RU2491254C1 - Method of processing scrap of refractory, construction and ceramic materials for production of ceramic balls and ceramic ball - Google Patents
Method of processing scrap of refractory, construction and ceramic materials for production of ceramic balls and ceramic ball Download PDFInfo
- Publication number
- RU2491254C1 RU2491254C1 RU2012111713/03A RU2012111713A RU2491254C1 RU 2491254 C1 RU2491254 C1 RU 2491254C1 RU 2012111713/03 A RU2012111713/03 A RU 2012111713/03A RU 2012111713 A RU2012111713 A RU 2012111713A RU 2491254 C1 RU2491254 C1 RU 2491254C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- scrap
- spheres
- refractory
- ceramic
- mixture
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims description 21
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 title claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 18
- 238000010276 construction Methods 0.000 title 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 70
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 claims description 18
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 16
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 15
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 10
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 9
- 241001649081 Dina Species 0.000 claims description 7
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 6
- 239000002492 water-soluble polymer binding agent Substances 0.000 claims description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 4
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims description 3
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 3
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 claims description 2
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 claims description 2
- 229920002907 Guar gum Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000008272 agar Substances 0.000 claims description 2
- 229940023476 agar Drugs 0.000 claims description 2
- 235000010419 agar Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001525 carrageenan Polymers 0.000 claims description 2
- 235000010418 carrageenan Nutrition 0.000 claims description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 claims description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010431 corundum Substances 0.000 claims description 2
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 claims description 2
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 claims description 2
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000000665 guar gum Substances 0.000 claims description 2
- 235000010417 guar gum Nutrition 0.000 claims description 2
- 229960002154 guar gum Drugs 0.000 claims description 2
- 235000010987 pectin Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000001814 pectin Substances 0.000 claims description 2
- 229920001277 pectin Polymers 0.000 claims description 2
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims description 2
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims description 2
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 claims description 2
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 claims description 2
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims description 2
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims description 2
- 229940032147 starch Drugs 0.000 claims description 2
- 239000000230 xanthan gum Substances 0.000 claims description 2
- 229920001285 xanthan gum Polymers 0.000 claims description 2
- 235000010493 xanthan gum Nutrition 0.000 claims description 2
- 229940082509 xanthan gum Drugs 0.000 claims description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000945 filler Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 abstract description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 2
- -1 grinding bodies Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 14
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 5
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 description 5
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 3
- 239000000834 fixative Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 3
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 3
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 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 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 2
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 2
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011294 coal tar pitch Substances 0.000 description 2
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052839 forsterite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019830 sodium polyphosphate Nutrition 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 2
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011469 building brick Substances 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical compound [F-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 1
- 239000006069 physical mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 101150101156 slc51a gene Proteins 0.000 description 1
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 description 1
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 description 1
- 235000019832 sodium triphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000005382 thermal cycling Methods 0.000 description 1
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии комплексной переработки промышленных отходов, а именно к переработке лома огнеупорных, строительных и керамических материалов с целью получения сферических материалов, которые могут быть использованы в качестве проппантов, мелющих тел, носителей катализаторов, огнеупорных заполнителей и насыпных фильтров.The invention relates to a technology for the integrated processing of industrial waste, namely the processing of scrap refractory, building and ceramic materials in order to obtain spherical materials that can be used as proppants, grinding media, catalyst supports, refractory aggregates and bulk filters.
Значение огнеупорных, керамических и строительных материалов в развивающейся экономике постоянно возрастает. Их качество во многом определяет уровень развития ряда производств. Одни материалы работают в условиях высоких температур и повышенных нагрузок, поэтому основными требованиями к ним являются высокие плотность, прочность, огнеупорность и определенный химический состав. Другие материалы используются в качестве теплоизоляторов, носителей катализаторов, следовательно, они должны быть высокопористыми и иметь специфичный фазовый состав. Третьи предназначены для службы в условиях многократного термоциклирования, следовательно, должны обладать высокой термической стойкостью. Всему многообразию требований не отвечает ни один современный материал. Этим и объясняется большое количество видов огнеупорных, керамических и строительных материалов, применяющихся в промышленности, технике и быту. Это многообразие предопределяет образование большого количества отходов изделий, обладающих различным химическим и фазовым составом и требующих комплексного подхода к их утилизации.The importance of refractory, ceramic and building materials in a developing economy is constantly increasing. Their quality largely determines the level of development of a number of industries. Some materials work under conditions of high temperatures and high loads, so the main requirements for them are high density, strength, fire resistance and a certain chemical composition. Other materials are used as heat insulators, catalyst supports, therefore, they must be highly porous and have a specific phase composition. Still others are intended for service under conditions of multiple thermal cycling; therefore, they must have high thermal stability. Not a single modern material meets the entire variety of requirements. This explains the large number of types of refractory, ceramic and building materials used in industry, technology and household. This diversity determines the formation of a large amount of waste products with different chemical and phase composition and requiring an integrated approach to their disposal.
В настоящее время известно большое количество технических решений, направленных на переработку огнеупорного лома, подавляющее большинство которых позволяет получать изделия того же химического состава и того же назначения, что и перерабатываемый лом.Currently, there are a large number of technical solutions aimed at processing refractory scrap, the vast majority of which allows you to get products of the same chemical composition and the same purpose as the recycled scrap.
Известна огнеупорная масса (патент РФ №2379255), содержащая огнеупорный магнезиальный заполнитель, органическое связующее, полифосфат натрия и не обязательно борную кислоту и каменноугольный пек, отличающаяся тем, что она содержит в качестве огнеупорного магнезиального заполнителя фракции не более 4,0 мм плавленый периклаз или смесь плавленого периклаза и обеспыленного лома периклазовых или периклазуглеродистых изделий при соотношении, равном 2÷7:7÷2, или смесь обеспыленного лома периклазовых и обеспыленного лома периклазуглеродистых изделий при соотношении, равном 4÷5:5÷4, а в качестве органического связующего содержит формальдегидную смолу при следующем соотношении компонентов, мас.%:A refractory mass is known (RF patent No. 2379255) containing a refractory magnesia aggregate, an organic binder, sodium polyphosphate and optionally boric acid and coal tar pitch, characterized in that it contains fused periclase as a refractory magnesia filler fraction or not more than 4.0 mm or a mixture of fused periclase and dust-free scrap of periclase or periclase-carbon products at a ratio of 2 ÷ 7: 7 ÷ 2, or a mixture of dust-free periclase scrap and dust-free scrap of periclase-carbon products potassium at a ratio of 4 ÷ 5: 5 ÷ 4, and as an organic binder contains formaldehyde resin in the following ratio of components, wt.%:
Недостатком известного технического решения является то, что путем утилизации лома периклазовых огнеупорных изделий получают магнезиальную шихту, пригодную для использования исключительно в производстве магнийсодержащих огнеупоров.A disadvantage of the known technical solution is that by recycling scrap of periclase refractory products, a magnesia mixture suitable for use exclusively in the production of magnesium-containing refractories is obtained.
Известна также шихта для изготовления огнеупоров (патент РФ №2332386), являющаяся продуктом комплексной переработки промышленных отходов с целью получения огнеупорных материалов, а именно переработки огнеупорного лома марки «Динас». Техническим результатом изобретения является повышение прочности и упрощение изготовления изделий. Шихта для изготовления огнеупоров включает заполнитель, жидкое натриевое стекло по сухому остатку, микрокремнеземные металлургические отходы с содержанием SiO2>80% и воду, а в качестве заполнителя она содержит лом динаса и оксид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: лом динаса - 100,0; оксид алюминия - 3,0-15,0; жидкое натриевое стекло по сухому остатку - 2,5-7,0; микрокремнеземные металлургические отходы с содержанием SiO2>80% - 2,5-7,0; вода - 4,0-10,0.There is also known a mixture for the manufacture of refractories (RF patent No. 2332386), which is a product of complex processing of industrial waste in order to obtain refractory materials, namely the processing of refractory scrap brand "Dinas". The technical result of the invention is to increase the strength and simplify the manufacture of products. The mixture for the manufacture of refractories includes aggregate, liquid sodium glass by dry solids, silica fume metallurgical waste with a content of SiO 2 > 80% and water, and as a filler it contains dinas scrap and aluminum oxide in the following ratio, parts by weight: dinas scrap - 100.0; aluminum oxide - 3.0-15.0; liquid sodium glass by dry solids - 2.5-7.0; silica fume metallurgical waste with a content of SiO 2 > 80% - 2.5-7.0; water - 4.0-10.0.
Известное решение также направлено на переработку исключительно динасового лома с целью изготовления из него огнеупорных изделий.The known solution is also aimed at processing exclusively dinas scrap in order to manufacture refractory products from it.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является патент РФ №2229456 «Шихта для изготовления огнеупорных высокопрочных сферических гранул и способ их производства». Изобретение относится к области производства огнеупорных гранулированных материалов, предназначенных для использования в качестве расклинивающего агента при добыче нефти и газа способом гидравлического разрыва пласта. Для изготовления огнеупорных высокопрочных сферических гранул с удельным весом 2,6-2,8 г/см и насыпной плотностью 1,58-1,68 г/см3 используются предварительно дробленный и в последующем обожженный во вращающейся печи лом огнеупорных муллитокремнеземистых изделий с содержанием Аl2O3 не менее 50% и предварительно обожженный боксит с содержанием Аl2O3 не менее 60% Аl2O3 в виде тонкомолотого продукта их совместного помола при следующем соотношении компонентов в шихте, мас.%: обожженный боксит - 33-67, лом огнеупорных муллитокремнеземистых изделий - остальное. Причем соотношение Al2O3:SiO2 (по массе) должно быть не менее 1,0. Предварительный обжиг лома огнеупорных муллитокремнеземистых изделий производится при температуре 1250-1350°С. Обжиг бокситов производится при температуре 1100-1700°С до водопоглощения не более 5-35% в зависимости от содержания в нем Аl2O3. Продукт совместного помола гранулируют, сушат, рассеивают и обжигают во вращающейся печи при температуре 1500-1700°С, после чего производят рассев обожженных гранул.The closest in technical essence to the claimed solution is the RF patent No. 2229456 "The mixture for the manufacture of refractory high-strength spherical granules and the method of production thereof". The invention relates to the production of refractory granular materials intended for use as a proppant in oil and gas production by hydraulic fracturing. For the manufacture of refractory high-strength spherical granules with a specific gravity of 2.6-2.8 g / cm and a bulk density of 1.58-1.68 g / cm 3 pre-crushed and subsequently burnt in a rotary kiln scrap refractory mullite-siliceous products with Al content 2 O 3 not less than 50% and pre-calcined bauxite with an Al 2 O 3 content of not less than 60% Al 2 O 3 in the form of a finely ground product of their joint grinding in the following ratio of components in the charge, wt.%: Calcined bauxite - 33-67, scrap refractory mullite-siliceous products - osta noe. Moreover, the ratio of Al 2 O 3 : SiO 2 (by weight) should be at least 1.0. Preliminary firing of scrap refractory mullite-siliceous products is carried out at a temperature of 1250-1350 ° C. Bauxite is fired at a temperature of 1100-1700 ° C until water absorption is not more than 5-35%, depending on the content of Al 2 O 3 in it . The co-grinding product is granulated, dried, dispersed and fired in a rotary kiln at a temperature of 1500-1700 ° C, after which the sieved granules are sieved.
Недостатком известной шихты и способа производства из нее сферических гранул является то, что указанным способом можно перерабатывать только лом алюмосиликатных огнеупоров, что в значительной степени ограничивает сырьевую базу материалов для производства огнеупорных сфер. Существенным недостатком известного способа изготовления сфер является и то, что помимо термообработки огнеупорного лома необходим также предварительный обжиг боксита, а сами гранулы имеют высокую температуру спекающего обжига. Повышенные значения насыпной плотности и пониженные показатели сферичности/округлости обожженных гранул ограничивают их применение в качестве проппанта, поскольку в последнее время в области изготовления и использования проппантов отчетливо прослеживаются тенденции к снижению насыпной плотности и увеличению показателей сферичности и округлости гранул.A disadvantage of the known mixture and the method of producing spherical granules from it is that only the scrap of aluminosilicate refractories can be processed in this way, which significantly limits the raw material base of materials for the production of refractory spheres. A significant disadvantage of the known method of manufacturing spheres is the fact that in addition to the heat treatment of refractory scrap, preliminary baking of the bauxite is also necessary, and the granules themselves have a high temperature of sintering firing. Increased values of bulk density and reduced sphericity / roundness of the fired granules limit their use as proppant, since recently in the field of manufacture and use of proppants, there has been a clear tendency to decrease bulk density and increase the sphericity and roundness of the granules.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является переработка лома огнеупорных, керамических и строительных изделий с целью получения прочных керамических сфер различного предназначения с общей сферичностью и округлостью не менее 0,9 и изменяемой за счет использования лома различного химического состава насыпной плотностью.The technical problem to which the claimed invention is directed is the processing of scrap refractory, ceramic and building products in order to obtain durable ceramic spheres for various purposes with a total sphericity and roundness of at least 0.9 and variable through the use of scrap of various chemical composition with bulk density.
Указанный результат достигается тем, что в способе переработки лома огнеупорных, строительных и керамических материалов для получения керамических сфер, включающем термообработку лома, его дробление, помол, формирование сфер, их сушку и обжиг, помол дробленого лома осуществляют совместно с природным кварц-полевошпатным песком, в котором 50 и более массовых процентов частиц имеют размер 10 мкм и менее, при следующем соотношении компонентов шихты, мас.%:This result is achieved by the fact that in the method of processing scrap refractory, building and ceramic materials to obtain ceramic spheres, including heat treatment of scrap, its crushing, grinding, forming spheres, drying and firing, grinding crushed scrap is carried out together with natural quartz-feldspar sand, in which 50 or more mass percent of the particles have a size of 10 μm or less, in the following ratio of the components of the mixture, wt.%:
причем совместный помол компонентов шихты осуществляют до остатка на сетке 0,044 мм не более 0,3 мас.% и содержания фракции менее 1 мкм - более 12 мас.%.moreover, the joint grinding of the charge components is carried out to a residue on the grid of 0.044 mm of not more than 0.3 wt.% and the fraction content of less than 1 μm is more than 12 wt.
При этом формирование сфер осуществляют путем приготовления из молотой шихты шликера, в который вводят водорастворимое полимерное связующее вещество. Шликер диспергируют через калибровочные отверстия в водный раствор закрепляющего вещества, полученные сферы сушат и обжигают. Также из молотой шихты можно готовить шликер, который подают на сушку в башенное распылительное сушило, далее в гранулятор, а полученные сферы сушат и обжигают. Или молотую шихту непосредственно подают в гранулятор, а полученные сферы сушат и обжигают.In this case, the formation of spheres is carried out by preparing a slurry from the ground mixture into which a water-soluble polymer binder is introduced. The slip is dispersed through the calibration holes into an aqueous solution of a fixing substance, the resulting spheres are dried and fired. Also, a slurry can be prepared from the ground charge, which is fed to a tower spray dryer for drying, then to a granulator, and the resulting spheres are dried and fired. Or the ground mixture is directly fed to the granulator, and the resulting spheres are dried and fired.
Если в качестве лома используют корундовые или алюмосиликатные огнеупоры, шихта имеет следующий химический состав, мас.%:If corundum or aluminosilicate refractories are used as scrap, the mixture has the following chemical composition, wt.%:
Аl2O3 - 3-15,Al 2 O 3 - 3-15,
SiO2 - 70-92,SiO 2 - 70-92,
Fe2O3 - 1.7-5.6,Fe 2 O 3 - 1.7-5.6,
примеси - остальное.impurities - the rest.
Если в качестве лома используют магнезиальные или магнезиально-силикатные огнеупоры, шихта имеет следующий химический состав, мас.%:If magnesia or magnesia-silicate refractories are used as scrap, the mixture has the following chemical composition, wt.%:
MgO - 2-28,MgO - 2-28,
SiO2 - 52-83,SiO 2 - 52-83,
Fe2O3 - 2-7.5,Fe 2 O 3 - 2-7.5,
Аl2O3 - 1-7,Al 2 O 3 - 1-7,
примеси - остальное.impurities - the rest.
Если в качестве лома используют цирконийсодержащие огнеупоры, шихта имеет следующий химический состав, мас.%:If zirconium-containing refractories are used as scrap, the mixture has the following chemical composition, wt.%:
ZrO2 - 2-25,ZrO 2 - 2-25,
Аl2O3 - 2-10,Al 2 O 3 - 2-10,
SiO2 - 50-85,SiO 2 - 50-85,
Fe2O3 - 1.5-4.0,Fe 2 O 3 - 1.5-4.0,
примеси - остальное.impurities - the rest.
Если в качестве лома огнеупорных изделий используют динасовые огнеупоры, шихта имеет следующий химический состав, мас.%:If dinas refractories are used as scrap of refractory products, the mixture has the following chemical composition, wt.%:
SiO2 - 80-94,SiO 2 - 80-94,
Fe2O3 - 1-3,Fe 2 O 3 - 1-3,
CaO - 0.2-2.8,CaO - 0.2-2.8,
примеси - остальное.impurities - the rest.
Кроме того, указанный лом может представлять собой смесь лома огнеупорных материалов различного химического состава, а также бой строительных или керамических материалов или их смесь как между собой, так и с ломом огнеупорных материалов. В случае необходимости в шихту дополнительно вводят спекающие добавки, состав которых зависит от вида перерабатываемого лома.In addition, this scrap can be a mixture of scrap refractory materials of various chemical composition, as well as the battle of building or ceramic materials, or a mixture of both with each other and with scrap refractory materials. If necessary, sintering additives are added to the charge, the composition of which depends on the type of scrap being processed.
Водорастворимое полимерное связующее вещество выбирается из каррагенов, пектинов, желатинов, альгинатов, целлюлоз, карбоксиметилированных полисахаридов, агара, крахмала, гуаровой смолы, ксантановой смолы, производных акриловой кислоты, полиолов, а водный раствор закрепляющего вещества образует с водорастворимым полимерным связующим веществом водонерастворимое соединение, обеспечивающее закрепление формы гранул. В шликер для улучшения реологических характеристик суспензии дополнительно вводят разжижители, пластификаторы и стабилизаторы. Обжиг керамических сфер осуществляют при температуре 1180-1260°С.The water-soluble polymer binder is selected from carrageenans, pectins, gelatins, alginates, celluloses, carboxymethylated polysaccharides, agar, starch, guar gum, xanthan gum, acrylic acid derivatives, polyols, and an aqueous solution of the fixing substance forms a water-soluble polymer binder with a water-soluble polymer compound, the binder fixing the shape of the granules. Thinners, plasticizers and stabilizers are additionally added to the slip to improve the rheological characteristics of the suspension. Ceramic spheres are fired at a temperature of 1180-1260 ° C.
Результат достигается также тем, что керамическая сфера получена заявляемым способом и может быть применена в качестве проппанта, мелющих тел, огнеупорных заполнителей, носителей катализаторов, насыпных фильтров.The result is also achieved by the fact that the ceramic sphere is obtained by the claimed method and can be used as proppant, grinding media, refractory aggregates, catalyst supports, bulk filters.
Заявляемое техническое решение является универсальным и позволяет в условиях единого производственного цикла на одном и том же технологическом оборудовании перерабатывать подавляющее большинство видов огнеупорного лома, а также лома керамических и строительных изделий различного химического состава в керамические сферы, имеющие широкий спектр применения.The claimed technical solution is universal and allows in the conditions of a single production cycle on the same technological equipment to process the vast majority of types of refractory scrap, as well as scrap of ceramic and building products of various chemical composition into ceramic spheres having a wide range of applications.
Перед измельчением перерабатываемый лом, если это необходимо для окисления металлических включений или выжигания органических примесей, может подвергаться предварительной термообработке. Дробление лома необходимо для улучшения его размолоспособности. Гранулометрический состав дробленого лома зависит от его физико-химических характеристик и определяется отдельно для каждого вида. Необходимость предварительного измельчения природных кварц-полевошпатных песков для получения материалов, в которых 50 и более массовых процентов частиц имеют размер 10 мкм и менее, определена экспериментально. В случае если более 50 мас.% частиц песка имеют размер более 10 мкм при его совместном помоле с утилизируемым ломом дальнейшего доизмельчения песка не происходит. Соотношение компонентов в физической смеси лома огнеупорных, керамических и строительных материалов с природными кварц-полевошпатными песками установлено авторами экспериментальным путем. При содержании лома менее 5 мас.% и песка более 95 мас.% степень переработки лома остается низкой, а материал имеет узкий температурный интервал спекающего обжига. При содержании лома более 35 мас.% и песка менее 65 мас.% нивелируется универсальность заявляемого способа и для каждого вида перерабатываемого материала потребуется отдельный технологический цикл, соответственно каждый вид перерабатываемого материала будет иметь свою температуру спекающего обжига.Before grinding, the processed scrap, if necessary for the oxidation of metal inclusions or burning of organic impurities, may be subjected to preliminary heat treatment. Crushing of scrap is necessary to improve its grinding ability. The granulometric composition of crushed scrap depends on its physical and chemical characteristics and is determined separately for each type. The need for preliminary grinding of natural quartz-feldspar sands to obtain materials in which 50 or more mass percent of particles are 10 microns or less in size is determined experimentally. In the event that more than 50 wt.% Of the sand particles have a size of more than 10 μm when it is milled together with the scrap to be utilized, no further grinding of the sand occurs. The ratio of the components in the physical mixture of scrap refractory, ceramic and building materials with natural quartz-feldspar sands was established by the authors experimentally. When the content of scrap is less than 5 wt.% And sand more than 95 wt.%, The degree of processing of scrap remains low, and the material has a narrow temperature range of sintering firing. When the content of scrap is more than 35 wt.% And sand less than 65 wt.%, The versatility of the proposed method is leveled and a separate technological cycle will be required for each type of processed material, respectively, each type of processed material will have its own sintering temperature.
Поскольку получаемые кремнеземистые керамические материалы являются многокомпонентными, гетерофазными и имеют сложную внутреннюю структуру, совместный помол компонентов шихты необходимо осуществлять до заявляемых параметров. Именно такая степень измельчения позволяет производить из смесей природного песка и лома различной природы товарные керамические сферы. При остатке на сетке 0,044 мм более 0,3 мас.% и содержании фракции менее 1 мкм - менее 12 мас.% из-за неравномерной объемной усадки гранул при обжиге происходит нарушение их сферичности. Кроме того, из-за пониженного содержания субмикронных частиц общее количество стеклофазы становится недостаточным для стабилизации микроструктуры керамики и релаксации внутренних напряжений, что в значительной степени снижает прочность обожженных сфер. Заявляемый химический состав получаемых материалов определяется исключительно видом используемого лома и соотношением лом/песок.Since the resulting siliceous ceramic materials are multicomponent, heterophasic and have a complex internal structure, joint grinding of the charge components must be carried out to the claimed parameters. It is this degree of grinding that makes it possible to produce commercial ceramic spheres from mixtures of natural sand and scrap of various nature. With a residue on the grid of 0.044 mm more than 0.3 wt.% And a fraction content of less than 1 μm - less than 12 wt.% Due to the uneven volumetric shrinkage of the granules during firing, their sphericity is violated. In addition, due to the reduced content of submicron particles, the total amount of the glass phase becomes insufficient to stabilize the ceramic microstructure and relax internal stresses, which significantly reduces the strength of the calcined spheres. The claimed chemical composition of the materials obtained is determined solely by the type of scrap used and the ratio of scrap / sand.
Формирование сфер может осуществляться путем непосредственной подачи молотой шихты в гранулятор или путем приготовления из нее шликера, который подают на сушку в башенное распылительное сушило, а затем в гранулятор. Эти методы могут быть рекомендованы для изготовления сфер, применяемых в качестве носителей катализаторов и насыпных фильтров. Однако наиболее предпочтительным, по мнению авторов, является способ, в котором формирование сфер осуществляют путем приготовления из молотой шихты шликера, в который вводят водорастворимое полимерное связующее вещество. Шликер диспергируют через, по крайней мере, одно калибровочное отверстие в водный раствор закрепляющего вещества, причем в шликер для улучшения реологических характеристик суспензии могут дополнительно вводиться разжижители, пластификаторы и стабилизаторы. Тип указанных веществ и их количество определяются исключительно видом перерабатываемого лома.The formation of spheres can be carried out by directly feeding the ground mixture into a granulator or by preparing a slip from it, which is fed to a tower spray dryer for drying and then to a granulator. These methods can be recommended for the manufacture of spheres used as catalyst carriers and bulk filters. However, the most preferred, according to the authors, is a method in which the formation of spheres is carried out by preparing a slurry from a ground mixture into which a water-soluble polymeric binder is introduced. The slip is dispersed through at least one calibration hole in an aqueous solution of a fixing substance, and thinners, plasticizers and stabilizers can be added to the slip to improve the rheological characteristics of the suspension. The type of substances indicated and their amount are determined solely by the type of scrap processed.
Шликер, содержащий все необходимые добавки, диспергируют через калибровочные отверстия на капли требуемого диаметра, которые отверждают в растворе закрепляющего вещества, после чего полученные сферы высушивают и обжигают при температуре, достаточной для максимального уплотнения гранул. Диаметр калибровочных отверстий определяется требуемым диаметром сфер. Состав раствора закрепляющего вещества находится в зависимости от вида и количества полимерного связующего, а концентрация закрепляющего раствора подбирается индивидуально для каждой пары - полимерное связующее вещество/закрепляющее вещество. В качестве закрепляющего вещества могут быть использованы, например, соли с катионами Ме2+, Ме3+ и анионами
Заявляемый способ формирования позволяет получать сферы практически монофракционного гранулометрического состава (колебания по диаметру гранул не превышают 10%), чего невозможно достичь с использованием других известных способов гранулирования. Поскольку из-за быстрого отверждения не происходит миграции крупных частиц на поверхность сферы, реализуется возможность получения гранулята с практически идеальными показателями сферичности и округлости, что особенно важно при использовании полученного материала в качестве проппанта. Проппант с улучшенными показателями сферичности и округлости обеспечивает преимущественно ламинарный режим движения углеводородов внутри проппантной пачки, а состав материала, близкий к монофракционному, гарантирует образование между сферами высокопроницаемых крупных пустот, не заполненных частицами меньшего диаметра. Наличие однородных крупных пор между сферами укорачивает длину пути добываемого углеводорода внутри слоя проппанта и поддерживает ламинарность потока нефтепродукта за счет отсутствия резкого изменения сечения каналов в пачке расклинивателя. Следует также подчеркнуть, что сферы с бездефектной поверхностью, способны работать на истирание без выкрашивания более продолжительное время, чем гранулированные материалы с низкими показателями сферичности/округлости. Это, в свою очередь, является неоспоримым преимуществом заявляемых сфер при их использовании в качестве мелющих тел. Изготовление сфер по предлагаемому способу позволяет снизить требования к качеству рассева и значительно уменьшить количество рассевного оборудования, так как в данном техническом решении рассев нужен лишь для отделения обломков гранул, которые могут образовываться при технологических перемещениях, сушке и обжиге сырцовых сфер. Обжиг керамических сфер осуществляют при температуре 1180-1260°С. Конечная температура спекающего обжига определяется видом утилизируемого лома, соотношением лом/песок, а также степенью измельчения исходной шихты. Путем побора химического состава материала, использования спекающих добавок и оптимизации режима обжига в заявляемом температурном интервале можно получать как плотно спеченные сферы с заданным насыпным весом и перспективой их использования в качестве проппанта и мелющих тел, так и пористые сферы, используемые в качестве носителей катализаторов или огнеупорных наполнителей. The inventive method of formation allows to obtain a sphere of almost monofraction particle size distribution (fluctuations in the diameter of the granules do not exceed 10%), which cannot be achieved using other known methods of granulation. Since there is no migration of large particles to the surface of the sphere due to rapid curing, it is possible to obtain granules with practically ideal indicators of sphericity and roundness, which is especially important when using the obtained material as a proppant. A proppant with improved sphericity and roundness provides a predominantly laminar mode of movement of hydrocarbons inside the proppant pack, and a material composition close to monofraction ensures the formation of highly permeable large voids between spheres not filled with particles of smaller diameter. The presence of uniform large pores between the spheres shortens the path length of the produced hydrocarbon inside the proppant layer and maintains the laminar flow of the oil product due to the absence of a sharp change in the cross section of the channels in the proppant pack. It should also be emphasized that spheres with a defect-free surface are able to work on abrasion without chipping for a longer time than granular materials with low sphericity / roundness. This, in turn, is an indisputable advantage of the claimed areas when used as grinding media. The manufacture of spheres according to the proposed method allows to reduce the requirements for sieving quality and significantly reduce the number of sieving equipment, since in this technical solution sieving is needed only to separate the fragments of granules that can be formed during technological movements, drying and firing of raw spheres. Ceramic spheres are fired at a temperature of 1180-1260 ° C. The final temperature of the sintering firing is determined by the type of scrap to be utilized, the ratio of scrap / sand, as well as the degree of grinding of the initial charge. By collecting the chemical composition of the material, using sintering additives and optimizing the firing regime in the claimed temperature range, it is possible to obtain both densely sintered spheres with a given bulk density and the prospect of their use as proppant and grinding media, as well as porous spheres used as catalyst carriers or refractory fillers.
Примеры осуществления изобретения.Examples of carrying out the invention.
В качестве природного кварц-полевошпатного песка использован песок следующего химического состава, мас.%: SiO2 - 94-95, Аl2O3 - 0.7-0.8, СаО - 0,3-0,4, Na2O - 0,5-0,6, К2O - 0.9-1,1, Fe2O3 - 1,5-2, примеси - остальное.Sand of the following chemical composition was used as natural quartz-feldspar sand, wt.%: SiO 2 - 94-95, Al 2 O 3 - 0.7-0.8, CaO - 0.3-0.4, Na 2 O - 0.5 -0.6, K 2 O - 0.9-1.1, Fe 2 O 3 - 1.5-2, impurities - the rest.
Возможно применение любых природных песков или их смесей при соблюдении заявляемых параметров шихты.It is possible to use any natural sand or mixtures thereof, subject to the claimed parameters of the charge.
У полученных сфер фракции 0,425-0,85 мм определяли насыпную плотность, показатели сферичности/округлости и долю разрушенных гранул согласно требованиям ISO 13503-2:2006(Е). По мнению авторов, указанный стандарт наиболее адекватно отражает требования к потребительским свойствам керамических сфер. Результаты измерений представлены в таблице.For the obtained spheres of the 0.425-0.85 mm fraction, bulk density, sphericity / roundness indices, and the fraction of broken granules were determined in accordance with the requirements of ISO 13503-2: 2006 (E). According to the authors, this standard most adequately reflects the requirements for consumer properties of ceramic spheres. The measurement results are presented in the table.
Пример 1.Example 1
9 кг кварц-полевошпатного песка, предварительно измельченного таким образом, что 52 мас.% частиц имели размер менее 10 мкм, смешивали с 1 кг дробленного до фракции менее 10 мм лома шамотных огнеупорных изделий. Полученную смесь подвергали сухому помолу до остатка на сетке 0,044 мм - 0,3 мас.%) и содержания фракции менее 1 мкм - приблизительно 14 мас.%. Контроль фракционного состава проводился на фотоседименто-графе Horiba LA-300. Шихту, содержащую 91 мас.% - SiO2, 3,8 мас.% - Аl2O3, 1,7 мас.% - Fe2O3, примеси - остальное, гранулировали на лабораторном тарельчатом грануляторе и обжигали при температуре 1200°С.9 kg of quartz-feldspar sand, previously crushed so that 52 wt.% Of the particles had a size of less than 10 microns, were mixed with 1 kg of scrap of chamotte refractory products crushed to a fraction of less than 10 mm. The resulting mixture was subjected to dry grinding to a residue on a grid of 0.044 mm — 0.3 wt.%) And a fraction content of less than 1 μm — about 14 wt.%. The fractional composition was monitored on a Horiba LA-300 photosediment graph. A mixture containing 91 wt.% - SiO 2 , 3.8 wt.% - Al 2 O 3 , 1.7 wt.% - Fe 2 O 3 , impurities - the rest, was granulated on a laboratory plate granulator and fired at a temperature of 1200 ° FROM.
Пример 2.Example 2
6,5 кг кварц-полевошпатного песка, предварительно измельченного таким образом, что 55 мас.% частиц имели размер менее 10 мкм, смешивали с 3,5 кг дробленного до фракции менее 10 мм лома форстеритовых огнеупорных изделий. Полученную смесь подвергали сухому помолу до остатка на сетке 0,044 мм - 0,2 мас.% и содержания фракции менее 1 мкм - приблизительно 15 мас.%). Контроль фракционного состава проводился на фотоседиментографе Horiba LA - 300. Шихту, содержащую 19,5 мас.% - MgO, 68,9 мас.% - SiO2, 2,81 мас.%) - Аl2O3, 5,65 мас.% - Fe2O3, примеси - остальное, гранулировали на лабораторном тарельчатом грануляторе и обжигали при температуре 1240°С.6.5 kg of quartz-feldspar sand, previously crushed so that 55 wt.% Of the particles had a size of less than 10 microns, was mixed with 3.5 kg of scrap of forsterite refractory products crushed to a fraction of less than 10 mm. The resulting mixture was subjected to dry grinding to a residue on a grid of 0.044 mm — 0.2 wt.% And a fraction content of less than 1 μm — about 15 wt.%). The fractional composition was monitored on a Horiba LA-300 photosedimentograph. A mixture containing 19.5 wt.% - MgO, 68.9 wt.% - SiO 2 , 2.81 wt.%) - Al 2 O 3 , 5.65 wt. .% - Fe 2 O 3 , impurities - the rest, were granulated on a laboratory plate granulator and fired at a temperature of 1240 ° C.
Пример 3.Example 3
8 кг кварц-полевошпатного песка, предварительно измельченного таким образом, что 57 мас.% частиц имели размер менее 10 мкм, смешивали с 2 кг дробленного до фракции менее 2 мм лома динасовых огнеупоров. В качестве спекающей добавки в шихту вводили 0,3 мас.% соды. Полученную смесь подвергали сухому помолу до остатка на сетке 0,044 мм - 0,2 мас.%) и содержания фракции менее 1 мкм - приблизительно 15 мас.%. Контроль фракционного состава проводился на фотоседиментографе Horiba LA - 300. Шихту, содержащую 93,7 мас.% - SiO2, 1,95 мас.% - Fe2O3, 0,52 мас.% - СаО, примеси - остальное, гранулировали на лабораторном тарельчатом грануляторе и обжигали при температуре 1210°С.8 kg of quartz-feldspar sand, previously crushed so that 57 wt.% Of the particles had a size of less than 10 μm, were mixed with 2 kg of scrap dinas refractories crushed to a fraction of less than 2 mm. As a sintering additive, 0.3 wt.% Soda was introduced into the charge. The resulting mixture was dry milled to a residue on a mesh of 0.044 mm — 0.2 wt.%) And a fraction content of less than 1 μm — about 15 wt.%. The fractional composition was monitored on a Horiba LA-300 photosedimentograph. A mixture containing 93.7 wt.% - SiO 2 , 1.95 wt.% - Fe 2 O 3 , 0.52 wt.% - CaO, impurities - the rest was granulated on a laboratory dish-shaped granulator and fired at a temperature of 1210 ° C.
Пример 4.Example 4
8 кг кварц-полевошпатного песка, предварительно измельченного таким образом, что 53 мас.% частиц имели размер менее 10 мкм, смешивали с 2 кг термообработанного при 900°С и дробленного до фракции менее 2 мм лома керамических диафрагм, отработавших в установках электрохимической активации воды и содержащих 80 мас.% - Аl2O3, 20 мас.% - ZrO2. Полученную смесь подвергали сухому помолу до остатка на сетке 0,044 мм - 0,3 мас.% и содержания фракции менее 1 мкм - приблизительно 15 мас.%. Контроль фракционного состава проводился на фотоседиментографе Horiba LA - 300. Шихту, содержащую 84,6 мас.% - SiO2, 8,3 мас.% - Аl2O3, 1,56 мас.% - Fe2O3, 2,0 мас.% - ZrO2, примеси - остальное, гранулировали на лабораторном тарельчатом грануляторе и обжигали при температуре 1260°С.8 kg of quartz-feldspar sand, pre-crushed so that 53 wt.% Of the particles had a size of less than 10 microns, was mixed with 2 kg of heat-treated at 900 ° C and crushed to a fraction of less than 2 mm of scrap ceramic diaphragms spent in electrochemical activation of water and containing 80 wt.% - Al 2 O 3 , 20 wt.% - ZrO 2 . The resulting mixture was subjected to dry grinding to a residue on a grid of 0.044 mm — 0.3 wt.% And a fraction content of less than 1 μm — about 15 wt.%. The fractional composition was monitored on a Horiba LA-300 photosedimentograph. A mixture containing 84.6 wt.% - SiO 2 , 8.3 wt.% - Al 2 O 3 , 1.56 wt.% - Fe 2 O 3 , 2, 0 wt.% - ZrO 2 , impurities - the rest, was granulated on a laboratory plate granulator and fired at a temperature of 1260 ° C.
Пример 5.Example 5
9 кг кварц-полевошпатного песка, предварительно измельченного таким образом, что 52 мас.% частиц имели размер менее 10 мкм, смешивали с 0,5 кг дробленного до фракции менее 10 мм лома шамотных огнеупорных изделий и 0,5 кг дробленого до фракции менее 10 мм лома форстеритовых огнеупорных изделий. Полученную смесь подвергали сухому помолу до остатка на сетке 0,044 мм - 0,3 мас.% и содержания фракции менее 1 мкм - приблизительно 14 мас.%. Контроль фракционного состава проводился на фотоседиментографе Horiba LA - 300. Шихту, содержащую 91,26 мас.% - SiO2, 2,91 мас.%) - Аl2O3, 2,1 мас.% - MgO, 1,17 мас.% - Fe2O3, примеси - остальное, гранулировали на лабораторном тарельчатом грануляторе и обжигали при температуре 1180°С.9 kg of quartz-feldspar sand, previously crushed in such a way that 52 wt.% Of the particles had a size of less than 10 microns, were mixed with 0.5 kg of scrap of chamotte refractory products crushed to a fraction of less than 10 mm and 0.5 kg of crushed to a fraction of less than 10 mm scrap of forsterite refractory products. The resulting mixture was subjected to dry grinding to a residue on a grid of 0.044 mm — 0.3 wt.% And a fraction content of less than 1 μm — about 14 wt.%. The fractional composition was monitored on a Horiba LA-300 photosedimentograph. A mixture containing 91.26 wt.% - SiO 2 , 2.91 wt.%) - Al 2 O 3 , 2.1 wt.% - MgO, 1.17 wt. .% - Fe 2 O 3 , impurities - the rest, were granulated on a laboratory plate granulator and fired at a temperature of 1180 ° C.
Пример 6.Example 6
9 кг кварц-полевошпатного песка, предварительно измельченного таким образом, что 52 мас.% частиц имели размер менее 10 мкм, смешивали с 1 кг дробленного до фракции менее 10 мм лома красного строительного кирпича. Полученную смесь подвергали сухому помолу до остатка на сетке 0,044 мм - 0,3 мас.% и содержания фракции менее 1 мкм - приблизительно 14 мас.%). Контроль фракционного состава проводился на фотоседиментографе Horiba LA - 300. Шихту, содержащую 90,4 мас.% - SiO2, 2,9 мас.% - Аl2O3, 1,19 мас.% - MgO, 2,54 мас.% - Fe2O3, примеси - остальное, гранулировали на лабораторном тарельчатом грануляторе и обжигали при температуре 1260°С.9 kg of quartz-feldspar sand, previously crushed in such a way that 52 wt.% Of the particles had a size of less than 10 microns, was mixed with 1 kg of scrap red building brick crushed to a fraction of less than 10 mm. The resulting mixture was subjected to dry grinding to a residue on a grid of 0.044 mm — 0.3 wt.% And a fraction content of less than 1 μm — about 14 wt.%). The fractional composition was monitored on a Horiba LA-300 photosedimentograph. A mixture containing 90.4 wt.% - SiO 2 , 2.9 wt.% - Al 2 O 3 , 1.19 wt.% - MgO, 2.54 wt. % - Fe 2 O 3 , impurities - the rest, were granulated on a laboratory plate granulator and fired at a temperature of 1260 ° C.
Пример 7.Example 7
100 т шихты из примера 2 подвергали сухому, а затем мокрому помолу до остатка на сетке 0,044 мм - 0,1 мас.% и содержания фракции менее 1 мкм - приблизительно 18 мас.%. Во время мокрого помола в суспензию в качестве спекающей добавки вводили апатит в количестве 1000 кг (1,0 мас.%) в пересчете на сухое вещество. Подготовленный таким образом шликер влажностью 35% подавали в промышленное башенное распылительное сушило, полученный материал гранулировали на тарельчатых грануляторах диаметром 3 м, сушили и обжигали во вращающейся печи при температуре 1260°С.100 tons of the mixture from example 2 was subjected to dry and then wet grinding to a residue on a mesh of 0.044 mm — 0.1 wt.% And a fraction content of less than 1 μm — about 18 wt.%. During wet grinding, apatite in an amount of 1000 kg (1.0 wt.%) In terms of dry matter was added to the suspension as a sintering agent. A slurry thus prepared with a moisture content of 35% was fed into an industrial tower spray dryer, the resulting material was granulated on a plate granulator with a diameter of 3 m, dried and fired in a rotary kiln at a temperature of 1260 ° C.
Пример 8.Example 8
Молотую шихту из примера 2 в количестве 650 г помещали в лабораторную пропеллерную мешалку, куда добавляли 350 г воды, затем при постоянном перемешивании добавляли в качестве разжижителя триполифосфат натрия в количестве 0,3 мас.% (3 г), а в качестве полимерного связующего карбоксиметилцеллюлозу «Полицелл VCMC LV» в количестве 1,2 мас.% (12 г). Приготовленный таким образом шликер подавали в диспергатор с 300 калибровочными отверстиями и при помощи источника горизонтальных акустических колебаний частотой 390 Гц разбивали на капли, которые направляли для отверждения в емкость с 7%-ным раствором АlСl3. Отвержденные сферы отмывали от раствора хлорида алюминия проточной водой, высушивали до влажности 1,5-2% и обжигали в лабораторной печи с карбидкремниевыми электронагревателями при температуре 1260°С.The ground mixture from Example 2 in an amount of 650 g was placed in a laboratory propeller mixer, to which 350 g of water was added, then sodium tripolyphosphate in the amount of 0.3 wt.% (3 g) was added as a diluent, and carboxymethyl cellulose was used as a polymer binder "Polycell VCMC LV" in an amount of 1.2 wt.% (12 g). The slip prepared in this way was fed into a disperser with 300 calibration holes and, using a source of horizontal acoustic vibrations with a frequency of 390 Hz, was divided into droplets, which were sent for curing into a container with a 7% AlCl 3 solution. The cured spheres were washed from a solution of aluminum chloride under running water, dried to a moisture content of 1.5-2% and calcined in a laboratory furnace with silicon carbide electric heaters at a temperature of 1260 ° C.
Пример 9.Example 9
Молотую шихту из примера 6 в количестве 650 г помещали в лабораторную пропеллерную мешалку, куда добавляли 350 г воды, затем при постоянном перемешивании в качестве разжижающей добавки вводили соду в количестве 0,5 мас.% (5 г), а в качестве полимерного связующего - альгинат натрия в количестве 1,1 мас.% (11 г). Приготовленный таким образом шликер подавали в диспергатор с 1 калибровочным отверстием и при помощи источника вертикальных акустических колебаний частотой 370 Гц разбивали на капли, которые направляли для отверждения в емкость с 6%-ным раствором хлористого кальция. Отвержденные сферы отмывали от раствора хлорида кальция проточной водой, высушивали до влажности 1,5-2% и обжигали в лабораторной печи с карбидкремниевыми электронагревателями при температуре 1180°С.The ground mixture from Example 6 in an amount of 650 g was placed in a laboratory propeller mixer, to which 350 g of water was added, then, with constant stirring, soda in the amount of 0.5 wt.% (5 g) was added as a diluting agent, and as a polymer binder sodium alginate in an amount of 1.1 wt.% (11 g). The slip prepared in this way was fed into a disperser with 1 calibration hole and, using a source of vertical acoustic waves with a frequency of 370 Hz, was divided into droplets, which were sent for curing into a container with a 6% solution of calcium chloride. The cured spheres were washed from a solution of calcium chloride with running water, dried to a moisture content of 1.5-2% and calcined in a laboratory furnace with silicon carbide electric heaters at a temperature of 1180 ° C.
Анализ данных таблицы показывает, что сферы, полученные заявляемым способом (примеры 1, 2, 4, 6, 7, 8), при более низком насыпном весе обладают повышенной прочностью, а сферы, полученные путем диспергирования шликера в раствор закрепляющего вещества (примеры 8, 9), имеют лучшие показатели сферичности/округлости по сравнению с прототипом. Таким образом, указанные материалы могут быть рекомендованы для использования в качестве проппанта или мелющих тел. Легковесные сферы (примеры 3,5) также обладают приемлемой прочностью при высоких показателях сферичности/округлости и могут применяться как в качестве проппанта, так и в качестве огнеупорных заполнителей или насыпных фильтров. Кроме того, пористая сфера из примера 5 может быть пригодна для использования в качестве носителя катализатора.Analysis of the data in the table shows that the spheres obtained by the claimed method (examples 1, 2, 4, 6, 7, 8), with a lower bulk weight, have increased strength, and the spheres obtained by dispersing the slip in a solution of fixing substance (examples 8, 9) have better sphericity / roundness compared to the prototype. Thus, these materials can be recommended for use as proppant or grinding media. Lightweight spheres (examples 3,5) also have acceptable strength with high sphericity / roundness and can be used both as proppant and as refractory aggregates or bulk filters. In addition, the porous sphere of Example 5 may be suitable for use as a catalyst support.
Claims (16)
лом - 5-35;
кварц-полевошпатный песок - 65-95,
причем совместный помол компонентов шихты осуществляют до остатка на сетке 0,044 мм не более 0,3 мас.% и содержания фракции менее 1 мкм - более 12 мас.%.1. A method of processing scrap refractory, building and ceramic materials to produce ceramic spheres, including heat treatment of scrap, its crushing, grinding, forming spheres, drying and firing, characterized in that the grinding of crushed scrap is carried out together with natural quartz-feldspar sand, in which 50 or more mass percent of the particles have a size of 10 μm or less, in the following ratio of the components of the mixture, wt.%:
scrap - 5-35;
quartz-feldspar sand - 65-95,
moreover, the joint grinding of the charge components is carried out to a residue on the grid of 0.044 mm of not more than 0.3 wt.% and the fraction content of less than 1 μm - more than 12 wt.%.
Al2O3 - 3-15;
SiO2 - 70-92;
Fe2O3 - 1,7-5,6;
примеси - остальное.5. The method according to claim 1, characterized in that corundum or aluminosilicate refractories are used as scrap, while the charge has the following chemical composition, wt.%:
Al 2 O 3 - 3-15;
SiO 2 70-92;
Fe 2 O 3 - 1.7-5.6;
impurities - the rest.
MgO - 2-28;
SiO2 - 52-83;
Fe2O3 - 2-7,5;
Al2O3 - 2-7;
примеси - остальное.6. The method according to claim 1, characterized in that the scrap used is magnesia or magnesia-silicate refractories, while the mixture has the following chemical composition, wt.%:
MgO - 2-28;
SiO 2 - 52-83;
Fe 2 O 3 - 2-7.5;
Al 2 O 3 - 2-7;
impurities - the rest.
ZrO2 - 2-25;
Al2O3 - 2-10;
SiO2 - 50-85;
Fe2O3 - 1,5-4,0;
примеси - остальное.7. The method according to claim 1, characterized in that the zirconium-containing refractories are used as scrap, while the charge has the following chemical composition, wt.%:
ZrO 2 - 2-25;
Al 2 O 3 - 2-10;
SiO 2 - 50-85;
Fe 2 O 3 - 1.5-4.0;
impurities - the rest.
SiO2 - 80-94;
Fe2O3 - 1-3;
CaO - 0,2-2,8;
примеси - остальное.8. The method according to claim 1, characterized in that as scrap refractory products use dinas refractories, while the mixture has the following chemical composition, wt.%:
SiO 2 - 80-94;
Fe 2 O 3 - 1-3;
CaO 0.2-2.8;
impurities - the rest.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012111713/03A RU2491254C1 (en) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | Method of processing scrap of refractory, construction and ceramic materials for production of ceramic balls and ceramic ball |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012111713/03A RU2491254C1 (en) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | Method of processing scrap of refractory, construction and ceramic materials for production of ceramic balls and ceramic ball |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2491254C1 true RU2491254C1 (en) | 2013-08-27 |
Family
ID=49163801
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012111713/03A RU2491254C1 (en) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | Method of processing scrap of refractory, construction and ceramic materials for production of ceramic balls and ceramic ball |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2491254C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2559266C1 (en) * | 2014-08-05 | 2015-08-10 | Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Proppant and production method of proppant |
RU2698880C1 (en) * | 2018-04-09 | 2019-08-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" | Method of making ceramics based on zirconium dioxide |
RU2719978C1 (en) * | 2019-12-13 | 2020-04-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук | Method of producing construction articles based on silica-containing binder |
RU2781688C1 (en) * | 2022-04-12 | 2022-10-17 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Charge for the manufacture of ceramic proppant and proppant |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1058930A1 (en) * | 1981-03-13 | 1983-12-07 | Институт металлургии и обогащения АН КазССР | Method for making laminated refractory granules |
RU2229456C2 (en) * | 2002-04-02 | 2004-05-27 | Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Charge for manufacturing high-strength refractory spherical granules and a method for manufacture thereof |
RU2332386C2 (en) * | 2006-03-06 | 2008-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Экология-Вторичные ресурсы" (ООО "Экология-Вторичные ресурсы") | Furnace burden for firebrick production |
RU2379255C2 (en) * | 2007-11-19 | 2010-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное объединение "ВОСТИО-УРАЛ" | Refractory mixture |
-
2012
- 2012-03-27 RU RU2012111713/03A patent/RU2491254C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1058930A1 (en) * | 1981-03-13 | 1983-12-07 | Институт металлургии и обогащения АН КазССР | Method for making laminated refractory granules |
RU2229456C2 (en) * | 2002-04-02 | 2004-05-27 | Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Charge for manufacturing high-strength refractory spherical granules and a method for manufacture thereof |
RU2332386C2 (en) * | 2006-03-06 | 2008-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Экология-Вторичные ресурсы" (ООО "Экология-Вторичные ресурсы") | Furnace burden for firebrick production |
RU2379255C2 (en) * | 2007-11-19 | 2010-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное объединение "ВОСТИО-УРАЛ" | Refractory mixture |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2559266C1 (en) * | 2014-08-05 | 2015-08-10 | Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Proppant and production method of proppant |
RU2698880C1 (en) * | 2018-04-09 | 2019-08-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" | Method of making ceramics based on zirconium dioxide |
RU2719978C1 (en) * | 2019-12-13 | 2020-04-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук | Method of producing construction articles based on silica-containing binder |
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 |
---|---|---|
RU2459852C1 (en) | Manufacturing method of ceramic proppant, and proppant itself | |
US8614157B2 (en) | Sintered particles and methods for producing sintered particles from a slurry of an alumina-containing raw material | |
CN102753648B (en) | Hydraulic fracturing proppants containing inorfil | |
EP0207668A1 (en) | Ceramic spheroids having low density and high crush resistance | |
RU2615563C9 (en) | Ceramic proppant and its production method | |
TWI619680B (en) | Method for preparing porous material | |
EA009639B1 (en) | Ceramic proppant with low specific weight | |
KR101794362B1 (en) | Ore fine agglomerate to be used in sintering process and production process of ore fines agglomerate | |
EA009375B1 (en) | Precursor compositions for ceramic products | |
RU2463329C1 (en) | Method of producing silicon-magnesium proppant, and proppant | |
TWI558657B (en) | Nano carbon tubes are used in fine ore aggregates to increase their mechanical strength | |
CN103553658B (en) | Impermeable brick for aluminum reduction cell and preparation method thereof | |
RU2513792C1 (en) | Method for manufacturing of light-weight high-silica magnesium-containing proppant for production of shale hydrocarbons | |
US20150184064A1 (en) | Proppants and Anti-Flowback Additives Comprising Flash Calcined Clay, Methods of Manufacture, and Methods of Use | |
RU2491254C1 (en) | Method of processing scrap of refractory, construction and ceramic materials for production of ceramic balls and ceramic ball | |
CN104560006A (en) | Process for preparing ceramsite proppant by using magnesium slag and ceramsite proppant | |
CN109896840A (en) | A method of porous biological carrier is prepared using gangue | |
RU2476476C2 (en) | Manufacturing method of ceramic proppant, and proppant itself | |
Vakalova et al. | Phase formation, structure and properties of light-weight aluminosilicate proppants based on clay-diabase and clay-granite binary mixes | |
RU2267010C1 (en) | Proppant and a method for manufacturing thereof | |
CN104891959B (en) | A kind of method with red mud and ceramic tile waste material as raw material and through embedding SINTERING PRODUCTION haydite | |
CN101851110A (en) | Method for preparing lightweight building material ceramsite by using slate saw mud | |
RU2563866C1 (en) | Method to produce fine-grain glass foam ceramics | |
CN112209735A (en) | Method for manufacturing high-strength foamed ceramic | |
CN107915471A (en) | A kind of light thermal-insulation aggregate and method that iron-stone tailing is prepared using large-sized rotary kiln |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210328 |