someter a prueba materiales de sostén. Este texto es conocido y disponible para aquellas personas de experiencia ordinaria en el campo. La resistencia a la compresión es aquel porcentaje de la muestra que se redujo a finos a la presión reportada, la cual es 702.16 kg/cm2 (10,000 lb/pulg2) como se reporta en la Tabla 6. Para las muestras reportadas en la Tabla 6, los finos son partículas que tienen un tamaño menor que malla U.S. 40. La BD se determinó al seguir el ANSÍ Test method B74.4-1992 (R2002). Este texto es conocido y disponible para aquellas personas de experiencia ordinaria en el campo . La densidad relativa se determinó utilizando un picnómetro de gas de helio (Micromeretics AccuPyc 1330) operado de acuerdo con los procedimientos del fabricante. En contraste a la ASG, la densidad relativa excluye el espacio hueco o porosidad abierta en la determinación del volumen . La conductividad a corto plazo se determinó de acuerdo con API Recommended Practices RP-61, Segunda Edición, Diciembre de 1995, modificado por varios mejoramientos adoptados por la industria, mejoramientos que se describen en los documentos SPE 15067, 16453 y 16900. Estos textos son conocidos y están disponibles fácilmente para aquellas personas de experiencia ordinaria en el campo. Las propiedades reportadas en la Tabla 6 demuestran que las partículas sustancialmente redondas y esféricas que se prepararon a partir de una suspensión espesa de una materia prima que contenía alúmina y un promotor de crecimiento de mullita de acuerdo con los métodos descritos en este documento tienen densidades aparentes, densidades relativas, resistencias a la compresión y conductividades a corto plazo suficientes para el uso en el apuntalamiento de una fractura en una formación. En particular, la Muestra No. 1 tiene una mejor resistencia a la compresión y conductividad a corto plazo, mientras que tiene una densidad más baja, en comparación con aquella de la muestra de material de sostén CARB0PropMR. Las muestras Nos. 2 y 3 tienen resistencia a la compresión y conductividades a corto plazo comparables en comparación con aquellas de la muestra de material de sostén CARBOPropMR y también tienen una densidad más baja en comparación con el material de sostén CARBOPropMR. Las únicas propiedades de las muestras Nos. 1-3 son causadas probablemente al menos en parte por un contenido incrementado de mullita causado por el promotor de crecimiento de mullita. Cuando se utilizan como un material de sostén, las partículas descritas en este documento pueden manipularse de la misma manera como los materiales de sostén convencionales. Por ejemplo, las partículas pueden suministrarse al sitio del pozo en bolsas o en forma a granel junto con los otros materiales utilizados en el tratamiento de fracturas. Se puede utilizar equipo y técnicas convencionales para colocar las partículas en la formación como un material de sostén. Por ejemplo, las partículas se mezclan con un fluido de la fractura, el cual entonces es inyectado dentro de una fractura en la formación. En un método ejemplar para fracturar una formación subterránea, un fluido hidráulico es inyectado dentro de la formación a una velocidad y presión suficientes para abrir una fractura en la misma y un fluido que contiene partículas sinterizadas sustancialmente redondas y esféricas que se preparan a partir de una suspensión espesa como se describe en este documento y que tiene una o más de las propiedades descritas en este documento se inyecta en la fractura para apuntalar la fractura en una condición abierta. Las partículas dimensionadas apropiadamente para el uso como un medio para fundición, típicamente más pequeñas que aquellas utilizadas para el material de sostén, también pueden producirse de acuerdo con los métodos descritos en este documento. Las partículas producidas de acuerdo con los métodos descritos en este documento son medios de cerámica y por lo tanto tienen una permeabilidad más alta que las arenas naturales utilizadas actualmente en la industria de la fundición. De esta manera, se puede esperar que las partículas producidas de acuerdo con los métodos descritos en este documento ventilen gases de fundición mejor que la arena, reduciendo con lo cual los efectos de los gases en los moldes y las piezas fundidas. Además, los medios de cerámica tienen una expansión térmica más baja que la arena de sílice de cuarzo natural, lo cual también reduce los defectos. En particular, se espera que las partículas producidas de acuerdo con los métodos descritos en este documento tengan una propiedad de expansión térmica aún más baja que aquella de los medios de cerámica convencionales debido al contenido aumentado de mullita (y consecuentemente el contenido disminuido de sílice cristalino) .
La descripción y modalidades anteriores se proponen para ilustrar la invención sin limitarla en consecuencia. Se entenderá que se pueden hacer varias modificaciones en la invención sin apartarse del espíritu o alcance de la misma.

Claims (25)

  1. REIVINDICACIONES 1. Un método para producir partículas sinterizadas, caracterizado porque comprende: preparar una suspensión espesa que tiene un contenido de sólidos de aproximadamente 40 a 60% en peso y que comprende agua, una sustancia aglutinante, un promotor de crecimiento de mullita y una materia prima que tiene un contenido de alúmina en un intervalo de aproximadamente 55 a 80% en peso; atomizar la suspensión espesa en gotitas; revestir las semillas que comprenden alúmina con las gotitas para formar partículas crudas; y sinterizar al menos una porción de las partículas crudas a una temperatura de aproximadamente 1000°C a 1600°C durante aproximadamente 5 minutos a 90 minutos, para formar partículas sinterizadas que tienen un contenido de alúmina mayor que aproximadamente 55% en peso, un contenido de óxido de hierro en un intervalo de aproximadamente 2 a 10% en peso, una densidad relativa en un intervalo de aproximadamente 2.70 g/cm3 a 3.50 g/cm3 y una densidad aparente en un intervalo de aproximadamente 1.55 g/cm3 a 1.95 g/cm3.
  2. 2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el promotor de crecimiento de mullita comprende óxido de hierro presente en la materia prima en un intervalo de aproximadamente 2 a 10% en peso.
  3. 3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el promotor de crecimiento de mullita y la materia prima comprenden los sólidos totales en la suspensión espesa y el promotor de crecimiento de mullita comprende óxido de hierro agregado a la materia prima en un intervalo de aproximadamente 2 a 10% en peso de los sólidos totales en la suspensión espesa.
  4. 4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la densidad aparente es de aproximadamente 1.65 g/cm3 a 1.80 g/cm3.
  5. 5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende agregar a la suspensión espesa al menos uno de un reactivo para el ajuste del pH, un agente de dispersión y un antiespumante antes de atomizar la suspensión espesa.
  6. 6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la atomización de la suspensión espesa comprende la alimentación de la suspensión espesa a un fluidificador operable para atomizar la suspensión espesa en gotitas; y en donde las semillas se colocan en un lecho de partículas en el fluidificador.
  7. 7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la materia prima comprende al menos uno del caolín calcinado, bauxita calcinada, caolín no calcinado y bauxita no calcinada.
  8. 8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además el secado de las partículas crudas antes del sinterizado.
  9. 9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la suspensión espesa tiene un contenido de alúmina y las semillas tienen un contenido de alúmina, en donde el contenido de alúmina de la suspensión espesa es 10% menor que el contenido de alúmina de las semillas.
  10. 10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la suspensión espesa tiene un contenido de alúmina y las semillas tienen un contenido de alúmina, en donde el contenido de alúmina de la suspensión espesa es 10% mayor que el contenido de alúmina de las semillas.
  11. 11. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la suspensión espesa tiene un contenido de alúmina de aproximadamente 60 a 70% en peso y un contenido de óxido de hierro de aproximadamente 4 a 10% en peso.
  12. 12. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las partículas sinterizadas tienen un contenido de alúmina de aproximadamente 60 a 70% en peso y un contenido de óxido de hierro de aproximadamente 4 a 10% en peso.
  13. 13. Un sistema para producir partículas sinterizadas, caracterizado porque comprende: una fuente de materia prima que tiene un contenido de alúmina en un intervalo de aproximadamente 55 a 80% en peso; una revolvedora operable para recibir una alimentación de la materia prima y para preparar una suspensión espesa a partir de la materia prima al mezclar la materia prima, agua y un promotor de crecimiento de mullita, el promotor de crecimiento de mullita que está presente en la suspensión espesa en una cantidad de aproximadamente 2 a 10% en peso de los sólidos totales en la suspensión espesa; un intercambiador de calor operable para calentar la suspensión espesa a una temperatura de aproximadamente 25°C a 90°C; un fluidificador que comprende al menos una boquilla y un lecho de partículas, en donde el fluidificador es operable para recibir una alimentación presurizada de la suspensión espesa y para bombear la suspensión espesa bajo presión a través de al menos una boquilla como una pulverización y en donde el lecho de partículas está poblado con las semillas, semillas que son revestidas con la pulverización de suspensión espesa para formar partículas; y un dispositivo de sinterizado que es operable para recibir y sinterizar al menos una porción de las partículas formadas por el fluidificador, la sinterización que se realiza a una temperatura de aproximadamente 1000°C a 1600°C durante aproximadamente 5 a aproximadamente 90 minutos, para formar partículas sinterizadas que tienen un contenido de alúmina mayor que aproximadamente 55% en peso, un contenido de óxido de hierro en un intervalo de aproximadamente 2 a 10% en peso, una densidad relativa en un intervalo de aproximadamente 2.70 g/cm3 a 3.50 g/cm3 y una densidad aparente en un intervalo de aproximadamente 1.55 g/cm3 a 1.95 g/cm3.
  14. 14. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque además comprende al menos uno de: un tanque operable para recibir una alimentación de la suspensión espesa de la revolvedora y para mezclar una sustancia aglutinante con la suspensión espesa; un molino triturador que es operable para moler las partículas en la suspensión espesa a un tamaño objetivo antes de que la suspensión espesa sea alimentada al fluidificador; un sistema de bombas que es operable para recibir una alimentación de la suspensión espesa del intercambiador de calor y para proporcionar una alimentación presurizada de la suspensión espesa al fluidificador; y un secador operable para secar las partículas antes de que las partículas sean sinterizadas.
  15. 15. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque además comprende al menos uno de: una primera unidad de tamizado operable para tamizar la suspensión espesa a un tamaño objetivo antes de que la suspensión espesa sea alimentada al fluidificador; una segunda unidad de tamizado operable para recibir las partículas del fluidificador y para tamizar las partículas para un tamaño antes del sinterizado; y una tercera unidad de tamizado operable para recibir las partículas sinterizadas del dispositivo de sinterizado y para tamizar las partículas sinterizadas para un tamaño.
  16. 16. Una partícula sinterizada sustancialmente redonda y esférica, caracterizada porque comprende: una semilla que comprende alúmina; y un revestimiento que comprende alúmina, en donde el revestimiento comprende al menos aproximadamente 80% del volumen total de la partícula sinterizada sustancialmente redonda y esférica.
  17. 17. La partícula sinterizada sustancialmente redonda y esférica de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque: el revestimiento se forma a partir de una suspensión espesa que es pulverizada sobre la semilla, en donde la suspensión espesa se prepara a partir de una materia prima que tiene un contenido de óxido de hierro en un intervalo de aproximadamente 2 a 10% en peso de los sólidos totales en la suspensión espesa y que tiene un primer contenido de alúmina; la semilla tiene un segundo contenido de alúmina; y el primer contenido de alúmina es al menos 10% menor que el segundo contenido de alúmina.
  18. 18. La partícula sinterizada sustancialmente redonda y esférica de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque: el revestimiento se forma a partir de una suspensión espesa que es pulverizada sobre la semilla, en donde la suspensión espesa se prepara a partir de una materia prima que tiene un contenido de óxido de hierro en un intervalo de aproximadamente 2 a 10% en peso de los sólidos totales en la suspensión espesa y que tiene un primer contenido de alúmina; la semilla tiene un segundo contenido de alúmina; y el primer contenido de alúmina es al menos 10% mayor que el segundo contenido de alúmina.
  19. 19. La partícula sinterizada sustancialmente redonda y esférica de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque la partícula sinterizada tiene: un contenido de alúmina mayor que aproximadamente 55% en peso; y un contenido de óxido de hierro en un intervalo de aproximadamente 2 a 10% en peso.
  20. 20. La partícula sinterizada sustancialmente redonda y esférica de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque la partícula sinterizada tiene: una densidad relativa en un intervalo de aproximadamente 2.70 g/cm3 a 3.50 g/cm3; una densidad aparente en un intervalo de aproximadamente 1.55 g/cm3 a 1.95 g/cm3; una resistencia a la compresión a 702.16 kg/cm2 (10,000 lb/pulg2) de aproximadamente 4 por ciento a 7 por ciento; y una conductividad a corto plazo a 702.16 kg/cm2 (10,000 lb/pulg2) de aproximadamente 3000 mD-30.5 cm (pie) a 3800 mD-30.5 cm (pie) .
  21. 21. Un método para fracturar una formación subterránea, caracterizado porque comprende: inyectar un fluido hidráulico en la formación subterránea a una velocidad y presión suficientes para abrir una fractura en la misma,- e inyectar un fluido que contiene las partículas sinterizadas sustancialmente redondas y esféricas en la fractura, en donde las partículas sinterizadas sustancialmente redondas y esféricas: tienen un contenido de alúmina mayor que aproximadamente 55% en peso, un contenido de óxido de hierro en un intervalo de aproximadamente 2 a 10% en peso, una densidad relativa en un intervalo de aproximadamente 2.70 g/cm3 a 3.50 g/cm3 y una densidad aparente en un intervalo de aproximadamente 1.55 g/cm3 a 1.95 g/cm3; y se formaron al preparar una suspensión espesa que tiene un contenido de sólidos de aproximadamente 40 a 60% en peso y que comprende agua, una sustancia aglutinante, un promotor de crecimiento de mullita y una materia prima que tiene un contenido de alúmina en un intervalo de aproximadamente 55 a 80% en peso; atomizar la suspensión espesa en gotitas; revestir las semillas que comprenden alúmina con las gotitas para formar partículas crudas; y sinterizar al menos una porción de las partículas crudas a una temperatura de aproximadamente 1000°C a 1600°C durante aproximadamente 5 a 90 minutos.
  22. 22. El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque la suspensión espesa tiene un contenido de alúmina y las semillas tienen un contenido de alúmina y en donde el contenido de alúmina de la suspensión espesa es 10% menor que el contenido de alúmina de las semillas.
  23. 23. El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque la suspensión espesa tiene un contenido de alúmina y las semillas tienen un contenido de alúmina y en donde el contenido de alúmina de la suspensión espesa es 10% mayor que el contenido de alúmina de las semillas.
  24. 24. El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque las partículas sinterizadas sustancialmente redondas y esféricas tienen un contenido de alúmina de aproximadamente 60 a 70% en peso y un contenido de óxido de hierro de aproximadamente 4 a 10% en peso.
  25. 25. El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque las gotitas forman un revestimiento sobre las semillas que comprende al menos aproximadamente 80% del volumen total de la partícula sinterizada sustancialmente redonda y esférica.
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