RU2651680C1 - Method for manufacture of lightweight magnesia-quartz proppant - Google Patents
Method for manufacture of lightweight magnesia-quartz proppant 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
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.The invention relates to the oil and gas industry, and in particular to the technology of manufacturing proppants intended for use as proppants in oil or gas production by hydraulic fracturing.
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.A known mixture and method for producing granular fireclay used as a proppant (RF patent No. 2191169, published October 20, 2002), with a formula ratio of Al 2 O 3 : SiO 2 equal to 0.42-0.48, contains natural kaolinite crystalline hydrates and talc in the following ratio of components, wt.%: kaolinite crystalline hydrate 88-97, talc crystalline hydrate - the rest, while the mixture contains a powder fraction of a size less than 0.4 mm, which consists of spherical granules, a fine powder of a particle size of 0.5-20 , 0 μm, in the following ratio and said fractions, wt.%: fraction smaller than 0.4 mm - 60-90, the fine size fraction of 0,5-20,0 m - 10-40. A method for producing granulated chamotte involves granulating the powdered materials of the initial charge, using natural kaolinite and talc crystalline hydrates at the above ratio, drying the obtained granules and sieving them to isolate the desired fractions, which are then calcined. Before granulation, the indicated components taken in a given mass ratio are dosed, after which they are mixed, and the resulting mixture is moistened.
Недостатком известного гранулированного наполнителя является высокая плотность.A disadvantage of the known granular filler is its high density.
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.The closest is a method of manufacturing a lightweight magnesium silicate proppant and proppant (RF patent No. 2437913, published December 27, 2011), including heat treatment of a magnesium-containing component - a source of magnesium oxide, co-grinding it with a silica-containing component, granulating the resulting mixture, firing the obtained granules and sieving them, charge contains (in terms of calcined substance), wt.%: SiO2 64-72, MgO 11-18, natural impurities - the rest, and heat treatment is carried out at a temperature of not more than 1080 ° C.
Недостатками получаемого проппанта также является высокая плотность.The disadvantages of the proppant obtained are also high density.
Целью заявляемого изобретения является устранение выявленного недостатка, а именно - снижение плотности при достаточной прочности и твердости гранул готового проппанта.The aim of the invention is to eliminate the identified drawback, namely, reducing the density with sufficient strength and hardness of the granules of the finished proppant.
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.%:The goal is achieved by a method of manufacturing a lightweight magnesia-quartz proppant from serpentinite with an additional component, including preliminary preparation of both components, mixing them in the initial charge, grinding the resulting mixture, granulation together with the grinding of the mixture, firing the obtained granules and sieving, which is characterized in particular by that argillite clay, previously dried at a temperature of 400 ° C, is used as an additional component, while the initial mixture is prepared in the following it ratio, wt.%:
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.granules are fired at a temperature of 1280-1380 ° C, and as a preliminary preparation of serpentinite to increase its activity is subjected to preliminary firing at a temperature of 900 ° C.
Способ может характеризоваться тем, что разложение серпентина в процессе предварительного обжига проходит по формуле:The method can be characterized in that the decomposition of serpentine in the process of preliminary firing takes place according to the formula:
Mg6(Si4O10)(OH)8 → 2Mg2SiO4 (форстерит) + Mg2(Si2O6) (энстатит) + 4H2O.Mg 6 (Si 4 O 10 ) (OH) 8 → 2Mg 2 SiO 4 (forsterite) + Mg 2 (Si 2 O 6 ) (enstatite) + 4H 2 O.
Способ может характеризоваться тем, что предварительное дробление серпентинита осуществляют до фракции, не превышающей 20 мм.The method can be characterized in that the preliminary crushing of serpentinite is carried out to a fraction not exceeding 20 mm.
Способ может характеризоваться тем, что после смешивания шихту с помощью транспортера направляют в барабанно-шаровую мельницу.The method may be characterized in that after mixing the mixture using a conveyor is sent to a drum-ball mill.
Способ может характеризоваться тем, что финишной операцией осуществляют сортировку готовых гранул по размеру и форме.The method can be characterized in that the finishing operation sorts the finished granules by size and shape.
На чертеже изображена принципиальная схема производства керамических проппантов.The drawing shows a schematic diagram of the production of ceramic proppants.
Заявляемый способ изготовления легковесного магнезиально-кварцевого проппанта осуществляется следующим образом.The inventive method of manufacturing a lightweight magnesia-quartz proppant is as follows.
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:The feedstock (serpentinite) is delivered by road to the open warehouse of the enterprise. Depending on the particle size distribution, the material is fed either directly to the preliminary firing / drying, or to the crushing stage. In this case, the initial natural serpentinite has, for example, the following composition, in the ratio of mass fractions:
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.The crushing stage is universal for all types of raw materials and is intended for grinding material no larger than 425 mm in size to a fraction of 0-20 mm, while crushing is carried out in a crushing and screening complex (DSC), which consists of a vibratory feeder, jaw crusher, cone crusher and vibrating screen. Considering that raw materials differing in hardness can be supplied to DSC, the productivity of the complex varies between 25-60 t / h.
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.During operation of the crushing and screening complex, serpentinite from a warehouse adjacent to the complex is fed by a loader to the receiving hopper, from which it is fed to the first crushing stage through the feed opening of the jaw crusher using a vibrating feeder.
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.The working body of the jaw crusher is two crushing surfaces - the cheeks, fixed and mobile, in the space between which primary crushing of large fractions of the feedstock takes place to a fraction of 50-100 mm, which is regulated by the size of the crusher discharge gap.
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.After the jaw crusher, the material is conveyed via a conveyor belt to the second stage of crushing in the receiving hole of the cone crusher, which is a bowl in which a shaft with a rigidly fixed cone is installed. Crushing of the material occurs while the material is between the working cone and the wall of the bowl, resulting in the destruction of the fraction of 50-100 mm to 10-40 mm.
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.After crushing on a cone crusher, serpentinite is sent to a vibrating screen, where particles of 0-20 mm in size are separated and then stored in herts. Large pieces larger than 20 mm are returned for re-crushing into a cone crusher.
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:To increase the activity of serpentinite, the technological scheme provides for its preliminary firing at a temperature of 900 ° C, during which both dehydration processes and processes associated with a change in the phase composition of serpentinite occur. The decomposition of serpentines can be represented by the scheme:
Mg6(Si4O10)(OH)8 → 2Mg2SiO4 (форстерит) + Mg2(Si2O6) (энстатит) + 4H2O.Mg 6 (Si 4 O 10 ) (OH) 8 → 2Mg 2 SiO 4 (forsterite) + Mg 2 (Si 2 O 6 ) (enstatite) + 4H 2 O.
При высоком содержании кварца возможно разложение фазы форстерита до энстатита по реакции:With a high content of quartz, the decomposition of the forsterite phase to enstatite is possible by the reaction:
Mg2SiO4 + SiO2 → Mg2(Si2O6).Mg 2 SiO 4 + SiO 2 → Mg 2 (Si 2 O 6 ).
Энстатитная форма неустойчива и частично может переходить в клиноэнстатит, что в последующем при формировании керамического изделия сопровождается увеличением объема, и соответственно, потерей прочности.The enstatite form is unstable and can partially go into clino-enstatitis, which subsequently, when forming a ceramic product, is accompanied by an increase in volume, and, accordingly, a loss of strength.
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.Fractions of 0-20 mm are fed to the firing of serpentinite after the crushing stage, through the hopper. From the hopper through conveyors, serpentinite is loaded onto the elevator and then enters the bunker of the furnace kiln. The material is fed from the hopper into the loading chute of the kiln using a feeder.
Вращающаяся печь представляет собой барабан длиной 40 м и диаметром 2,5 м, установленный с уклоном 30°. Корпус печи футерован огнеупорным кирпичом.The rotary kiln is a drum 40 m long and 2.5 m in diameter, installed with a slope of 30 °. The furnace body is lined with refractory bricks.
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.Air is supplied to the burner through the air duct through the chokes, and through the gas pipeline - generator gas in a ratio of at least 3: 1. Additional dilution of the generator gas with air is carried out using a fan.
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.The temperature regime during preliminary firing is maintained at 900 ° C and is adjusted both by the supply of diesel fuel to the combustion unit, and due to the vacuum created by the smoke exhausters.
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.The gases leaving the kiln are subjected to rough cleaning in a dust chamber, where up to 40% of the dust is deposited, after which the dust-gas mixture enters the group of cyclones and is then released into the atmosphere through smoke exhausters.
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.To prevent the release of heat and dust into the atmosphere, an unloading chamber with heat in the refrigerator is mounted on the furnace. A grill is provided in the unloading area to divert large pieces of the skull, assembled in a freestanding box.
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.The fired fine fraction from the estrus enters the drum-type refrigerator, where it is cooled by a fan supplying cold air. The cooled calcined product is then transported via the elevators and conveyors to packaging in big bags or loaded into the hopper by a loader, for subsequent batching with clay.
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:Clay mined in the quarry is transported by truck to the clay store of the plant, where it must be aged for at least 10 days. Clay aging is necessary for its averaging and destruction of the primary structure. The increase in aging time has a positive effect on the properties of clay (clay plasticity and molding properties of the mass increase) and on the property of the finished product. After aging, the clay is delivered by the loader to the workshop and averaged before the drying stage in the clay hopper, after which it is further conveyed to the dryer drum. In this case, the initial composition of mudstone clay usually lies in the following limits of the ratios of mass fractions:
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.Material is fed into the drying zone using a belt feeder. In the dryer drum, a countercurrent flow pattern of the drying agent and material is provided. The drying agent for the furnace is generator gas, and the drying process itself proceeds at 400 ° C. During the drying process, dust is captured in a cyclone dust collector, and the dried material is conveyed and elevator discharged into the hopper.
Обожженный серпентинит и высушенная глина с бункера смешиваются при помощи весовых питателей до указанных выше соотношений в пределах:Calcined serpentinite and dried clay from the hopper are mixed with the help of weight feeders to the above ratios in the range:
После смешения шихта транспортером поступает в барабанно-шаровую мельницу.After mixing, the charge conveyor enters the drum-ball mill.
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.The mill is a drum rotating at a speed of 20.86 rpm and with steel grinding bodies inside. The grinding of the material occurs due to the impact force of the incident body and the friction force during movement.
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.The crushed material from the mill with the help of an elevator enters the upper hole of the classifier, then to the main disk in the lower part of the powder chamber, where due to rotation the particles are classified into fractions. The circulating air from the fan picks up the particles: large ones larger than 0.05 mm are deposited and fed through the conveyor belt back to the mill for re-grinding, the fine fraction is carried away by the air stream into the cyclone system, where it settles and is conveyed and conveyed by elevators to the storage bins of the granulation unit.
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.To prevent dusting, dust particles enter the dust-removing filter with impulse blowing through the inlet port. When passing through a dust funnel, most of the granules due to the inertia force are separated and enters the storage hopper. The purified gas exits through the outlet at the top of the funnel body.
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.From the storage bins, the mixture with the help of elevators is fed into dish-shaped granulators located at an angle of 45-75 °. Depending on the angle of inclination, the speed of the plate is adjusted from 7.9 to 13.9 rpm. Also, a binder solution is supplied to the granulator using a centrifugal pump for rolling granules, which is prepared in containers by mixing water, TPP tripolyphosphate and CMC carboxymethyl cellulose. In the granulators, granules are formed, which are fed from the lower hole to small sitobaras through conveyors and elevators. In the drum drums, the main fraction is sized 1.1-1.7 mm in size and the "embryos" 0.5-0.8 mm in size. The "embryos" are returned to the granulator using a system of conveyors and fans for re-granulation. The sifted material is hermetically sealed to prevent spraying; dust enters the dust collector. Pellets of the required size are delivered via the elevator system and conveyors to the storage hopper. Next, the raw proppant is fed by conveyor to the drying and firing unit.
Сушильный барабан для сушки сырцовых гранул проппанта аналогичен сушильному барабану, предназначенному для сушки глины. Температурный режим сушки сырцовых гранул составляет 100°С.A dryer drum for drying raw proppant granules is similar to a dryer drum for drying clay. The temperature regime for drying raw granules is 100 ° C.
Пыль со стадии сушки собирается с циклонов системы пылеулавливания и возвращается на стадию грануляции через конвейер.Dust from the drying stage is collected from the cyclones of the dust collection system and returned to the granulation stage through the conveyor.
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.After drying, the raw proppant from the dryer drum enters the hopper mounted on the conveyor, after which it is fed to the firing stage in a rotary kiln. In order to avoid the risks associated with downtime of the technological chain due to failures at the firing stage, after the drying stage there is the possibility of buffer storage of raw granules in big bags.
Процесс обжига сырцовых гранул осуществляется на печи обжига в периодическом режиме, поскольку данный технологический узел также задействован на стадии предварительного обжига серпентинита.The process of firing raw granules is carried out on a firing furnace in a batch mode, since this process unit is also involved in the preliminary firing of serpentinite.
Технологический режим, в отличие от режима обжига серпентинита, отличается, поскольку формирование керамического продукта - проппанта - происходит при более высоких температурах.The technological regime, in contrast to the regime of firing of serpentinite, is different, since the formation of a ceramic product - proppant - occurs at higher temperatures.
В зависимости от температуры, влажности, размера, потерь массы при прокаливании и объемной насыпной массы материала во вращающейся печи условно различают следующие зоны:Depending on the temperature, humidity, size, weight loss during annealing and bulk bulk material in a rotary kiln, the following zones are conditionally distinguished:
1) зона подогрева, расположенная в холодном конце печи. Поступающий в зону подогрева печи материал прокаливается от 550°С до 1000°С;1) a heating zone located in the cold end of the furnace. The material entering the furnace heating zone is calcined from 550 ° C to 1000 ° C;
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);2) the firing zone, in which the combustion of fuel occurs and the main physical and chemical reactions are completed. In this zone, the highest temperature is 1200-1400 ° C (depending on the composition of the charge);
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.3) pre-cooling zone. The material at the outlet has a temperature of 900 ° C and gives off heat to the secondary air in the refrigerator. The air is heated in the pre-cooling zone to a temperature of 600-700 ° C, which contributes to an increase in the flame temperature and better utilization of the heat in general.
Итоговый состав готового проппанта, изготовленного по заявляемой технологии, чаще всего, например, представлен следующим химическим составом:The final composition of the finished proppant made by the claimed technology, most often, for example, is represented by the following chemical composition:
Полное время прохождения материалом всех зон печи около 60 мин.The total transit time of the material of all zones of the furnace is about 60 minutes
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.After the refrigerator of the furnace, the proppant fired by a system consisting of an elevator and a conveyor is fed to the finished product workshop, where it is dedusted and sorted into fractions 12/18, 16/20 and 16/30. After sorting, the finished proppant is packaged in soft containers.
В готовом продукте согласно нормативным документам ГОСТ Р 54571-2011 определяются технические показатели, наиболее важные для потребителя: прочность, насыпная плотность, кислотостойкость, сферичность.According to the normative documents GOST R 54571-2011, the finished product defines the technical indicators that are most important for the consumer: strength, bulk density, acid resistance, sphericity.
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.Thus, the composition at which the content of magnesium oxide is increased at the optimum content of silicon dioxide (determined by the optimal ratio of the starting ingredients in the mixture), as well as the presence of the preliminary activation operation (calcination at 900 ° С) of serpentinite, with the optimal regime of calcination of granules 1280-1380 ° With, they can achieve the claimed technical result, namely, a decrease in density with sufficient strength and hardness of the granules of the finished proppant.
Промышленная применимость.Industrial applicability.
Заявляемый способ изготовления легковесного магнезиально-кварцевого проппанта надежен и может найти применение на профильных предприятиях по производству расклинивающих агентов.The inventive method of manufacturing a lightweight magnesia-quartz proppant is reliable and can find application in specialized enterprises for the production of proppants.
Примеры осуществления способа изготовления легковесного магнезиально-кварцевого проппанта к материалам по заявке на изобретение №2016144732/03 (071744)Examples of the method for the manufacture of lightweight magnesia-quartz proppant for materials according to the application for the invention No. 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.Example 1. The implementation of the method of manufacturing a lightweight magnesia-quartz proppant with a content of serpentinite of 92.0 wt%; mud clay 8.0 wt%; firing temperature - 1280 ° C.
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.The main technological operations for this example are unchanged. At the stage of firing the granules in a rotary kiln, an increased content of the liquid phase is noted, and therefore firing at higher temperatures is difficult, and lowering the firing temperature does not allow to obtain a shard of the required strength. Thus, the parameters 92-8 / 1280 are acceptable, but not optimal, but they allow you to get proppant with normative indicators for density and strength and with limit indicators for the shape of the granules (sphericity and roundness) due to the formation of cakes.
Пример 2. Осуществление способа изготовления легковесного магнезиально-кварцевого проппанта при содержании серпентинита 98,0 мас.%; аргиллитовой глины 2,0 мас.%; температура обжига - 1380°С.Example 2. The implementation of the method of manufacturing a lightweight magnesia-quartz proppant with a serpentinite content of 98.0 wt.%; argillic clay 2.0 wt.%; firing temperature - 1380 ° C.
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.The main technological operations for this example are unchanged. At the stage of pellet roasting in a rotary kiln, signs of insufficient roasting are noted - the color of the obtained proppant is lighter, but, nevertheless, the technical characteristics of the product comply with the standard in the form of granules (sphericity and roundness), strength, density. A further decrease in the share of mudstone clay will require higher firing temperatures, otherwise the resulting proppant will not be strong enough.
Пример 3. Осуществление способа изготовления легковесного магнезиально-кварцевого проппанта при содержании серпентинита 95,0 мас.%; аргиллитовой глины 5,0 мас.%; температура обжига - 1330°С.Example 3. The implementation of the method of manufacturing a lightweight magnesia-quartz proppant with a content of serpentinite of 95.0 wt.%; mud clay 5.0 wt.%; firing temperature - 1330 ° C.
Это оптимальные технологические параметры получения проппанта. Полученный продукт имеет оптимальную форму гранул и соотношение плотности и прочности.These are the optimal technological parameters for proppant production. The resulting product has an optimal granule shape and a density to strength ratio.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016144732A RU2651680C1 (en) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | Method for manufacture of lightweight magnesia-quartz proppant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016144732A RU2651680C1 (en) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | Method for manufacture of lightweight magnesia-quartz proppant |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2651680C1 true RU2651680C1 (en) | 2018-04-23 |
Family
ID=62045696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016144732A RU2651680C1 (en) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | Method for manufacture of lightweight magnesia-quartz proppant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2651680C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111454053A (en) * | 2020-04-01 | 2020-07-28 | 河南天祥新材料股份有限公司 | Low-density high-strength ceramsite proppant and preparation method thereof |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0168479A1 (en) * | 1984-01-18 | 1986-01-22 | Minnesota Mining & Mfg | Particulate ceramic useful as a proppant. |
| RU2129987C1 (en) * | 1998-01-09 | 1999-05-10 | Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Method of processing alumino-silicon crude |
| RU2235702C2 (en) * | 2002-10-10 | 2004-09-10 | Шмотьев Сергей Федорович | Method of manufacturing ceramic disjoining members for oil wells |
| RU2437913C1 (en) * | 2010-06-03 | 2011-12-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Procedure for preparation of light-weight magnesium-silicate propping agent and propping agent |
| RU2452759C1 (en) * | 2010-10-05 | 2012-06-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Method of producing ceramic proppants |
| RU2515280C2 (en) * | 2012-07-24 | 2014-05-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Method of magnesian-quartz proppant production |
| RU2588634C1 (en) * | 2015-10-13 | 2016-07-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Ника-Петротэк" | Method of producing ceramic proppant (versions) |
-
2016
- 2016-11-15 RU RU2016144732A patent/RU2651680C1/en 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 | Particulate ceramic useful as a proppant. |
| RU2129987C1 (en) * | 1998-01-09 | 1999-05-10 | Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Method of processing alumino-silicon crude |
| RU2235702C2 (en) * | 2002-10-10 | 2004-09-10 | Шмотьев Сергей Федорович | Method of manufacturing ceramic disjoining members for oil wells |
| RU2437913C1 (en) * | 2010-06-03 | 2011-12-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Procedure for preparation of light-weight magnesium-silicate propping agent and propping agent |
| RU2452759C1 (en) * | 2010-10-05 | 2012-06-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Method of producing ceramic proppants |
| RU2515280C2 (en) * | 2012-07-24 | 2014-05-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Форэс" | Method of magnesian-quartz proppant production |
| RU2588634C1 (en) * | 2015-10-13 | 2016-07-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Ника-Петротэк" | Method of producing ceramic proppant (versions) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111454053A (en) * | 2020-04-01 | 2020-07-28 | 河南天祥新材料股份有限公司 | Low-density high-strength ceramsite proppant and preparation method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2191169C1 (en) | Charge and method of producing granulated chamotte used as wedging agent | |
| JPH024658B2 (en) | ||
| CN103502160A (en) | Pretreatment of starting materials for the preparation of basalt fibers | |
| CN102459658B (en) | The method being used as the aggregate that blast furnace feeds intake is prepared by the fine material of containing metal oxide | |
| CN103342371A (en) | Process and device for whitening calcined black talc | |
| KR101339554B1 (en) | Method and apparatus for refining available component of by-product form recovering ingot wire sawed slurry | |
| WO2015084195A1 (en) | A method of manufacturing of light ceramic proppants and light ceramic proppants | |
| KR102574057B1 (en) | Method and apparatus for reforming fly ash | |
| RU2651680C1 (en) | Method for manufacture of lightweight magnesia-quartz proppant | |
| CN100439289C (en) | Process method for producing sintered tabular alumina using ultra-high temperature shaft kiln | |
| JP6489092B2 (en) | Sinter ore manufacturing method and sintered ore manufacturing equipment line | |
| EA021343B1 (en) | Method for manufacturing granules from powder materials | |
| KR20010029437A (en) | Manufacturing method and apparatus for reduced iron | |
| JP7116089B2 (en) | Sintering plant operation method | |
| JPH0629470B2 (en) | Sintered ore manufacturing method | |
| CN104193351A (en) | System and method for producing fracturing propping agent by taking red mud as raw material | |
| JP4604849B2 (en) | Granulation method of sintering raw material | |
| RU2763562C1 (en) | Charge for manufacturing glass-ceramic proppant | |
| JP2018002563A (en) | Hydraulic lime and method for producing same | |
| JPH0425326B2 (en) | ||
| RU2348587C2 (en) | Method of obtaining lime | |
| EP0088181A1 (en) | Manufacture of highly porous refractory material | |
| RU2357936C1 (en) | Method for thermal processing of adobe brick granules and separating medium for its realisation | |
| RU2520739C2 (en) | Production of high-strength high-early-strength alite portland cement and production line to this end | |
| EP1914200A2 (en) | Calcined tincal production method by calcination autogenic grinding and separation (CASG) method in a single step |
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 |