RU2651680C1 - Способ изготовления легковесного магнезиально-кварцевого проппанта - Google Patents
Способ изготовления легковесного магнезиально-кварцевого проппанта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2651680C1 RU2651680C1 RU2016144732A RU2016144732A RU2651680C1 RU 2651680 C1 RU2651680 C1 RU 2651680C1 RU 2016144732 A RU2016144732 A RU 2016144732A RU 2016144732 A RU2016144732 A RU 2016144732A RU 2651680 C1 RU2651680 C1 RU 2651680C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- serpentinite
- granules
- temperature
- proppant
- clay
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 17
- 239000010453 quartz Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 22
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims description 6
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims description 5
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- BBCCCLINBSELLX-UHFFFAOYSA-N magnesium;dihydroxy(oxo)silane Chemical compound [Mg+2].O[Si](O)=O BBCCCLINBSELLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 4
- 229910052634 enstatite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052839 forsterite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 13
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 7
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 6
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 3
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 2
- 210000002257 embryonic structure Anatomy 0.000 description 2
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 1
- 230000012173 estrus Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000391 magnesium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052919 magnesium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019792 magnesium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012254 powdered material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 1
- 235000019832 sodium triphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O thiamine pyrophosphate Chemical compound CC1=C(CCOP(O)(=O)OP(O)(O)=O)SC=[N+]1CC1=CN=C(C)N=C1N AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- UNXRWKVEANCORM-UHFFFAOYSA-I triphosphate(5-) Chemical compound [O-]P([O-])(=O)OP([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O UNXRWKVEANCORM-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
- C09K8/80—Compositions for reinforcing fractures, e.g. compositions of proppants used to keep the fractures open
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
- C04B35/20—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in magnesium oxide, e.g. forsterite
-
- 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
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления проппантов, предназначенных для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта. В способе изготовления легковесного магнезиально-кварцевого проппанта из серпентинита с дополнительным компонентом, включающем предварительную подготовку компонентов, смешивание их в шихте, помол полученной шихты, ее грануляцию, обжиг полученных гранул и их рассев, в качестве дополнительного компонента используют аргиллитовую глину, предварительно высушенную при температуре 400°С, обжиг гранул осуществляют при температуре 1280-1380°С, в качестве предварительной подготовки серпентинита его подвергают предварительному обжигу при температуре 900°С, при этом готовят исходную шихту при следующем соотношении компонентов, мас.%: серпентинит 92-98, аргиллитовая глина 8-2. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. Технический результат - снижение плотности при достаточной прочности и твердости гранул готового проппанта. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления проппантов, предназначенных для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта.
Известна шихта и способ получения гранулированного шамота, используемого в качестве расклинивающего агента (патент РФ №2191169, опубликован 20.10.2002), с формульным отношением Al2O3:SiO2, равным 0,42-0,48, содержит природные кристаллогидраты каолинита и талька при следующем соотношении компонентов, мас.%: кристаллогидрат каолинита 88-97, кристаллогидрат талька - остальное, при этом шихта содержит порошок фракции размером менее 0,4 мм, который состоит из гранул сферической формы, порошок мелкодисперсной фракции размером 0,5-20,0 мкм, при следующем соотношении указанных фракций, мас.%: фракция размером менее 0,4 мм - 60-90, мелкодисперсная фракция размером 0,5-20,0 мкм - 10-40. Способ получения гранулированного шамота включает гранулирование порошкообразных материалов исходной шихты, в качестве которых используют природные кристаллогидраты каолинита и талька при вышеуказанном соотношении, сушку полученных гранул и их рассев для выделения целевых фракций, которые затем обжигают. Перед гранулированием осуществляют дозирование указанных компонентов, взятых с заданным массовым соотношением, после чего их смешивают, а полученную смесь увлажняют.
Недостатком известного гранулированного наполнителя является высокая плотность.
Наиболее близким является способ изготовления легковесного магнийсиликатного проппанта и проппант (патент РФ №2437913, опубликован 27.12.2011), включающий термообработку магнийсодержащего компонента - источника оксида магния, совместный помол его с кремнеземсодержащим компонентом, грануляцию полученной шихты, обжиг полученных гранул и их рассев, шихта содержит (в пересчете на прокаленное вещество), мас.%: SiO2 64-72, MgO 11-18, природные примеси - остальное, а термообработку осуществляют при температуре не более 1080°С.
Недостатками получаемого проппанта также является высокая плотность.
Целью заявляемого изобретения является устранение выявленного недостатка, а именно - снижение плотности при достаточной прочности и твердости гранул готового проппанта.
Поставленная цель достигается способом изготовления легковесного магнезиально-кварцевого проппанта из серпентинита с дополнительным компонентом, включающий предварительную подготовку обоих компонентов, смешивание их в исходной шихте, помол полученной шихты, грануляцию совместно помолотой шихты, обжиг полученных гранул и их рассев, который в частности характеризуется тем, что в качестве дополнительного компонента используют аргиллитовую глину, предварительно высушенную при температуре 400°С, при этом готовят исходную шихту в следующем соотношении, мас.%:
| серпентинит | 92-98 |
| аргиллитовая глина | 8-2, |
обжиг гранул осуществляют при температуре 1280-1380°С, а в качестве предварительной подготовки серпентинита для повышения его активности подвергают предварительному обжигу при температуре 900°С.
Способ может характеризоваться тем, что разложение серпентина в процессе предварительного обжига проходит по формуле:
Mg6(Si4O10)(OH)8 → 2Mg2SiO4 (форстерит) + Mg2(Si2O6) (энстатит) + 4H2O.
Способ может характеризоваться тем, что предварительное дробление серпентинита осуществляют до фракции, не превышающей 20 мм.
Способ может характеризоваться тем, что после смешивания шихту с помощью транспортера направляют в барабанно-шаровую мельницу.
Способ может характеризоваться тем, что финишной операцией осуществляют сортировку готовых гранул по размеру и форме.
На чертеже изображена принципиальная схема производства керамических проппантов.
Заявляемый способ изготовления легковесного магнезиально-кварцевого проппанта осуществляется следующим образом.
Исходное сырье (серпентинит) доставляется автомобильным транспортом на открытый склад предприятия. В зависимости от гранулометрического состава материал подается или сразу на предварительный обжиг/сушку, или на стадию дробления. При этом исходный природный серпентинит имеет, например, следующий состав, в соотношении массовых долей:
| SiO2 | от 38 до 50% |
| MgO | от 36 до 40% |
| TiO2 | не более 0,1% |
| СаО | не более 6% |
| Fe2O3 | не более 7,5% |
| FeO | не более 2,5% |
| Al2O3 | от 0,5 до 1,5% |
| Na2O + K2O | от 0,1 до 0,3% |
Стадия дробления универсальна для любых видов сырья и предусмотрена для измельчения материала размером не более 425 мм до фракции 0-20 мм, при этом дробление осуществляется в дробильно-сортировочном комплексе (ДСК), состоящем из вибропитателя, щековой дробилки, конусной дробилки и вибросита. Учитывая, что на ДСК может подаваться сырье, отличающееся по твердости, производительность комплекса варьируется в пределах 25-60 т/час.
В процессе работы дробильно-сортировочного комплекса серпентинит со склада, примыкающего к комплексу, погрузчиком подается в приемный бункер, из которого с помощью вибрационного питателя поступает на первую стадию дробления в загрузочное отверстие щековой дробилки.
Рабочим органом щековой дробилки служат две дробящие поверхности - щеки, неподвижная и подвижная, в пространстве между которыми происходит первичное дробление крупных фракций исходного сырья до фракции 50-100 мм, что регулируется размером разгрузочной щели дробилки.
После щековой дробилки материал по ленточному транспортеру поступает на вторую стадию дробления в приемное отверстие конусной дробилки, представляющей собой чашу, в которой установлен вал с жестко закрепленным конусом. Дробление материала происходит во время нахождения материала между рабочим конусом и стенкой чаши, в результате чего происходит разрушение фракции 50-100 мм до 10-40 мм.
После дробления на конусной дробилке серпентинит направляется на вибросита, где происходит отделение частиц размером 0-20 мм с их последующим складированием в гуртах. Крупные куски размером более 20 мм возвращаются на повторное дробление в конусную дробилку.
Для увеличения активности серпентинита в технологической схеме предусмотрен его предварительный обжиг при температуре 900°С, в течение которого происходят как дегидратационные процессы, так и процессы, связанные с изменением фазового состава серпентинита. Разложение серпентинов можно представить по схеме:
Mg6(Si4O10)(OH)8 → 2Mg2SiO4 (форстерит) + Mg2(Si2O6) (энстатит) + 4H2O.
При высоком содержании кварца возможно разложение фазы форстерита до энстатита по реакции:
Mg2SiO4 + SiO2 → Mg2(Si2O6).
Энстатитная форма неустойчива и частично может переходить в клиноэнстатит, что в последующем при формировании керамического изделия сопровождается увеличением объема, и соответственно, потерей прочности.
На обжиг серпентинит подается фракции 0-20 мм после стадии дробления, через бункер. Из бункера посредством конвейеров серпентинит загружается на элеватор и далее поступает в бункер шихты печи обжига. Подача материала из бункера в загрузочный желоб печи обжига осуществляется с помощью питателя.
Вращающаяся печь представляет собой барабан длиной 40 м и диаметром 2,5 м, установленный с уклоном 30°. Корпус печи футерован огнеупорным кирпичом.
В горелку по воздухопроводу через дроссели подается воздух, а по газопроводу - генераторный газ в соотношении не менее 3:1. Дополнительное разбавление генераторного газа воздухом осуществляется с помощью вентилятора.
Температурный режим во время предварительного обжига поддерживается на уровне 900°С и корректируется как подачей дизельного топлива на узел горения, так и за счет разрежения, создаваемого дымососами.
Отходящие из печи обжига газы проходят грубую очистку в пылевой камере, где осаждается до 40% пыли, после чего пылегазовая смесь поступает в группу циклонов и далее через дымососы выбрасывается в атмосферу.
Для предотвращения выхода тепла и пыли в атмосферу на печи смонтирована разгрузочная камера с течкой в холодильник. В зоне выгрузки предусмотрена решетка для отведения крупных кусков гарниссажа, собираемого в отдельно стоящем коробе.
Обожженная мелкая фракция из течки попадает в холодильник барабанного типа, где охлаждается за счет подачи холодного воздуха вентилятором. Охлажденный обожженный продукт далее посредством элеваторов и конвейеров подается на упаковку в биг-беги или погрузчиком загружается в бункер, для последующей шихтовки с глиной.
Добытая в карьере глина автотранспортом доставляется в глинозапасник завода, где должна вылежаться не менее 10 суток. Вылеживание глины необходимо для ее усреднения и разрушения первичной структуры. Увеличение времени вылеживания положительно сказывается на свойствах глины (увеличивается пластичность глины и формовочные свойства массы) и на свойстве готовой продукции. После вылеживания глина погрузчиком доставляется в цех и усредняется перед стадией сушки в бункере-глинорыхлителе, после которого далее по конвейеру направляется в сушильный барабан. При этом исходный состав аргиллитовой глины обычно лежит в следующих пределах соотношений массовых долей:
| SiO2 | от 54,0 до 68,0% |
| MgO | от 1,0 до 5,0% |
| СаО | не более 2,5% |
| Fe2O3 | не более 6,5% |
| Al2O3 | не более 15,0% |
| Na2O | не более 4,0% |
| K2O | не более 4,0% |
В зону сушки материал подается с помощью ленточного питателя. В сушильном барабане предусмотрена схема противоточного движения сушильного агента и материала. Сушильным агентом для печи является генераторный газ, а сам процесс сушки идет при 400°С. В процессе сушки пыль улавливается в циклонном пылеуловителе, а высушенный материал конвейерами и элеватором выгружается в бункер.
Обожженный серпентинит и высушенная глина с бункера смешиваются при помощи весовых питателей до указанных выше соотношений в пределах:
| Серпентинит | 92-98% |
| Аргиллитовая глина | 2-8% |
После смешения шихта транспортером поступает в барабанно-шаровую мельницу.
Мельница представляет собой барабан, вращающийся со скоростью 20,86 об/мин и со стальными мелющими телами внутри. Размол материала происходит за счет ударной силы падающего тела и силы трения при движении.
Измельченный материал из мельницы с помощью элеватора поступает к верхнему отверстию классификатора, затем на основной диск в нижней части порошковой камеры, где за счет вращения происходит классификация частиц на фракции. Циркулирующий воздух из вентилятора поднимает частицы: крупные размером более 0,05 мм оседают и поступают по ленточному транспортеру обратно в мельницу для повторного помола, мелкая фракция уносится потоком воздуха в систему циклонов, где оседает и подается посредством конвейеров и элеваторов в накопительные бункеры узла грануляции.
Для предотвращения пыления пылевидные частицы поступают через впускное отверстие на фильтр-обеспыливатель с импульсной продувкой. При прохождении через пылевую воронку большая часть гранул благодаря силе инерции отделяется и поступает в накопительный бункер. Очищенный газ выходит через выпускное отверстие в верхней части корпуса воронки.
Из накопительных бункеров шихта при помощи элеваторов подается в тарельчатые грануляторы, расположенные под углом 45-75°. В зависимости от угла наклона регулируется частота вращения тарели от 7,9 до 13,9 об/мин. Также в гранулятор с помощью центробежного насоса для накатывания гранул подается вяжущий раствор, который готовится в емкостях смешением воды, триполифосфата ТПФ и карбоксиметилцеллюлозы КМЦ. В грануляторах происходит формирование гранул, которые из нижнего отверстия подаются на малые ситобарабаны посредством конвейеров и элеваторов. В ситобарабанах происходит сортировка основной фракции размером 1,1-1,7 мм и «зародышей» размером 0,5-0,8 мм. «Зародыши» возвращают в гранулятор с помощью системы транспортеров и вентиляторов для повторной грануляции. Просеиваемый материал во избежание распыления герметически закрывают, пыль поступает в обеспыливатель. Гранулы необходимых размеров поступают с помощью системы элеватора и транспортеров в накопительный бункер. Далее проппант-сырец подается по транспортеру в отделение сушки и обжига.
Сушильный барабан для сушки сырцовых гранул проппанта аналогичен сушильному барабану, предназначенному для сушки глины. Температурный режим сушки сырцовых гранул составляет 100°С.
Пыль со стадии сушки собирается с циклонов системы пылеулавливания и возвращается на стадию грануляции через конвейер.
После сушки проппант-сырец из сушильного барабана поступает в бункер, установленный на конвейере, после чего подается на стадию обжига во вращающуюся печь. Во избежание рисков, связанных с простоем технологической цепочки по причине сбоев на стадии обжига, после стадии сушки имеется возможность буферного складирования сырцовой гранулы в биг-беги.
Процесс обжига сырцовых гранул осуществляется на печи обжига в периодическом режиме, поскольку данный технологический узел также задействован на стадии предварительного обжига серпентинита.
Технологический режим, в отличие от режима обжига серпентинита, отличается, поскольку формирование керамического продукта - проппанта - происходит при более высоких температурах.
В зависимости от температуры, влажности, размера, потерь массы при прокаливании и объемной насыпной массы материала во вращающейся печи условно различают следующие зоны:
1) зона подогрева, расположенная в холодном конце печи. Поступающий в зону подогрева печи материал прокаливается от 550°С до 1000°С;
2) зона обжига, в которой происходит сгорание топлива и завершаются основные физико-химические реакции. В этой зоне самая высокая температура 1200-1400°С (в зависимости от состава шихты);
3) зона предварительного охлаждения. Материал на выходе имеет температуру 900°С и физическое тепло отдает вторичному воздуху в холодильнике. Воздух нагревается в зоне предварительного охлаждения до температуры 600-700°С, что способствует повышению температуры факела и лучшему использованияютепла в целом.
Итоговый состав готового проппанта, изготовленного по заявляемой технологии, чаще всего, например, представлен следующим химическим составом:
| Na2O | - 0,7% |
| MgO | - 37,8% |
| Al2O3 | - 4,2% |
| SiO2 | - 46,2% |
| K2O | - 0,3% |
| CaO | - 1,9% |
| Fe2O3 | - 8,4% |
| Cr2O3 | - 0,5% |
Полное время прохождения материалом всех зон печи около 60 мин.
После холодильника печи обожженный проппант системой, состоящей из элеватора и транспортера, подается в цех готовой продукции, где происходит его обеспыливание и сортировка по фракциям 12/18, 16/20 и 16/30. После сортировки готовый проппант затаривается в мягкие контейнеры.
В готовом продукте согласно нормативным документам ГОСТ Р 54571-2011 определяются технические показатели, наиболее важные для потребителя: прочность, насыпная плотность, кислотостойкость, сферичность.
Таким образом, состав, при котором повышено содержание оксида магния при оптимальном содержании диоксида кремния (определяющееся оптимальным соотношением исходных ингредиентов в шихте), а также наличие операции предварительной активации (обжиг при 900°С) серпентинита, при оптимальном режиме обжига гранул 1280-1380°С, позволяют добиваться заявляемого технического результата, а именно - снижение плотности при достаточной прочности и твердости гранул готового проппанта.
Промышленная применимость.
Заявляемый способ изготовления легковесного магнезиально-кварцевого проппанта надежен и может найти применение на профильных предприятиях по производству расклинивающих агентов.
Примеры осуществления способа изготовления легковесного магнезиально-кварцевого проппанта к материалам по заявке на изобретение №2016144732/03 (071744)
Пример 1. Осуществление способа изготовления легковесного магнезиально-кварцевого проппанта при содержании серпентинита 92,0 мас %; аргиллитовой глины 8,0 мас %; температура обжига - 1280°С.
Основные технологические операции для данного примера - без изменений. На стадии обжига гранул во вращающейся печи отмечается повышенное содержание жидкой фазы, в связи с чем обжиг при более высоких температурах затруднен, а снижение температуры обжига не позволяет получить черепок нужной прочности. Таким образом, параметры 92-8/1280 являются допустимыми, но не оптимальными, но позволяют получить проппант с нормативными показателями по плотности и прочности и с предельными показателями по форме гранул (сферичности и округлости) за счет образования спеков.
Пример 2. Осуществление способа изготовления легковесного магнезиально-кварцевого проппанта при содержании серпентинита 98,0 мас.%; аргиллитовой глины 2,0 мас.%; температура обжига - 1380°С.
Основные технологические операции для данного примера - без изменений. На стадии обжига гранул во вращающейся печи отмечаются признаки недостаточного обжига - цвет полученного проппанта более светлый, но, тем не менее, технические характеристики продукта отвечают нормативу по форме гранул (сферичности и округлости), прочности, плотности. Дальнейшее снижение доли аргиллитовой глины потребует более высоких температур обжига, в противном случае полученный проппант будет недостаточно прочным.
Пример 3. Осуществление способа изготовления легковесного магнезиально-кварцевого проппанта при содержании серпентинита 95,0 мас.%; аргиллитовой глины 5,0 мас.%; температура обжига - 1330°С.
Это оптимальные технологические параметры получения проппанта. Полученный продукт имеет оптимальную форму гранул и соотношение плотности и прочности.
Claims (8)
1. Способ изготовления легковесного магнезиально-кварцевого проппанта из серпентинита с дополнительным компонентом, включающий предварительную подготовку обоих компонентов, смешивание их в исходной шихте, помол полученной шихты, грануляцию совместно помолотой шихты, обжиг полученных гранул и их рассев, отличающийся тем, что в качестве дополнительного компонента используют аргиллитовую глину, предварительно высушенную при температуре 400°С, при этом готовят исходную шихту в следующем соотношении, мас.%:
обжиг гранул осуществляют при температуре 1280-1380°С, а в качестве предварительной подготовки серпентинита для повышения его активности подвергают предварительному обжигу при температуре 900°С.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что разложение серпентинита в процессе предварительного обжига проходит по формуле:
Mg6(Si4O10)(OH)8 → 2Mg2SiO4 (форстерит) + Mg2(Si2O6) (энстатит) + 4H2O.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предварительное дробление серпентинита осуществляют до фракции, не превышающей 20 мм.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после смешивания шихту с помощью транспортера направляют в барабанно-шаровую мельницу.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что финишной операцией осуществляют сортировку готовых гранул по размеру и форме.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016144732A RU2651680C1 (ru) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | Способ изготовления легковесного магнезиально-кварцевого проппанта |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016144732A RU2651680C1 (ru) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | Способ изготовления легковесного магнезиально-кварцевого проппанта |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2651680C1 true RU2651680C1 (ru) | 2018-04-23 |
Family
ID=62045696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016144732A RU2651680C1 (ru) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | Способ изготовления легковесного магнезиально-кварцевого проппанта |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2651680C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111454053A (zh) * | 2020-04-01 | 2020-07-28 | 河南天祥新材料股份有限公司 | 一种低密度高强度陶粒支撑剂及其制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0168479A1 (en) * | 1984-01-18 | 1986-01-22 | Minnesota Mining & Mfg | CERAMIC PARTICLES CAN BE USED AS A SUPPORT. |
| RU2129987C1 (ru) * | 1998-01-09 | 1999-05-10 | Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Способ переработки алюмокремниевого сырья |
| RU2235702C2 (ru) * | 2002-10-10 | 2004-09-10 | Шмотьев Сергей Федорович | Способ изготовления керамических расклинивателей нефтяных скважин |
| RU2437913C1 (ru) * | 2010-06-03 | 2011-12-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Способ изготовления легковесного магнийсиликатного проппанта и проппант |
| RU2452759C1 (ru) * | 2010-10-05 | 2012-06-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Способ изготовления керамических проппантов |
| RU2515280C2 (ru) * | 2012-07-24 | 2014-05-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Способ изготовления магнезиальнокварцевого проппанта |
| RU2588634C1 (ru) * | 2015-10-13 | 2016-07-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Ника-Петротэк" | Способ получения керамического расклинивающего агента (варианты) |
-
2016
- 2016-11-15 RU RU2016144732A patent/RU2651680C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0168479A1 (en) * | 1984-01-18 | 1986-01-22 | Minnesota Mining & Mfg | CERAMIC PARTICLES CAN BE USED AS A SUPPORT. |
| RU2129987C1 (ru) * | 1998-01-09 | 1999-05-10 | Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Способ переработки алюмокремниевого сырья |
| RU2235702C2 (ru) * | 2002-10-10 | 2004-09-10 | Шмотьев Сергей Федорович | Способ изготовления керамических расклинивателей нефтяных скважин |
| RU2437913C1 (ru) * | 2010-06-03 | 2011-12-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Способ изготовления легковесного магнийсиликатного проппанта и проппант |
| RU2452759C1 (ru) * | 2010-10-05 | 2012-06-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Способ изготовления керамических проппантов |
| RU2515280C2 (ru) * | 2012-07-24 | 2014-05-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Способ изготовления магнезиальнокварцевого проппанта |
| RU2588634C1 (ru) * | 2015-10-13 | 2016-07-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Ника-Петротэк" | Способ получения керамического расклинивающего агента (варианты) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111454053A (zh) * | 2020-04-01 | 2020-07-28 | 河南天祥新材料股份有限公司 | 一种低密度高强度陶粒支撑剂及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH024658B2 (ru) | ||
| US20160053162A1 (en) | Method of manufacturing of light ceramic proppants and light ceramic proppants | |
| CN102459658B (zh) | 由含金属氧化物的精细物料制备用作高炉投料的凝聚体的方法 | |
| CN103342371A (zh) | 一种煅烧黑滑石增白的工艺及装置 | |
| KR101339554B1 (ko) | 잉곳절삭용 재생슬러리 생산공정에서 발생하는 폐부산물 내의 유효성분을 재회수하기 위한 방법 및 장치 | |
| RU2191169C1 (ru) | Шихта и способ получения гранулированного шамота, используемого в качестве расклинивающего агента | |
| RU2651680C1 (ru) | Способ изготовления легковесного магнезиально-кварцевого проппанта | |
| KR102574057B1 (ko) | 플라이 애시의 개질 방법 및 장치 | |
| EA021343B1 (ru) | Способ получения гранул из порошковых материалов | |
| JP2018053306A (ja) | 焼結鉱の製造方法および焼結鉱の製造設備列 | |
| RU2392251C1 (ru) | Способ получения алюмосиликатного пропанта и его состав | |
| JP7116089B2 (ja) | 焼結プラントの操業方法 | |
| EP0088181B1 (en) | Manufacture of highly porous refractory material | |
| RU2763562C1 (ru) | Шихта для изготовления стеклокерамического пропанта | |
| RU2814680C1 (ru) | Способ производства проппанта для проведения гидроразрыва пласта | |
| JPH0425326B2 (ru) | ||
| JPH0629470B2 (ja) | 焼結鉱製造方法 | |
| RU2520739C2 (ru) | Способ изготовления высокопрочного и быстротвердеющего алитового портландцемента и технологическая линия для его реализации | |
| EP1914200A2 (en) | Calcined tincal production method by calcination autogenic grinding and separation (CASG) method in a single step | |
| JP2006336064A (ja) | 焼結原料の造粒方法 | |
| RU2009312C1 (ru) | Способ получения карбонатного утяжелителя для буровых растворов | |
| CN102653459B (zh) | 轻烧氧化镁的热选方法及其装置 | |
| JP7087939B2 (ja) | 焼結原料の成型物の製造方法 | |
| JP4630091B2 (ja) | 焼結原料の事前処理方法 | |
| JP2018002563A (ja) | 水硬性石灰及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181116 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20220322 |