RU2646910C1 - Raw batch for magnesian-quartz proppant production - Google Patents
Raw batch for magnesian-quartz proppant production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2646910C1 RU2646910C1 RU2017105054A RU2017105054A RU2646910C1 RU 2646910 C1 RU2646910 C1 RU 2646910C1 RU 2017105054 A RU2017105054 A RU 2017105054A RU 2017105054 A RU2017105054 A RU 2017105054A RU 2646910 C1 RU2646910 C1 RU 2646910C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- production
- quartz
- magnesian
- mixture
- proppant
- Prior art date
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000010453 quartz Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000391 magnesium silicate Substances 0.000 claims abstract description 14
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 235000019792 magnesium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- 229910052919 magnesium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 12
- BITYAPCSNKJESK-UHFFFAOYSA-N potassiosodium Chemical compound [Na].[K] BITYAPCSNKJESK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 abstract description 14
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 10
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 3
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 3
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 2
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 2
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000011044 quartzite Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 240000007049 Juglans regia Species 0.000 description 1
- 235000009496 Juglans regia Nutrition 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 235000012243 magnesium silicates Nutrition 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N potassium oxide Chemical compound [O-2].[K+].[K+] CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001950 potassium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 235000020234 walnut Nutrition 0.000 description 1
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
- C09K8/80—Compositions for reinforcing fractures, e.g. compositions of proppants used to keep the fractures open
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/14—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silica
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
- C04B35/20—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in magnesium oxide, e.g. forsterite
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к производству керамических проппантов, в частности к подготовке сырьевой смеси, предназначенной для изготовления среднеплотных и легковесных магнезиально-кварцевых проппантов с насыпной плотностью 1,4-1,65 г/см3.The invention relates to the oil and gas industry, in particular to the production of ceramic proppants, in particular to the preparation of a raw material mixture intended for the manufacture of medium-density and lightweight magnesia-quartz proppants with a bulk density of 1.4-1.65 g / cm 3 .
Проппанты - прочные сферические гранулы, удерживающие трещины ГРП от смыкания под большим давлением и обеспечивающие необходимую производительность нефтяных скважин путем создания в пласте проводящего канала. В качестве проппантов (расклинивателей) используются различные органические и неорганические материалы - скорлупа грецких орехов, песок, песок с полимерным покрытием, а также синтетические керамические гранулы. Основными эксплуатационными характеристиками проппантов являются - разрушаемость, сферичность/округлость, устойчивость к воздействию кислот. Применяемые в ГРП керамические проппанты подразделяются на высокоплотные, среднеплотные, легковесные и ультралегковесные. С учетом соотношения цена/качество среднеплотные и легковесные проппанты в настоящее время являются наиболее востребованными. Представленные на российском рынке керамические проппанты производятся из алюмосиликатного или магнийсиликатного сырья. Использование природного магнийсиликатного сырья, являющегося доступным и не требующим значительных затрат на переработку, позволяет получать конкурентный в ценовом отношении продукт. Причем имеется возможность изготовления как плотного проппанта, полностью изготовленного, например, из серпентинитоасбестовой породы, так и облегченного – среднеплотного или легковесного проппанта, изготовленного из смеси термообработанного магнийсиликата с кварцполевошпатным песком, при этом содержание MgO в облегченном продукте составляет 17-34 масс.%, а насыпная плотность находится в пределах 1,4-1,65 г/см3. Следует отметить, что в линейке магнийсодержащих расклинивающих агентов проппанты с насыпной плотностью более 1,65 г/см3 относятся к категории плотных изделий. Proppants - strong spherical granules that hold hydraulic fractures from closing under high pressure and provide the necessary productivity of oil wells by creating a conductive channel in the formation. Various organic and inorganic materials are used as proppants (proppants) - walnut shells, sand, polymer coated sand, as well as synthetic ceramic granules. The main operational characteristics of proppants are destructibility, sphericity / roundness, and resistance to acids. The ceramic proppants used in hydraulic fracturing are divided into high-density, medium-density, lightweight and ultra-lightweight. Given the price / quality ratio, medium-density and lightweight proppants are currently the most popular. Ceramic proppants on the Russian market are made from aluminosilicate or magnesium silicate raw materials. The use of natural magnesium silicate raw materials, which is affordable and does not require significant processing costs, allows you to get a competitive product in price terms. Moreover, it is possible to manufacture both dense proppant, completely made, for example, of serpentinite asbestos rock, and lightweight - medium-dense or lightweight proppant, made from a mixture of heat-treated magnesium silicate with quartz-feldspar sand, while the MgO content in the lightened product is 17-34 wt.%, and bulk density is in the range of 1.4-1.65 g / cm 3 . It should be noted that in the line of magnesium-containing proppants, proppants with a bulk density of more than 1.65 g / cm 3 belong to the category of dense products.
В общих чертах производство керамических магнезиально-кварцевых проппантов включает следующие технологические переделы:In general terms, the production of ceramic magnesia-quartz proppants includes the following process steps:
1) получение сырьевой шихты; 1) obtaining a raw material charge;
2) тонкий помол сырьевой шихты с получением формовочной шихты; 2) fine grinding of the raw material mixture to obtain a molding mixture;
3) грануляция формовочной шихты с получением проппанта-сырца;3) granulation of the molding mixture to obtain a raw proppant;
4) обжиг гранулированного проппанта-сырца и рассев обожженного продукта. 4) firing granular raw proppant and sieving the calcined product.
В настоящее время изготовление сырьевой шихты производится путем смешивания обожженного при температуре 750-1400°С (предпочтительно 1000-1160°С) природного магнийсиликата (как правило, серпентинита) и кремнеземсодержащего компонента (кварцполевошпатного песка и/или кварцита) и ее последующего грубого измельчения. Подготовка формовочной шихты осуществляется путем тонкого сухого или мокрого помола сырьевой шихты, как правило, до фракции менее 30 мкм (предпочтительно? менее 10 мкм). Во время тонкого помола производится корректировка химического состава материала, а также введение в материал необходимых спекающих, пластифицирующих и модифицирующих добавок. Полученная формовочная шихта подается на грануляцию. Гранулированный проппант-сырец подвергается высокотемпературному обжигу, который производится для максимального уплотнения керамики и оптимизации ее химического и фазового состава. Currently, the production of a raw material charge is carried out by mixing calcined at a temperature of 750-1400 ° C (preferably 1000-1160 ° C) natural magnesium silicate (usually serpentinite) and a silica-containing component (quartz feldspar sand and / or quartzite) and its subsequent coarse grinding. The preparation of the molding mixture is carried out by fine dry or wet grinding of the raw material mixture, as a rule, to a fraction of less than 30 microns (preferably less than 10 microns). During fine grinding, the chemical composition of the material is adjusted, as well as the necessary sintering, plasticizing and modifying additives are introduced into the material. The resulting molding mixture is fed to granulation. Granular raw proppant is subjected to high-temperature firing, which is performed to maximize compaction of ceramics and optimize its chemical and phase composition.
Известны составы шихты на основе смеси термообработанного серпентинита с кварцполевошпатным песком (см. патенты РФ №2446200, №2547033) и способы изготовления из них легковесного проппанта. Указанные технические решения позволяют получать расклиниватели с насыпной плотностью менее 1,4 г/см3. Составы шихты для получения магнийсиликатного проппанта средней плотности на основе природных магнийсиликатов или их смесей с природным кварцполевошпатным песком изложены в патентах РФ № 2463329, № 2588634, Евразийском патенте № 024901. Известна также шихта для изготовления магнийсиликатного проппанта (см. патент РФ № 2563853), содержащая измельченную до фракции менее 8 мкм смесь термообработанного серпентинита и кварцполевошпатного песка. В качестве указанного песка шихта содержит песок Южно-Ильинского месторождения фракции менее 2 мм состава, масс.%: диоксид кремния 90,0-91,0, оксид алюминия 3,3-3,5, оксид кальция 0,9-1,0, оксид железа 1,6-1,8, оксид калия 1,2-1,3, оксид натрия 0,7-0,8, примеси - остальное, при следующем соотношении компонентов шихты, масс.%: указанный серпентинит 61,0-67,0 указанный песок 33,0-39,0. Магнийсиликатный проппант характеризуется тем, что он получен из указанной шихты. Однако в данном техническом решении, так же как и других перечисленных выше известных решениях, в качестве кремнеземистого компонента используют кварцполевошпатный песок и /или кварцит. Known compositions of the mixture based on a mixture of heat-treated serpentinite with quartz feldspar sand (see RF patents No. 2446200, No. 2547033) and methods for making lightweight proppant from them. These technical solutions make it possible to obtain proppants with a bulk density of less than 1.4 g / cm 3 . The compositions of the mixture for producing medium density magnesium silicate proppant based on natural magnesium silicates or mixtures thereof with natural quartz-feldspar sand are described in RF patents No. 2463329, No. 2588634, Eurasian patent No. 024901. There is also known a mixture for the manufacture of magnesium silicate proppant (see) RF patent No. 256 256. containing a mixture of heat-treated serpentinite and quartz-feldspar sand, crushed to a fraction of less than 8 microns. As the specified sand, the mixture contains sand of the Yuzhno-Ilyinsky deposit of a fraction of less than 2 mm of composition, wt.%: Silicon dioxide 90.0-91.0, alumina 3.3-3.5, calcium oxide 0.9-1.0 , iron oxide 1.6-1.8, potassium oxide 1.2-1.3, sodium oxide 0.7-0.8, impurities - the rest, in the following ratio of the components of the mixture, wt.%: the specified serpentinite 61.0 -67.0 indicated sand 33.0-39.0. Magnesium silicate proppant is characterized in that it is obtained from the specified mixture. However, in this technical solution, as well as the other known solutions listed above, quartz-feldspar sand and / or quartzite are used as a siliceous component.
Вместе с тем, остается недостаточно изученным вопрос использования в составе сырьевой шихты для производства проппанта различных техногенных отходов, в частности отходов (хвостов) обогащения натрий-калиевого полевого шпата, представляющих собой кремнеземистый материал, имеющий, по мнению авторов, перспективы применения при изготовлении магнезиально-кварцевого проппанта. At the same time, the issue of using various technogenic wastes as a part of the raw material charge for proppant production, in particular wastes (tailings) of enrichment of sodium-potassium feldspar, which is a siliceous material, which, according to the authors, has prospects for using magnesia quartz proppant.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение сырьевой базы производства магнезиально-кварцевых проппантов с насыпной плотностью 1,4-1,65 г/см3, путем включения в состав сырьевой шихты для их изготовления отходов обогащения натрий-калиевого полевого шпата Малышевского рудоуправления (РФ Свердловская обл.) с получением расклинивающего агента, по основным эксплуатационным характеристикам соответствующего требованиям ГОСТ Р 54571-2011 «Пропанты магнезиально-кварцевые». The technical problem to be solved by the claimed invention is directed is the expansion of the raw material base for the production of magnesia-quartz proppants with a bulk density of 1.4-1.65 g / cm 3 , by including sodium-potassium feldspar enrichment waste in the composition of the raw material charge for their manufacture Malyshevsky Mining Administration (RF, Sverdlovsk Region) with the production of a proppant that, according to the main operational characteristics, meets the requirements of GOST R 54571-2011 “Magnesian-Quartz Propants”.
Указанная задача решается тем, что сырьевая шихта для изготовления магнезиально-кварцевого проппанта, содержащая измельченную до фракции менее 80 мкм смесь предварительно обожженного магнийсиликатного компонента с кремнеземистым компонентом, имеет в своем составе 17-34 масс.% MgO, причем кремнеземистый компонент представляет собой отходы обогащения натрий-калиевого полевого шпата Малышевского рудоуправления со следующим усредненным химическим составом, масс.% в пересчете на прокаленное вещество: SiO2 – 84, Al2O3 – 9, MgO – 0,7, Fe2O3 – 0,5, CaO – 0,3, K2O – 3,5, Na2O – 2, а магнийсиликатный компонент представляет собой серпентинит, или дунит, или оливинит. This problem is solved in that the raw material mixture for the manufacture of magnesia-quartz proppant, containing a mixture of a pre-calcined magnesium silicate component with a siliceous component, crushed to a fraction of less than 80 microns, has 17-34 wt.% MgO, and the siliceous component is an enrichment waste sodium-potassium feldspar of the Malyshevsky mine administration with the following average chemical composition, wt.% in terms of the calcined substance: SiO 2 - 84, Al 2 O 3 - 9, MgO - 0.7, Fe 2 O 3 - 0.5, CaO - 0.3, K 2 O - 3,5, Na 2 O - 2, and the magnesium silicate component is serpentinite, or dunite, or olivinite.
Хвосты обогащения полевого шпата являются распространенными, крупнотоннажными и доступными техногенными отходами, следовательно, их вовлечение в масштабное производство керамических расклинивающих агентов представляет большой интерес. Feldspar enrichment tailings are widespread, large-capacity and accessible technogenic wastes, therefore, their involvement in the large-scale production of ceramic proppants is of great interest.
Изучение состава отходов обогащения натрий-калиевого полевого шпата Малышевского рудоуправления показывает, что они представляют собой высококремнеземистое сырье, содержащее заметное количество плавней. Причем оксид алюминия в материале представлен в том числе легкоплавкими алюмосиликатами натрия, калия, хорошо зарекомендовавшими себя в качестве спекающей добавки для магнийсодержащей керамики. Помимо этого в отходах содержатся оксиды железа и кальция, оказывающие упрочняющее и стабилизирующее влияние на стеклофазу, образующуюся в керамическом проппанте в результате высокотемпературного обжига и последующего охлаждения. A study of the composition of the wastes from the enrichment of sodium-potassium feldspar of the Malyshevsky mine administration shows that they are highly siliceous raw materials containing a noticeable amount of fluxes. Moreover, alumina in the material is represented, inter alia, by low-melting aluminosilicates of sodium and potassium, which have well established themselves as sintering additives for magnesium-containing ceramics. In addition, the waste contains iron and calcium oxides, which have a strengthening and stabilizing effect on the glass phase formed in the ceramic proppant as a result of high-temperature firing and subsequent cooling.
Экспериментальным путем авторами установлено, что применение заявляемых отходов обогащения полевого шпата для изготовления среднеплотного и легковесного магнезиально-кварцевого проппанта носит ограниченный характер и определяется преимущественно силикатным модулем – MgO/SiO2. Однако с учетом того, что серпентинит, дунит, оливинит и отходы обогащения натрий-калиевого полевого шпата Малышевского рудоуправления имеют заметные колебания по химическому составу, контроль соотношения компонентов смеси целесообразно производить по содержанию в ней оксида магния. В частности, при содержании в сырьевой смеси MgO в количестве менее 17 масс.%, проппант, полученный из нее при обжиге, оплавляется и образуется большое количество спеков. Это объясняется возрастанием общего количества легкоплавких компонентов в материале. При увеличении содержания MgO более 34 масс.%, насыпная плотность проппанта превышает 1,65 г/см3.The authors experimentally established that the use of the claimed feldspar enrichment waste for the manufacture of medium-density and lightweight magnesia-quartz proppant is limited and is determined mainly by the silicate module MgO / SiO 2 . However, taking into account the fact that serpentinite, dunite, olivinite and waste from the enrichment of sodium-potassium feldspar of the Malyshevsky mine administration have noticeable fluctuations in chemical composition, it is advisable to control the ratio of the components of the mixture by the content of magnesium oxide in it. In particular, when the content of MgO in the raw material mixture is less than 17 wt.%, The proppant obtained from it during firing is fused and a large number of cakes are formed. This is due to an increase in the total amount of fusible components in the material. With an increase in MgO content of more than 34 wt.%, The proppant bulk density exceeds 1.65 g / cm 3 .
Пример осуществления изобретенияAn example embodiment of the invention
Сырьевую шихту для проведения экспериментов готовили на площадях ООО «Староцементный завод» (РФ, Свердловская обл., г. Сухой Лог).Raw materials for the experiments were prepared on the premises of Starocementny Zavod LLC (Russian Federation, Sverdlovsk Region, Sukhoi Log).
100 т сырьевой смеси с содержанием MgO - 25 масс.% получали путем сухого совместного помола до фракции менее 80 мкм термообработанного при температуре 1150°С серпентинитового щебня и отходов обогащения натрий-калиевого полевого шпата Малышевского рудоуправления (РФ, Свердловская обл.) со следующим усредненным химическим составом, масс.% в пересчете на прокаленное вещество: SiO2 – 84, Al2O3 – 9, MgO – 0,7, Fe2O3 – 0,5, CaO – 0,3, K2O – 3,5, Na2O – 2. Из указанной смеси на площадях ООО «ФОРЭС» (РФ, Свердловская обл., г. Сухой Лог) производили проппант фракции 16/30 меш. Аналогичным образом готовили сырьевые смеси с различным содержанием MgO. Также были подготовлены партии сырьевых шихт с использованием в качестве предварительно обожженного магнийсиликатного компонента дунита и оливинита при различном содержании в материале оксида магния. Полученный проппант тестировали на соответствие по основным эксплуатационным характеристикам требованиям ГОСТ Р 54571-2011: 100 tons of a raw material mixture with a MgO content of 25 wt.% Were obtained by dry joint grinding to a fraction of less than 80 microns of heat treated at 1150 ° C serpentinite crushed stone and waste from the enrichment of sodium-potassium feldspar of the Malyshevsky mine department (RF, Sverdlovsk region) with the following average chemical composition, wt.% in terms of calcined substance: SiO 2 - 84, Al 2 O 3 - 9, MgO - 0.7, Fe 2 O 3 - 0.5, CaO - 0.3, K 2 O - 3 , 5, Na 2 O - 2. From the specified mixture, proppant fractions of 16/30 mesh were produced on the premises of FORES LLC (RF, Sverdlovsk Region, Sukhoi Log). In a similar manner, raw mixes with different MgO contents were prepared. Also, batches of raw materials were prepared using dunite and olivinite as a pre-calcined magnesium silicate component with different contents of magnesium oxide in the material. The resulting proppant was tested for compliance with the main operational characteristics of the requirements of GOST R 54571-2011:
- разрушаемость, при давлении 68,9 МПа, масс. % - не более 25,0; - destructible, at a pressure of 68.9 MPa, mass. % - no more than 25.0;
- растворимость в смеси кислот, масс.% - не более 10,0; - solubility in a mixture of acids, wt.% - not more than 10.0;
- сферичность/округлость - не более 0,7/0,7.- sphericity / roundness - not more than 0.7 / 0.7.
Результаты измерений приведены в таблице. The measurement results are shown in the table.
Анализ данных таблицы показывает, что использование заявляемой сырьевой шихты для изготовления магнезиально-кварцевого проппанта (примеры 2-4, 7-9, 12-14 таблицы) расширяет сырьевую базу производства проппанта и позволяет получать продукт с насыпной плотностью 1,4-1,65 г/см3, по основным техническим характеристикам соответствующий требованиям ГОСТ Р 54571-2011. При этом одновременно решается задача переработки отходов обогащения натрий-калиевого полевого шпата Малышевского рудоуправления. An analysis of the data in the table shows that the use of the inventive feedstock for the manufacture of magnesia-quartz proppant (examples 2-4, 7-9, 12-14 of the table) expands the raw material base of proppant production and allows to obtain a product with a bulk density of 1.4-1.65 g / cm 3 , according to the main technical characteristics corresponding to the requirements of GOST R 54571-2011. At the same time, the problem of processing waste from the enrichment of sodium-potassium feldspar of the Malyshevsky mine administration is simultaneously being solved.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017105054A RU2646910C1 (en) | 2017-02-16 | 2017-02-16 | Raw batch for magnesian-quartz proppant production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017105054A RU2646910C1 (en) | 2017-02-16 | 2017-02-16 | Raw batch for magnesian-quartz proppant production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2646910C1 true RU2646910C1 (en) | 2018-03-12 |
Family
ID=61627607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017105054A RU2646910C1 (en) | 2017-02-16 | 2017-02-16 | Raw batch for magnesian-quartz proppant production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2646910C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA036797B1 (en) * | 2019-03-29 | 2020-12-22 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Raw charge for production of magnesia-quartz proppant |
| RU2781688C1 (en) * | 2022-04-12 | 2022-10-17 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Charge for the manufacture of ceramic proppant and proppant |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7521389B2 (en) * | 2006-08-04 | 2009-04-21 | Ilem Research And Development Establishment | Ceramic proppant with low specific weight |
| RU2446200C1 (en) * | 2010-10-05 | 2012-03-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Manufacturing method of light-weight siliceous proppant, and proppant |
| RU2463329C1 (en) * | 2011-05-06 | 2012-10-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Method of producing silicon-magnesium proppant, and proppant |
| RU2547033C1 (en) * | 2014-02-27 | 2015-04-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Light siliceous magnesium-containing proppant manufacturing method |
| RU2563853C1 (en) * | 2014-08-05 | 2015-09-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Charge for magnesium-silicate proppant production, and proppant |
| RU2588634C1 (en) * | 2015-10-13 | 2016-07-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Ника-Петротэк" | Method of producing ceramic proppant (versions) |
-
2017
- 2017-02-16 RU RU2017105054A patent/RU2646910C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7521389B2 (en) * | 2006-08-04 | 2009-04-21 | Ilem Research And Development Establishment | Ceramic proppant with low specific weight |
| RU2446200C1 (en) * | 2010-10-05 | 2012-03-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Manufacturing method of light-weight siliceous proppant, and proppant |
| RU2463329C1 (en) * | 2011-05-06 | 2012-10-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Method of producing silicon-magnesium proppant, and proppant |
| RU2547033C1 (en) * | 2014-02-27 | 2015-04-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Light siliceous magnesium-containing proppant manufacturing method |
| RU2563853C1 (en) * | 2014-08-05 | 2015-09-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Charge for magnesium-silicate proppant production, and proppant |
| RU2588634C1 (en) * | 2015-10-13 | 2016-07-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Ника-Петротэк" | Method of producing ceramic proppant (versions) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA036797B1 (en) * | 2019-03-29 | 2020-12-22 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Raw charge for production of magnesia-quartz proppant |
| RU2781688C1 (en) * | 2022-04-12 | 2022-10-17 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Charge for the manufacture of ceramic proppant and proppant |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6753299B2 (en) | Composite silica proppant material | |
| US8785356B2 (en) | Method for the production of a lightweight magnesium silicate proppant and a proppant | |
| RU2446200C1 (en) | Manufacturing method of light-weight siliceous proppant, and proppant | |
| RU2742891C2 (en) | Method for producing medium-density magnesium silicate proppant and proppant | |
| CN108603102B (en) | Ceramic proppant and its production method | |
| RU2425084C1 (en) | Method of preparing lightweight proppant and proppant | |
| US20160053162A1 (en) | Method of manufacturing of light ceramic proppants and light ceramic proppants | |
| WO2014172954A1 (en) | Petroleum fracturing proppant prepared from flyash and waste ceramic, and preparation method thereof | |
| RU2613676C1 (en) | Method for magnesium silicate proppant preparation, and proppant | |
| RU2588634C9 (en) | Method of producing ceramic proppant (versions) | |
| RU2394063C1 (en) | Procedure for production of propping agent out of alumina containing raw material | |
| Vakalova et al. | Phase formation, structure and properties of light-weight aluminosilicate proppants based on clay-diabase and clay-granite binary mixes | |
| RU2646910C1 (en) | Raw batch for magnesian-quartz proppant production | |
| RU2619603C1 (en) | Proppant and method of proppant production | |
| RU2739180C1 (en) | Method of producing magnesium silicate proppant and proppant | |
| RU2521989C1 (en) | High-strength magnesium silicate proppant obtaining method | |
| RU2535540C1 (en) | Ultralight siliceous magnesium-containing proppant manufacturing method | |
| RU2615197C1 (en) | Magnesium-silicate proppant | |
| RU2653200C1 (en) | Feed for manufacturing of light-proof silicon proppant and proppant | |
| RU2582162C1 (en) | Method of recycling wastes from production of magnesium silicate proppant | |
| RU2623751C1 (en) | Manufacturing method of light-weight siliceous proppant and proppant | |
| RU2650149C1 (en) | Feed for manufacturing of light-proof silicon proppant and proppant | |
| RU2617853C1 (en) | Method for manufacturing magnetic-quartz raw material charge used in production of proppants | |
| RU2814680C1 (en) | Method of producing proppant for hydraulic fracturing | |
| RU2761424C1 (en) | Raw mixture for manufacturing magnesium silicate proppant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HE4A | Change of address of a patent owner |
Effective date: 20210611 |