RU2650145C1

RU2650145C1 - Charge and method of producing proppant

Info

Publication number: RU2650145C1
Application number: RU2017104354A
Authority: RU
Inventors: Владимир Анатольевич Можжерин; Вячеслав Яковлевич Сакулин; Александр Николаевич Новиков; Виктор Павлович Мигаль; Галина Николаевна Салагина; Евгений Аркадьевич Штерн; Борис Абрамович Симановский; Олег Михайлович Розанов
Original assignee: Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров"
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2017-02-09
Publication date: 2018-04-09

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to the production of proppant-granulated proppants used for hydraulic fracturing of oil-and-gas formations. Charge for producing proppant in the form of granules, comprising burst ferrigenous bauxite and sintering additive – at least one component of which is: lime quicklime or hydrated, dolomite, chalk, this bauxite contains Fe₂O₃ 5.5–35.0 % and additionally – industrial waste of proppant production: off-specs dried and off-specs burst granules and dust collecting lines and electrical filters, at the following components ratio, wt%: said bauxite with Fe₂O₃ 5.5–35.0 % by weight – 10.0–75.0, off-specs dried granules – 3.0–60.0, off-specs burst granules 5.0–30.0, said dust is 5.0–40.0, said sintering additive is 0.1–5.0. Method for producing proppant in the form of granules with dimensions of 0.15–4.0 mm from the above mentioned charge, including grinding of charge when feeding the sintering additive to the grinding unit at rate of 0.5–10 kg/min, determined by a frequency of 3.0–50.0 Hz, granulation in amalgamator-granulator with a binder, drying of obtained granules, sifting them, furnacing, cooling them and sifting them into commodity fractions. Invention is developed in dependent claims of the formula.

EFFECT: reduction of solubility in a mixture of acids, the use of low-grade ferrigenous bauxite and industrial waste products, increasing productiveness.

6 cl, 1 dwg, 1 tbl, 12 ex

Description

Изобретение относится к производству проппантов - гранулированных расклинивающих агентов, используемых для проведения гидравлического разрыва нефтегазоносных пластов.The invention relates to the production of proppants - granular proppants used for hydraulic fracturing of oil and gas bearing strata.

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, salt solutions) created in underground formations near oil and gas wells.

Расклинивающие агенты - алюмосиликатные проппанты высокой прочности, предназначенные для проведения гидравлического разрыва пласта в горных породах, прилегающих к буровой скважине. После образования трещин их необходимо поддерживать в раскрытом состоянии, для чего в скважину закачивают смесь жидкости с проппантами. Это увеличивает проводимость скважины и, следовательно, ее дебет. Алюмосиликатные проппанты применяют для глубоких скважин (> 3500 м) и скважин средней глубины (< 3500 м), где они способны сохранять высокую проводимость скважины при высоких температурах и в агрессивных средах. Заданные эксплуатационные характеристики алюмосиликатного керамического проппанта обеспечиваются определенным комплексом химических и физико-механических характеристик проппанта, основными из которых является прочность (сопротивление керамических гранул раздавливанию) и проводимость.Proppants are high strength aluminosilicate proppants designed for hydraulic fracturing in rocks adjacent to a borehole. After the formation of cracks, they must be maintained in the open state, for which a mixture of liquid with proppants is pumped into the well. This increases the conductivity of the well and, consequently, its debit. Aluminosilicate proppants are used for deep wells (> 3500 m) and wells of medium depth (<3500 m), where they are able to maintain high well conductivity at high temperatures and in aggressive environments. The specified operational characteristics of aluminosilicate ceramic proppant are provided by a certain set of chemical and physico-mechanical characteristics of proppant, the main of which is strength (resistance of ceramic granules to crushing) and conductivity.

Из уровня техники известен патент (RU 2392295, 20.06.2010), в котором описан способ получения проппанта и проппант в виде гранул с пикнометрической плотностью 1,3-3,0 г/см³ и размерами 0,2-4,0 мм, полученный из обожженного алюмосиликатного сырья, - смеси боксита, или каолина, или глины и белитового шлама, взятого в количестве 0,5-30,0 мас. %. В изобретении в качестве спекающей добавки, позволяющей снизить температуру обжига проппанта, применяется белитовый шлам - отходы глиноземного производства, но в качестве основного сырья используются высокоглиноземистые сорта глин и каолинов, бокситы. Например, боксит, содержащий, мас. %: Al₂O₃ - 67,0-73,0; SiO₂ - 15,5-19,0; Fe₂O₃ - 1,0-2,9; TiO₂ - 2,7-4,5; CaO + MgO - 0,5-1,0; R₂O - 0,9-1,1.The patent is known from the prior art (RU 2392295, 06/20/2010), which describes a method for producing proppant and proppant in the form of granules with a pycnometric density of 1.3-3.0 g / cm ³ and dimensions of 0.2-4.0 mm, obtained from calcined aluminosilicate raw materials, a mixture of bauxite, or kaolin, or clay and belite sludge, taken in an amount of 0.5-30.0 wt. % In the invention, as a sintering additive, which allows to reduce the proppant roasting temperature, belite sludge is used - waste from alumina production, but high-alumina grades of clay and kaolin, bauxite are used as the main raw material. For example, bauxite containing, by weight. %: Al ₂ O ₃ - 67.0-73.0; SiO ₂ - 15.5-19.0; Fe ₂ O ₃ - 1.0-2.9; TiO ₂ - 2.7-4.5; CaO + MgO - 0.5-1.0; R ₂ O - 0.9-1.1.

Известен способ получения алюмосиликатного керамического пропанта и его состав (патент RU 2392251, 20.06.2010), содержащий в качестве глинистого сырья огнеупорную глину или обогащенный каолин в количестве 73,0-84,0 мас. %, в качестве глиноземистой добавки - технический глинозем в количестве 9,0-18,5 мас. % и 6,5-8,5 мас. % спекающей добавки - железооксидной добавки из группы: пиритные огарки (отходы сернокислого производства) или железная руда с содержанием FeO+Fe₂O₃ не менее 65%. Для получения указанного проппанта необходимым условием является использование определенного вида сырья, а именно: обогащенного каолина или огнеупорной глины с содержанием глинистых минералов не менее 80%, в том числе каолинита не менее 70%, свободного кварца не более 5%, щелочных оксидов не более 1,0-1,2%, а обжиг гранул необходимо проводить при высокой температуре 1450°C.A known method of producing aluminosilicate ceramic proppant and its composition (patent RU 2392251, 06/20/2010), containing as refractory clay material or enriched kaolin in an amount of 73.0-84.0 wt. %, as alumina additive - technical alumina in the amount of 9.0-18.5 wt. % and 6.5-8.5 wt. % sintering additive - iron oxide additives from the group: pyrite cinder (waste sulphate production) or iron ore with a content of FeO + Fe ₂ O ₃ not less than 65%. To obtain this proppant, the necessary condition is the use of a certain type of raw material, namely: enriched kaolin or refractory clay with a clay mineral content of at least 80%, including kaolinite at least 70%, free quartz not more than 5%, alkaline oxides not more than 1 , 0-1.2%, and the firing of granules must be carried out at a high temperature of 1450 ° C.

Недостаток приведенных изобретений в том, что для получения проппанта используются либо высококачественное исходное сырье, которое дорого и запасы которого исключительно малы, либо обогащенное исходное сырье.The disadvantage of these inventions is that to obtain proppant, either high-quality feedstock is used, which is expensive and whose stocks are extremely small, or enriched feedstock.

Наиболее близким по совокупности признаков к данному изобретению является проппант и способ получения проппанта (варианты), изготовленный из сырьевой смеси, содержащей первый компонент - источник оксида алюминия, например, глину, бокситы, глиноземы, отходы производства, второй компонент является источником бора и третий компонент в виде оксида кальция, или хлоридов, нитридов, нитратов, карбидов, карбонатов, гидрокарбонатов, фторидов, флюоритов, сульфатов, фосфатов, карбидов кальция или доломитов (патент RU 2507178, 20.02.2014). В изобретении говорится, что системы, построенные на боратах алюминия и на алюмоборосиликатах, а также их твердые растворы и эвтектические смеси с оксидом кремния, муллитом, корундом, оксидом бора с перечисленными соединениями могут применяться как подходящие материалы для проппанта, обеспечивая повышение степени спекания проппантов. Недостаток прототипа в сложности технологии получения проппанта с использованием боратов - агрессивных соединений бора.The closest set of features to this invention is a proppant and a method for producing proppant (options) made from a raw material mixture containing the first component — a source of aluminum oxide, for example, clay, bauxite, alumina, production waste, the second component is a boron source and the third component in the form of calcium oxide, or chlorides, nitrides, nitrates, carbides, carbonates, bicarbonates, fluorides, fluorites, sulfates, phosphates, calcium carbides or dolomites (patent RU 2507178, 02.20.2014). The invention says that systems based on aluminum borates and aluminoborosilicates, as well as their solid solutions and eutectic mixtures with silicon oxide, mullite, corundum, boron oxide with these compounds can be used as suitable materials for proppant, providing an increase in the degree of sintering of proppants. The disadvantage of the prototype in the complexity of the technology for producing proppant using borates - aggressive boron compounds.

Возрастающий интерес к нетрадиционным источникам сырья вызван, во-первых, истощающимися запасами высококачественного алюмосиликатного сырья для производства керамических пропантов, во-вторых, возможностью использования более дешевых источников сырья, в том числе и техногенных отходов.The growing interest in non-traditional sources of raw materials is caused, firstly, by depleted reserves of high-quality aluminosilicate raw materials for the production of ceramic proppants, and secondly, by the possibility of using cheaper sources of raw materials, including industrial waste.

Задачей изобретения является получение проппанта по безотходной технологии производства из низкосортного сырья - железистых бокситов с техногенными отходами и улучшающими добавками. Таким образом, решается задача расширения арсенала технических средств. Реализация предлагаемого изобретения позволяет существенно расширить сырьевую базу производства проппанта за счет использования низкосортных бокситов и возврата техногенных отходов, увеличить эффективность производства за счет снижения температуры обжига проппанта и получить керамический проппант, обладающий необходимой прочностью и химической стойкостью (растворимость в смеси кислот HCl/HF 2,0-4,6%) из сырья с низкой себестоимостью путем введения кристаллообразующих и модифицирующих добавок (уловленной аспирационной системой и электрофильтрами пыли, кальцийсодержащей спекающей добавки).The objective of the invention is to obtain proppant for non-waste production technology from low-grade raw materials - ferrous bauxite with industrial waste and improving additives. Thus, the task of expanding the arsenal of technical means is being solved. The implementation of the invention allows to significantly expand the raw material base for proppant production through the use of low-grade bauxite and the return of industrial waste, to increase production efficiency by lowering the proppant firing temperature and to obtain ceramic proppant with the necessary strength and chemical resistance (solubility in a mixture of acids HCl / HF 2, 0-4.6%) from raw materials with low cost by the introduction of crystal-forming and modifying additives (trapped aspiration system and electric dust filters, calcium sintering additives).

Поставленная техническая задача решается за счет получения проппанта в виде обожженных алюмосиликатных гранул, которые изготовлены из шихты, включающей обожженный железистый боксит с содержанием Fe₂O₃ 5,5-35,0 мас. %, спекающую добавку - по крайней мере один компонент из: известь негашеная или гидратная, доломит, мел и дополнительно - техногенные отходы производства проппанта: некондиционные высушенные и некондиционные обожженные гранулы и уловленную аспирационной системой и электрофильтрами пыль при следующем соотношении компонентов, мас. %: указанный боксит с содержанием Fe₂O₃ 5,5-35,0 мас. % - 10,0-75,0, некондиционные высушенные гранулы - 3,0-60,0, некондиционные обожженные гранулы 5,0-30,0, указанная пыль 5,0-40,0, указанная спекающая добавка 0,1-5,0.The stated technical problem is solved by obtaining proppant in the form of calcined aluminosilicate granules, which are made of a mixture including calcined ferruginous bauxite with a content of Fe ₂ O ₃ 5.5-35.0 wt. %, sintering additive — at least one component of: quicklime or hydrated lime, dolomite, chalk, and additionally, technogenic proppant waste: substandard dried and substandard calcined granules and dust trapped by the aspiration system and electrostatic precipitators in the following ratio of components, wt. %: the specified bauxite with a content of Fe ₂ O ₃ 5.5-35.0 wt. % - 10.0-75.0, substandard dried granules - 3.0-60.0, substandard calcined granules 5.0-30.0, specified dust 5.0-40.0, specified sintering additive 0.1- 5.0.

Шихта может дополнительно содержать 1,0-30 мас. % гарнисажа в составе некондиционных обожженных гранул.The mixture may additionally contain 1.0-30 wt. % of the skull in the composition of substandard charred granules.

Способ получения проппанта в виде гранул с размерами 0,15-4,0 мм из указанной шихты, включающий помол этой шихты при подаче спекающей добавки в размольный агрегат 0,5-10 кг/мин с частотой 3-50 Гц, гранулирование со связующим, сушку полученных гранул, их рассев, обжиг, охлаждение и рассев на товарные фракции.The method of producing proppant in the form of granules with sizes of 0.15-4.0 mm from the specified mixture, including grinding this mixture when applying a sintering additive to the grinding unit 0.5-10 kg / min with a frequency of 3-50 Hz, granulation with a binder, drying the obtained granules, sieving them, firing, cooling and sieving into commercial fractions.

Обжиг высушенных гранул проводят во вращающейся печи при температуре 1150-1400°C.The firing of the dried granules is carried out in a rotary kiln at a temperature of 1150-1400 ° C.

Для увеличения прочности и предотвращения обратного выноса проппант может иметь покрытие из фенолформальдегидной или эпоксидной смолы.To increase strength and prevent backflow, the proppant may be coated with phenol-formaldehyde or epoxy.

Основным сырьем для производства алюмосиликатного проппанта в АО «БКО» являются бокситы. Алюмосиликатное сырье выбрано изначально для производства пропантов, т.к. из этого вида сырья можно получить наиболее прочные и химически стойкие проппанты.The main raw material for the production of aluminosilicate proppant in JSC "BKO" are bauxite. Aluminosilicate raw materials were selected initially for the production of proppants, as from this type of raw material you can get the most durable and chemically resistant proppants.

Бокситы являются важнейшей алюминийсодержащей рудой, на которой, за немногими исключениями, базируется почти вся мировая алюминиевая промышленность. Последнее время наблюдается тенденция повышения цен на высококачественные бокситы и энергоносители, а также снижения запасов высококачественных бокситов. Россия не обладает достаточными для внутреннего потребления запасами бокситов, доля которых в мировых запасах этого сырья не достигает и 1%, поэтому большую часть сырья приходится импортировать. Большое внимание как в России, так и за рубежом уделяется вовлечению в производство низкокачественного бокситового сырья.Bauxites are the most important aluminum-containing ore, on which, with few exceptions, almost the entire world aluminum industry is based. Recently, there has been a tendency to increase prices for high-quality bauxite and energy, as well as a decrease in stocks of high-quality bauxite. Russia does not possess bauxite reserves sufficient for domestic consumption, whose share in the world reserves of this raw material does not reach even 1%, so most of the raw materials have to be imported. Much attention both in Russia and abroad is paid to the involvement of low-quality bauxite raw materials in the production.

Горная порода бокситы, являясь полиминеральным сырьем, преимущественно состоит из гидроксидов алюминия, алюмосиликатов, оксидов и гидроксидов железа и диоксидов кремния и титана. Характерной чертой сырьевой базы России является отсутствие качественного бокситового сырья, пригодного к переработке в огнеупорной промышленности.The bauxite rock, being a polymineral raw material, mainly consists of aluminum hydroxides, aluminosilicates, iron oxides and hydroxides, and silicon and titanium dioxide. A characteristic feature of the Russian raw material base is the lack of high-quality bauxite raw materials suitable for processing in the refractory industry.

Для производства проппантов в предлагаемой заявке используется низкосортный железистый боксит, содержащий, мас. %: Al₂O₃ - 40,0-63,0; Fe₂O₃ 5,5-35,0; SiO₂ - 17,0-30,0; CaO - 0,1-3,0; MgO - 0,1-1,5; TiO₂ - 0,1-3,5; Na₂O + K₂O - 0,1-3,0; Cr₂O₃ - 0,2-1,0%, подвергнутый кальцинации при 1100-1300°C. По данным рентгенофазового анализа (РФА) основными кристаллическими фазами боксита являются бемит AlO(ОН) 15-35% и каолинит Al₂Si₂O₅(OH)₄ 25-45%, в меньшей степени гиббсит Al(ОН)₃ 6-17%, гетит FeO(OH) 4-9%, гематит Fe₂O₃ 4-9%, мусковит H₂KAl₃Si₃O₁₂ 1-3%, анатаз TiO₂ до 3%, гипс CaSO₄⋅2H₂O до 2%.For the production of proppants in the proposed application uses low-grade glandular bauxite containing, by weight. %: Al ₂ O ₃ - 40.0-63.0; Fe ₂ O ₃ 5.5-35.0; SiO ₂ - 17.0-30.0; CaO - 0.1-3.0; MgO - 0.1-1.5; TiO ₂ 0.1-3.5; Na ₂ O + K ₂ O - 0.1-3.0; Cr ₂ O ₃ - 0.2-1.0%, subjected to calcination at 1100-1300 ° C. According to x-ray phase analysis (XRD), the main crystalline phases of bauxite are boehmite AlO (OH) 15-35% and kaolinite Al ₂ Si ₂ O ₅ (OH) ₄ 25-45%, to a lesser extent gibbsite Al (OH) ₃ 6-17 %, goethite FeO (OH) 4-9%, hematite Fe ₂ O ₃ 4-9%, muscovite H ₂ KAl ₃ Si ₃ O ₁₂ 1-3%, anatase TiO ₂ up to 3%, gypsum CaSO ₄ ⋅ 2H ₂ O up to 2%.

В процесс производства проппанта вовлекаются ранее не используемые заявителем технологические отходы - это некондиционные обожженные гранулы, представляющие собой отсевы обожженных гранул после сортировки, в том числе проппант с размером гранул менее 0,6 мм, некондиционные гранулы по водопоглощению - недогар (гранулы светлых оттенков), получаемый при розжиге или охлаждении вращающейся печи, гарнисаж - спекшиеся в конгломераты гранулы с размером до 100 мм, образующийся в процессе обжига. Примерный фазовый состав гарнисажа представлен основными фазами: муллита (40-50%) и корунда (17-32%). Некондиционные сухие гранулы - это отсевы с размерами менее 0,2 мм и более 4,2 мм, которые измельчают до тонкодисперсной фракции размером менее 63 мкм. В состав шихты вводятся некондиционные высушенные гранулы в количестве 3,0-60,0 мас. %, а некондиционные обожженные гранулы 0,5-30,0 мас. %. Указанные значения компонентов шихты являются оптимальными и основаны на экспериментах, проведенных заявителем.Technological waste that was not previously used by the applicant is involved in the proppant production process - substandard burnt pellets, which are screenings of burnt pellets after sorting, including proppant with a pellet size of less than 0.6 mm, substandard pellets by water absorption are undercooked (pellets of light shades), obtained during the ignition or cooling of a rotary kiln, the skull - granules sintered into conglomerates with a size of up to 100 mm, formed during the firing process. The approximate phase composition of the skull is represented by the main phases: mullite (40-50%) and corundum (17-32%). Substandard dry granules are screenings with sizes less than 0.2 mm and more than 4.2 mm, which are crushed to a finely divided fraction with a size of less than 63 microns. The composition of the mixture introduced substandard dried granules in the amount of 3.0-60.0 wt. %, and substandard calcined granules of 0.5-30.0 wt. % The indicated values of the components of the charge are optimal and are based on experiments conducted by the applicant.

До недавнего времени использование качественного сырья - боксита с содержанием Al₂O₃ - 60,0-73,0%, SiO₂ - 15,5-22,0% и Fe₂O₃ - 3,0-5,0%, TiO₂ - 2,7-4,5, CaO + MgO - 0,5-1,0%, не создавало проблемы излишне образующихся отсевов сухих и обожженных гранул, не удовлетворяющих требованиям технологии, гарнисажа, а отходы складировались или использовались в производстве огнеупоров.Until recently, the use of high-quality raw materials - bauxite with an Al ₂ O ₃ content of 60.0-73.0%, SiO ₂ - 15.5-22.0% and Fe ₂ O ₃ - 3.0-5.0%, TiO ₂ - 2.7-4.5, CaO + MgO - 0.5-1.0%, did not create a problem of excessively formed screenings of dry and fired granules that do not meet the requirements of the technology, a skull, and the waste was stored or used in the manufacture of refractories .

Нестабильность химического состава низкосортного алюмосиликатного сырья, в частности боксита, способствует увеличению технологических отходов производства проппантов, в том числе пыли, уловленной аспирационной системой и электрофильтрами при обжиге сырьевых материалов.The instability of the chemical composition of low-grade aluminosilicate raw materials, in particular bauxite, increases the technological waste of proppant production, including dust trapped by the suction system and electrostatic precipitators during firing of raw materials.

Заявляемая шихта дополнительно содержит 5,0-40,0 мас. % пыли, уловленной аспирационной системой, представляющей собой высокодисперсный материал с размером частиц менее 63 мкм и химическим составом аналогичным химическому составу боксита с содержанием Al₂O₃ - 40,2-60,5%; Fe₂O₃ - 9,4-22,5%; SiO₂ - 17,6-30,9%, получаемой при кальцинации алюмосиликатного сырья.The inventive charge additionally contains 5.0-40.0 wt. % of dust captured by the aspiration system, which is a highly dispersed material with a particle size of less than 63 microns and a chemical composition similar to the chemical composition of bauxite with an Al ₂ O ₃ content of 40.2-60.5%; Fe ₂ O ₃ - 9.4-22.5%; SiO ₂ - 17.6-30.9% obtained by calcination of aluminosilicate raw materials.

Используемая в качестве спекающей добавки строительная воздушная известь по содержанию оксидов кальция и магния бывает кальциевой (примеси MgO не более 5%), магнезиальной (MgO не более 20%) и доломитовой (MgO не более 40%). В шихте применяется негашеная воздушная известь или гидратная (гашеная). Гидратная известь получается путем химического взаимодействия комовой негашеной извести с водой, взятой в количестве, достаточном для перевода оксидов в гидроксиды. Гидратная известь (пушонка) - это высокодисперсный продукт со средним размером частиц порядка 5 мкм. При этом объем пушонки в 2,0-3,5 раза больше объема извести, из которой она получена.The building air lime used as a sintering additive in terms of calcium and magnesium oxides can be calcium (MgO impurities no more than 5%), magnesia (MgO no more than 20%) and dolomite (MgO no more than 40%). In the mixture, quicklime or hydrated lime is used. Hydrated lime is obtained by chemical interaction of lump quicklime with water, taken in an amount sufficient to convert oxides to hydroxides. Hydrated lime (fluff) is a highly dispersed product with an average particle size of about 5 microns. The volume of fluff is 2.0-3.5 times greater than the volume of lime from which it is obtained.

В результате экспериментов авторы установили, что подача спекающей добавки: извести, мела или доломита, в размольный агрегат со скоростью 0,5-10 кг/мин, определяемой частотой 3-50 Гц частотного преобразователя шнекового питателя, способствует тому, что в процессе совместного помола компонентов шихты происходит равномерное распределение частиц добавки в тонкомолотом материале. С уменьшением размеров частиц при помоле увеличивается их суммарная поверхность и ускоряется химическое взаимодействие во время обжига гранул. Реакция происходит в большем числе точек соприкосновения частиц, составляющих шихту, к тому же содержащийся в извести оксид кальция способствует уменьшению температуры спекания гранул, при этом реакция завершается при незначительном количестве жидкой фазы.As a result of the experiments, the authors found that the supply of a sintering additive: lime, chalk or dolomite to the grinding unit at a speed of 0.5-10 kg / min, determined by the frequency of 3-50 Hz of the frequency converter of the screw feeder, contributes to the fact that during the joint grinding charge components there is a uniform distribution of additive particles in the finely ground material. With a decrease in particle size during grinding, their total surface increases and chemical interaction accelerates during the firing of granules. The reaction occurs at a greater number of points of contact of the particles that make up the mixture, in addition, calcium oxide contained in lime helps to reduce the sintering temperature of the granules, and the reaction is completed with a small amount of liquid phase.

Использование негашеной извести в шихте благоприятно влияет на процесс грануляции, так как при взаимодействии с водным раствором связующего в процессе грануляции происходит гашение извести, а образующие коллоидные частицы гашеной извести заполняют пространство между частицами шихты и тем самым устанавливают множественные прочностные "связи" между их частицами, способствующие упрочнению гранул.The use of quicklime in a mixture favorably affects the granulation process, since lime is quenched during interaction with an aqueous binder solution during granulation, and the colloidal particles of slaked lime fill the space between the particles of the mixture and thereby establish multiple strength "bonds" between their particles. contributing to the hardening of granules.

В качестве спекающей добавки может быть использован мел технический, состоящий из карбоната кальция и приблизительно до 1% кварца или доломит, представляющий собой карбонатную горную породу, содержащую в основном минерал доломит - двойную углекислую соль кальция и магния - CaMg(CO₃)₂, незначительного количества кальцита до 2-3% и кварца до 1%. Влияние указанных добавок похоже, они являются поставщиками СаО в заявляемую шихту.As a sintering additive, technical chalk, consisting of calcium carbonate and up to about 1% quartz, or dolomite, which is a carbonate rock, mainly containing the dolomite mineral - calcium and magnesium double carbonate salt CaMg (CO ₃ ) ₂ , which is insignificant, can be used amounts of calcite up to 2-3% and quartz up to 1%. The influence of these additives seems to be they are suppliers of CaO in the inventive charge.

Авторами проведены эксперименты по использованию сырого и термообработанного доломитов. Установлено, что при использовании термообработанного доломита физико-химические показатели проппанта лучше, чем при использовании сырого. Результаты рентгенофазового анализа показали, что диссоциация доломита под воздействием температуры происходит в два этапа. На первом этапе происходит распад карбоната магния MgCO₃ (при 600-780°C). На втором этапе происходит распад СаСО₃ (начало при 830-900°C). Конечными фазами после термообработки доломита являются известь (СаО) около 45%, периклаз (MgO) и трехкальциевый алюминат (CaAl₂O₆) 6-7%, который образуется в интервале 900-1100°C при реакции СаО с примесью оксида алюминия.The authors conducted experiments on the use of raw and heat-treated dolomites. It is established that when using heat-treated dolomite, the physicochemical parameters of proppant are better than when using raw. The results of x-ray phase analysis showed that the dissociation of dolomite under the influence of temperature occurs in two stages. At the first stage, magnesium carbonate MgCO ₃ decomposes (at 600-780 ° C). At the second stage, CaCO ₃ decomposes (onset at 830–900 ° C). The final phases after heat treatment of dolomite are lime (CaO) of about 45%, periclase (MgO) and tricalcium aluminate (CaAl ₂ O ₆ ) of 6-7%, which is formed in the range of 900-1100 ° C during the reaction of CaO with an admixture of aluminum oxide.

Использование перечисленных спекающих добавок в шихте позволяет получить фазово-минералогический состав пропантов с увеличенной долей корунда и стеклофазы, обогащенной оксидом алюминия, что увеличивает механическую прочность проппанта и его долговременную проводимость.The use of the listed sintering additives in the charge allows one to obtain the phase-mineralogical composition of proppants with an increased proportion of corundum and glass phase enriched in alumina, which increases the mechanical strength of the proppant and its long-term conductivity.

Дозирование спекающей добавки в размольный агрегат производится при помощи шнекового питателя с регулируемой скоростью вращения шнека при помощи частотного преобразователя на приводе (за счет изменения задаваемой частоты, Гц).Dosing of the sintering additive into the grinding unit is carried out using a screw feeder with an adjustable screw speed using a frequency converter on the drive (by changing the set frequency, Hz).

В процессе обжига с добавлением извести процесс фазообразования с уменьшением содержания муллита, увеличением количества корунда и стеклофазы происходит согласно схеме:In the firing process with the addition of lime, the phase formation process with a decrease in the content of mullite, an increase in the amount of corundum and glass phase occurs according to the scheme:

СаО+MgO+Fe₂O₃→CaO⋅Fe₂O₃+MgO⋅Fe₂O₃ CaO + MgO + Fe ₂ O ₃ → CaO⋅Fe ₂ O ₃ + MgO⋅Fe ₂ O ₃

СаО+TiO₂→CaTiO₃ CaO + TiO ₂ → CaTiO ₃

3Al₂Si₂O₅(OH)₄->3Al₂O₃⋅2SiO₂+6H₂O+4SiO₂ 3Al ₂ Si ₂ O ₅ (OH) ₄ -> 3Al ₂ O ₃ ⋅ ₂ SiO ₂ + 6H ₂ O + 4 SiO ₂

3Al₂O₃⋅2SiO₂+CaO→CaO⋅Al₂O₃⋅2SiO₂+2Al₂O₃ 3Al ₂ O ₃ ⋅2SiO ₂ + CaO → CaO⋅Al ₂ O ₃ ⋅2SiO ₂ + 2Al ₂ O ₃

CaO+Al₂O₃→CaAl₂O₄ CaO + Al ₂ O ₃ → CaAl ₂ O ₄

Взаимодействие CaO с Fe₂O₃, Al₂O₃, TiO₂, SiO₂ в процессе спекания приводит к образованию ферритов, титанатов, алюминатов и силикатов. Использование извести в качестве спекающей добавки способствует повышению степени спекания за счет образования жидкой фазы, что позволяет снизить температуру спекания гранул в зависимости от ее содержания в смеси с бокситом, до 1150°C.The interaction of CaO with Fe ₂ O ₃ , Al ₂ O ₃ , TiO ₂ , SiO ₂ during sintering leads to the formation of ferrites, titanates, aluminates and silicates. The use of lime as a sintering additive increases the degree of sintering due to the formation of a liquid phase, which allows to reduce the sintering temperature of the granules, depending on its content in the mixture with bauxite, to 1150 ° C.

Спекание представляет собой сложный процесс физико-химических превращений, который кроме всевозможных изменений размеров и форм кристаллов и пор, образования жидкой фазы, сопровождается в ряде случаев полиморфными превращениями некоторых фаз, химическими реакциями в твердых фазах или с участием жидкой фазы с образованием новых химических соединений и твердых растворов. Перечисленные процессы усложняются последующим охлаждением гранул, при котором наблюдаются некоторые обратные процессы: кристаллизация расплава, образование стеклообразной фазы, полиморфные превращения и другие явления. Все процессы идут в направлении убыли внутренней энергии системы. Образование жидкой фазы увеличивает скорость диффузионного массообмена, что ускоряет процессы твердофазовых физико-химических превращений.Sintering is a complex process of physicochemical transformations, which, in addition to various changes in the size and shape of crystals and pores, the formation of a liquid phase, is accompanied in some cases by polymorphic transformations of certain phases, chemical reactions in solid phases or with the participation of a liquid phase with the formation of new chemical compounds and solid solutions. These processes are complicated by the subsequent cooling of the granules, in which some reverse processes are observed: crystallization of the melt, the formation of a glassy phase, polymorphic transformations, and other phenomena. All processes go in the direction of decreasing the internal energy of the system. The formation of a liquid phase increases the rate of diffusion mass transfer, which accelerates the processes of solid-phase physical and chemical transformations.

Увеличение скорости спекания гранул за счет образования жидкой фазы компонентов шихты приводит не только к снижению температуры спекания проппантов и получению структуры проппантов с закрытыми изолированными порами, которые не только не уменьшают механическую прочность обожженных проппантов, но и препятствуют распространению образовавшихся при соответствующих условиях трещин в структуре проппантов. Структура гранул отличается повышенной плотностью, равномерным распределением пор, размер которых в среднем 20-40 мкм (Фиг. 1).An increase in the speed of sintering of granules due to the formation of the liquid phase of the components of the charge leads not only to a decrease in the sintering temperature of proppants and to the formation of proppants with closed isolated pores, which not only do not reduce the mechanical strength of burnt proppants, but also prevent the propagation of cracks formed in the proppant structure under appropriate conditions . The structure of the granules is characterized by increased density, uniform distribution of pores, the average size of which is 20-40 microns (Fig. 1).

В результате использования заявленной шихты температура обжига гранул снизилась в сравнении с действующей технологией АО «БКО».As a result of using the claimed charge, the pellet firing temperature decreased in comparison with the current technology of BKO JSC.

Авторы заметили, что с увеличением количества спекающих добавок (доломита, извести, мела) в шихте свыше 5 мас. % наблюдается рост показателя растворимости образцов проппантов в смеси кислот HCl/HF более 8%, что не соответствует требованиям ГОСТ Р 51761-2013. Использование спекающей добавки в количестве менее 0,1% неэффективно.The authors noted that with an increase in the number of sintering additives (dolomite, lime, chalk) in the charge of more than 5 wt. % there is an increase in the solubility index of proppant samples in a mixture of HCl / HF acids of more than 8%, which does not meet the requirements of GOST R 51761-2013. The use of sintering additive in an amount of less than 0.1% is ineffective.

Ниже приведены примеры, которыми не исчерпываются возможности получения проппантов в соответствии с данным изобретением.The following are examples that do not exhaust the possibilities of obtaining proppants in accordance with this invention.

Пример 1. Шихта для получения проппанта содержит 10 мас. % обожженного при 1100°C боксита, содержащего Al₂O₃ - 40,9; Fe₂O₃ - 34,8; SiO₂ - 19,2; CaO - 0,5; MgO - 0,3; TiO₂ 3,4; Na₂O + K₂O - 0,9, 60 мас. % некондиционных высушенных гранул, 20 мас. % некондиционных обожженных гранул, в т.ч. гарнисажа 20 мас. %, 5 мас. % пыли, 5,0 мас. % строительной воздушной гидратной извести. В способе получения проппанта помол компонентов проводят до содержания частиц менее 63 мкм не менее 92 мас. %, причем подачу спекающей добавки в размольный агрегат осуществляют со скоростью 10 кг/мин с частотой, регулируемой частотным преобразователем, 50 Гц. Гранулируют измельченную шихту в смесителе-грануляторе Eirich со связующим. Полученные гранулы сушат, рассевают и обжигают во вращающейся печи при температуре 1150°C. Охлаждают и проводят рассев гранул с размерами 0,15-2,5.Example 1. The mixture to obtain proppant contains 10 wt. % bauxite calcined at 1100 ° C containing Al ₂ O ₃ - 40.9; Fe ₂ O ₃ - 34.8; SiO ₂ 19.2; CaO - 0.5; MgO - 0.3; TiO ₂ 3.4; Na ₂ O + K ₂ O - 0.9, 60 wt. % substandard dried granules, 20 wt. % substandard charred pellets, including skull of 20 wt. %, 5 wt. % dust, 5.0 wt. % of construction air hydrated lime. In the method of producing proppant, the grinding of the components is carried out to a particle content of less than 63 microns, not less than 92 wt. %, and the supply of sintering additives to the grinding unit is carried out at a speed of 10 kg / min with a frequency controlled by a frequency converter, 50 Hz. Granulate the crushed mixture in a mixer-granulator Eirich with a binder. The resulting granules are dried, sieved and fired in a rotary kiln at a temperature of 1150 ° C. Cool and sieve granules with sizes of 0.15-2.5.

Пример 2. Шихта для получения проппанта, как в примере 1, отличающаяся тем, что включает 20 мас. % железистого боксита, содержащего Al₂O₃ - 48,0; Fe₂O₃ - 25,2; SiO₂ - 21,4; СаО - 0,31; MgO - 0,66; TiO₂ - 3,18; Na₂O + K₂O - 0,3, 23,5 мас. % некондиции высушенных гранул, 24 мас. % некондиции обожженных гранул, в т.ч. гарнисажа 15 мас. %; 30 мас. % пыли; 2,5 мас. % гидратной извести. В способе получения проппанта помол компонентов шихты проводят до размера частиц менее 63 мкм не менее 85 мас. %, подачу спекающей добавки осуществляют при скорости подачи 7,5 кг/мин с частотой 28 Гц. Грануляцию измельченной шихты проводят в смесителе-грануляторе Eirich с добавлением связующего. Полученные гранулы сушат, рассевают и обжигают во вращающейся печи при температуре 1330°C. Затем гранулы рассевают на товарные фракции.Example 2. The mixture to obtain proppant, as in example 1, characterized in that it includes 20 wt. % ferrous bauxite containing Al ₂ O ₃ - 48.0; Fe ₂ O ₃ - 25.2; SiO ₂ 21.4; CaO - 0.31; MgO 0.66; TiO ₂ - 3.18; Na ₂ O + K ₂ O - 0.3, 23.5 wt. % unconditioned dried granules, 24 wt. % unconditioned charred granules, incl. skull 15 wt. %; 30 wt. % dust; 2.5 wt. % hydrated lime. In the method of producing proppant, the grinding of the components of the charge is carried out to a particle size of less than 63 microns, not less than 85 wt. %, the supply of sintering additives is carried out at a feed rate of 7.5 kg / min with a frequency of 28 Hz. Granulation of the crushed mixture is carried out in an Eirich mixer-granulator with the addition of a binder. The resulting granules are dried, sieved and fired in a rotary kiln at a temperature of 1330 ° C. Then the granules are screened for product fractions.

Пример 3. Шихта для получения проппанта, как в примере 1, отличающаяся тем, что включает 40 мас. % боксита, содержащего Al₂O₃ - 60,9; Fe₂O₃ - 8,8; SiO₂ - 22,6; СаО - 0,3; MgO - 1,7; TiO₂ - 1,9; Na₂O + K₂O - 2,8, Cr₂O₃ - 1,0, 20 мас. % некондиции высушенных гранул, 4,9 мас. % некондиции обожженных гранул, в т.ч. гарнисажа 30 мас. %, 35 мас. % пыли, 0,1 мас. % гидратной извести. В способе получения проппанта помол производят, как в примере 1, подачу спекающей добавки осуществляют при скорости подачи 0,5 кг/мин с частотой 5,0 Гц. Грануляцию измельченной шихты производят в смесителе-грануляторе Eirich с добавлением связующего. Полученные гранулы сушат, рассевают и обжигают во вращающейся печи при температуре 1400°C.Example 3. The mixture to obtain proppant, as in example 1, characterized in that it includes 40 wt. % bauxite containing Al ₂ O ₃ - 60.9; Fe ₂ O ₃ - 8.8; SiO ₂ 22.6; CaO - 0.3; MgO - 1.7; TiO ₂ - 1.9; Na ₂ O + K ₂ O - 2.8, Cr ₂ O ₃ - 1.0, 20 wt. % unconditioned dried granules, 4.9 wt. % unconditioned charred granules, incl. skull 30 wt. %, 35 wt. % dust, 0.1 wt. % hydrated lime. In the method for producing proppant, grinding is performed as in Example 1, the sintering additive is supplied at a feed rate of 0.5 kg / min with a frequency of 5.0 Hz. Granulation of the crushed mixture is carried out in an Eirich mixer-granulator with the addition of a binder. The obtained granules are dried, sieved and fired in a rotary kiln at a temperature of 1400 ° C.

Пример 4. Шихта для получения проппанта, как в примере 1, отличающаяся тем, что включает 53,0 мас. % железистого боксита, содержащего Al₂O₃ - 52,4; Fe₂O₃ - 15,6; SiO₂ - 23,9; СаО - 0,61; MgO - 0,20; TiO₂ - 3,13; Na₂O + K₂O - 0,24, Cr₂O₃ - 0,76, предварительно обожженного при 1260°C, 25 мас. % некондиции высушенных гранул, 5% некондиции обожженных гранул, в т.ч. гарнисажа 3,0 мас. %, 15 мас. % пыли, 2,0 мас. % гидратной извести. В способе получения проппанта помол компонентов шихты проводят до размера частиц менее 63 мкм не менее 85 мас. %, подачу спекающей добавки осуществляют при скорости подачи 6,5 кг/мин с частотой 25 Гц. Затем измельченную шихту гранулируют. Полученные гранулы сушат, рассевают и обжигают во вращающейся печи при температуре 1350°C.Example 4. The mixture to obtain proppant, as in example 1, characterized in that it includes 53.0 wt. % ferrous bauxite containing Al ₂ O ₃ - 52.4; Fe ₂ O ₃ - 15.6; SiO ₂ 23.9; CaO - 0.61; MgO - 0.20; TiO ₂ - 3.13; Na ₂ O + K ₂ O - 0.24, Cr ₂ O ₃ - 0.76, previously calcined at 1260 ° C, 25 wt. % unconditioned dried granules, 5% unconditioned charred granules, including a skull 3.0 wt. %, 15 wt. % dust, 2.0 wt. % hydrated lime. In the method of producing proppant, the grinding of the components of the charge is carried out to a particle size of less than 63 microns, not less than 85 wt. %, the supply of sintering additives is carried out at a feed rate of 6.5 kg / min with a frequency of 25 Hz. Then the crushed mixture is granulated. The granules obtained are dried, sieved and fired in a rotary kiln at a temperature of 1350 ° C.

Пример 5. Шихта для получения проппанта, как в примере 4, отличающаяся тем, что содержит 2,0 мас. % негашеной извести. В способе получения проппанта помол и грануляцию производят, как в примере 1, полученные гранулы сушат, рассевают и обжигают во вращающейся печи при температуре 1300°C. Затем охлаждают и проводят рассев гранул с размерами от 0,15 до 4,0 мм.Example 5. The mixture to obtain proppant, as in example 4, characterized in that it contains 2.0 wt. % quicklime. In the proppant production method, grinding and granulation are carried out as in Example 1, the obtained granules are dried, sieved and calcined in a rotary kiln at a temperature of 1300 ° C. Then cooled and sieved granules with sizes from 0.15 to 4.0 mm

Пример 6. Шихта для получения проппанта, как в примере 4, отличающаяся тем, что содержит 3,0 мас. % доломита, прокаленного при температуре 1100°C, 14 мас. % пыли. В способе получения проппанта помол компонентов шихты проводят до размера частиц менее 63 мкм не менее 85 мас. %, подачу спекающей добавки осуществляют при скорости подачи 9 кг/мин с частотой частотного преобразователя 42 Гц. Полученные гранулы сушат, рассевают и обжигают во вращающейся печи при температуре 1320°C.Example 6. The mixture to obtain proppant, as in example 4, characterized in that it contains 3.0 wt. % dolomite calcined at a temperature of 1100 ° C, 14 wt. % dust. In the method of producing proppant, the grinding of the components of the charge is carried out to a particle size of less than 63 microns, not less than 85 wt. %, the supply of sintering additives is carried out at a feed rate of 9 kg / min with a frequency of the frequency Converter 42 Hz. The granules obtained are dried, sieved and fired in a rotary kiln at a temperature of 1320 ° C.

Пример 7. Шихта для получения проппанта, как в примере 1, отличающаяся тем, что включает 65 мас. % боксита, содержащего Al₂O₃ - 59,6; Fe₂O₃ - 11,5, SiO₂ - 21,8; СаО - 0,9; MgO - 0,7; TiO₂ - 3,27; Na₂O + K₂O - 0,38, Cr₂O₃ - 0,87, 5 мас. % некондиционных высушенных гранул, 19 мас. % некондиционных обожженных гранул, 10 мас. % пыли и 1 мас. % гидратной извести. В способе получения проппанта помол компонентов шихты проводят до размера частиц менее 63 мкм не менее 90 мас. %, причем подачу спекающей добавки осуществляют при скорости подачи 3 кг/мин с частотой частотного преобразователя 15 Гц. Гранулирование измельченной шихты осуществляют в смесителе-грануляторе Eirich с добавлением связующего. Полученные гранулы сушат, рассевают и обжигают во вращающейся печи при температуре 1400°C. Затем проводят рассев гранул с размерами 0,15-2,5 мм.Example 7. The mixture to obtain proppant, as in example 1, characterized in that it includes 65 wt. % bauxite containing Al ₂ O ₃ - 59.6; Fe ₂ O ₃ - 11.5, SiO ₂ - 21.8; CaO - 0.9; MgO - 0.7; TiO ₂ - 3.27; Na ₂ O + K ₂ O - 0.38, Cr ₂ O ₃ - 0.87, 5 wt. % substandard dried granules, 19 wt. % substandard calcined granules, 10 wt. % dust and 1 wt. % hydrated lime. In the method of producing proppant, the grinding of the components of the charge is carried out to a particle size of less than 63 microns, not less than 90 wt. %, and the supply of sintering additives is carried out at a feed rate of 3 kg / min with a frequency of a frequency Converter 15 Hz. Granulation of the crushed mixture is carried out in an Eirich mixer-granulator with the addition of a binder. The obtained granules are dried, sieved and fired in a rotary kiln at a temperature of 1400 ° C. Then sieving of granules with sizes of 0.15-2.5 mm is carried out.

Пример 8. Шихта и способ получения проппанта, как в примере 1, отличающаяся тем, что включает 70 мас. % железистого боксита, содержащего Al₂O₃ - 54,5; Fe₂O₃ - 16,0; SiO₂ - 23,4; СаО - 0,31; MgO - 0,66; TiO₂ 3,18; Na₂O + K₂O - 0,3, 10 мас. % некондиции высушенных гранул, 10 мас. % некондиции обожженных гранул, 8 мас. % пыли, 2 мас. % гидратной извести. В способе получения проппанта помол компонентов проводят до размера частиц менее 63 мкм не менее 87 мас. %, подачу спекающей добавки осуществляют при скорости подачи 6 кг/мин с частотой частотного преобразователя 30 Гц. Затем гранулируют измельченную шихту. Полученные гранулы сушат, рассевают и обжигают во вращающейся печи при температуре 1300°C. Затем проводят рассев гранул на товарные фракции.Example 8. The mixture and the method of producing proppant, as in example 1, characterized in that it includes 70 wt. % ferrous bauxite containing Al ₂ O ₃ - 54.5; Fe ₂ O ₃ - 16.0; SiO ₂ 23.4; CaO - 0.31; MgO 0.66; TiO ₂ 3.18; Na ₂ O + K ₂ O - 0.3, 10 wt. % unconditioned dried granules, 10 wt. % unconditioned charred granules, 8 wt. % dust, 2 wt. % hydrated lime. In the method of producing proppant, the grinding of the components is carried out to a particle size of less than 63 microns, not less than 87 wt. %, the supply of sintering additives is carried out at a feed rate of 6 kg / min with a frequency of a frequency Converter 30 Hz. Then granulate the chopped mixture. The granules obtained are dried, sieved and fired in a rotary kiln at a temperature of 1300 ° C. Then spend the sieving of the granules into commercial fractions.

Пример 9. Шихта для получения проппанта, как в примере 1, отличающаяся тем, что включает 30 мас. % железистого боксита, содержащего Al₂O₃ - 55,0; Fe₂O₃ - 11,2; SiO₂ - 29,5; СаО - 0,7; MgO - 0,2; TiO₂ - 3,01; Na₂O + K₂O - 0,8, 37 мас. % некондиции высушенных гранул, 15 мас. % некондиции обожженных гранул, 15 мас. % пыли, 3 мас. % мела технического марки МТД-1 по ТУ 21-020350-06-92. В способе получения проппанта помол компонентов шихты проводят до размера частиц менее 63 мм не менее 90 мас. %, причем подачу спекающей добавки осуществляют при скорости подачи 9 кг/мин с частотой частотного преобразователя 40 Гц. Полученные гранулы сушат, рассевают и обжигают во вращающейся печи при температуре 1330°C. Затем гранулы рассевают на товарные фракции.Example 9. The mixture to obtain proppant, as in example 1, characterized in that it includes 30 wt. % ferrous bauxite containing Al ₂ O ₃ - 55.0; Fe ₂ O ₃ - 11.2; SiO ₂ 29.5; CaO - 0.7; MgO - 0.2; TiO ₂ 3.01; Na ₂ O + K ₂ O - 0.8, 37 wt. % unconditioned dried granules, 15 wt. % unconditioned charred granules, 15 wt. % dust, 3 wt. % chalk technical grade MTD-1 according to TU 21-020350-06-92. In the method of producing proppant, the grinding of the components of the charge is carried out to a particle size of less than 63 mm, not less than 90 wt. %, and the supply of sintering additives is carried out at a feed rate of 9 kg / min with a frequency of a frequency Converter 40 Hz. The resulting granules are dried, sieved and fired in a rotary kiln at a temperature of 1330 ° C. Then the granules are screened for product fractions.

Пример 10. Шихта для получения проппанта, как в примере 7, отличающаяся тем, что содержит 1,5 мас. % мела технического марки МТД-1 по ТУ 21-020350-06-92. В способе получения проппанта помол и грануляцию производят, как в примере 1, полученные гранулы сушат, рассевают и обжигают во вращающейся печи при температуре 1350°C. Затем проводят рассев гранул на товарные фракции.Example 10. The mixture to obtain proppant, as in example 7, characterized in that it contains 1.5 wt. % chalk technical grade MTD-1 according to TU 21-020350-06-92. In the proppant production method, grinding and granulation are carried out as in Example 1, the obtained granules are dried, sieved and calcined in a rotary kiln at a temperature of 1350 ° C. Then spend the sieving of the granules into commercial fractions.

Пример 11. Способ получения проппанта, как в примере 9, отличающийся тем, что на поверхность проппанта наносится полимерное покрытие из фенолформальдегидной смолы.Example 11. A method of producing proppant, as in example 9, characterized in that a polymer coating of phenol-formaldehyde resin is applied to the surface of the proppant.

Пример 12. Способ получения проппанта, как в примере 6, отличающийся тем, что на поверхность проппанта наносится полимерное покрытие из эпоксидной смолы.Example 12. A method of producing proppant, as in example 6, characterized in that a polymer coating of epoxy resin is applied to the surface of the proppant.

В примерах с 1 по 12 приведены проппанты, охарактеризованные в формуле изобретения при указанных в ней пределах количественных соотношений компонентов.In the examples 1 to 12, the proppants described in the claims are shown for the quantitative ratios of the components indicated therein.

Предлагаемые шихта и способ получения проппанта реализуют экологически безопасную эффективную технологию, позволяющую вовлечь в производство низкосортные виды сырья и техногенные отходы.The proposed mixture and the method of producing proppant implement an environmentally friendly effective technology that allows to involve in the production of low-grade types of raw materials and industrial waste.

Указанный расклинивающий агент обладает необходимыми прочностными характеристиками за счет взаимодействия в процессе спекания СаО-содержащих добавок с Fe₂O₃, Al₂O₃, TiO₂, SiO₂, присутствующими в основном материале, с образованием ферритов, титанатов, алюминатов и силикатов, и повышения степени спекания за счет образования жидкой фазы. Устойчивость к воздействию кислот достигается за счет структуры проппантов с закрытыми изолированными порами, образующейся в результате твердофазовых физико-химических превращений.The specified proppant has the necessary strength characteristics due to the interaction during the sintering of CaO-containing additives with Fe ₂ O ₃ , Al ₂ O ₃ , TiO ₂ , SiO ₂ present in the base material, with the formation of ferrites, titanates, aluminates and silicates, and increase the degree of sintering due to the formation of a liquid phase. Resistance to acids is achieved due to the structure of proppants with closed isolated pores formed as a result of solid-phase physicochemical transformations.

Проппант, полученный в соответствии с данным изобретением, отвечает требованиям Стандарта ISO 13503-5 и может быть использован при добыче нефти и газа методом гидроразрыва пласта при пластовых давлениях до 10000 psi.The proppant obtained in accordance with this invention meets the requirements of ISO 13503-5 and can be used in oil and gas production by hydraulic fracturing at reservoir pressures of up to 10,000 psi.

Claims

1. The mixture to obtain proppant in the form of granules, including calcined ferruginous bauxite and a sintering additive, at least one component of: quicklime or hydrated lime, dolomite, chalk, characterized in that it contains the specified bauxite with a content of Fe ₂ O ₃ 5.5 -35.0 wt. % and additional technogenic waste of proppant production: substandard dried and substandard calcined granules and dust captured by the suction system and electrostatic precipitators, in the following ratio of components, wt. %:

the specified bauxite with a content of Fe ₂ O ₃ 5.5-35.0 wt. % 10.0-75.0 substandard dried granules 3.0-60.0 substandard burnt pellets 5.0-30.0 indicated dust 5.0-40.0 specified sintering additive 0.1-5.0

2. The mixture according to claim 1, characterized in that the substandard calcined granules contain 1.0-30.0 wt. % of the skull.

3. The method of producing proppant in the form of granules with sizes of 0.15-4.0 mm from the charge according to claim 1, comprising grinding the mixture when the sintering agent is fed into the grinding unit at a speed of 0.5-10 kg / min, determined by a frequency of 3, 0-50.0 Hz, granulation in a mixer-granulator with a binder, drying the obtained granules, sieving, firing, cooling and sieving into commercial fractions.

4. The method according to p. 3, characterized in that said substandard calcined granules contain 1.0-30.0 wt. % of the skull.

5. The method according to p. 3, characterized in that the firing of the dried granules is carried out in a rotary kiln at 1150-1400 ° C.

6. The method according to p. 3 characterized in that on the surface of the proppant is applied a polymer coating of phenol-formaldehyde or epoxy.