RU2608100C1 - Шихта и способ получения проппанта - Google Patents
Шихта и способ получения проппанта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2608100C1 RU2608100C1 RU2015136085A RU2015136085A RU2608100C1 RU 2608100 C1 RU2608100 C1 RU 2608100C1 RU 2015136085 A RU2015136085 A RU 2015136085A RU 2015136085 A RU2015136085 A RU 2015136085A RU 2608100 C1 RU2608100 C1 RU 2608100C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coal
- mixture
- ash
- proppant
- granules
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 90
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 88
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 40
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 30
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 14
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 12
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims abstract description 10
- MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N O.O.O.[Al] Chemical compound O.O.O.[Al] MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims abstract description 8
- INJRKJPEYSAMPD-UHFFFAOYSA-N aluminum;silicic acid;hydrate Chemical compound O.[Al].[Al].O[Si](O)(O)O INJRKJPEYSAMPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052849 andalusite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000010443 kyanite Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052850 kyanite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052851 sillimanite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims abstract description 6
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 5
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 claims abstract description 5
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 4
- -1 technical chalk Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 3
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 claims abstract description 3
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims abstract description 3
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 claims abstract description 3
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims abstract 2
- 239000002956 ash Substances 0.000 claims description 30
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 17
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 14
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 abstract description 11
- JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N calcium silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004117 Lignosulphonate Substances 0.000 abstract 1
- 235000019357 lignosulphonate Nutrition 0.000 abstract 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 37
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 29
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 26
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 25
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 14
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 8
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 7
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Substances [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 6
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052664 nepheline Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010434 nepheline Substances 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OJMOMXZKOWKUTA-UHFFFAOYSA-N aluminum;borate Chemical class [Al+3].[O-]B([O-])[O-] OJMOMXZKOWKUTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 4
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 4
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 239000012717 electrostatic precipitator Substances 0.000 description 3
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Chemical group 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical class [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 2
- 235000011160 magnesium carbonates Nutrition 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 description 1
- 229910017855 NH 4 F Inorganic materials 0.000 description 1
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910001579 aluminosilicate mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N calcium;oxido(oxo)alumane Chemical compound [Ca+2].[O-][Al]=O.[O-][Al]=O XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 1
- 239000010883 coal ash Substances 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 229910001679 gibbsite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004407 iron oxides and hydroxides Substances 0.000 description 1
- 235000010213 iron oxides and hydroxides Nutrition 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000010534 mechanism of action Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229940072033 potash Drugs 0.000 description 1
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Substances [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
- C09K8/80—Compositions for reinforcing fractures, e.g. compositions of proppants used to keep the fractures open
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
- C04B18/067—Slags
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
- C04B18/08—Flue dust, i.e. fly ash
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству проппантов - расклинивающих гранул, применяемых при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва пласта. Технический результат - уменьшение плотности проппанта и использование техногенных отходов при производстве проппантов. Шихта для получения проппанта, включающая алюмосиликатное сырье и спекающую добавку, содержит в качестве алюмосиликатного сырья смесь состава, мас.%: минеральная часть угля Канско-Ачинского или Кузнецкого, или Экибастузского или Подмосковного угольных бассейнов - отходы обогащения угля или их смесь с золошлаком и/или золой уноса 10,0-90,0 и по крайней мере один компонент из: боксит, каолин, кианит, силлиманит, андалузит, аморфный глинозем - остальное, а в качестве спекающей добавки - по крайней мере один компонент из: белитовый шлам, мел технический, доломит, борная кислота, фторид аммония или кальция, при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанный алюмосиликатный компонент 70,0-99,5, указанная спекающая добавка 0,5-30,0. Способ получения проппанта с пикнометрической плотностью 1,5-2,9 г/см3 и размерами 0,2-4 мм из указанной выше шихты, включающий предварительную термообработку отходов углеобогащения, боксита, каолина, кианита, силлиманита, андалузита при 850-1450°С, а аморфного глинозема, золошлаковых отходов, золы-уноса, спекающей добавки - при 110-550°С, помол компонентов шихты, гранулирование в смесителе-грануляторе молотой шихты со связующим - 3%-ным водным раствором карбоксиметилцеллюлозы или метилцеллюлозы, или лигносульфонатов технических при количестве связующего 10,0-40,0% от массы шихты, сушку гранул, рассев полученных гранул, их обжиг во вращающейся печи, охлаждение до температуры окружающей среды и рассев их на товарные фракции. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. 2 н. и 2 з. п. ф-лы, 24 пр., 1 табл.
Description
Изобретение относится к производству проппантов – расклинивающих гранул, применяемых при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва пласта (ГРП).
ГРП – наиболее эффективный способ добычи нефти и газа, позволяющий значительно увеличить производительность скважин. Сущность метода ГРП в том, что в продуктивный слой под большим давлением закачивают жидкость, в результате чего образуются трещины, которые во много раз увеличивают площадь охвата продуктивной зоны. Проппанты, проникая с жидкостью гидроразрыва в трещины и заполняя их, создают прочный расклинивающий каркас с высокой проницаемостью для нефти и газа. Проппанты отличаются способностью выдерживать высокие пластовые давления и противостоять агрессивной среде при высоких температурах.
В настоящее время в качестве проппантов используют фракционированный кварцевый песок, в том числе песок с полимерным покрытием, и керамические проппанты, в том числе керамические проппанты с полимерным покрытием.
Керамические проппанты, как правило, получают грануляцией предварительно обожженного и измельченного алюмосиликатного сырья. Химический состав и структура полученных фаз обожженных гранул определяют прочность проппантов, плотность и химическую стойкость, которые, в свою очередь, определяют проводимость трещины гидроразрыва.
Классическим примером получения проппантов из предварительно обожженного боксита является патент /1/. Плотность полученных проппантов составляет более 3,4 г/см3.
Уменьшение плотности проппантов увеличивает эффективность их применения при ГРП. Одним из способов уменьшения плотности проппантов является увеличение содержания оксида кремния в исходном сырье. Отходы углеобогащения, золошлаковые отходы, образующиеся при сжигании углей, - наиболее доступный и дешевый источник алюмосиликатного сырья с повышенным содержанием оксида кремния. Применение золошлаковых отходов в производстве проппантов известно из ряда изобретений.
Шихта для получения проппантов, содержащая золу, описана в патенте /2/. Для увеличения прочности проппантов к золе добавляют глиноземную пыль, уловленную в фильтрах печей кальцинации глинозема.
Проппант, состоящий из ядра, образованного из низкоглиноземистого вещества, в частности, золы от сжигания углей или шламовых отходов глиноземного производства, и оболочки, образованной высокоглиноземистым веществом, описан в патенте /3/.
Идея получения проппантов, состоящих из ядра, содержащего золу-уноса, и оболочек, использована также в изобретении /4/, согласно которому относительно легкие и высокопрочные проппанты состоят из ядра и одной или нескольких оболочек, при этом ядро получают спеканием золы-уноса с глиной или каолином, или бокситом, а оболочки – спеканием боксита. Ядро проппантов содержит около 70,0 мас. % золы-уноса, около 15,0 мас. % боксита и около 15,0 мас. % каолина. Обжиг гранул предлагается проводить при температурах 1200-1280°С.
Использование золы от сжигания углей в качестве порообразователя при получении проппантов описано в патентах /5, 6/. Содержание порообразователя составляет 1,0-25,0 мас.%.
Синтетические проппанты высокой прочности и низкой плотности предложены авторами изобретения /7/. Среди многочисленных наполнителей полимерного материала проппанты могут содержать золу-уноса и ценосферы. Сочетание отверждаемого полимера с наполнителями позволяет получить, как считают авторы изобретения, проппанты с плотностью 1,15-2,5 г/см3, выдерживающие давление сжатия до 10000 psi.
Зольная пыль применяется в проппантах, описанных в патенте /8/.
Проппанты, содержащие микросферы, выделенные из золы-уноса при сжигании углей, описаны в патентах /9, 10/.
Использование спекающей добавки при получении проппантов предложено авторами патента /11/. Применение спекающей добавки позволило снизить температуру обжига проппантов и уменьшить их плотность.
Наиболее близким по совокупности признаков к данному изобретению (прототипом) является патент /12/, в котором предлагается состав и способ получения гранул с заданной структурой. Для получения гранул (проппантов) со спеченной керамической структурой используют каолины, бокситы, золу-уноса и их смесь. В качестве спекающих добавок применяют оксиды многовалентных переходных металлов, в частности Fe2O3. Обжигают гранулы на первой стадии в восстановительной атмосфере, чтобы восстановить оксиды многовалентных металлов до низших оксидов или металла с образованием жидких эвтектик. На второй стадии проводят окислительный обжиг для образования прочной пористой спеченной керамической структуры.
Недостатком прототипа является сложность способа получения обожженных гранул и ограниченность использования исходных материалов.
Данный недостаток позволяют устранить проппанты, полученные согласно предлагаемому изобретению. Задачей изобретения является получение проппантов с уменьшенной насыпной плотностью при использовании различных техногенных отходов.
Поставленная задача решается тем, что при получении проппанта используют шихту, которая содержит в качестве алюмосиликатного сырья смесь состава: минеральной части угля Канско-Ачинского или Кузнецкого, или Экибастузского или Подмосковного угольных бассейнов - отходов обогащения угля или их смеси с золошлаком и/или золой уноса в количестве 10,0-90,0 мас.% и по крайней мере один компонент из: боксит, каолин, кианит, силлиманит, андалузит, аморфный глинозем остальное, а в качестве спекающей добавки - по крайней мере один компонент из: белитовый шлам, мел технический, доломит, борная кислота, фторид аммония или кальция. При этом соотношении компонентов в шихте следующее: алюмосиликатный компонент 70,0-99,5 мас.%, спекающая добавка 0,5-30,0 мас.%.
Способ получения проппанта с пикнометрической плотностью 1,5-2,9 г/см3 и размерами 0,2-4 мм включает предварительную термообработку отходов углеобогащения, боксита, каолина, кианита, силлиманита, андалузита при 850-1450°С, а аморфного глинозема, золошлаковых отходов, золы-уноса, спекающей добавки - при 110-550°С, помол компонентов шихты проводят до содержания частиц с размерами менее 63 мкм > 90,0 мас. % при среднем размере частиц 3,0-5,0 мкм, гранулирование в смесителе-грануляторе молотой шихты со связующим - 3%-ным водным раствором карбоксиметилцеллюлозы или метилцеллюлозы, или лигносульфонатов техническим при количестве связующего 10,0-40,0% от массы шихты, сушку гранул осуществляют при 200-650°С, рассев полученных гранул, их обжиг во вращающейся печи при 1100-1500°С, охлаждение до температуры окружающей среды и рассев их на товарные фракции.
Учитывая прогрессирующий дефицит природных ресурсов, минеральная часть углей имеет перспективу широкого ресурсосберегающего материала, т.к. обладает рядом ценных свойств. К минеральной части углей относятся отходы углеобогащения, летучая зола (зола-унос) и золошлаковые отходы. Химический и минералогический составы минеральной части углей зависят от месторождения угля, но основными компонентами являются оксиды кремния и алюминия. Крупнейшими месторождениями углей, минеральная часть которых может быть пригодна для получения проппантов, являются Канско-Ачинский и Кузнецкий бассейны, Экибастузское месторождение и Подмосковный бассейн. Для производства проппантов перспективно использовать отходы углеобогащения, летучую золу и золошлаковые отходы, т.к. они отличаются наиболее стабильными составами. Главными составляющими минеральной части углей являются минералы группы каолинита и кварц. В приведенных примерах использованы минеральные части углей четырех упомянутых месторождений, что не ограничивает применение минеральной части углей других месторождений, поскольку главными составляющими минеральной части углей являются минералы группы каолинита и кварц.
Отходы углеобогащения, образующиеся, как правило, при флотационном разделении гидрофобных углей и гидрофильной породы, представляют собой алюмосиликатную минеральную породу, близкую по химическому составу зольной части углей. Во время сжигания углей зольная составляющая подвергается термической обработке в интервале температур 1100-1600°С за короткий промежуток времени. При быстром нагреве в присутствии углерода основные стадии термического превращения минералов, составляющих зольную часть углей, такие как отщепление кристаллической воды, диссоциация карбонатов, превращение каолинита в муллит и кристобалит - происходят за очень короткий промежуток времени и одновременно. Образующаяся зола представлена мелкодисперсной кристаллической структурой, растворенной в стекломассе. Оксиды алюминия и кремния, не успевшие кристаллизоваться, представляют собой аморфную фазу, что придает золе химическую активность. Фазовый состав золы, определяющий ее свойства, зависит, прежде всего, от соотношения SiO2 и Al2O3 и суммы примесей, а также от ее дисперсности и условий сжигания углей. Присутствие примесей в золе ведет к образованию стеклофазы, в которую вовлекаются SiO2 и частично Al2O3. Золы тугоплавки, температура плавления 1150-1470°С. Зольные уносы, которые улавливают в электрофильтрах топок тепловых электростанций, состоят из мелких зерен, средний размер которых 5-7 мкм, а количество частиц с размерами более 0,064 мкм не превышает 10,0 мас. %. Золошлаковые отходы, которые смывают в шламохранилище, близки с золой-уносом по химическому составу, но содержат меньше ценосфер и, соответственно, имеют большую плотность. Учитывая то, что зола от сжигания углей представляет собой обожженный мелкодисперсный порошок, она может без предварительного высокотемпературного обжига применяться для производства проппантов.
Минеральный состав углей Канско-Ачинского бассейна довольно однообразен и представлен глинистыми минералами, кварцем, слюдами, полевыми шпатами, оксидами и гидроксидами железа, карбонатами кальция и магния, гипсом, некоторыми титаносодержащими минералами, сульфатами и др. Золы этих углей представляют собой тонкодисперсный порошок с удельной поверхностью 0,7-10 м2/г. Химический состав минеральной части углей Канско-Ачинского бассейна следующий, мас. %: СаО - 25,0-40,0; SiO2 - 20,0-40,0; Al2O3 - 8,0-18; Fe2O3 - 10,0-15,0; С - 2,0-5,0; MgO - 2,0-4,0; SO3 - 1,0-3,0 и Na2O+K2O - 1,0-2,0. Особенностью состава золы Канско-Ачинских углей является низкое содержание оксидов алюминия и кремния при высоком содержании оксида кальция. Температура плавления зол Канско-Ачинских углей 1150-1470°С. Химический состав минеральной части углей Кузнецкого бассейна, колеблется в следующих пределах, мас. %: Al2O3 - 19,5-36,5; SiO2 - 46,0-60,0; Fe2O3 - 3,5-12,5; СаО - 3,0-9,0; С - 4,5-12,1; MgO - 1,5-3,0; SO3 - 0,2-1,5; Na2O+K2O - 1,5-4,0.
Одним из крупнейших месторождений угля является Экибастузское, которое характеризуется большими запасами, уникальными по мощности пластами и большим объемом открытой угледобычи. Усредненный химический состав минеральной части Экибастузских углей, мас. %: Al2O3 - 21,0-30,0; SiO2 - 54,0-65,0; Fe2O3 - 2,0-13,0; СаО - 0,5-6,0; С - 7,0-9,0; MgO - 0,5-2,0; SO3 - 0,5-2,0; Na2O+K2O - 0,5-2,0. Химический состав минеральной части углей Подмосковного бассейна, мас. %: Al2O3 - 22,0-39,0; SiO2 - 46,0-55,0; Fe2O3 - 5,0-17,0; С - 6,0-9,0; СаО - 2,0-6,0; MgO - 0,5-3,0; SO3 - 0,2-1,6; Na2O+K2O - 0,5-2,5.
В качестве алюмосиликатного сырья для получения проппантов предлагается использовать шихту из смеси минеральной части углей с такими распространенными природными алюмосиликатами, как бокситы, каолины, кианиты, силлиманиты, андалузиты. Аморфный глинозем, который также является одним из компонентов шихты, образуется в качестве побочного продукта при производстве промышленного глинозема. Аморфный глинозем содержится в пыли, улавливаемой в электрофильтрах печей кальцинации гидроксида алюминия. В отличие от промышленного глинозема, содержащего высокотемпературные кристаллические формы α-Al2O3 и β-Al2O3, глинозем, уловленный в электрофильтрах печей кальцинации, в основном содержит аморфную форму Al2O3, т.к. из-за малого времени нахождения в печи глиноземная пыль успевает лишь подвергнуться дегидратации на стадии перехода гиббсита в бемит и часть в низкотемпературные формы Al2O3. Глинозем, уловленный в фильтрах печей кальцинации, отличается высокой удельной поверхностью и химической активностью, поэтому в смеси с минеральной частью углей пригоден для получения керамических проппантов. При получении проппантов в соответствии с данным изобретением использовали аморфный глинозем, уловленный в электрофильтрах печей кальцинации гидроксида алюминия ОАО РУСАЛ «Ачинский глиноземный комбинат».
Одной из спекающих добавок при получении проппантов в соответствии с данным изобретением является шлам - отходы переработки нефелиновых пород на глинозем, соду и поташ. Количество белитового шлама велико и постоянно накапливается. При производстве 1 тонны глинозема получают 6 тонн нефелинового (белитового) шлама, который содержит до 80% белита 2CaO⋅SiO2, поэтому его называют белитовым. В России имеется два основных месторождения нефелиновых пород: Кия-Шалтырское месторождение - сырье для производства глинозема на ОАО РУСАЛ «Ачинский глиноземный комбинат» и Хибинское месторождение - сырье для производства глинозема на ОАО «Пикалевский глинозем».
Шламовые поля, являющиеся хранилищами белитового шлама, занимают огромные территории и ухудшают санитарно-гигиенические условия окружающей местности. Поэтому использование белитового шлама позволит не только улучшить характеристики проппантов, но и решить экологические проблемы в районах производства глинозема.
Использование белитового шлама позволяет снизить температуру спекания гранул в зависимости от содержания белитового шлама в смеси с алюмосиликатными компонентами, т.к. при обжиге образуются жидкие фазы, такие как однокальциевый алюминат - СаО⋅Al2O3, двухкальциевый силикат - 2СаО⋅SiO2, двухкальциевый феррит - 2СаО⋅Fe2O3. Образование жидкой фазы увеличивает скорость диффузионного массообмена, что ускоряет процессы твердофазовых физико-химических превращений. В этих условиях, как показали исследования структуры полученных проппантов, формируются игольчатые кристаллы муллита, которые армируют стекловидную фазу, образованную в основном добавками белитового шлама, повышая механическую прочность проппантов.
Увеличение скорости спекания гранул за счет образования жидкой фазы компонентов белитового шлама приводит не только к снижению температуры спекания проппантов, но и к снижению пикнометрической плотности спеченных гранул. Высокая скорость роста кристаллов, которой способствует образование жидкой фазы компонентов белитового шлама, снижает скорость удаления закрытых пор. При быстром росте кристаллов поры могут захватываться движущейся границей, и такие поры становятся закрытыми. Изолированные внутренние поры не только не уменьшают механическую прочность обожженных проппантов, но и препятствуют распространению образовавшихся при соответствующих условиях трещин в структуре проппантов.
Влияние добавок мела технического и доломита похоже, т.к. мел технический представлен карбонатом кальция - СаСО3, а доломит, в основном, состоит из карбонатов кальция и магния - CaMg(CO3)2. Мел технический и доломит являются не только спекающими добавками, образуя легкоплавкие алюминаты кальция и магния, но и способствуют образованию внутренних изолированных пор в спеченной структуре проппантов за счет образования CO2 при обжиге гранул.
Одним из способов снижения плотности керамических проппантов, полученных из алюмосиликатного сырья, является синтезирование в процессе обжига волокнисто-игольчатой структуры боратов алюминия, имеющих муллитоподобную структуру. Формирование муллитоподобной фазы боратов алюминия происходит при обжиге смеси алюмосиликатного сырья с борной кислотой при температурах от 1100°С до 1350°С. Проппанты, кристаллическая структура которых содержит борат алюминия (9Al2O3⋅2B2O3), представляют собой промышленный интерес благодаря схожести свойств бората алюминия с муллитом.
Эффективность использования спекающей добавки фторида аммония или фторида кальция обусловлена малой концентрацией фторсодержащих добавок, необходимой для образования активных центров реакции муллитизации. Фтор, входящий в состав спекающей добавки, способствует удалению избытка кремния в виде летучего тетрафторида кремния и способствует процессу роста кристаллов муллита, что создает прочную кристаллическую структуру проппантов.
Для получения гранул использовали связующие, которые обладают высокими адгезионными свойствами по отношению к алюмосиликатным источникам сырья. Из таких связующих веществ наиболее доступными являются карбометилцеллюлоза, метилцеллюлоза, лигносульфаты технические. Все перечисленные связующие при растворении в воде образуют золь-гель растворы, которые содержат во взвешенном состоянии наночастицы, обладающие высокой поверхностной энергией. Обволакивая частицы измельченного алюмосиликатного сырья, связующее создает условия для возникновения прочных связей между этими частицами. Механизм действия всех предлагаемых в данной заявке связующих одинаков, и достаточно близки технические результаты их применения.
Проппанты получали в высокоскоростном смесителе-грануляторе с центральной роторной мешалкой. Грануляцию проводили в соответствии с патентами /13, 14/.
Ниже приведены примеры, которыми не исчерпываются возможности получения проппантов в соответствии с данным изобретением.
Пример 1. Шихта для получения проппанта в количестве 1,0 кг содержит 85,0 мас.% алюмосиликатного сырья - смеси, состоящей из 30,0 мас.% минеральной части угля, а именно предварительно обожженных при 1200°С отходов обогащения угля Канско-Ачинского бассейна, содержащих, мас. %: Al2O3 - 11,2; SiO2 - 37,8; Fe2O3 - 12,6; С - 3,1; СаО - 31,2; Na2O+K2O - 0,6; MgO - 3,5, и 70,0 мас.% предварительно обожженного при 1350°С боксита (ТУ 1512-006-00200992-2001), содержащего, мас.%: Al2O3 - 71,3; Fe2O3 - 1,7; SiO2 - 16,9; TiO2 - 4,2; СаО+MgO - 0,9; K2O+Na2O - 1,0; и 15,0 мас.% спекающей добавки в виде высушенного при 300°С белитового шлама - отходов переработки нефелинов Кия-Шалтырского месторождения, содержащего, мас.%: Al2O3 - 4,1; Fe2O3 - 3,4; TiO2 - 0,6; SiO2 - 29,5; СаО - 58,3; MgO - 1,7; Na2O+K2O - 2,5; п.п.п. - 3,7. Помол предварительно термообработанных компонентов шихты проводили до содержания частиц с размерами менее 63 мкм, равного 93,0 мас.% при среднем размере частиц 4,0 мкм. Грануляцию измельченной шихты осуществляли в смесителе-грануляторе Eirich при добавлении связующего - 3,0 водного раствора карбометилцеллюлозы (ТУ 24.1-05761620.018-2001) в количестве 200 г, т.е. 20 мас.% от массы шихты. Полученные гранулы сушили при 300°С. После рассева высушенных гранул с выделением фракции 0,3-4,2 мм их обжигали во вращающейся печи при температуре 1350°С. Охлажденные до температуры окружающей среды гранулы рассевали на товарные фракции 0,2-0,4 мм, 0,4-0,8 мм, 0,8-2,0 мм и 2,0-4,0 мм.
Свойства проппантов фракции 0,4-0,8 мм для всех примеров приведены в таблице.
Пример 2. Шихта для получения проппанта, как в примере 1, отличающаяся тем, что минеральная часть угля содержит смесь в равных массовых долях предварительно обожженных при 1200°С отходов обогащения угля Канско-Ачинского бассейна и предварительно высушенного при 300°С золошлака, содержащего, мас.%: Al2O3 - 13,5; SiO2 - 36,8; Fe2O3 - 12,6; С - 3,1; СаО - 30,1; Na2O+K2O - 0,7; MgO - 3,2, образующегося при сжигании угля Канско-Ачинского бассейна.
Пример 3. Шихта для получения проппанта, как в примере 2, отличающаяся тем, что гранулы сушили при 400°С, а после рассева высушенных гранул с выделением фракции 0,4-3,4 мм их обжигали во вращающейся печи при температуре 1100°С. Охлажденные до температуры окружающей среды гранулы рассевали на товарные фракции 0,4-0,8 мм, 0,8-1,6 мм и 1,6-3,2 мм.
Пример 4. Шихта для получения проппанта, как в примере 2, отличающаяся тем, что минеральная часть угля - смесь предварительно обожженных при 1200°С отходов обогащения угля Канско-Ачинского бассейна и предварительно высушенной при 110°С смеси золошлака и золы-уноса, образующейся при сжигании угля Канско-Ачинского бассейна, содержащей, мас.%: Al2O3 - 17,3; SiO2 - 31,9; Fe2O3 - 11,1; С - 4,5; СаО - 30,6; SO2 - 1,1; Na2O+K2O - 0,9; MgO - 2,6.
Пример 5. Шихта для получения проппанта, как в примере 1, отличающаяся тем, что минеральная часть угля - предварительно обожженные при 850°С отходы углеобогащения угля Кузнецкого бассейна, содержащие, мас.%: Al2O3 - 21,7; SiO2 - 50,6; Fe2O3 - 8,1; С - 12,1; СаО - 4,8; Na2O+K2O - 0,5; MgO - 2,2.
Пример 6. Шихта для получения проппанта, как в примере 5, отличающаяся тем, что минеральная часть угля содержит смесь в равных массовых долях предварительно обожженных при 1000°С отходов обогащения угля Кузнецкого бассейна и предварительно высушенного при 200°С золошлака, образующегося при сжигании угля Кузнецкого бассейна, содержащая, мас.%: Al2O3 - 19,6; SiO2 - 53,3; Fe2O3 - 7,5; С - 8,8; СаО - 7,7; Na2O+K2O - 1,6; MgO - 1,5.
Пример 7. Шихта для получения проппанта, как в примере 6, отличающаяся тем, что минеральная часть угля - смесь предварительно обожженных при 850°С отходов углеобогащения угля Кузнецкого бассейна и предварительно высушенной при 110°С золы-уноса, образующейся при сжигании угля Кузнецкого бассейна, содержащая, мас.%: Al2O3 - 24,2; SiO2 - 55,2; Fe2O3 - 5,0; С - 4,6; СаО - 6,1; SO3 - 0,2; Na2O+K2O - 3,0; MgO - 1,7.
Пример 8. Шихта для получения проппанта, как в примере 1, отличающаяся тем, что минеральная часть угля - предварительно обожженные при 850°С отходы углеобогащения угля Экибастузского бассейна, содержащие, мас.%: Al2O3 - 28,7; SiO2 - 49,6; Fe2O3 - 7,1; С - 8,8; СаО - 2,2; Na2O+K2O - 0,5; MgO - 3,1.
Пример 9. Шихта для получения проппанта, как в примере 8, отличающаяся тем, что минеральная часть угля содержит смесь в равных массовых долях предварительно обожженных при 1450°С отходов обогащения угля Экибастузского бассейна и предварительно высушенного при 250°С золошлака, образующегося при сжигании угля Экибастузского бассейна, содержащего, мас.%: Al2O3 - 29,3; SiO2 - 49,0; Fe2O3 - 6,9; С - 8,9; СаО - 4,3; Na2O+K2O - 1,1; MgO - 0,5.
Пример 10. Шихта для получения проппанта, как в примере 9, отличающаяся тем, что минеральная часть угля - смесь предварительно обожженных при 1200°С отходов обогащения угля Экибастузского бассейна и предварительно высушенной при 150°С золы уноса, образующейся при сжигании угля Экибастузского бассейна, содержащая, мас.%: Al2O3 - 21,6; SiO2 - 58,8; Fe2O3 - 3,3; С - 7,0; СаО - 5,4; Na2O+K2O - 2,0; MgO - 1,9. Помол предварительно термообработанных компонентов шихты проводили до содержания частиц с размерами менее 63 мкм, равного 96,0 мас.% при среднем размере частиц 3,0 мкм.
Пример 11. Шихта для получения проппанта, как в примере 1, отличающаяся тем, что минеральная часть угля - предварительно обожженные при 850°С отходы углеобогащения угля Подмосковного бассейна, содержащие, мас.%: Al2O3 - 33,5; SiO2 - 46,6; Fe2O3 - 6,3; С - 8,7; СаО - 2,3; Na2O+K2O - 0,6; MgO - 2,0.
Пример 12. Шихта для получения проппанта, как в примере 11, отличающаяся тем, что минеральная часть угля содержит смесь в равных массовых долях предварительно обожженных при 850°С отходов углеобогащения угля Подмосковного бассейна и предварительно высушенного при 250°С золошлака Подмосковного бассейна, содержащего, мас.%: Al2O3 - 33,8; SiO2 - 46,3; Fe2O3 - 6,5; С - 8,4; СаО - 2,4; Na2O+K2O - 0,8; MgO - 1,8.
Пример 13. Шихта для получения проппанта, как в примере 12, отличающаяся тем, что минеральная часть угля - смесь предварительно обожженных при 850°С отходов углеобогащения угля Подмосковного бассейна и предварительно высушенных при 550°С золошлака и золы-уноса, образующихся при сжигании угля Подмосковного бассейна, содержащая, мас.%: Al2O3 - 25,1; SiO2 - 54,8; Fe2O3 - 6,8; С - 8,0; СаО - 2,0; Na2O+K2O - 2,4; MgO - 0,9.
Пример 14. Шихта для получения проппанта, как в примере 1, отличающаяся тем, что она содержит 95,0 мас.% алюмосиликатного сырья - смеси, состоящей из 90,0 мас.% минеральной части угля - предварительно обожженных при 850°С отходов углеобогащения, образующихся при сжигании угля Подмосковного бассейна, и 10,0 мас.% предварительно обожженного при 900°С каолина (ТУ 5729-070-00284530-96), содержащего (мас.%): Al2O3 - 29,5; SiO2 - 65,7; Fe2O3 - 1,2; TiO2 - 1,4; СаО - 0,5; MgO - 0,5; Na2O - 0,8; Ka2O - 0,7; и 5,0 мас.% спекающей добавки в виде высушенного при 300°С белитового шлама - отходов переработки нефелинов Хибинского месторождения, содержащего, мас.%: Al2O3 - 3,4; Fe2O3 - 2,2; TiO2 - 0,3; MgO - 0,8; СаО - 57,8; SiO2 - 30,9; Na2O - 1,0; K2O - 1,0; п.п.п. - 3,6. Грануляцию измельченной шихты проводили при добавлении связующего - 3,0% водного раствора метилцеллюлозы (ТУ 2231-107-57684455-2003) в количестве 400 г, т.е. 40 мас.% от массы шихты.
Пример 15. Шихта для получения проппанта, как в примере 14, отличающаяся тем, что гранулы обжигали во вращающейся печи при температуре 1250°С.
Пример 16. Шихта для получения проппанта, как в примере 1, отличающаяся тем, что она содержит 99,5 мас. % алюмосиликатного сырья - смеси, состоящей из 12,0 мас.% предварительно термообработанных при 850°С отходов углеобогащения, образующейся при сжигании угля Подмосковного бассейна, и 88,0 мас.% предварительно обожженного при 1450°С кианита (ТУ 14-10-017-98), содержащего (мас.%): Al2O3 - 62,25; SiO2 - 37,53; СаО - 0,07; K2O - 0,04; и 0,5 мас.% спекающей добавки в виде предварительного высушенного при 200°С мела технического (ТУ 21-020350-06-92), содержащего CaCO3 не менее 98,5 мас.%. Помол предварительно термообработанных компонентов шихты проводили до содержания частиц с размерами менее 63 мкм, равного 89,0 мас.% при среднем размере частиц 5,0 мкм. Грануляцию измельченной шихты осуществляли при добавлении связующего - 3,0% водного раствора лигносульфатов технических (ТУ 2455-028-00279580-2004) в количестве 100 г, т.е. 10 мас.% от массы шихты. Гранулы обжигали во вращающейся печи при температуре 1500°С.
Пример 17. Шихта для получения проппанта, как в примере 1, отличающаяся тем, что она содержит 70,0 мас.% алюмосиликатного сырья - смеси, состоящей из 50,0 мас.% минеральной части угля, содержащей в равных массовых долях смесь из предварительно обожженных при 850°С отходов углеобогащения угля Подмосковного бассейна и предварительно высушенной при 110°С золы-уноса, образующейся при сжигании угля Канско-Ачинского бассейна; и 50,0 мас.% предварительно обожженного при 1400°С силлиманита (ТУ 39-0147001-105-93), содержащего (мас.%): Al2O3 - 57,3; Fe2O3 - 0,7; SiO2 - 38,5; TiO2 - 2,2; СаО - 0,1; K2O+Na2O - 0,1; и 30,0 мас.% спекающей добавки в виде высушенного при 200°С доломита (ТУ 5743-002-00285132-2010), содержащего не менее 97,5 мас.% CaCO3+MgCO3. Грануляцию измельченной шихты осуществляли при добавлении 250 г связующего - 3,0% водного раствора карбометилцеллюлозы в количестве 250 г, т.е. 25,0 мас.% от массы шихты. Гранулы обжигали во вращающейся печи при температуре 1250°С.
Пример 18. Шихта для получения проппанта, как в примере 1, отличающаяся тем, что она содержит 90,0 мас.% алюмосиликатного сырья - смеси, состоящей из 50,0 мас.% минеральной части угля, а именно смеси в равных массовых долях предварительно обожженных при 850°С отходов углеобогащения угля Подмосковного бассейна, предварительно высушенных при 250°С золошлаковых отходов, образующихся при сжигании угля Подмосковного бассейна, и предварительно высушенной при 250°С золы-уноса, образующейся при сжигании угля Подмосковного бассейна, и 50,0 мас.% предварительно обожженного при 1250°С андалузита (ТУ 2458-285-00204197-2003), содержащего (мас.%): Al2O3 - 63,18; SiO2 - 35,32; СаО+MgO - 0,09; K2O - 0,05; и 10,0 мас.% спекающей добавки в виде высушенной при 110°С борной кислоты (ГОСТ 18704-78), содержащей не менее 98,6 мас.% H3BO3.
Пример 19. Шихта для получения проппанта, как в примере 1, отличающаяся тем, что она содержит 95,0 мас.% алюмосиликатного сырья - смеси, состоящей из 80,0 мас.% предварительно обожженных при 850 С° отходов углеобогащения, образующихся при сжигании угля Подмосковного бассейна, и 20,0 мас.% высушенного при 550°С аморфного глинозема, уловленного в электрофильтрах печей кальцинации гидроксида алюминия ОАО РУСАЛ «Ачинский глиноземный комбинат»; и 5,0 мас.% спекающей добавки в виде высушенного при 110°С фторида аммония (ТУ 6-09-01-646-83), содержащего не менее 99,5 мас.% NH4F. Помол предварительно термообработанных компонентов шихты проводили до содержания частиц с размерами менее 63 мкм, равного 96,0 мас.% при среднем размере частиц 3,0 мкм. Гранулы обжигали во вращающейся печи при температуре 1400°С.
Пример 20. Шихта для получения проппанта, как в примере 1, отличающаяся тем, что она содержит 95,0 мас.% алюмосиликатного сырья - смеси, состоящей из 50,0 мас.% минеральной части угля, а именно предварительно обожженных при 900°С отходов углеобогащения, образующихся при сжигании угля Подмосковного бассейна, и 50,0 мас.% смеси боксита и каолина в равных массовых долях; и 5,0 мас.% спекающей добавки в виде высушенного при 400°С фторида кальция (ТУ 6-09-5335-88), содержащего не менее 99,0 мас.% CaF2. Гранулы обжигали во вращающейся печи при температуре 1300°С.
Пример 21. Шихта для получения проппанта, как в примере 19, отличающаяся тем, что она содержит в качестве спекающей добавки смесь белитового шлама и борной кислоты в равных массовых долях. Высушенные при 650°С гранулы рассевали с выделением фракции 0,4-2,9 мм и обжигали во вращающейся печи при температуре 1200°С. Охлажденные до температуры окружающей среды гранулы рассевали на товарные фракции 0,4-0,8 мм, 0,8-1,6 мм и 1,6-2,8 мм.
Пример 22. Шихта для получения проппанта, как в примере 2, отличающаяся тем, что она содержит 90,0 мас.% алюмосиликатного сырья и 10,0 мас.% спекающей добавки - смеси, содержащей в равных массовых долях доломита и мела технического. Высушенные при температуре 200°С гранулы рассевали с выделением фракции 0,2-3,3 мм и обжигали во вращающейся печи при температуре 1280°С. Охлажденные до температуры окружающей среды гранулы рассевали на товарные фракции 0,2-0,4, 0,4-0,8 мм, 0,8-1,6 мм и 1,6-3,2 мм.
Пример 23. Шихта для получения проппанта, как в примере 22, отличающаяся тем, что она содержит 97,0 мас.% алюмосиликатного сырья и 3,0 мас.% спекающей добавки - смеси, содержащей в равных массовых долях фторид кальция и фторид аммония.
Пример 24. Шихта для получения проппанта, как в примере 23, отличающаяся тем, что гранулы обжигали во вращающейся печи при температуре 1150°С.
Использование минеральной части углей и спекающих добавок позволило снизить насыпную плотность проппантов, при этом проппанты с пикнометрической плотностью больше 2,10 г/см3 могут применяться при добыче нефти и газа методом ГРП при давлении до 7000 psi, что соответствует стандарту ISO 13053. Данное изобретение позволяет вовлечь в производство проппантов техногенные отходы, в известной степени решить проблему охраны окружающей среды при экономически эффективном производстве керамических проппантов.
Список использованных источников
1. Cooke J.C.E, Hedden W.A., Chard W.C. Применение проппантов из обожженных бокситов при гидроразрыве. Патент США №4068718. 17.01.1978.
2. Симановский Б.А., Розанов О.М., Константинов С.В., Казаков А.И., Николаев В.И., Иллариошкин О.Е. Шихта для производства гранул и способ их получения. Патент РФ №2014281. 15.06.1994.
3. Можжерин В.А., Сакулин В.Я., Мигаль В.П., Новиков А.Н., Салагина Г.Н., Штерн Е.А., Симановский Б.А., Розанов О.М. Проппант и способ его получения. 27.12.2005. Патент РФ №2267010.
4. Enderle Ralph. Пропанты на основе золы и способ их получения. Заявка США №20150057198. 26.02.2015.
5. Можжерин В.А., Сакулин В.Я., Мигаль В.П., Новиков А.Н., Салагина Г.Н., Штерн Е.А., Симановский Б.А., Розанов О.М. Пористый проппант и способ его получения. Патент РФ №2339670. 27.11.2008.
6. Можжерин В.А., Сакулин В.Я., Мигаль В.П., Новиков А.Н., Салагина Г.Н., Штерн Е.А., Симановский Б.А., Розанов О.М. Проппант. Патент РФ №2482155. 20.05.2013.
7. Sherwood Walter, Moeller Timothy, Land Mark, Ely John, Dyk Thomas, Hopkins Andrew. Синтетические пропанты высокой прочности и низкой плотности для гидроразрыва пласта и увеличения нефтеотдачи. Заявка WO 2015003175. 08.01.2015.
8. Першикова Е.М., Усова З.Ю., Найдукова С.А. Способ получения проппанта (варианты) и способ гидравлического разрыва пласта с использованием полученного проппанта (варианты). Патент РФ №2507178. 20.02.2014.
9. Shinbach М.Р., Culler S.R., Thurber E.L., Wallace J.T. Легкие пропанты и способ их получения. Патент США №7845409. 07.12.2010.
10. Smith R.J., Loscutova J.R., Whitsitt E.F., Coker C.E., Barron A.R., Wiesner M., Costantino S.A., Bordia R.K. Состав и способ получения проппанта. Патент США №8298667. 30.10.2012.
11. Можжерин В.А., Сакулин В.Я., Мигаль В.П., Новиков А.Н., Салагина Г.Н., Штерн Е.А., Симановский Б.А., Розанов О.М. Проппант и способ его получения. Патент РФ №2392295. 20.06.2010.
12. Luscher W.G., Hellmann J.R., Scheetz В.Е., Wilson B.A. Состав и способ получения гранул с заданной структурой. Патент США №7828998. 09.11.2010.
13. Симановский Б.А., Розанов О.М., Можжерин В.А., Сакулин В.Я., Новиков Н.А., Салагина Г.Н., Штерн Е.А. Способ переработки алюмокремниевого сырья. Патент РФ №2129987. 10.05.1999.
14. Симановский Б.А., Розанов О.М., Можжерин В.А., Сакулин В.Я., Новиков Н.А., Салагина Г.Н., Штерн Е.А. Способ переработки алюмокремниевого сырья. Патент РФ №2140874. 10.11.1999.
Claims (5)
1. Шихта для получения проппанта, включающая алюмосиликатное сырье и спекающую добавку, отличающаяся тем, что содержит в качестве алюмосиликатного сырья смесь состава, мас.%: минеральная часть угля Канско-Ачинского или Кузнецкого, или Экибастузского или Подмосковного угольных бассейнов - отходы обогащения угля или их смесь с золошлаком и/или золой уноса 10,0-90,0 и по крайней мере один компонент из: боксит, каолин, кианит, силлиманит, андалузит, аморфный глинозем - остальное, а в качестве спекающей добавки - по крайней мере, один компонент из: белитовый шлам, мел технический, доломит, борная кислота, фторид аммония или кальция, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
2. Способ получения проппанта с пикнометрической плотностью 1,5-2,9 г/см3 и размерами 0,2-4 мм из шихты по п. 1, включающий предварительную термообработку отходов углеобогащения, боксита, каолина, кианита, силлиманита, андалузита при 850-1450°С, а аморфного глинозема, золошлаковых отходов, золы-уноса, спекающей добавки - при 110-550°С, помол компонентов шихты, гранулирование в смесителе-грануляторе молотой шихты со связующим - 3%-ным водным раствором карбоксиметилцеллюлозы или метилцеллюлозы, или лигносульфонатов технических при количестве связующего 10,0-40,0% от массы шихты, сушку гранул, рассев полученных гранул, их обжиг во вращающейся печи, охлаждение до температуры окружающей среды и рассев их на товарные фракции.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что сушку гранул осуществляют при 200-650°С.
4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что обжиг гранул осуществляют при 1100-1500°С.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015136085A RU2608100C1 (ru) | 2015-08-25 | 2015-08-25 | Шихта и способ получения проппанта |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015136085A RU2608100C1 (ru) | 2015-08-25 | 2015-08-25 | Шихта и способ получения проппанта |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2608100C1 true RU2608100C1 (ru) | 2017-01-13 |
Family
ID=58456007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015136085A RU2608100C1 (ru) | 2015-08-25 | 2015-08-25 | Шихта и способ получения проппанта |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2608100C1 (ru) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2650145C1 (ru) * | 2017-02-09 | 2018-04-09 | Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Шихта и способ получения проппанта |
| RU2702800C2 (ru) * | 2018-03-05 | 2019-10-11 | Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Шихта для получения проппанта и проппант |
| CN113105881A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-13 | 华夏圣火能源管理有限公司 | 石油压裂陶粒支撑剂及其制备方法 |
| RU2760662C1 (ru) * | 2020-06-10 | 2021-11-29 | Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Шихта для получения полифракционного проппанта, способ его получения и применения при гидроразрыве пласта |
| RU2783399C1 (ru) * | 2021-12-13 | 2022-11-14 | Леонид Евгеньевич Агапеев | Способ получения проппанта |
| WO2023173576A1 (zh) * | 2022-03-18 | 2023-09-21 | 河南天祥新材料股份有限公司 | 一种陶瓷示踪支撑剂 |
| CN118308085A (zh) * | 2024-04-09 | 2024-07-09 | 新密市万力实业发展有限公司 | 一种利用电厂灰渣制备的陶粒压裂支撑剂及其制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2014281C1 (ru) * | 1992-09-02 | 1994-06-15 | Симановский Борис Абрамович | Шихта для производства гранул и способ их получения |
| RU2098618C1 (ru) * | 1995-12-27 | 1997-12-10 | Татьяна Николаевна Жаркова | Способ получения расклинивающего агента |
| RU2339670C1 (ru) * | 2007-02-26 | 2008-11-27 | Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Пористый проппант и способ его получения |
| US7828998B2 (en) * | 2006-07-11 | 2010-11-09 | Carbo Ceramics, Inc. | Material having a controlled microstructure, core-shell macrostructure, and method for its fabrication |
| RU2482155C1 (ru) * | 2011-10-12 | 2013-05-20 | Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Проппант |
| RU2507178C2 (ru) * | 2008-04-28 | 2014-02-20 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Способ получения проппанта (варианты) и способ гидравлического разрыва пласта с использованием полученного проппанта (варианты) |
| US20150057198A1 (en) * | 2013-08-20 | 2015-02-26 | Ralph Enderle | Proppant Material Incorporating Fly Ash and Method of Manufacture |
-
2015
- 2015-08-25 RU RU2015136085A patent/RU2608100C1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2014281C1 (ru) * | 1992-09-02 | 1994-06-15 | Симановский Борис Абрамович | Шихта для производства гранул и способ их получения |
| RU2098618C1 (ru) * | 1995-12-27 | 1997-12-10 | Татьяна Николаевна Жаркова | Способ получения расклинивающего агента |
| US7828998B2 (en) * | 2006-07-11 | 2010-11-09 | Carbo Ceramics, Inc. | Material having a controlled microstructure, core-shell macrostructure, and method for its fabrication |
| RU2339670C1 (ru) * | 2007-02-26 | 2008-11-27 | Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Пористый проппант и способ его получения |
| RU2507178C2 (ru) * | 2008-04-28 | 2014-02-20 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Способ получения проппанта (варианты) и способ гидравлического разрыва пласта с использованием полученного проппанта (варианты) |
| RU2482155C1 (ru) * | 2011-10-12 | 2013-05-20 | Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Проппант |
| US20150057198A1 (en) * | 2013-08-20 | 2015-02-26 | Ralph Enderle | Proppant Material Incorporating Fly Ash and Method of Manufacture |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2650145C1 (ru) * | 2017-02-09 | 2018-04-09 | Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Шихта и способ получения проппанта |
| RU2702800C2 (ru) * | 2018-03-05 | 2019-10-11 | Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Шихта для получения проппанта и проппант |
| RU2760662C1 (ru) * | 2020-06-10 | 2021-11-29 | Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Шихта для получения полифракционного проппанта, способ его получения и применения при гидроразрыве пласта |
| CN113105881A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-13 | 华夏圣火能源管理有限公司 | 石油压裂陶粒支撑剂及其制备方法 |
| RU2784663C1 (ru) * | 2021-08-05 | 2022-11-29 | Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Способ получения проппанта и проппант |
| RU2783399C1 (ru) * | 2021-12-13 | 2022-11-14 | Леонид Евгеньевич Агапеев | Способ получения проппанта |
| WO2023173576A1 (zh) * | 2022-03-18 | 2023-09-21 | 河南天祥新材料股份有限公司 | 一种陶瓷示踪支撑剂 |
| RU2798284C1 (ru) * | 2022-08-03 | 2023-06-21 | Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Шихта для получения проппанта и проппант |
| CN118308085A (zh) * | 2024-04-09 | 2024-07-09 | 新密市万力实业发展有限公司 | 一种利用电厂灰渣制备的陶粒压裂支撑剂及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2608100C1 (ru) | Шихта и способ получения проппанта | |
| RU2235703C9 (ru) | Способ изготовления керамических расклинивателей нефтяных скважин | |
| CN101617018B (zh) | 支撑剂、支撑剂制备方法以及支撑剂的用途 | |
| RU2098618C1 (ru) | Способ получения расклинивающего агента | |
| RU2392295C1 (ru) | Проппант и способ его получения | |
| RU2694363C1 (ru) | Керамический расклинивающий агент и его способ получения | |
| US20160053162A1 (en) | Method of manufacturing of light ceramic proppants and light ceramic proppants | |
| RU2267010C1 (ru) | Проппант и способ его получения | |
| CA2964671A1 (en) | Aluminosilicate | |
| CN103304270B (zh) | 一种利用金矿尾砂制备陶瓷釉料的方法 | |
| RU2389710C1 (ru) | Способ получения алюмосиликатного пропанта и состав для его получения | |
| RU2392251C1 (ru) | Способ получения алюмосиликатного пропанта и его состав | |
| RU2619603C1 (ru) | Проппант и способ получения проппанта | |
| US20180282222A1 (en) | Sintered spheres, process for their production and use thereof | |
| RU2739180C1 (ru) | Способ получения магнийсиликатного проппанта и проппант | |
| Pooladvand et al. | Effects of alumina and zirconia addition on transformation of andalusite to mullite | |
| Vakalova et al. | Alumosilicate ceramic proppants based on natural refractory raw materials | |
| RU2602622C1 (ru) | Керамическая композиция для изготовления кирпича | |
| RU2482155C1 (ru) | Проппант | |
| Swain et al. | Beneficiation studies on bauxite mining waste: a value addition for refractory industries | |
| RU2650145C1 (ru) | Шихта и способ получения проппанта | |
| RU2497767C1 (ru) | Способ получения цемента | |
| RU2593284C1 (ru) | Керамическая композиция для изготовления кирпича | |
| RU2650149C1 (ru) | Шихта для изготовления легковесного кремнезёмистого проппанта и проппант | |
| CN113979775A (zh) | 一种利用二次铝灰制备陶粒支撑剂的方法 |