RU2211198C2 - Blend for manufacturing refractory high-strength spherical granules and a method for fabrication thereof - Google Patents
Blend for manufacturing refractory high-strength spherical granules and a method for fabrication thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2211198C2 RU2211198C2 RU2001130849A RU2001130849A RU2211198C2 RU 2211198 C2 RU2211198 C2 RU 2211198C2 RU 2001130849 A RU2001130849 A RU 2001130849A RU 2001130849 A RU2001130849 A RU 2001130849A RU 2211198 C2 RU2211198 C2 RU 2211198C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bauxite
- kaolin
- calcined
- firing
- water absorption
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства огнеупорных гранулированных материалов, предназначенных для использования в качестве расклинивающего агента (крепи) при добыче нефти и газа способом гидравлического разрыва пласта. The invention relates to the production of granular refractory materials intended for use as a proppant (lining) in oil and gas production by hydraulic fracturing.
Гидравлический разрыв пласта - это процесс закачивания жидкости в заданные нефте- и газоносные подземные пласты поперечно скважине под давлением и с достаточно высокой скоростью, в результате чего пласт разрушается, а в образующуюся трещину проникает жидкость. Для сохранения трещин в разомкнутом состоянии после снятия разрывающего давления к закачиваемой жидкости добавляется расклинивающий агент, который, проникая с жидкостью в трещину и заполняя ее, выполняет функцию горной крепи. В результате проведения гидравлического разрыва пласта увеличивается нефте- и газоотдача скважины за счет: увеличения общей площади пласта, сообщающегося со скважиной, возникновения большого перепада давления между нефтеносным слоем и трещиной, стимулирующего приток в нее нефти или газа большей проницаемостью трещины, заполненной крепью, по сравнению с проницаемостью подземных пластов нефте- или газоносной горной породы. Hydraulic fracturing is the process of pumping fluid into predetermined oil and gas bearing underground formations transversely to the well under pressure and at a sufficiently high speed, as a result of which the formation collapses and fluid penetrates into the resulting fracture. To preserve the cracks in the open state after removing the bursting pressure, a proppant is added to the injected fluid, which, penetrating the fluid into the crack and filling it, serves as a mountain lining. As a result of hydraulic fracturing, the oil and gas yield of the well increases due to: an increase in the total area of the reservoir in communication with the well, the appearance of a large pressure drop between the oil layer and the fracture, which stimulates the influx of oil or gas into it with a higher permeability of the crack filled with support, compared with the permeability of underground formations of oil or gas bearing rocks.
Расклинивающий агент представляет собой высокопрочные сферические гранулы, способные выдерживать воздействие высокой температуры и давления, а также агрессивной среды (кислые газы, солевые растворы), создаваемой в подземных пластах вблизи нефтяных и газовых скважин. The proppant is a high-strength spherical granule capable of withstanding the effects of high temperature and pressure, as well as aggressive media (acid gases, saline solutions) created in underground formations near oil and gas wells.
В патенте США 4068718 описывается расклинивающий агент, полученный из спеченного боксита, удельный вес которого выше 3,4 г/см3. Утверждается, что такой удельный вес необходим, чтобы частицы агента не разрушались даже при высоком сдавливающем усилии. Однако описанный материал, будучи достаточно прочным и стойким к разрушению, имеет существенный недостаток - большой удельный вес, что делает его неудобным в использовании, так как требует использования разрывных жидкостей повышенной вязкости и приводит к низкой объемной концентрации агента в них. В результате уменьшается ширина трещины после снятия разрывающего давления, нефте- и газоотдача скважины увеличивается незначительно.US Pat. No. 4,068,718 describes a proppant obtained from sintered bauxite with a specific gravity greater than 3.4 g / cm 3 . It is argued that such a specific gravity is necessary so that the particles of the agent are not destroyed even with high compressive force. However, the described material, being sufficiently strong and resistant to destruction, has a significant drawback - a large specific gravity, which makes it inconvenient to use, since it requires the use of explosive liquids of high viscosity and leads to a low volume concentration of the agent in them. As a result, the width of the crack decreases after the breaking pressure is removed, the oil and gas recovery of the well increases slightly.
В патенте США 4427068 (Fitzgibbon) описывается расклинивающий агент, удельный вес которого 2,7-3,4 г/см3, полученный из смеси предварительно полностью или частично кальцинированных диаспоровой глины и плотной непластичной не размокающей огнеупорной глины (так называемого флинтклея) с предварительно обожженным бокситом так, что соотношение глинозема к кремнезему в этой смеси составляет от 9:1 до 1:1. Исходные материалы измельчают сухим способом, перемешивают в смесителе Eirich с порошкообразным кукурузным крахмалом, после чего в смеситель добавляют воду в количестве, достаточном для образования сферических композиционных гранул из порошковой смеси. Автор утверждает, что скорость добавления воды некритична. Гранулы высушивают и спекают во вращающейся печи. Недостатком данного изобретения является ограниченность применяемого для изготовления крепи природного алюмосиликатного сырья, так как требует использования сырья с содержанием оксида алюминия более 50%.US Pat. No. 4,427,068 (Fitzgibbon) describes a proppant with a specific gravity of 2.7-3.4 g / cm 3 obtained from a mixture of pre-fully or partially calcined diaspore clay and a dense non-ductile non-soaking refractory clay (so-called flint glue) with pre burnt bauxite so that the ratio of alumina to silica in this mixture is from 9: 1 to 1: 1. The starting materials are ground dry, mixed in an Eirich mixer with powdered corn starch, and then sufficient water is added to the mixer to form spherical composite granules from the powder mixture. The author claims that the rate of addition of water is uncritical. The granules are dried and sintered in a rotary kiln. The disadvantage of this invention is the limitedness of the natural aluminosilicate raw materials used for the manufacture of supports, since it requires the use of raw materials with an alumina content of more than 50%.
Наиболее близким по совокупности признаков (прототипом) к данному изобретению - шихте является патент РФ 2140875, в котором для производства гранул шихта содержит (мас.%) 70-99,5 обожженного при 700-900oС каолина с содержанием 30-45 мас.% Аl2O3 и 0,5-30% добавки из группы веществ или их смесей: обожженный при 800-1100oС и необожженный боксит, бадделеит, порошкообразный цирконовый концентрат, глиноземная пыль как отходы глиноземного производства. Количество добавки зависит от ее природы и химического состава: глиноземная пыль, отходы производства глинозема, содержит Аl2О3 99,0-99,5 мас. % и берется в количестве 5,0-20,0 мас.%; бадделеит содержит ZrO2 91,0-96,0 мас.% и берется в количестве 0,5-5,0 мас.%; порошкообразный цирконовый концентрат содержит ZrO2 60,0-65,0 мас.% и берется в количестве 0,5-10,0 мас. %; обожженный при 800-1100oС и необожженный боксит содержит Аl2O3 более 65-75 мас. % и берется в количестве 5,0-30,0%; смесь глиноземной пыли и необожженного боксита в соотношении 1:2 берется в количестве 15 мас.%; смесь необожженного или обожженного при 800-1100oС боксита и бадделеита в соотношении 1: 9 берется в количестве 10,0 мас.%; смесь необожженного боксита и порошкообразного цирконового концентрата в соотношении 1:4 берется в количестве 10,0 мас.%; смесь глиноземной пыли, обожженного при 800-1100oС боксита и необожженного боксита в соотношении 1:2:1 берется в количестве 20 мас. %; смесь глиноземной пыли и обожженного при 800-1100oС боксита в соотношении 1:1 берется в количестве 10 мас.%.The closest set of features (prototype) to this invention - the charge is the patent of the Russian Federation 2140875, in which for the production of granules the charge contains (wt.%) 70-99.5 calcined at 700-900 o With kaolin containing 30-45 wt. % Al 2 O 3 and 0.5-30% additives from the group of substances or their mixtures: calcined at 800-1100 o С and unbaked bauxite, baddeleyite, powdered zircon concentrate, alumina dust as waste from alumina production. The amount of additive depends on its nature and chemical composition: alumina dust, alumina production waste, contains Al 2 O 3 99.0-99.5 wt. % and is taken in an amount of 5.0-20.0 wt.%; baddeleyite contains ZrO 2 91.0-96.0 wt.% and is taken in an amount of 0.5-5.0 wt.%; powdered zircon concentrate contains ZrO 2 60.0-65.0 wt.% and is taken in an amount of 0.5-10.0 wt. %; calcined at 800-1100 o C and unbaked bauxite contains Al 2 O 3 more than 65-75 wt. % and is taken in the amount of 5.0-30.0%; a mixture of alumina dust and unfired bauxite in a ratio of 1: 2 is taken in an amount of 15 wt.%; a mixture of unfired or fired at 800-1100 o With bauxite and baddeleyite in a ratio of 1: 9 is taken in an amount of 10.0 wt.%; a mixture of unfired bauxite and powdered zircon concentrate in a ratio of 1: 4 is taken in an amount of 10.0 wt.%; a mixture of alumina dust calcined at 800-1100 o With bauxite and unfired bauxite in a ratio of 1: 2: 1 is taken in an amount of 20 wt. %; a mixture of alumina dust and calcined at 800-1100 o With bauxite in a ratio of 1: 1 is taken in an amount of 10 wt.%.
Недостатком данной шихты является использование достаточно дефицитных (бадделеит, цирконовый концентрат, огнеупорный боксит) и дорогостоящих (бадделеит, цирконовый концентрат, глиноземная пыль) материалов, большинство из которых (бадделеит, цирконовый концентрат, глиноземная пыль) представляет собой продукты переработки природного сырья. Применение дорогостоящего сырья увеличивает себестоимость продукции. Использование многокомпонентных смесей усложняет технологический процесс производства, требует применения большего количества промежуточных емкостей, добавочного дозирующего оборудования, что тем самым дополнительно повышает себестоимость продукции и снижает надежность выполнения заданных параметров технологического процесса, приводит к нестабильности характеристик готовой продукции. К тому же добавки цирконийсодержащих компонентов (бадделеит и порошкообразный цирконовый концентрат) повышают удельный и насыпной вес агента и в итоге при использовании каолина в качестве основного сырья получают агент с промежуточными пикнометрической (2,67-2,87 г/см3) и насыпной плотностью (1,67-1,89 г/см3).The disadvantage of this charge is the use of rather scarce (baddeleyite, zircon concentrate, refractory bauxite) and expensive (baddeleyite, zircon concentrate, alumina dust) materials, most of which (baddeleyite, zircon concentrate, alumina dust) are processed natural products. The use of expensive raw materials increases the cost of production. The use of multicomponent mixtures complicates the production process, requires the use of a larger number of intermediate containers, additional dosing equipment, which thereby further increases the cost of production and reduces the reliability of meeting the specified parameters of the process, leading to instability of the characteristics of the finished product. In addition, additives of zirconium-containing components (baddeleyite and powdered zircon concentrate) increase the specific gravity and bulk density of the agent, and as a result, using kaolin as the main raw material, an agent with intermediate pycnometric (2.67-2.87 g / cm 3 ) and bulk density (1.67-1.89 g / cm 3 ).
Предлагаемая шихта для производства высокопрочных сферических гранул позволяет устранить недостатки, присущие прототипу, получить облегченную крепь с удельным весом 2,6-2,8 г/см3 и насыпной плотностью 1,58-1,68 г/см3 при сохранении способности ее выдерживать воздействие высокой температуры и давления, а также агрессивной среды (кислые газы, солевые растворы), создаваемой в подземных пластах вблизи нефтяных и газовых скважин.The proposed mixture for the production of high-strength spherical granules allows to eliminate the disadvantages inherent in the prototype, to obtain lightweight support with a specific gravity of 2.6-2.8 g / cm 3 and bulk density of 1.58-1.68 g / cm 3 while maintaining its ability to withstand exposure to high temperature and pressure, as well as aggressive environments (acid gases, saline solutions) created in underground formations near oil and gas wells.
Наиболее близким по совокупности признаков (прототипом) к данному изобретению - способу является патент США 4921820, в котором предварительно обожженная при температуре менее 900oС каолиновая глина, содержащая менее 1% Fe2О3 и менее 2% (лучше менее 1%) свободного кварца, совместно с аморфным к микрокристаллизации кремнеземом измельчают в шаровой мельнице до частиц со средним размером менее 7 мкм (предпочтительно менее 3 мкм), смесь совместного помола гранулируют в смесителе Eirich R7, полученные гранулы сушат и обжигают.The closest in combination of features (prototype) to this invention, the method is US patent 4921820, in which kaolin clay containing less than 1% Fe 2 O 3 and less than 2% (preferably less than 1%) free is preliminarily calcined at a temperature of less than 900 ° C. quartz, together with silica amorphous to microcrystallization, is crushed in a ball mill to particles with an average size of less than 7 μm (preferably less than 3 μm), the co-grinding mixture is granulated in an Eirich R7 mixer, the obtained granules are dried and calcined.
Недостатком данного способа является ограниченность применяемого для изготовления крепи природного алюмосиликатного сырья, так как требует использования каолиновой глины с содержанием оксида железа менее 1% Fе2O3 и менее 2% свободного кварца. Применение дорогостоящего сырья - аморфного кремнезема увеличивает себестоимость продукции.The disadvantage of this method is the limitedness of the natural aluminosilicate raw material used for the manufacture of supports, since it requires the use of kaolin clay with an iron oxide content of less than 1% Fe 2 O 3 and less than 2% free quartz. The use of expensive raw materials - amorphous silica increases the cost of production.
Предлагаемый способ производства высокопрочных сферических гранул позволяет устранить недостатки, присущие прототипу. The proposed method for the production of high-strength spherical granules eliminates the disadvantages inherent in the prototype.
Сущность изобретения заключается в том, что каолин и боксит предварительно обжигают, а для производства гранул используют смесь совместного помола обожженных каолина и боксита в соотношении, мас. доля, %:
Обожженный каолин - 33-67;
Обожженный боксит - остальное,
при этом соотношение Al2O3:SiO2 в смеси составляет 1:1.The essence of the invention lies in the fact that kaolin and bauxite are preliminarily fired, and for the production of granules, a mixture of co-grinding fired kaolin and bauxite in a ratio, wt. share,%:
Calcined kaolin - 33-67;
Calcined bauxite - the rest,
the ratio of Al 2 O 3 : SiO 2 in the mixture is 1: 1.
Предварительный обжиг каолина, который содержит 40-45% Аl2О3 и не более 5% свободного кварца, производится при температуре 1400-1500oС до водопоглощения не более 5%. Наилучший результат получается при обжиге каолина до водопоглощения не более 4%.Preliminary firing of kaolin, which contains 40-45% Al 2 About 3 and not more than 5% of free quartz, is carried out at a temperature of 1400-1500 o With up to water absorption of not more than 5%. The best result is obtained when firing kaolin to water absorption of not more than 4%.
Температура предварительного обжига боксита зависит от содержания Аl2О3: 1500-1700oС (предпочтительно 1600-1650oС), до водопоглощения не более 5%, при содержании Аl2O3 60-65%; 1100-1400oС (предпочтительно 1250-1300oС) до водопоглощения 20-35% при содержании Аl2O3 более 65%.The temperature of preliminary firing of bauxite depends on the content of Al 2 O 3 : 1500-1700 o C (preferably 1600-1650 o C), to water absorption of not more than 5%, with the content of Al 2 O 3 60-65%; 1100-1400 o C (preferably 1250-1300 o C) to a water absorption of 20-35% when the content of Al 2 O 3 more than 65%.
После предварительного обжига боксит и каолин подвергают сухому совместному тонкому помолу до среднего размера частиц менее 10 мкм (предпочтительно менее 5 мкм). Тонкомолотый продукт совместного помола гранулируют в смесителе-грануляторе Eirich, полученные гранулы высушивают, рассевают для выделения целевой фракции, после чего ее обжигают при температуре 1500-1600oС (предпочтительно 1550-1600oС) и вторично рассевают обожженные гранулы для выделения товарного продукта.After preliminary firing, bauxite and kaolin are subjected to dry joint fine grinding to an average particle size of less than 10 microns (preferably less than 5 microns). The finely ground co-grinding product is granulated in an Eirich mixer-granulator, the obtained granules are dried, sieved to isolate the desired fraction, after which they are calcined at a temperature of 1500-1600 ° C (preferably 1550-1600 ° C) and the calcined granules are secondly sieved to isolate a commercial product.
Каолины - глинистые горные породы осадочного происхождения, состоящие, в основном, из минерала каолинита (химическая формула - Al2O3•2SiO2•2H2O). В процессе образования каолинита, при разрушении (выветривании) полевых шпатов, выделившихся из первичных (магматических) горных пород в качестве промежуточных продуктов выветривания, в основной минерал, включаются сопутствующие, главным из которых является кварц. Кроме кварца, в каолинах встречаются гидраты глинозема (гиббсит), рутил, циркон, карбонаты (прежде всего кальцит).Kaolins are clay rocks of sedimentary origin, consisting mainly of the kaolinite mineral (chemical formula - Al 2 O 3 • 2SiO 2 • 2H 2 O). In the process of kaolinite formation, during the destruction (weathering) of feldspars, separated from primary (igneous) rocks as intermediate weathering products, related minerals are included in the main mineral, the main of which is quartz. In addition to quartz, alumina hydrates (gibbsite), rutile, zircon, carbonates (primarily calcite) are found in kaolins.
Каолины с пониженным содержанием кварца образуются в результате вторичного отложения каолинита, унесенного водой, и носят название вторичных. Все же вторичные каолины с минимальным (не более 3%, а тем более менее 1%) содержанием свободного кварца встречаются крайне редко. Kaolins with a reduced content of quartz are formed as a result of the secondary deposition of kaolinite, carried away by water, and are called secondary. Nevertheless, secondary kaolins with a minimum (not more than 3%, and even less than 1%) content of free quartz are extremely rare.
При обжиге каолина содержащийся в нем каолинит разлагается с выделением гидратной воды и образованием муллита и свободного кремнезема
Свободный кремнезем, образовавшийся в результате разложения каолинита, образует, спекаясь вместе с другими примесями, кремнеземистое стекло. Свободный кварц, как составляющая каолина, растворяется в кремнеземистом стекле. Процесс растворения кристаллов кварца в кремнеземистом стекле ускоряется с повышением температуры обжига каолина. Растворяясь, кварц обогащает стекло кремнеземом, чем повышает его термостойкость, вязкость и, в конечном итоге, прочность частиц обожженного шамота. Поэтому обжиг вторичных каолинов с содержанием Аl2О3 40-45% и не более 5% свободного кварца производится во вращающихся печах при температуре 1400-1500oС. Показателем законченности процесса обжига является водопоглощение обожженного материала. При высоком (более 5%) значении водопоглощения процесс спекания не закончен, свободный кварц не полностью растворился в кремнеземистом стекле и при охлаждении, переходя из α-формы в β-форму с изменением объема, повышает пористость и водопоглощение обожженного каолина. Водопоглощение менее 3% показывает, что все физико-химические процессы: образование муллита, растворение кварца в стекле и спекание в обжигаемом каолине завершены, поэтому каолин обжигают до водопоглощения не более 5% (предпочтительно менее 4%), чтобы в дальнейшем в обожженном материале, никаких физико-химических процессов не происходило.When firing kaolin, the kaolinite contained in it decomposes with the release of hydrated water and the formation of mullite and free silica
Free silica resulting from the decomposition of kaolinite forms, sintering together with other impurities, silica glass. Free quartz, as a component of kaolin, dissolves in siliceous glass. The process of dissolution of quartz crystals in silica glass is accelerated with increasing temperature of kaolin firing. When dissolved, quartz enriches the glass with silica, which increases its heat resistance, viscosity and, ultimately, the strength of the particles of burnt chamotte. Therefore, the firing of secondary kaolins with an Al 2 O 3 content of 40-45% and not more than 5% of free quartz is carried out in rotary kilns at a temperature of 1400-1500 o C. An indicator of the completeness of the firing process is the water absorption of the calcined material. At a high (more than 5%) value of water absorption, the sintering process is not completed, free quartz did not completely dissolve in siliceous glass, and upon cooling, passing from the α-form to the β-form with a change in volume, it increases the porosity and water absorption of calcined kaolin. Water absorption of less than 3% shows that all physicochemical processes: the formation of mullite, the dissolution of quartz in glass and sintering in the calcined kaolin are completed, therefore, kaolin is calcined to water absorption of not more than 5% (preferably less than 4%), so that later on in the calcined material, no physicochemical processes took place.
Бокситы - горные породы, состоящие, в основном, из гидратов глинозема, главным из которых является гидраргиллит или гиббсит Аl2О3•3Н2О, бемит и диаспор с одинаковой химической формулой Аl2О3•Н2О. В качестве сопутствующих наиболее часто встречаются глинообразующие минералы, в частности каолинит, а также свободный кварц.Bauxites - rocks, consisting mainly of alumina hydrates, the main of which is hydrargillite or gibbsite Al 2 O 3 • 3H 2 O, boehmite and diasporas with the same chemical formula Al 2 O 3 • H 2 O. As the accompanying most Clay-forming minerals are often found, in particular kaolinite, as well as free quartz.
При содержании в боксите Аl2O3 в пределах 60-65% боксит содержит наряду с примесями каолинита некоторое количество свободного кварца, поэтому необходим обжиг при температуре 1500-1700oC (предпочтительно при 1600-1650oС) до водопоглощения не более 5% для завершения всех физико-химических процессов в обжигаемом боксите: образование муллита из продуктов разложения гидратов глинозема и каолинита, растворение кварца в стекле и спекания. При этом образующийся в результате обжига спеченный материал не претерпевает в дальнейшем никаких физико-химических превращений.When the content of Al 2 O 3 in bauxite is in the range of 60-65%, bauxite contains, along with kaolinite impurities, a certain amount of free quartz, therefore, calcination is necessary at a temperature of 1500-1700 o C (preferably at 1600-1650 o C) until water absorption is not more than 5% to complete all physico-chemical processes in baked bauxite: the formation of mullite from the decomposition products of alumina and kaolinite hydrates, the dissolution of quartz in glass and sintering. Moreover, the sintered material resulting from firing does not undergo any further physicochemical transformations.
При содержании в боксите Аl2О3 более 65% боксит содержит минимальное количество сопутствующих минералов, содержание свободного кварца практически равно нулю. Реакцию образования муллита можно не доводить до конца, и боксит в этом случае можно обжигать в менее жестких условиях, при более низкой температуре 1100-1400oC (предпочтительно 1250-1300oС) до водопоглощения в пределах 20-35%. При этом реакция муллитообразования, выделение и спекание кристаллов муллита и корунда переносится на стадию обжига гранул. Образующиеся при обжиге гранул кристаллы муллита и корунда армируют ее структуру, придавая ей дополнительную устойчивость к механическим нагрузкам.When the content of Al 2 O 3 in bauxite is more than 65%, bauxite contains a minimum amount of accompanying minerals, the content of free quartz is almost zero. The mullite formation reaction can not be brought to an end, and bauxite in this case can be fired under less severe conditions, at a lower temperature 1100-1400 o C (preferably 1250-1300 o C) to water absorption in the range of 20-35%. In this case, the mullite formation reaction, the isolation and sintering of mullite and corundum crystals is transferred to the stage of firing the granules. The crystals of mullite and corundum formed during the firing of granules reinforce its structure, giving it additional resistance to mechanical stress.
Реализация процесса выглядит следующим образом. Исходные боксит и каолин раздельно обжигают во вращающейся печи. При этом каолин обжигают при температуре 1400-1500oС до водопоглощения не более 5% (предпочтительно 4%), а боксит в зависимости от содержания в нем оксида алюминия, обжигают или при температуре 1250-1300oС до водопоглощения 20-35% (мас. доля Аl2O3 более 65%) или при температуре 1600-1650oС до водопоглощения не более 5% (мас. доля Аl2O3 в пределах 60-65%). Обожженные каолин и боксит подвергают тонкому совместному помолу в трубной, вибрационной или любого другого типа мельнице, обеспечивающей заданную степень помола (средний размер частиц менее 10 мкм, предпочтительно менее 5 мкм) в соотношении, мас. доля,%:
Обожженный каолин - 33-67
Обожженный боксит - Остальное
Продукт совместного помола гранулируют в смесителе-грануляторе Eirich, полученные гранулы высушивают, после чего рассевают для выделения целевой фракции, которую обжигают при температуре 1500-1700oС (предпочтительно 1550-1600oС). Обожженные гранулы повторно рассеивают для выделения целевого продукта.The implementation of the process is as follows. The starting bauxite and kaolin are fired separately in a rotary kiln. In this case, kaolin is fired at a temperature of 1400-1500 o C to water absorption of not more than 5% (preferably 4%), and bauxite, depending on the content of aluminum oxide, is fired or at a temperature of 1250-1300 o C to water absorption of 20-35% ( mass fraction of Al 2 O 3 more than 65%) or at a temperature of 1600-1650 o C before water absorption of not more than 5% (mass fraction of Al 2 O 3 within 60-65%). Calcined kaolin and bauxite are subjected to fine co-grinding in a tube, vibration or any other type of mill, providing a given degree of grinding (average particle size less than 10 microns, preferably less than 5 microns) in the ratio, wt. share,%:
Calcined Kaolin - 33-67
Calcined Bauxite - Else
The co-grinding product is granulated in an Eirich mixer-granulator, the granules obtained are dried and then sieved to isolate the desired fraction, which is calcined at a temperature of 1500-1700 ° C (preferably 1550-1600 ° C). The calcined granules are re-dispersed to isolate the desired product.
Состав использованных ингредиентов представлен в таблице 1. The composition of the ingredients used is presented in table 1.
ПРИМЕР 1. Каолин, содержащий 40 мас. % Al2O3 и около 5% свободного кварца, обожженный при температуре 1400oС до водопоглощения 5%, и боксит, содержащий 60 мас. % Аl2O3, обожженный при температуре 1600oС до водопоглощения 5%, подвергают тонкому совместному помолу в соотношении, мас. доля%:
Обожженный каолин - 50;
Обожженный боксит - 50.EXAMPLE 1. Kaolin containing 40 wt. % Al 2 O 3 and about 5% of free quartz, calcined at a temperature of 1400 o C to 5% water absorption, and bauxite containing 60 wt. % Al 2 O 3 , calcined at a temperature of 1600 o With up to 5% water absorption, is subjected to fine joint grinding in the ratio, wt. share%:
Calcined Kaolin - 50;
Calcined Bauxite - 50.
Продукт совместного помола гранулируют в смесителе-грануляторе Eirich, полученные гранулы высушивают, после чего рассевают для выделения целевой фракции 0,4-0,8 мм, которую обжигают при температуре 1500-1600oС (предпочтительно 1550-1600oС). Обожженные гранулы повторно рассевают для выделения целевого продукта.The co-grinding product is granulated in an Eirich mixer-granulator, the granules obtained are dried and then sieved to isolate the desired fraction 0.4-0.8 mm, which is calcined at a temperature of 1500-1600 ° C (preferably 1550-1600 ° C). The calcined granules are re-sieved to isolate the desired product.
Свойства обожженных сферических гранул приведены в таблице 2. The properties of the calcined spherical granules are shown in table 2.
ПРИМЕР 2. Состав сырья отличается от Примера 1 лишь соотношением ингредиентов, мас.%:
Обожженный каолин - 60;
Обожженный боксит - 40.EXAMPLE 2. The composition of the raw material differs from Example 1 only in the ratio of ingredients, wt.%:
Calcined Kaolin - 60;
Calcined Bauxite - 40.
ПРИМЕР 3. Состав сырья отличается от Примера 1 лишь соотношением ингредиентов:
Обожженный каолин - 67;
Обожженный боксит - 33.EXAMPLE 3. The composition of the raw material differs from Example 1 only in the ratio of ingredients:
Calcined Kaolin - 67;
Calcined Bauxite - 33.
ПРИМЕР 4. Состав сырья отличается от Примера 1 лишь соотношением ингредиентов:
Обожженный каолин - 33;
Обожженный боксит - 67.EXAMPLE 4. The composition of the raw material differs from Example 1 only in the ratio of ingredients:
Calcined kaolin - 33;
Calcined Bauxite - 67.
ПРИМЕР 5. Состав сырья отличается от Примера 1 лишь соотношением ингредиентов:
Обожженный каолин - 40;
Обожженный боксит - 60.EXAMPLE 5. The composition of the raw material differs from Example 1 only in the ratio of ingredients:
Calcined kaolin - 40;
Calcined Bauxite - 60.
ПРИМЕР 6. Состав сырья отличается от Примера 1 лишь, тем, что каолин содержит 45% Al2O3 и около 3% свободного кварца и обожжен при температуре 1500oC до водопоглощения 4%.EXAMPLE 6. The composition of the raw material differs from Example 1 only in that kaolin contains 45% Al 2 O 3 and about 3% free quartz and is calcined at a temperature of 1500 o C to 4% water absorption.
ПРИМЕР 7. Состав сырья отличается от Примера 6 лишь соотношением ингредиентов:
Обожженный каолин - 60;
Обожженный боксит - 40.EXAMPLE 7. The composition of the raw material differs from Example 6 only in the ratio of ingredients:
Calcined Kaolin - 60;
Calcined Bauxite - 40.
ПРИМЕР 8. Состав сырья отличается от Примера 6 лишь соотношением ингредиентов:
Обожженный каолин - 67;
Обожженный боксит - 33.EXAMPLE 8. The composition of the raw material differs from Example 6 only in the ratio of ingredients:
Calcined Kaolin - 67;
Calcined Bauxite - 33.
ПРИМЕР 9. Состав сырья отличается от Примера 6 лишь соотношением ингредиентов:
Обожженный каолин - 33;
Обожженный боксит - 67.EXAMPLE 9. The composition of the raw material differs from Example 6 only in the ratio of ingredients:
Calcined kaolin - 33;
Calcined Bauxite - 67.
ПРИМЕР 10. Состав сырья отличается от Примера 6 лишь соотношением ингредиентов:
Обожженный каолин - 40;
Обожженный боксит - 60.EXAMPLE 10. The composition of the raw material differs from Example 6 only in the ratio of ingredients:
Calcined kaolin - 40;
Calcined Bauxite - 60.
ПРИМЕР 11. Состав сырья отличается от Примера 1 лишь тем, что боксит содержит 65% Аl2O3 и обожжен при температуре 1650oС до водопоглощения 5%.EXAMPLE 11. The composition of the raw material differs from Example 1 only in that bauxite contains 65% Al 2 O 3 and is calcined at a temperature of 1650 o C to 5% water absorption.
ПРИМЕР 12. Состав сырья отличается от Примера 11 лишь соотношением ингредиентов:
Обожженный каолин - 60;
Обожженный боксит - 40.EXAMPLE 12. The composition of the raw material differs from Example 11 only in the ratio of ingredients:
Calcined Kaolin - 60;
Calcined Bauxite - 40.
ПРИМЕР 13. Состав сырья отличается от Примера 11 лишь соотношением ингредиентов:
Обожженный каолин - 67;
Обожженный боксит - 33.EXAMPLE 13. The composition of the raw material differs from Example 11 only in the ratio of ingredients:
Calcined Kaolin - 67;
Calcined Bauxite - 33.
ПРИМЕР 14. Состав сырья отличается от Примера 11 лишь соотношением ингредиентов:
Обожженный каолин - 33;
Обожженный боксит - 67.EXAMPLE 14. The composition of the raw material differs from Example 11 only in the ratio of ingredients:
Calcined kaolin - 33;
Calcined Bauxite - 67.
ПРИМЕР 15. Состав сырья отличается от Примера 11 лишь соотношением ингредиентов:
Обожженный каолин - 40;
Обожженный боксит - 60.EXAMPLE 15. The composition of the raw material differs from Example 11 only in the ratio of ingredients:
Calcined kaolin - 40;
Calcined Bauxite - 60.
ПРИМЕР 16. Состав сырья отличается от Примера 11 лишь тем, что каолин содержит 45% Аl2O3 и около 3% свободного кварца и обожжен при температуре 1500oС до водопоглощения 4%.EXAMPLE 16. The composition of the raw material differs from Example 11 only in that kaolin contains 45% Al 2 O 3 and about 3% free quartz and is calcined at a temperature of 1500 o C to 4% water absorption.
ПРИМЕР 17. Состав сырья отличается от Примера 16 лишь соотношением ингредиентов:
Обожженный каолин - 60;
Обожженный боксит - 40.EXAMPLE 17. The composition of the raw material differs from Example 16 only in the ratio of ingredients:
Calcined Kaolin - 60;
Calcined Bauxite - 40.
ПРИМЕР 18. Состав сырья отличается от Примера 16 лишь соотношением ингредиентов:
Обожженный каолин - 67;
Обожженный боксит - 33.EXAMPLE 18. The composition of the raw material differs from Example 16 only in the ratio of ingredients:
Calcined Kaolin - 67;
Calcined Bauxite - 33.
ПРИМЕР 19. Состав сырья отличается от Примера 16 лишь соотношением ингредиентов:
Обожженный каолин - 33;
Обожженный боксит - 67.EXAMPLE 19. The composition of the raw material differs from Example 16 only in the ratio of ingredients:
Calcined kaolin - 33;
Calcined Bauxite - 67.
ПРИМЕР 20. Состав сырья отличается от Примера 16 лишь соотношением ингредиентов:
Обожженный каолин - 40;
Обожженный боксит - 60.EXAMPLE 20. The composition of the raw material differs from Example 16 only in the ratio of ingredients:
Calcined kaolin - 40;
Calcined Bauxite - 60.
ПРИМЕР 21. Состав сырья отличается от Примера 1 лишь тем, что боксит содержит 70% Аl2О3 и обожжен при температуре 1300oС до водопоглощения 20%.EXAMPLE 21. The composition of the raw material differs from Example 1 only in that bauxite contains 70% Al 2 O 3 and is calcined at a temperature of 1300 o C to 20% water absorption.
ПРИМЕР 22. Состав сырья отличается от Примера 21 лишь соотношением ингредиентов:
Обожженный каолин - 60;
Обожженный боксит - 40.EXAMPLE 22. The composition of the raw material differs from Example 21 only in the ratio of ingredients:
Calcined Kaolin - 60;
Calcined Bauxite - 40.
ПРИМЕР 23. Состав сырья отличается от Примера 21 лишь соотношением ингредиентов:
Обожженный каолин - 67;
Обожженный боксит - 33.EXAMPLE 23. The composition of the raw material differs from Example 21 only in the ratio of ingredients:
Calcined Kaolin - 67;
Calcined Bauxite - 33.
ПРИМЕР 24. Состав сырья отличается от Примера 21 лишь соотношением ингредиентов:
Обожженный каолин - 33;
Обожженный боксит - 67.EXAMPLE 24. The composition of the raw material differs from Example 21 only in the ratio of ingredients:
Calcined kaolin - 33;
Calcined Bauxite - 67.
ПРИМЕР 25. Состав сырья отличается от Примера 21 лишь соотношением ингредиентов:
Обожженный каолин - 40;
Обожженный боксит - 60.EXAMPLE 25. The composition of the raw material differs from Example 21 only in the ratio of ingredients:
Calcined kaolin - 40;
Calcined Bauxite - 60.
ПРИМЕР 26. Состав сырья отличается от Примера 21 лишь тем, что каолин содержит 45% Аl2O3 и около 3% свободного кварца и обожжен при температуре 1500oС до водопоглощения 4%.EXAMPLE 26. The composition of the raw material differs from Example 21 only in that kaolin contains 45% Al 2 O 3 and about 3% free quartz and is calcined at a temperature of 1500 o C to 4% water absorption.
ПРИМЕР 27. Состав сырья отличается от Примера 26 лишь соотношением ингредиентов:
Обожженный каолин - 60;
Обожженный боксит - 40.EXAMPLE 27. The composition of the raw material differs from Example 26 only in the ratio of ingredients:
Calcined Kaolin - 60;
Calcined Bauxite - 40.
ПРИМЕР 28. Состав сырья отличается от Примера 26 лишь соотношением ингредиентов:
Обожженный каолин - 67;
Обожженный боксит - 33.EXAMPLE 28. The composition of the raw material differs from Example 26 only in the ratio of ingredients:
Calcined Kaolin - 67;
Calcined Bauxite - 33.
ПРИМЕР 29. Состав сырья отличается от Примера 26 лишь соотношением ингредиентов:
Обожженный каолин - 33;
Обожженный боксит - 67.EXAMPLE 29. The composition of the raw material differs from Example 26 only in the ratio of ingredients:
Calcined kaolin - 33;
Calcined Bauxite - 67.
ПРИМЕР 30. Состав сырья отличается от Примера 26 лишь соотношением ингредиентов:
Обожженный каолин - 40;
Обожженный боксит - 60.EXAMPLE 30. The composition of the raw material differs from Example 26 only in the ratio of ingredients:
Calcined kaolin - 40;
Calcined Bauxite - 60.
Claims (7)
Обожженный каолин - 33-67
Обожженный боксит - Остальное
2. Способ производства огнеупорных высокопрочных сферических гранул, включающий предварительный раздельный обжиг во вращающейся печи каолина и боксита, их совместный тонкий помол с получением шихты, ее гранулирование, сушку, рассев, обжиг гранул во вращающейся печи, рассев обожженных гранул, отличающийся тем, что для предварительного обжига используют боксит, содержащий не менее 60 мас. % Аl2О3, предварительный обжиг каолина, содержащего 40-45 мас. % Аl2О3 и не более 5 мас. % свободного кварца, осуществляют при температуре 1400-1500oС до водопоглощения не более 5%, а соотношение Аl2О3 : SiO2 в шихте составляет 1: 1, при следующем соотношении компонентов шихты, мас. %:
Обожженный каолин - 33-67
Обожженный боксит - Остальное
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что обжиг каолина осуществляют до водопоглощения не более 4%.1. The mixture for the manufacture of refractory high-strength spherical granules containing the product of the joint grinding of pre-fired kaolin and bauxite, characterized in that the fired kaolin obtained by firing at 1400-1500 o With up to water absorption of not more than 5% kaolin containing 40-45 wt. % Al 2 O 3 and not more than 5 wt. % free quartz, calcined bauxite obtained by calcining bauxite containing Al 2 About 3 not less than 60 wt. %, and the ratio of Al 2 About 3 : SiO 2 in the mixture is 1: 1, with the following ratio of the components of the mixture, wt. %:
Calcined Kaolin - 33-67
Calcined Bauxite - Else
2. A method for the production of refractory high-strength spherical granules, including preliminary separate firing in a rotary kiln of kaolin and bauxite, their joint fine grinding to produce a mixture, granulating, drying, sieving, firing granules in a rotary kiln, sieving of fired granules, characterized in that for pre-firing use bauxite containing at least 60 wt. % Al 2 About 3 , preliminary firing of kaolin containing 40-45 wt. % Al 2 About 3 and not more than 5 wt. % free quartz, is carried out at a temperature of 1400-1500 o With up to water absorption of not more than 5%, and the ratio of Al 2 About 3 : SiO 2 in the charge is 1: 1, in the following ratio of the components of the charge, wt. %:
Calcined Kaolin - 33-67
Calcined Bauxite - Else
3. The method according to p. 2, characterized in that the burning of kaolin is carried out before water absorption of not more than 4%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001130849A RU2211198C2 (en) | 2001-11-13 | 2001-11-13 | Blend for manufacturing refractory high-strength spherical granules and a method for fabrication thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001130849A RU2211198C2 (en) | 2001-11-13 | 2001-11-13 | Blend for manufacturing refractory high-strength spherical granules and a method for fabrication thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001130849A RU2001130849A (en) | 2003-08-27 |
| RU2211198C2 true RU2211198C2 (en) | 2003-08-27 |
Family
ID=29246031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001130849A RU2211198C2 (en) | 2001-11-13 | 2001-11-13 | Blend for manufacturing refractory high-strength spherical granules and a method for fabrication thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2211198C2 (en) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005019484A2 (en) * | 2003-05-08 | 2005-03-03 | Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo 'borovichsky Kombinat Ogneuporov' | Charging material for producing refractory high-strength spherical granules and method for the production thereof |
| EA008825B1 (en) * | 2006-08-15 | 2007-08-31 | Карбо Керамикс Инк. | Proppants and method for producing thereof |
| EA010944B1 (en) * | 2004-07-09 | 2008-12-30 | Карбо Керамикс, Инк. | Method for producing solid sintered ceramic particles and particles produced by said method |
| US7654323B2 (en) | 2005-09-21 | 2010-02-02 | Imerys | Electrofused proppant, method of manufacture, and method of use |
| US7678723B2 (en) | 2004-09-14 | 2010-03-16 | Carbo Ceramics, Inc. | Sintered spherical pellets |
| US7721804B2 (en) | 2007-07-06 | 2010-05-25 | Carbo Ceramics Inc. | Proppants for gel clean-up |
| US7828998B2 (en) | 2006-07-11 | 2010-11-09 | Carbo Ceramics, Inc. | Material having a controlled microstructure, core-shell macrostructure, and method for its fabrication |
| US8063000B2 (en) | 2006-08-30 | 2011-11-22 | Carbo Ceramics Inc. | Low bulk density proppant and methods for producing the same |
| US8216675B2 (en) | 2005-03-01 | 2012-07-10 | Carbo Ceramics Inc. | Methods for producing sintered particles from a slurry of an alumina-containing raw material |
| US8562900B2 (en) | 2006-09-01 | 2013-10-22 | Imerys | Method of manufacturing and using rod-shaped proppants and anti-flowback additives |
| RU2619603C1 (en) * | 2016-01-18 | 2017-05-17 | Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Proppant and method of proppant production |
-
2001
- 2001-11-13 RU RU2001130849A patent/RU2211198C2/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Огнеупорное производство. Справочник под ред. Гавриша Д.И. - М.: Металлургия, 1965, с.206-213, 389-402. * |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005019484A3 (en) * | 2003-05-08 | 2005-04-14 | Otkrytoe Aktsionernoe Obschest | Charging material for producing refractory high-strength spherical granules and method for the production thereof |
| WO2005019484A2 (en) * | 2003-05-08 | 2005-03-03 | Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo 'borovichsky Kombinat Ogneuporov' | Charging material for producing refractory high-strength spherical granules and method for the production thereof |
| US7270704B2 (en) | 2003-05-08 | 2007-09-18 | Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo “Borovichsky Kombinat Ogneuporov” | Mixture for fabrication of fireproof high-strength spherical granules and the method of their manufacture |
| EA010944B1 (en) * | 2004-07-09 | 2008-12-30 | Карбо Керамикс, Инк. | Method for producing solid sintered ceramic particles and particles produced by said method |
| US7678723B2 (en) | 2004-09-14 | 2010-03-16 | Carbo Ceramics, Inc. | Sintered spherical pellets |
| US7825053B2 (en) | 2004-09-14 | 2010-11-02 | Carbo Ceramics Inc. | Sintered spherical pellets |
| US8216675B2 (en) | 2005-03-01 | 2012-07-10 | Carbo Ceramics Inc. | Methods for producing sintered particles from a slurry of an alumina-containing raw material |
| US7654323B2 (en) | 2005-09-21 | 2010-02-02 | Imerys | Electrofused proppant, method of manufacture, and method of use |
| US7828998B2 (en) | 2006-07-11 | 2010-11-09 | Carbo Ceramics, Inc. | Material having a controlled microstructure, core-shell macrostructure, and method for its fabrication |
| EA008825B1 (en) * | 2006-08-15 | 2007-08-31 | Карбо Керамикс Инк. | Proppants and method for producing thereof |
| US8063000B2 (en) | 2006-08-30 | 2011-11-22 | Carbo Ceramics Inc. | Low bulk density proppant and methods for producing the same |
| US8562900B2 (en) | 2006-09-01 | 2013-10-22 | Imerys | Method of manufacturing and using rod-shaped proppants and anti-flowback additives |
| US7721804B2 (en) | 2007-07-06 | 2010-05-25 | Carbo Ceramics Inc. | Proppants for gel clean-up |
| RU2619603C1 (en) * | 2016-01-18 | 2017-05-17 | Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Proppant and method of proppant production |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7270704B2 (en) | Mixture for fabrication of fireproof high-strength spherical granules and the method of their manufacture | |
| US4668645A (en) | Sintered low density gas and oil well proppants from a low cost unblended clay material of selected composition | |
| RU2346971C2 (en) | Propping agent, method for production and application thereof | |
| RU2694363C1 (en) | Ceramic proppant and its production method | |
| RU2344155C2 (en) | Proppant on basis of aluminium silicates, method of its preparation and method of its application | |
| US7521389B2 (en) | Ceramic proppant with low specific weight | |
| US7648934B2 (en) | Precursor compositions for ceramic products | |
| US4632876A (en) | Ceramic spheroids having low density and high crush resistance | |
| US8063000B2 (en) | Low bulk density proppant and methods for producing the same | |
| EP0101855A1 (en) | Low density proppant for oil and gas wells | |
| RU2211198C2 (en) | Blend for manufacturing refractory high-strength spherical granules and a method for fabrication thereof | |
| WO2008004911A2 (en) | Proppant and method of production | |
| EP0169412A1 (en) | Proppant for oil and gas wells | |
| RU2339670C1 (en) | Porous proplant and method for its fabrication | |
| RU2588634C9 (en) | Method of producing ceramic proppant (versions) | |
| US20170275209A1 (en) | Addition of mineral-containing slurry for proppant formation | |
| RU2619603C1 (en) | Proppant and method of proppant production | |
| RU2229456C2 (en) | Charge for manufacturing high-strength refractory spherical granules and a method for manufacture thereof | |
| RU2392251C1 (en) | Method for production of aluminosilicate propant and composition thereof | |
| RU2739180C1 (en) | Method of producing magnesium silicate proppant and proppant | |
| RU2568486C2 (en) | Multilayered proppant and method for obtaining it | |
| RU2650149C1 (en) | Feed for manufacturing of light-proof silicon proppant and proppant | |
| RU2623751C1 (en) | Manufacturing method of light-weight siliceous proppant and proppant | |
| RU2482155C1 (en) | Proppant | |
| RU2644369C1 (en) | Proppant production method and proppant |