RU2745505C1 - Method for producing ceramic proppant and proppant - Google Patents
Method for producing ceramic proppant and proppant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2745505C1 RU2745505C1 RU2020100539A RU2020100539A RU2745505C1 RU 2745505 C1 RU2745505 C1 RU 2745505C1 RU 2020100539 A RU2020100539 A RU 2020100539A RU 2020100539 A RU2020100539 A RU 2020100539A RU 2745505 C1 RU2745505 C1 RU 2745505C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- binder
- amount
- rpm
- raw material
- granules
- Prior art date
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 24
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 134
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 87
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 77
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 58
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 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 31
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims abstract description 31
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims abstract description 31
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 69
- 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 description 57
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims description 48
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims description 47
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 42
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 24
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 23
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 18
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 15
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052839 forsterite Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 10
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 claims description 10
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 8
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 claims description 8
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims description 7
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 7
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims description 7
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims description 7
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims description 6
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 claims description 6
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 claims description 6
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 claims description 6
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims description 6
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 5
- -1 or chalk Substances 0.000 claims description 5
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 4
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims description 4
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 3
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 17
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 14
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 14
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 13
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 12
- 239000000391 magnesium silicate Substances 0.000 description 12
- 229910052919 magnesium silicate Inorganic materials 0.000 description 12
- 235000019792 magnesium silicate Nutrition 0.000 description 12
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 8
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 7
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- YGANSGVIUGARFR-UHFFFAOYSA-N dipotassium dioxosilane oxo(oxoalumanyloxy)alumane oxygen(2-) Chemical compound [O--].[K+].[K+].O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O YGANSGVIUGARFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052627 muscovite Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 5
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052656 albite Inorganic materials 0.000 description 4
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 229910001679 gibbsite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052598 goethite Inorganic materials 0.000 description 3
- AEIXRCIKZIZYPM-UHFFFAOYSA-M hydroxy(oxo)iron Chemical compound [O][Fe]O AEIXRCIKZIZYPM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N aluminum;trihydroxy(trihydroxysilyloxy)silane;hydrate Chemical compound O.[Al].[Al].O[Si](O)(O)O[Si](O)(O)O HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001919 chlorite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052619 chlorite group Inorganic materials 0.000 description 2
- QBWCMBCROVPCKQ-UHFFFAOYSA-N chlorous acid Chemical compound OCl=O QBWCMBCROVPCKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 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 2
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 description 2
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 2
- 230000002431 foraging effect Effects 0.000 description 2
- 229910052621 halloysite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000237509 Patinopecten sp. Species 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910011212 Ti—Fe Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- DLHONNLASJQAHX-UHFFFAOYSA-N aluminum;potassium;oxygen(2-);silicon(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Si+4].[Si+4].[Si+4].[K+] DLHONNLASJQAHX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- INJRKJPEYSAMPD-UHFFFAOYSA-N aluminum;silicic acid;hydrate Chemical compound O.[Al].[Al].O[Si](O)(O)O INJRKJPEYSAMPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052849 andalusite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052661 anorthite Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- GWWPLLOVYSCJIO-UHFFFAOYSA-N dialuminum;calcium;disilicate Chemical compound [Al+3].[Al+3].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GWWPLLOVYSCJIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 229910052634 enstatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- QYFRTHZXAGSYGT-UHFFFAOYSA-L hexaaluminum dipotassium dioxosilane oxygen(2-) difluoride hydrate Chemical compound O.[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[F-].[F-].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[K+].[K+].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O QYFRTHZXAGSYGT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000009878 intermolecular interaction Effects 0.000 description 1
- 239000010443 kyanite Substances 0.000 description 1
- 229910052850 kyanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- BBCCCLINBSELLX-UHFFFAOYSA-N magnesium;dihydroxy(oxo)silane Chemical compound [Mg+2].O[Si](O)=O BBCCCLINBSELLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010450 olivine Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 229910052652 orthoclase Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 description 1
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 235000020637 scallop Nutrition 0.000 description 1
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
- B01J2/12—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic in rotating drums
-
- 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
-
- 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
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
-
- 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
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
- C04B35/632—Organic additives
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к производству проппанта - расклинивающих гранул, применяемых для повышения эффективности отдачи скважин при добыче нефти и газа методом гидравлического разрыва пласта (ГРП), который является наиболее прогрессивным способом добычи углеводородов.The invention relates to the production of proppant - proppant granules used to improve the efficiency of wells in oil and gas production by hydraulic fracturing (hydraulic fracturing), which is the most advanced method of hydrocarbon production.
Проппанты отличаются способностью выдерживать высокие пластовые давления и противостоять агрессивной среде при высоких температурах. Поскольку большинство разрабатываемых и перспективных месторождений углеводородов - это трудноизвлекаемые месторождения, наиболее востребованы керамические проппанты, так как они обеспечивают наибольшую производительность скважин в условиях большой глубины залегания продуктивных слоев. Основными физическими характеристиками проппантов, оказывающими влияние на проводимость и проницаемость трещин являются прочность (сопротивление раздавливанию), насыпной вес (плотность), сферичность и округлость гранул.Proppants are distinguished by their ability to withstand high formation pressures and withstand aggressive environments at high temperatures. Since most of the developed and promising hydrocarbon fields are hard-to-recover fields, ceramic proppants are most in demand, since they provide the highest well productivity in conditions of great depth of productive layers. The main physical characteristics of proppants that affect the conductivity and permeability of fractures are strength (crush resistance), bulk density (density), sphericity and roundness of granules.
Для проведения ГРП выбор нужного размера проппанта определяется целым комплексом факторов. Чем крупнее гранулы, тем большей проницаемостью обладает упаковка проппанта в трещине. Однако использование проппанта крупной фракции сопряжено с дополнительными проблемами при его переносе вдоль трещины. Прочность проппанта снижается с увеличением размеров гранул. При гидроразрыве пласта образуются трещины различных размеров. В зависимости от структуры пластовых и продуктивных слоев разрабатываемого месторождения, особенно при горизонтальном бурении, кроме основных крупных трещин, образуются побочные трещины с меньшими размерами их ширины. Для увеличения продуктивности скважины необходимо обеспечить удержание в раскрытом состоянии максимального количества трещин гидроразрыва. Поэтому исключительно важно использовать проппанты различных фракций на различных стадиях закачивая рабочей жидкости гидроразрыва.For hydraulic fracturing, the choice of the required proppant size is determined by a whole range of factors. The larger the granules, the greater the permeability of the proppant packing in the fracture. However, the use of coarse proppant is associated with additional problems during its transport along the fracture. The strength of the proppant decreases with increasing granule size. During hydraulic fracturing, fractures of various sizes are formed. Depending on the structure of the reservoir and productive layers of the developed field, especially during horizontal drilling, in addition to the main large cracks, side cracks with smaller dimensions of their width are formed. To increase the productivity of the well, it is necessary to ensure that the maximum number of hydraulic fractures is kept open. Therefore, it is extremely important to use proppants of different fractions at different stages of pumping the hydraulic fracturing fluid.
В зависимости от глубины и протяженности скважины применяют проппант определенного размера. Для удовлетворения спроса на проппант требуемого размера существует необходимость в создании новых производительных способов его производства.Depending on the depth and length of the well, proppant of a certain size is used. To meet the demand for proppant of the required size, there is a need to create new productive methods for its production.
Известны различные способы получения гранул: грануляцией тонкоизмельченного сырья, экструзией с последующим окатыванием, распылением суспензии в кипящем слое или в сушильном барабане и др. Для производства проппанта одним из распространенных способов является грануляция исходного сырья.There are various methods for producing granules: granulation of finely ground raw materials, extrusion followed by pelletizing, spraying the suspension in a fluidized bed or in a drying drum, etc. For the production of proppant, one of the common methods is the granulation of raw materials.
В патенте США №4623630, 18.11.1986, представлен способ производства сферических гранул с использованием смесителя-гранулятора Eirich. В смеситель помещают 135 кг (или 100 мас. %) исходного сырья: диаспоровой глины и бокситового порошка, средний размер частиц которых 4,8 мкм. Затем добавляют 27 кг воды (или 20 мас. %). После образования гранул менее 5% которых имели размер <0,5 мм добавляют 4,08 кг (или 3%) исходной сырьевой смеси. Формирование сферических гранул продолжают еще 2 мин. Указанный способ предназначен для изготовления проппантов с высокой кажущейся плотностью - 3,30 г/см3.In US patent No. 4623630, 11/18/1986, a method for the production of spherical granules using an Eirich mixer granulator is presented. The mixer is placed 135 kg (or 100 wt.%) Of the raw material: diaspora clay and bauxite powder, the average particle size of which is 4.8 μm. Then add 27 kg of water (or 20 wt.%). After the formation of granules less than 5% of which had a size of <0.5 mm add 4.08 kg (or 3%) of the original raw mixture. Formation of spherical granules is continued for another 2 min. The specified method is intended for the manufacture of proppants with a high apparent density - 3.30 g / cm 3 .
В изобретении «Способ изготовления керамических проппантов» (Патент РФ №2452759, 10.06.2012) авторы предлагают получать проппанты гранулированием измельченной сырьевой смеси: магнезиально-силикатной или алюмосиликатной в турбосмесителе с интенсивным круговым перемешиванием и увлажнением смеси раствором в количестве 50-90% от требуемого. После смесителя влажные гранулы необходимо поместить в промежуточный бункер для вылеживания в течение 0,5-6 мин. И только после этого гранулы доводят до требуемой сферичности в тарельчатом грануляторе с добавлением остального количества увлажняющего раствора за счет воздействия погружных турбин, количество которых должно быть не менее двух. Недостаток указанного способа заключается в том, что процесс грануляции длительный, разделен на несколько этапов: сначала гранулирование в турболопастном смесителе, затем полученную массу, содержащую от 20 до 70% зародышей и гранул, остальное - влажная мелкодисперсная шихта, направляют в промежуточный бункер для вылеживания и только потом завершение грануляции в тарельчатом грануляторе. Это значительно усложняет производство проппанта и снижает производительность оборудования. Кроме того, задействовано дополнительное оборудование, которое требует технического обслуживания для соблюдения технологических параметров производства гранул.In the invention "Method for the manufacture of ceramic proppants" (RF Patent No. 2452759, 10.06.2012), the authors propose to obtain proppants by granulating a crushed raw mixture: magnesia-silicate or aluminosilicate in a turbo mixer with intensive circular mixing and moistening the mixture with a solution in an amount of 50-90% of the required ... After the mixer, the wet granules must be placed in an intermediate bin for aging for 0.5-6 minutes. And only after that the granules are brought to the required sphericity in a disk granulator with the addition of the rest of the dampening solution due to the action of submersible turbines, the number of which should be at least two. The disadvantage of this method is that the granulation process is lengthy, divided into several stages: first, granulation in a turbofan mixer, then the resulting mass containing from 20 to 70% of germs and granules, the rest is a wet finely dispersed mixture, is sent to an intermediate hopper for aging and only then the completion of granulation in a disc granulator. This greatly complicates the production of proppant and reduces the productivity of the equipment. In addition, additional equipment is involved, which requires maintenance to comply with the technological parameters of pellet production.
Известен способ переработки алюмокремниевого сырья (Патент РФ №2129987, 10.05.1999), включающий загрузку алюмокремниевого сырья в смеситель-гранулятор, его увлажнение, перемешивание и грануляцию в смесителе-грануляторе с вращающимися тарельчатой чашей и роторной мешалкой, причем при увлажнении алюмокремниевого сырья скорость вращения роторной мешалки увеличивают прямо пропорционально количеству введенного увлажнителя от 5 до 50 м/с, а после образования гранул в смеситель-гранулятор дополнительно вводят измельченное алюмокремниевое сырье в количестве 10-50 мас. % от массы шихты при скорости вращения роторной мешалки 5-25 м/с. В качестве увлажнителя используют водный раствор органического связующего из группы: карбоксиметилцеллюлоза, метилцеллюлоза, лигносульфонаты технические, который вводят в количестве 10-30 мас. % от массы исходного алюмокремниевого сырья.There is a known method for processing aluminum-silicon raw materials (RF Patent No. 2129987, 05/10/1999), including loading the aluminum-silicon raw materials into the mixer-granulator, its moistening, mixing and granulation in a mixer-granulator with a rotating plate bowl and a rotary stirrer, and when moistening the aluminum-silicon raw material, the rotation speed the rotary mixer is increased in direct proportion to the amount of the introduced humidifier from 5 to 50 m / s, and after the formation of granules, crushed aluminum-silicon raw materials are additionally introduced into the mixer-granulator in an amount of 10-50 wt. % of the batch weight at a rotary stirrer rotation speed of 5-25 m / s. An aqueous solution of an organic binder from the group: carboxymethylcellulose, methylcellulose, technical lignosulfonates, which is introduced in an amount of 10-30 wt. % of the mass of the initial alumosilicon raw material.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения проппанта, который включает предварительную термообработку исходного сырья, его помол, гранулирование при добавлении связующего в смесителе-грануляторе с вращающимися в разных направлениях чашей и роторной мешалкой, скорость вращения которой увеличивают по мере увеличения подачи связующего от 300-700 об/мин до 2000-3000 об/мин, добавление в смеситель-гранулятор термообработанного молотого сырья при снижении скорости вращения роторной мешалки до 300-700 об/мин, сушку при 100-550°С и рассев высушенных гранул, обжиг высушенных гранул при температуре 900-1600°С и рассев обожженных гранул на товарные фракции, причем скорость вращения чаши смесителя-гранулятора увеличивают по мере увеличения подачи связующего от 300-500 об/мин до 1000-1200 об/мин, а при добавлении в смеситель-гранулятор термообработанного молотого сырья в количестве 5,0-30,0 масс. % от массы исходного термообработанного сырья, скорость вращения чаши гранулятора снижают до 300-500 об/мин (Патент РФ №2644369, 09.02.2018).The closest in technical essence to the claimed invention is a method for producing a proppant, which includes preliminary heat treatment of the feedstock, its grinding, granulation with the addition of a binder in a mixer-granulator with bowl and rotary stirrer rotating in different directions, the rotation speed of which increases as the binder feed increases from 300-700 rpm to 2000-3000 rpm, adding heat-treated ground raw materials to the mixer-granulator while reducing the rotation speed of the rotor mixer to 300-700 rpm, drying at 100-550 ° C and screening the dried granules, firing dried granules at a temperature of 900-1600 ° C and sieving the fired granules into commercial fractions, and the rotation speed of the mixer-granulator bowl increases as the binder feed increases from 300-500 rpm to 1000-1200 rpm, and when added to the mixer - a granulator of heat-treated ground raw materials in the amount of 5.0-30.0 mass. % of the mass of the initial heat-treated raw material, the rotation speed of the granulator bowl is reduced to 300-500 rpm (RF Patent No. 2644369, 02/09/2018).
В качестве термообработанного исходного сырья в указанном изобретении используют шихту из алюмосиликатного сырья: боксита, каолина, кианита, андалузита и т.д., или как в примерах с 8 по 17 в шихту дополнительно вводят спекающие добавки, или из магнезиально-силикатного сырья: магнийсодержащего компонента, кварцевого песка и каолина Боровичско-Любытинской группы месторождений (примеры 18-19). Основная часть применяемого сырья проходит предварительную высокотемпературную обработку при 800-1450°С в результате которой дегидратируется, превращаясь в камневидный материал. Такой материал необходимо в течение длительного времени молоть до требуемой тонины помола, сложнее гранулировать.As a heat-treated raw material in the specified invention, a mixture of aluminosilicate raw materials is used: bauxite, kaolin, kyanite, andalusite, etc., or, as in examples 8 to 17, sintering additives are additionally introduced into the mixture, or from magnesia-silicate raw materials: magnesium-containing component, quartz sand and kaolin of the Borovichsko-Lyubytinsky group of deposits (examples 18-19). The main part of the raw materials used undergoes preliminary high-temperature treatment at 800-1450 ° C as a result of which it dehydrates, turning into a stone-like material. Such material must be ground for a long time to the required fineness of grinding, it is more difficult to granulate.
Основным недостатком указанных изобретений является недостаточный выход требуемых товарных фракций (готовых обожженных гранул определенных размеров) проппанта, который составляет в среднем 55-78 мас. % от массы обожженных гранул.The main disadvantage of these inventions is the insufficient yield of the required commercial fractions (finished fired granules of certain sizes) of the proppant, which averages 55-78 wt. % of the mass of fired granules.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение выхода товарных фракций, увеличение прочности сухих гранул, повышение производительности грануляторов.The technical problem to be solved by the invention is to increase the yield of commercial fractions, increase the strength of dry granules, and increase the productivity of granulators.
В соответствии с заявляемым способом полученные гранулы имеют плотную структуру, с равномерно окатанной поверхностью и высокими значениями округлости и сферичности.In accordance with the claimed method, the obtained granules have a dense structure, with a uniformly rounded surface and high values of roundness and sphericity.
Указанный результат достигается тем, что способ получения керамического проппанта, включает помол исходного сырья, загрузку в смеситель-гранулятор, гранулирование при добавлении связующего, подачу дополнительного количества молотого сырья для завершения процесса окатывания, сушку гранул, обжиг и рассев на товарные фракции, причем подачу связующего в количестве 10-25 мас. % от массы исходного сырья осуществляют дробно - 2 порциями: первая порция связующего 7-20 мас. % от количества исходного молотого сырья в течение 10-20 сек, гранулируют, вторая порция 3-5 мас. % в течение 5-10 сек; или 3 порциями: первая порция связующего 4-10 мас. % от количества исходного молотого сырья в течение 10-20 сек, гранулируют, вторая порция 4-10 мас. % в течение 10-20 сек, гранулируют, третья порция - 2-5 мас. % в течение 5-10 сек, а после образования гранул подают измельченное сырье в количестве 2-20 мас. % от массы исходного сырья. В способе при добавлении связующего в смеситель-гранулятор с вращающимися в разных направлениях роторной мешалкой и чашей, при скорости вращения чаши 18-30 об/мин, скорость вращения роторной мешалки увеличивают от 315-630 об/мин до 630-1050 об/мин, при добавлении молотого сырья скорость вращения роторной мешалки составляет 420-1050 об/мин, а для завершения процесса окатывания скорость вращения роторной мешалки снижают 210-735 об/мин. В качестве связующего применяют воду или 0,5-5,0% водный раствор связующего, в том числе карбоксиметилцеллюлозы, или метилцеллюлозы, или лигносульфатов технических, или крахмала, или жидкого стекла.This result is achieved by the fact that the method for producing a ceramic proppant includes grinding the feedstock, loading into the mixer-granulator, granulating with the addition of a binder, supplying an additional amount of ground feedstock to complete the pelletizing process, drying the granules, roasting and screening into commercial fractions, and supplying the binder in the amount of 10-25 wt. % of the weight of the feedstock is carried out fractionally - in 2 portions: the first portion of the binder 7-20 wt % of the amount of the original ground raw materials for 10-20 seconds, granulate, the second portion 3-5 wt. % within 5-10 seconds; or in 3 portions: the first portion of the binder 4-10 wt. % of the amount of the original ground raw materials for 10-20 seconds, granulate, the second portion 4-10 wt. % for 10-20 seconds, granulate, the third portion - 2-5 wt. % for 5-10 seconds, and after the formation of granules, the crushed raw material is fed in an amount of 2-20 wt. % by weight of the feedstock. In the method, when a binder is added to a mixer-granulator with a rotary mixer and a bowl rotating in different directions, at a bowl rotation speed of 18-30 rpm, the rotation speed of the rotor mixer is increased from 315-630 rpm to 630-1050 rpm, when adding ground raw materials, the rotation speed of the rotor mixer is 420-1050 rpm, and to complete the rounding process, the rotation speed of the rotor mixer is reduced to 210-735 rpm. As a binder, water or a 0.5-5.0% aqueous solution of a binder is used, including carboxymethylcellulose, or methylcellulose, or technical lignosulfates, or starch, or water glass.
Помол предварительно термообработанного исходного сырья проводят до содержания частиц с размерами менее 63,0 мкм 90-95 мас. %, менее 45,0 мкм 88-93 мас. % и менее 3,7 мкм 28-40 мас. %.Milling of the preliminarily heat-treated feedstock is carried out until the content of particles with sizes less than 63.0 μm is 90-95 wt. %, less than 45.0 μm 88-93 wt. % and less than 3.7 microns 28-40 wt. %.
В качестве исходного сырья используют предварительно термообработанную магне-зиально-силикатную шихту, содержащую мас. %: серпентинит, или серпентинитомагнезит, или оливинит, или дунит, или форстеритовый концентрат - 60-70; высококремнеземистый песок - 15-23 и каолиновую глину или каолин - 12-20; или алюмосиликатную шихту, содержащую мас. %: глину огнеупорную бокситовую - 95-99,9 и спекающую добавку: известь, или мел, или доломит - 0,1-5,0, причем предварительную термообработку исходного сырья - серпентинита, серпентинитомагнезита, дунита осуществляют при 800-1300°С; оливинита, высококремнеземистого песка, каолиновой глины, каолина, доломита, или 5,0-20,0 мас. % глины огнеупорной бокситовой при 150-600°С, а 79,0-94,0 мас. % бокситовой глины - при 1200-1300°С.A pre-heat-treated magnesia-silicate charge containing wt. %: serpentinite, or serpentinite magnesite, or olivinite, or dunite, or forsterite concentrate - 60-70; high silica sand - 15-23 and kaolin clay or kaolin - 12-20; or aluminosilicate mixture containing wt. %: refractory bauxite clay - 95-99.9 and a sintering additive: lime, or chalk, or dolomite - 0.1-5.0, and the preliminary heat treatment of the feedstock - serpentinite, serpentinite magnesite, dunite is carried out at 800-1300 ° C; olivinite, high-silica sand, kaolin clay, kaolin, dolomite, or 5.0-20.0 wt. % clay refractory bauxite at 150-600 ° C, and 79.0-94.0 wt. % bauxite clay - at 1200-1300 ° C.
Известно, что применяемые для изготовления гранул-сырца смесители-грануляторы интенсивного действия EIRICH позволяют получать преимущественно полифракционный состав гранул, в котором содержание требуемых фракций недостаточно, а учитывая большой спрос на фракции определенных размеров, совершенствование процесса грануляции становится актуальным в современных условиях. В полученном грануляте (сырые гранулы) содержание требуемых фракций недостаточно, не превышает 60-65%. Поэтому существует необходимость на этапе грануляции получать более монофракционный состав, т.е. состав с преобладанием фракций определенного размера в общей массе гранул.It is known that the EIRICH intensive mixing granulators used for the production of raw granules allow obtaining mainly a polyfractional composition of granules, in which the content of the required fractions is insufficient, and given the high demand for fractions of certain sizes, the improvement of the granulation process becomes relevant in modern conditions. In the resulting granulate (raw granules), the content of the required fractions is insufficient, does not exceed 60-65%. Therefore, there is a need at the stage of granulation to obtain a more monofractional composition, i.e. composition with a predominance of fractions of a certain size in the total mass of granules.
Предлагаемый способ позволяет получать более монофракционный состав гранулята, увеличить прочность сухих гранул и увеличить процент выхода требуемых товарных фракций, обладающих высокой прочностью, сферичностью и округлостью, что отличает его от известных способов, в частности, способа по патенту РФ №2644369. Например, при использовании алюмосиликатной шихты, как в примере 17 указанного патента, доля разрушенных сухих гранул составляла 45,5% при 3 МПа, а выход товарных фракций - 61,0 мас. % от количества обожженных гранул. В примере 18 проппант получали из магнийсиликатной шихты - доля разрушенных гранул - 42,7 мас. %, а выход товарных фракций - 68,0 мас. %. В примере 19 - доля разрушенных гранул - 43,1%, а выход товарных фракций составлял 67,0%.The proposed method makes it possible to obtain a more monofractional composition of the granulate, to increase the strength of dry granules and to increase the percentage of the yield of the required commercial fractions with high strength, sphericity and roundness, which distinguishes it from known methods, in particular, the method according to RF patent No. 2644369. For example, when using an aluminosilicate mixture, as in example 17 of this patent, the proportion of destroyed dry granules was 45.5% at 3 MPa, and the yield of commercial fractions was 61.0 wt. % of the amount of fired granules. In example 18, the proppant was obtained from a magnesium silicate mixture - the proportion of destroyed granules was 42.7 wt. %, and the yield of commercial fractions is 68.0 wt. %. In example 19 - the proportion of destroyed granules - 43.1%, and the output of commercial fractions was 67.0%.
При применении 2-х порционной подачи связующего в грануляте преобладают гранулы размерами 0,3-1,4 мм, при 3-х порционной - 0,71-2,36 мм. Соответственно, после обжига в первом случае преобладают фракции, (меш, мм): (40/70, 0,425-0,212); (30/50, 0,6-0,3); (20/40, 0,85-0,425); (16/30, 1,18-0,6); во втором - фракции, (меш, мм): (16/30, 1,18-0,6); (16/20, 1,18-0,85); (12/20, 1,7-0,85); (12/18, 1,7-1,0); (10/40, 2,0-1,4). При введении связующего тремя порциями имеет место тенденция к укрупнению зернового состава гранул, что позволяет получить более крупные товарные фракции (2,0-1,4 мм; 1,7-1,0 мм).When using a 2-portion feed of the binder, granules with a size of 0.3-1.4 mm prevail in the granulate, with a 3-portion feed - 0.71-2.36 mm. Accordingly, after firing in the first case, fractions prevail, (mesh, mm): (40/70, 0.425-0.212); (30/50, 0.6-0.3); (20/40, 0.85-0.425); (16/30, 1.18-0.6); in the second - fractions, (mesh, mm): (16/30, 1.18-0.6); (16/20, 1.18-0.85); (12/20, 1.7-0.85); (12/18, 1.7-1.0); (10/40, 2.0-1.4). With the introduction of the binder in three portions, there is a tendency to enlargement of the grain size composition of the granules, which makes it possible to obtain larger commercial fractions (2.0-1.4 mm; 1.7-1.0 mm).
При использовании смесителей-грануляторов интенсивного действия уплотнение частиц методом окатывания достигается, в основном, при ударе о неподвижный слой материала или о стенку гранулятора. В этот момент большая часть кинетической энергии, которую приобрел комок при скатывании вниз, расходуется на перемещение зерен и уплотнение гранулы. Комочки в результате многократных пересыпаний и ударов уплотняются, отдельные частички, перемещаясь, укладываются более плотно. При этом избыточная влага выдавливается на поверхность комочка, в результате чего становится возможным дальнейшее присоединение к такому комку сухих частичек. По мере приближения частичек друг к другу толщина пленок связанной воды становится все меньше, прочность сцепления увеличивается. Структура гранулы уплотняется постепенно под действием большого числа ударов различного направления, в результате чего взаимное перемещение частичек происходит только на тех участках, где в данный момент сила сцепления имеет минимальное значение.When using intensive mixing granulators, compaction of particles by the rolling method is achieved mainly by impact on a fixed bed of material or on the wall of the granulator. At this moment, most of the kinetic energy that the lump acquired when rolling down is spent on moving the grains and compacting the granule. Lumps as a result of repeated pouring and impacts are compacted, individual particles, moving, are packed more densely. In this case, excess moisture is squeezed out onto the surface of the lump, as a result of which it becomes possible for further attachment of dry particles to such a lump. As the particles move closer to each other, the thickness of the bound water films becomes less and less, the adhesion strength increases. The structure of the granule is compacted gradually under the action of a large number of impacts of different directions, as a result of which the mutual movement of particles occurs only in those areas where the adhesion force is at a minimum at a given moment.
Однократное введение требуемого количества жидкости (связующего) приводит к чрезмерному увеличению влажности шихты и образованию крупных агломератов. Для получения гранул требуемого размера шихту, как выяснилось, надо увлажнять постепенно с учетом кинетики влагопоглощения. Как правило, время насыщения гранул влагой значительно превышает время, необходимое для окатывания гранул при выбранных динамических нагрузках. Для поддержания на поверхности гранул оптимальной влажности следует увлажнять шихту весь период грануляции в соответствии с предлагаемым способом.A single introduction of the required amount of liquid (binder) leads to an excessive increase in the moisture content of the charge and the formation of large agglomerates. To obtain granules of the required size, the charge, as it turned out, must be moistened gradually, taking into account the kinetics of moisture absorption. As a rule, the time for saturation of the granules with moisture significantly exceeds the time required for pellet rolling under the selected dynamic loads. To maintain the optimum moisture content on the surface of the granules, the charge should be moistened throughout the granulation period in accordance with the proposed method.
Опытным путем установлено, что дробная порционная подача связующего 2-3 порциями для увлажнения исходного сырья в смесителе-грануляторе позволяет получать плотную, равномерно окатанную гранулу. Содержащиеся в объеме гранулы - сырца частицы имеют максимальную площадь контакта, что является важным условием для получения прочных транспортабельных гранул, которые после сушки имеют повышенную прочность и сопротивление к истиранию при транспортировке по технологическому потоку. Сушку гранул осуществляют по известному режиму при температуре 300-800°С. После сушки гранулы направляют на рассев. За счет полученной прочности сухих гранул наблюдается значительное снижение количества отходов при рассеве сухих гранул - в 2,0-2,5 раза в сравнении с однократной подачей связующего. Также вследствие полученной прочности сухих гранул выход кондиционных товарных фракций увеличивается.It has been experimentally established that fractional portioned supply of the binder in 2-3 portions for moistening the feedstock in the mixer-granulator makes it possible to obtain a dense, uniformly rounded granule. The particles contained in the bulk of the raw granules have a maximum contact area, which is an important condition for obtaining durable transportable granules, which, after drying, have increased strength and resistance to abrasion during transportation along the process stream. Drying of granules is carried out according to a known mode at a temperature of 300-800 ° C. After drying, the granules are sent to sieving. Due to the obtained strength of dry granules, there is a significant reduction in the amount of waste when sieving dry granules - 2.0-2.5 times compared with a single feed of the binder. Also, due to the obtained strength of dry granules, the yield of conditioned commercial fractions increases.
Достигается полученный эффект за счет более продолжительной интенсивной обработки гранулируемой массы, т.к. увлажнение молотого сырья связующим осуществляют дробно несколькими порциями при вращении в разных направлениях чаши (со скоростью вращения 18-30 об/мин) и роторной мешалки.The obtained effect is achieved due to a more prolonged intensive processing of the granulated mass, because moistening of the ground raw material with a binder is carried out in fractional portions with rotation in different directions of the bowl (at a rotation speed of 18-30 rpm) and a rotary mixer.
Увеличивая скорость вращения роторной мешалки по мере подачи связующего: при подаче 1 порции от 30-60% (315-630 об/мин) от максимально возможной скорости вращения роторной мешалки (1050 об/мин или 100%) до 60-100% (630-1050 об/мин) при подаче последующих порций связующего, удается контролировать рост и размеры гранул, т.к. рост гранул и уплотнение происходит за счет передаваемой им увеличивающейся скорости вращения роторной мешалки в указанных диапазонах, что позволяет снизить количество некондиционных гранул и увеличить выход целевой фракции гранулята.Increasing the rotation speed of the rotor agitator as the binder is fed: when feeding 1 portion, from 30-60% (315-630 rpm) of the maximum possible rotation speed of the rotor agitator (1050 rpm or 100%) to 60-100% (630 -1050 rpm) when feeding subsequent portions of the binder, it is possible to control the growth and size of the granules, because the growth of granules and compaction occurs due to the transmitted increasing speed of rotation of the rotor mixer in the indicated ranges, which makes it possible to reduce the number of substandard granules and to increase the yield of the target fraction of the granulate.
Сочетание дробной подачи связующего и добавление в смеситель-гранулятор исходного термообработанного молотого сырья на опудривание в количестве 2-20 мас. % при сниженной скорости вращения чаши гранулятора до 18 об/мин и скорости вращения роторной мешалки 420-1050 об/мин (или 40-100% от максимальной скорости вращения роторной мешалки), завершение процесса окатывания при малой скорости ротора 210-735 об/мин (или 20-70% от максимальной скорости вращения), позволяет получить плотно окатанные гранулы, которые после сушки имеют высокую прочность (доля разрушенных сухих гранул при 3МПа - 25-37%).The combination of the fractional feed of the binder and the addition to the mixer-granulator of the initial heat-treated ground raw material for dusting in the amount of 2-20 wt. % at a reduced speed of rotation of the bowl of the granulator to 18 rpm and the speed of rotation of the rotor mixer 420-1050 rpm (or 40-100% of the maximum speed of rotation of the rotor mixer), completion of the rolling process at a low rotor speed of 210-735 rpm (or 20-70% of the maximum rotation speed), allows you to get tightly rounded granules, which after drying have high strength (the proportion of destroyed dry granules at 3MPa - 25-37%).
Подача связующего 2-3 порциями является оптимальной. Эксперименты с увеличением количества порций, например четырех и более показали, что уменьшается выход товарных фракций до 65% за счет накатывания крупных гранул - более 2,0 мм, значительно повышается время процесса грануляции и снижается производительность оборудования (с увеличением количества порций требуется время для введения каждой порции связующего и на смешивание после каждой порции, что приводит к общему увеличению времени гранулирования и соответственно уменьшению количества гранулята). Приведены также оптимальные значения самих порций, а выход за указанные диапазоны снижает качество получаемого проппантаA binder feed in 2-3 portions is optimal. Experiments with an increase in the number of portions, for example four or more, have shown that the yield of commercial fractions decreases to 65% due to rolling of large granules - more than 2.0 mm, the time of the granulation process significantly increases and the productivity of the equipment decreases (with an increase in the number of portions, it takes time to introduce each portion of the binder and mixing after each portion, which leads to an overall increase in granulation time and, accordingly, a decrease in the amount of granulate). The optimal values of the portions themselves are also given, and going beyond the indicated ranges reduces the quality of the proppant obtained.
Для получения проппанта применяли эффективные связующие - карбоксиметилцел-люлозу, метилцеллюлозу, крахмал, лигносульфаты технические, жидкое стекло, которые образуют вязкие растворы. Все указанные связующие характеризуются высокими адгезионными свойствами, они создают условия для возникновения прочных связей между частицами исходного магнийсиликатного или алюмосиликатного сырья. Техническая эффективность перечисленных связующих сопоставима между собой.To obtain a proppant, effective binders were used - carboxymethylcellulose, methylcellulose, starch, technical lignosulfates, water glass, which form viscous solutions. All of these binders are characterized by high adhesive properties, they create conditions for the formation of strong bonds between the particles of the original magnesium silicate or aluminosilicate raw materials. The technical efficiency of the listed binders is comparable to each other.
При использовании в составе магнезиально-силикатной шихты пластичного каолина грануляцию проводят на воде. Применяют воду и при грануляции алюмосиликатной шихты.When using plastic kaolin as part of a magnesia-silicate mixture, granulation is carried out on water. Water is also used in the granulation of aluminosilicate mixture.
Для грануляции готовят магнезиально-силикатную шихту, содержащую мас. %: серпентинит, или серпентинитомагнезит, или оливинит, или дунит, или форстеритовый концентрат в количестве 60,0-70,0; высококремнеземистый песок - 15,0-23,0 и каолиновую глину или каолин - 12,0-20,0. В ходе экспериментов с количественным соотношением указанных сырьевых компонентов были определены оптимальные диапазоны, позволяющие создать прочную магнезиально-силикатную керамическую структуру гранулы. Причем лучше использовать высококремнеземистый песок фракции 1-0 мм с содержанием (мас. %): SiO2 более 98,0, Al2O3 - 0,16-0,65; Fe2O3 - 0,13-0,4; TiO2 - 0,04-0,2; MgO - 0,01-0,5; СаО - 0,05-0,1; Na2O - 0,07-0,15; K2O - 0,05-0,2. При снижении доли Si02 до значений менее 98% за счет увеличения доли оксидов калия, натрия, кальция, алюминия, железа и титана в системе MgO-SiO2 происходит выделение большого количества легкоплавких фаз. Это приводит к уменьшению выпуска магнезиально-силикатных проппантов при использовании такого песка из-за появления сваров и гарнисажа, повышенного пыления, и снижению прочности получаемого проппанта из-за появления на его поверхности «гарнисажной корки», что подтверждено испытаниями. В то же время, при содержании SiO2 более 98%, количество примесей минимальное, а введенная в состав шихты глинистая составляющая обеспечивает жидкофазное спекание проппанта с организацией упорядоченной структуры с хорошей прочностью. Высококремнеземистый песок предварительно термообрабатывают при 150-600°С.For granulation prepare magnesia-silicate mixture containing wt. %: serpentinite, or serpentinite magnesite, or olivinite, or dunite, or forsterite concentrate in the amount of 60.0-70.0; high silica sand - 15.0-23.0 and kaolin clay or kaolin - 12.0-20.0. In the course of experiments with the quantitative ratio of the indicated raw components, the optimal ranges were determined, allowing to create a strong magnesia-silicate ceramic granule structure. Moreover, it is better to use high-silica sand of fraction 1-0 mm with a content (wt.%): SiO 2 more than 98.0, Al 2 O 3 - 0.16-0.65; Fe 2 O 3 - 0.13-0.4; TiO 2 - 0.04-0.2; MgO - 0.01-0.5; CaO - 0.05-0.1; Na 2 O - 0.07-0.15; K 2 O - 0.05-0.2. By reducing the proportion of Si0 2 to less than 98% by increasing the proportion of oxides of potassium, sodium, calcium, aluminum, iron and titanium in the MgO-SiO 2 system is an allocation of large amounts of low-melting phases. This leads to a decrease in the release of magnesia-silicate proppants when using such sand due to the appearance of swarms and a scallop, increased dusting, and a decrease in the strength of the obtained proppant due to the appearance of a “skull crust” on its surface, which is confirmed by tests. At the same time, when the SiO 2 content is more than 98%, the amount of impurities is minimal, and the clay component introduced into the mixture provides liquid-phase sintering of the proppant with the organization of an ordered structure with good strength. High-silica sand is preliminarily heat-treated at 150-600 ° C.
В отличие от способа получения проппанта как в патенте RU 2696691, где высококремнеземистый песок добавляют в шихту в количестве 30-50 мас. %, в заявляемом способе высококремнеземистый песок достаточно ввести в количестве 15-23 мас. % для получения прочной керамической структуры с изолированными порами. Пробы (гранулы, полученные в соответствии с примером №2 указанного патента - фото 1 и гранулы по примеру №1 заявляемого способа - фото 2) изучались в шлифе с помощью оптического микроскопа «Nikon». На фотографиях 1 и 2 продемонстрированы фрагменты структур проппанта при увеличении в 500 крат. Гранулы состава №1 характеризуются плотным мелкопористым строением с равномерным распределением порового пространства. Поры замкнутые, изолированные, преимущественно округлой формы, обладают средним размером 20-40 мкм. Максимальный размер пор - 50-70 мкм, минимальный - 3-10 мкм.In contrast to the method for producing proppant as in patent RU 2696691, where high-silica sand is added to the charge in an amount of 30-50 wt. %, in the inventive method, high-silica sand is sufficient to introduce in an amount of 15-23 wt. % to obtain a durable ceramic structure with insulated pores. Samples (granules obtained in accordance with example No. 2 of the specified patent - photo 1 and granules according to example No. 1 of the proposed method - photo 2) were studied in thin sections using a Nikon optical microscope. Photos 1 and 2 show fragments of proppant structures at a magnification of 500 times. Granules of composition No. 1 are characterized by a dense fine-pored structure with a uniform distribution of pore space. The pores are closed, isolated, mostly rounded, with an average size of 20-40 microns. The maximum pore size is 50-70 microns, the minimum is 3-10 microns.
Сырьем, определяющим содержание оксида магния в магнезиально-силикатной шихте, является серпентинит, или серпентинито-магнезит, или дунит, или оливинит, или форстеритовый концентрат с характерным содержанием MgO - 40,0-51,5 мас. %, SiO2 -39,0-43,0 мас. %. Серпентинит, серпентинито-магнезит, дунит термообрабатывают при 800-1300°С для получения фаз: форстерита и энстатита. Оливинит и форстеритовый концентрат используют необожженными их достаточно высушить при 150-600°С. Применяемый для изготовления проппанта форстеритовый концентрат получают из отходов обогатительного производства на АО «Ковдорский ГОК». В фазовом составе концентрата основной фазой является железосодержащий форстерит (Fe,Mg)2SiO4 до 75,5-98,6 мас. %, при соотношении MgO/SiO2 приблизительно 1,3-1,0. Химический состав концентрата (мас. %): MgO 40,5-51,0; SiO2 38,0-40,0; Al2O3 0,5-1,3; Fe2O3 5,5-14,0; TiO2 0,5-1,1; CaO 1,1-3,0; Na2O 0,2-0,4; K2O 0,02-0,04.The raw material that determines the content of magnesium oxide in the magnesia-silicate charge is serpentinite, or serpentinite-magnesite, or dunite, or olivinite, or forsterite concentrate with a characteristic MgO content of 40.0-51.5 wt. %, SiO 2 -39.0-43.0 wt. %. Serpentinite, serpentinite-magnesite, dunite are heat treated at 800-1300 ° C to obtain phases: forsterite and enstatite. Olivinite and forsterite concentrate are used unfired; they are sufficiently dried at 150-600 ° C. The forsterite concentrate used for the manufacture of proppant is obtained from the wastes of the enrichment production at Kovdorsky GOK JSC. In the phase composition of the concentrate, the main phase is iron-containing forsterite (Fe, Mg) 2 SiO 4 up to 75.5-98.6 wt. %, with a ratio of MgO / SiO 2 approximately 1.3-1.0. The chemical composition of the concentrate (wt%): MgO 40.5-51.0; SiO 2 38.0-40.0; Al 2 O 3 0.5-1.3; Fe 2 O 3 5.5-14.0; TiO 2 0.5-1.1; CaO 1.1-3.0; Na 2 O 0.2-0.4; K 2 O 0.02-0.04.
В качестве глинистой составляющей для магнезиально - силикатной шихты применяют каолиновую полукислую глину или каолин, или каолиновую глину и каолин в соотношении 1:1. Заявленная глинистая составляющая обладает одновременно хорошей связующей способностью и достаточным количеством оксида кремния - 55-70 мас. %. Содержание Al2O3 в данной глинистой составляющей приблизительно - 22-38 мас. %. При значениях оксида кремния более 70 мас. %, ухудшаются пластические и связующие свойства глины, что отрицательно влияет на показатели грануляции и сушки гранул-сырца.As a clay component for magnesia - silicate charge, kaolin semi-acid clay or kaolin, or kaolin clay and kaolin in a 1: 1 ratio is used. The claimed clay component has both good binding capacity and a sufficient amount of silicon oxide - 55-70 wt. %. The content of Al 2 O 3 in this clay component is approximately 22-38 wt. %. At values of silicon oxide more than 70 wt. %, the plastic and binding properties of clay deteriorate, which negatively affects the granulation and drying performance of the raw granules.
Указанным требованиям удовлетворяет полукислая каолиновая глина или пластичный каолин с определенной структурой и минералогическим составом. Основным глинообразующим минералом для огнеупорных глин и каолинов является каолинит. Петрографические исследования глины показали, что микроструктура составлена хлопьеобразными частицами каолинита с присутствием Ti-Fe-примесей. Каолинитовая составляющая в основном представлена тонкодисперсными частицами микронных и субмикронных размеров, и это природное свойство положительно сказывается на пластичности глины и ее связующей способности. В глине количество частиц размером менее 1 мкм составляет от 30 до 66 мас. %. Фазовый (минеральный) состав огнеупорной глины, (%): каолинит - 20,0-45,0, кварц - 20,0-40,0, рутил - 0,5-1,0, анатаз - 0,4-2,0, анортит - 0,0-3,0, ортоклаз - 0,0-0,7, альбит - 1,0-2,8, мусковит - 12,0-24,0, бемит - 0,0-0,4, гиббсит - 0,2-0,65, гетит - 0,1-1,0, суммарное содержание остальных сопутствующих фаз - менее -1%. Присутствующая слюда-мусковит имеет вид плоских чешуек и обуславливает наличие щелочной примеси - калия. Мусковит, альбит являются природными плавнями, образующими с компонентами шихты легкоплавкие эвтектики, положительно влияющими на спекание материала, при этом снижается температура обжига гранул, а хорошо спекшийся материал (гранулы) приобретают механическую прочность.These requirements are met by semi-acidic kaolin clay or plastic kaolin with a specific structure and mineralogical composition. The main clay-forming mineral for refractory clays and kaolins is kaolinite. Petrographic studies of the clay showed that the microstructure is composed of flocculent particles of kaolinite with the presence of Ti-Fe impurities. The kaolinite component is mainly represented by fine particles of micron and submicron sizes, and this natural property has a positive effect on the plasticity of the clay and its binding capacity. In clay, the amount of particles less than 1 μm in size ranges from 30 to 66 wt. %. Phase (mineral) composition of refractory clay, (%): kaolinite - 20.0-45.0, quartz - 20.0-40.0, rutile - 0.5-1.0, anatase - 0.4-2, 0, anorthite - 0.0-3.0, orthoclase - 0.0-0.7, albite - 1.0-2.8, muscovite - 12.0-24.0, boehmite - 0.0-0, 4, gibbsite - 0.2-0.65, goethite - 0.1-1.0, the total content of the remaining associated phases is less than -1%. The present muscovite mica has the form of flat scales and determines the presence of an alkaline impurity - potassium. Muscovite and albite are natural fluids that form low-melting eutectics with the components of the charge, which have a positive effect on the sintering of the material, while the firing temperature of the granules decreases, and the well-sintered material (granules) acquire mechanical strength.
Каолин Боровичско-Любытинской группы месторождений имеет фазовый состав (%): каолинит - 40,0-65,0, кварц -10,0-30,0, галлуазит - 5,0-16,0, гиббсит - 0,0-0,6, анатаз - 1,0-3,2, рутил - 0,1-1,0, мусковит - 1,0-7,0, альбит - не более 1,0, гетит - 0,2-1,0, хлорит - 0,1-4,0, суммарное содержание остальных сопутствующих фаз - менее 1,5. Петрографические исследования пластичного каолина показали, что основная масса - это хлопьевидные субмикронные чешуйки каолинита менее 1 мкм, а также обнаружена природная особенность - тонкая дисперсность кварца, сопоставимая с дисперсностью каолинита, за счет чего пластичность каолина только увеличивается. Содержание свободного кварца в каолине колеблется от 10 до 30 мас. %. Для производства проппанта используются марки каолина с содержанием свободного кварца от 10 до 20 мас %. Пластичность и связующие свойства каолина обусловлены его зерновым составом, в котором преобладает содержание частиц фракции менее 1 мкм (59,77-77,37 мас %), а содержание фракции менее 10 мкм составляет 84,56 до 97,01 мас %. Содержащийся в составе каолина галлуазит отличается от каолинита высоким содержанием воды. Этот минерал способен размокать в воде, образуя пластичную массу, что является дополнительным фактором улучшающим грануляцию непластичного сырья. Присутствующие в каолине мусковит и альбит также как и в указанной глине служат природными плавнями, улучшающими процесс спекания. Благодаря природной структурной особенности - преобладанию субмикронных частиц указанные полукислая глина и каолин имеют хорошую пластичность и связующую способность, обеспечивающую получение прочных сухих гранул.Kaolin of the Borovichsko-Lyubytinsky group of deposits has a phase composition (%): kaolinite - 40.0-65.0, quartz -10.0-30.0, halloysite - 5.0-16.0, gibbsite - 0.0-0 , 6, anatase - 1.0-3.2, rutile - 0.1-1.0, muscovite - 1.0-7.0, albite - no more than 1.0, goethite - 0.2-1.0 , chlorite - 0.1-4.0, the total content of the remaining associated phases - less than 1.5. Petrographic studies of plastic kaolin showed that the bulk is flocculent submicron flakes of kaolinite less than 1 micron, and a natural feature was found - fine dispersion of quartz, comparable to the dispersion of kaolinite, due to which the plasticity of kaolin only increases. The content of free quartz in kaolin ranges from 10 to 30 wt. %. For the production of proppant, grades of kaolin are used with a free quartz content of 10 to 20 wt%. The plasticity and binding properties of kaolin are due to its grain size composition, in which the content of particles of the fraction less than 1 micron (59.77-77.37 wt%) prevails, and the content of the fraction less than 10 microns is 84.56 to 97.01 wt%. Halloysite contained in kaolin differs from kaolinite in its high water content. This mineral is able to soak in water, forming a plastic mass, which is an additional factor that improves the granulation of non-plastic raw materials. Muscovite and albite present in kaolin, as well as in the specified clay, serve as natural fluids that improve the sintering process. Due to the natural structural feature - the predominance of submicron particles, these semi-acidic clay and kaolin have good plasticity and binding capacity, which ensures the production of durable dry granules.
Сушку указанных глинистых компонентов (глины и каолина) осуществляют в сушильном барабане при температуре 150-450°С для сохранения пластических и связующих свойств.Drying of the specified clay components (clay and kaolin) is carried out in a drying drum at a temperature of 150-450 ° C to maintain plastic and binding properties.
В отличие от известных решений предлагаемый способ позволяет улучшить показатели грануляции в смесителе-грануляторе интенсивного действия EIRICH непластичного сырья (серпентинитов, серпентинито-магнезитов, дунитов, бокситов), полученного в результате обжига при 800-1400°С до камневидного состояния. Во-первых, за счет дробной подачи связующего. Во-вторых, за счет применения добавки необожженного сырья. Введение добавки - 12,0-20,0 мас. % от массы исходного сырья высушенной при 150-450°С каолиновой глины или каолина в магнезиально-силикатную шихту, или 5-20 мас. % от массы исходного сырья высушенной при 150-600°С глины огнеупорной бокситовой в алюмосиликатную шихту позволяет усилить действие раствора связующего и улучшить процесс грануляции в силу того, что часть сырьевого материала вводится в шихту необожженной. Введенные в состав шихты каолин или каолиновая глина, обладающие хорошими формовочными свойствами - пластичностью, природной связующей способностью, способны соединять частички из непластичного сырья в прочный каркас гранулы под влиянием сил межмолекулярного взаимодействия. Связующая способность глинистой составляющей объясняется тем, что мельчайшие частицы ее с большой удельной поверхностью, по мере удаления водных пленок при высушивании настолько сближаются друг с другом, что существующие между ними силы взаимного притяжения в значительной степени проявляют свое действие. При этом сохраняется активность материала к последующему уплотнению и упрочнению в процессе обжига гранул, при наибольшей кристаллизации фаз.In contrast to the known solutions, the proposed method improves the granulation performance in the EIRICH intensive mixer-granulator of non-plastic raw materials (serpentinite, serpentinite magnesite, dunite, bauxite) obtained as a result of firing at 800-1400 ° C to a stone-like state. First, due to fractional binder feed. Secondly, due to the use of raw material additives. The introduction of the additive - 12.0-20.0 wt. % of the mass of the feedstock dried at 150-450 ° C kaolin clay or kaolin in a magnesia-silicate charge, or 5-20 wt. % of the mass of the raw material dried at 150-600 ° C refractory bauxite clay in the aluminosilicate charge allows you to enhance the effect of the binder solution and improve the granulation process due to the fact that part of the raw material is introduced into the charge unfired. Introduced into the composition of the charge kaolin or kaolin clay, which have good molding properties - plasticity, natural binding ability, are able to combine particles from non-plastic raw materials into a strong framework of the granule under the influence of the forces of intermolecular interaction. The binding capacity of the clay component is explained by the fact that its smallest particles with a large specific surface, as the water films are removed during drying, become so close to each other that the forces of mutual attraction existing between them largely manifest their effect. At the same time, the activity of the material for subsequent compaction and hardening in the process of firing the granules remains, with the greatest crystallization of the phases.
Известно, что указанное магнезиально-силикатное сырье относится к тугоплавким материалам, к примеру оливинит, содержащий в своем фазовом составе оливин, имеющий температуру плавления в интервале 1400-1900°С, дунит, содержащий форстерит с температурой плавления 1890°С, высококремнеземистый песок (температура плавления 1710°С), требуются более высокие температуры для появления достаточного количества жидкой фазы для активация более реакционного жидкофазного спекания, поэтому преимущественно происходит твердофазное (диффузионное) спекание, которое идет достаточно медленно. Таким образом, для получения качественных пропантов необходимо активировать жидкофазное спекание, для чего в системе необходимо наличие легкоплавких соединений. В связи с этим для улучшения процесса спекания использовали полукислую каолиновую глину, или пластичный каолин, или полукислую глину и пластичный каолин в соотношении 1:1, при этом глинистой составляющей в шихте достаточно - 12,0-20,0 мас. %.It is known that the specified magnesia-silicate raw material belongs to refractory materials, for example, olivinite containing olivine in its phase composition having a melting point in the range 1400-1900 ° C, dunite containing forsterite with a melting point of 1890 ° C, high-silica sand (temperature melting 1710 ° C), higher temperatures are required for the appearance of a sufficient amount of a liquid phase to activate a more reactive liquid-phase sintering, therefore, predominantly solid-phase (diffusion) sintering occurs, which proceeds rather slowly. Thus, to obtain high-quality proppants, it is necessary to activate liquid-phase sintering, which requires the presence of low-melting compounds in the system. In this regard, to improve the sintering process, semi-acid kaolin clay, or plastic kaolin, or semi-acid clay and plastic kaolin in a ratio of 1: 1 was used, while the clay component in the charge is sufficient - 12.0-20.0 wt. %.
При жидкофазном спекании, облегчается развитие сил сцепления между отдельными частицами порошка за счет образования жидкой фазы. Кроме того, присутствие каолиновой глины или каолина позволяет задействовать дисперсионный механизм упрочнения керамики, реализуемый за счет выделения в керамической матрице в процессе обжига гранул мелкокристаллических форм первичного муллита при температуре обжига 1200-1250°С.With liquid-phase sintering, the development of adhesion forces between individual powder particles is facilitated due to the formation of a liquid phase. In addition, the presence of kaolin clay or kaolin makes it possible to use the dispersion mechanism of ceramics hardening, which is realized due to the precipitation of fine-crystalline forms of primary mullite in the ceramic matrix during firing at a firing temperature of 1200-1250 ° C.
Алюмосиликатная шихта для получения проппанта включает глину огнеупорную бокситовую 95-99,9 мас. % и спекающую добавку: известь, или мел, или доломит 0,1-5,0 мас. %. Используемая глина огнеупорная (ТУ 1512-006-00200992-2001) Иксинского месторождения представляет собой полиминеральную породу с глинообразующим минералом каолинитом. Минералогический состав исследованных проб глины представлен основными слагающими, (%): бемит - 30,0-68,0, гиббсит - 3,0-20,0, каолинит - 20,0-35,0, гетит -1,1-3,5, анатаз - 2,0-3,5 мусковит - 1,0-6,5, и дополнительно присутствуют доломит - 0-1,5, кальцит - 0,0-0,2, пирит - 0,0-2,0, хлорит - 0,0-0,2.Aluminosilicate charge for proppant production includes refractory bauxite clay 95-99.9 wt. % and a sintering additive: lime, or chalk, or dolomite 0.1-5.0 wt. %. The clay used is refractory (TU 1512-006-00200992-2001) of the Iksinskoye deposit is a polymineral rock with a clay-forming mineral kaolinite. The mineralogical composition of the studied clay samples is represented by the main components, (%): boehmite - 30.0-68.0, gibbsite - 3.0-20.0, kaolinite - 20.0-35.0, goethite -1.1-3 , 5, anatase - 2.0-3.5 muscovite - 1.0-6.5, and additionally dolomite - 0-1.5, calcite - 0.0-0.2, pyrite - 0.0-2 , 0, chlorite - 0.0-0.2.
Глина характеризуется химическим составом (мас. %): Al2O3 - 50,0-70,0; SiO2 - 15,0-30,0; Fe2O3 - 5,0-15,0; MgO - 0,1-1,0; TiO2 - 2,0-5,0, CaO - 0,1-3,0; Na2O - 0,1-0,5, K2O - 0,1-0,5; ZrO2 - 0,05-0,3; MnO2 - 0,1-0,3; Cr2O3 - 0,1-1,0; SO3 - 0,05-0,2.Clay is characterized by the chemical composition (wt.%): Al 2 O 3 - 50.0-70.0; SiO 2 - 15.0-30.0; Fe 2 O 3 - 5.0-15.0; MgO - 0.1-1.0; TiO 2 - 2.0-5.0, CaO - 0.1-3.0; Na 2 O - 0.1-0.5, K 2 O - 0.1-0.5; ZrO 2 - 0.05-0.3; MnO 2 0.1-0.3; Cr 2 O 3 - 0.1-1.0; SO 3 - 0.05-0.2.
Для улучшения процесса помола 5,0-20,0 мас % глины огнеупорной бокситовой термообрабатывают при 150-600°С, а остальное количество бокситовой глины - при 1200-1300°С.To improve the grinding process, 5.0-20.0 wt% refractory bauxite clay is heat treated at 150-600 ° C, and the rest of the bauxite clay at 1200-1300 ° C.
Включение в состав алюмосиликатной шихты дополнительно извести, или мела, или доломита - спекающих добавок в количестве 0,1-5,0 мас. % от массы исходного сырья приводит к снижению температуры обжига, получению плотноспеченной структуры алюмосиликатного проппанта благодаря активации процесса спекания и синтезу муллита и корунда (Фото 3 - пример №15).The inclusion of additional lime, or chalk, or dolomite - sintering additives in the amount of 0.1-5.0 wt. % of the weight of the feedstock leads to a decrease in the firing temperature, obtaining a densely sintered structure of aluminosilicate proppant due to the activation of the sintering process and the synthesis of mullite and corundum (Photo 3 - example No. 15).
Магнезиально-силикатную шихту или алюмосиликатную шихту измельчают в размольном агрегате с распределением частиц молотого материала 90-95 мас. % частиц менее 63,0 мкм, 88-93 мас. % - менее 45,0 мкм и 28-40 мас. % - менее 3,7 мкм. В заявленном способе используют сухой помол компонентов в отличие от способа измельчения материала, применяемого другими производителями проппантов, которые помол компонентов шихты осуществляют в две стадии: сначала сухое измельчение до фракции менее 80 мкм, затем мокрый помол до фракции менее 10 мкм, патент РФ №2617853, 27.04.2017, или как в патентах №2636089, 11.07.2016 и №2696691, 05.08.2019 до фракции 40 мкм и менее. Двух-стадийный помол является более энергозатратным.Magnesia-silicate charge or aluminosilicate charge is crushed in a grinding unit with a distribution of milled material particles of 90-95 wt. % of particles less than 63.0 microns, 88-93 wt. % - less than 45.0 microns and 28-40 wt. % - less than 3.7 microns. In the claimed method, dry grinding of the components is used, in contrast to the method of grinding the material used by other proppant manufacturers, which grinding the charge components is carried out in two stages: first, dry grinding to a fraction of less than 80 microns, then wet grinding to a fraction of less than 10 microns, RF patent No. 2617853 , 04/27/2017, or as in patents No. 2636089, July 11, 2016 and No. 2696691, 08/05/2019 to a fraction of 40 microns or less. Two-stage grinding is more energy intensive.
Обжиг гранул из магнезиально-силикатного сырья производили при температуре 1250-1330°С. Гранулы из алюмосиликатного сырья обжигали при более высоких температурах - 1350-1450°С.Firing of granules from magnesia-silicate raw materials was carried out at a temperature of 1250-1330 ° C. Granules from aluminosilicate raw materials were fired at higher temperatures - 1350-1450 ° C.
Для получения проппанта использовали сырьевые материалы: серпентинит, или серпентинито-магнезит, или дунит, или оливинит, или форстеритовый концентрат с содержанием MgO 40,0-51,5 мас. %, SiO2 39,0-43,0 мас. %; высококремнеземистый песок, содержащий, мас. %: SiO2 - 98,63; Al2O3 - 0,21; Fe2O3 - 0,38; TiO2 - 0,1; MgO - 0,4; СаО - 0,1; Na2O - 0,09; K2O - 0,09; полукислая каолиновая глина, содержащая, мас. %: Al2O3 - 25,87; SiO2 - 67,2; Fe2O3 - 1,79; TiO2- 1,57; MgO - 0,45; СаО - 0,34; Na2O- 0,59; K2O - 2,19; пластичный каолин Боровичско-Любытинской группы месторождений, содержащий, (мас. %): Al2O3 - 33,87; SiO2 - 59,0; Fe2O3 - 2,38; TiO2-2,05; MgO - 0,97; СаО - 0,44; Na2O - 0,29; K2O - 1,0. - Для изготовления алюмосиликатного проппанта использовали глину огнеупорную бокситовую Иксинского месторождения, содержащую, мас. %: Al2O3 62,1; SiO2 - 23,67; Fe2O3 - 7,33; MgO - 0,52; TiO2 - 3,26, СаО - 1,98; Na2O - 0,43, K2O - 0,36; ZrO2 - 0,1; MnO2 - 0,1; Cr2O3 - 0,1; SO3 - 0,05 и в качестве добавки известь.To obtain a proppant, raw materials were used: serpentinite, or serpentinite-magnesite, or dunite, or olivinite, or forsterite concentrate with an MgO content of 40.0-51.5 wt. %, SiO 2 39.0-43.0 wt. %; high-silica sand containing, by weight. %: SiO 2 - 98.63; Al 2 O 3 - 0.21; Fe 2 O 3 - 0.38; TiO 2 - 0.1; MgO - 0.4; CaO - 0.1; Na 2 O - 0.09; K 2 O - 0.09; semi-acidic kaolin clay containing, wt. %: Al 2 O 3 - 25.87; SiO 2 - 67.2; Fe 2 O 3 - 1.79; TiO 2 - 1.57; MgO - 0.45; CaO - 0.34; Na 2 O - 0.59; K 2 O 2.19; plastic kaolin Borovichsko-Lyubytinskaya group of deposits, containing (wt.%): Al 2 O 3 - 33.87; SiO 2 - 59.0; Fe 2 O 3 - 2.38; TiO 2 -2.05; MgO 0.97; CaO - 0.44; Na 2 O 0.29; K 2 O - 1.0. - For the manufacture of aluminosilicate proppant used refractory bauxite clay of the Iksinskoye deposit, containing, wt. %: Al 2 O 3 62.1; SiO 2 - 23.67; Fe 2 O 3 - 7.33; MgO - 0.52; TiO 2 - 3.26, CaO - 1.98; Na 2 O - 0.43, K 2 O - 0.36; ZrO 2 0.1; MnO 2 0.1; Cr 2 O 3 - 0.1; SO 3 - 0.05 and lime as an additive.
Ниже приведены примеры, которыми подтверждаются, но не исчерпываются возможности получения проппанта в соответствии с данным изобретением.Below are examples that confirm, but do not exhaust the possibilities of obtaining a proppant in accordance with this invention.
В таблице 1 приведены результаты испытаний. Пример 1. Способ получения керамического проппанта - 350 кг или 100% исходной маг-незиальносиликатной шихты, содержащей 66 мас. % термообработанного при 1200°С серпентинита, 18 мас. % высушенного при 250°С высококремнеземистого песка и 16 мас. % полукислой каолиновой глины термообработанной при 250°С, измельчают в размольном агрегате до содержания 95,0 мас. % частиц менее 63,0 мкм, 88,3 мас. % - менее 45,0 мкм и 34,7 мас. % - менее 3,7 мкм и подают в гранулятор при вращения чаши 30 об/мин, производят смешивание и начинают дробную подачу 3,0% водного раствора карбометил-целлюлозы в количестве 16,0 мас. % от массы исходного сырья при скорости вращения роторной мешалки 630 об/мин. Первую порцию связующего вводят в количестве 11 мас. % от массы молотого магнийсиликатного сырья в течение 15 сек, гранулируют, вторую порцию - 5 мас. % от массы исходного сырья вводят в течение 10 сек при скорости вращения роторной мешалки 945 об/мин, гранулируют. После окончания подачи связующего в смеситель-гранулятор добавляют 5 мас. % исходного молотого сырья при снижении скорости вращения роторной мешалки до 525 об/мин. Завершают процесс грануляции окатыванием гранул на скорости 350 об/мин. Полученные гранулы сушат при 300°С. После рассева их обжигают во вращающейся печи при температуре 1290°С. Обожженные гранулы рассевают на товарные фракции, мм: 1,18-0,6; 0,85-0,425; 0,6-0,3. Выход товарных фракций составляет 90 мас. %.Table 1 shows the test results. Example 1. A method of producing a ceramic proppant - 350 kg or 100% of the original magnesium silicate mixture containing 66 wt. % of serpentinite heat-treated at 1200 ° C, 18 wt. % dried at 250 ° C high silica sand and 16 wt. % semi-acid kaolin clay heat-treated at 250 ° C, ground in a grinding unit to a content of 95.0 wt. % of particles less than 63.0 microns, 88.3 wt. % - less than 45.0 microns and 34.7 wt. % - less than 3.7 μm and fed into the granulator with bowl rotation of 30 rpm, mixing is carried out and fractional feeding of a 3.0% aqueous solution of carbomethyl cellulose in an amount of 16.0 wt. % of the weight of the feedstock at a rotary stirrer rotation speed of 630 rpm. The first portion of the binder is introduced in the amount of 11 wt. % of the mass of ground magnesium silicate raw materials for 15 seconds, granulate, the second portion - 5 wt. % of the weight of the feedstock is introduced within 10 seconds at a rotary stirrer speed of 945 rpm, granulated. After the end of the binder feed into the mixer-granulator, 5 wt. % of the initial milled raw materials while reducing the rotary agitator rotation speed to 525 rpm. The granulation process is completed by rolling the granules at a speed of 350 rpm. The resulting granules are dried at 300 ° C. After sieving, they are fired in a rotary kiln at a temperature of 1290 ° C. The fired granules are sieved into commercial fractions, mm: 1.18-0.6; 0.85-0.425; 0.6-0.3. The output of commercial fractions is 90 wt. %.
Пример 2. Способ получения проппанта как в примере 1, отличающийся тем, что магнезиально-силикатную шихту, содержащую 70 мас. % оливинита, 16 мас. % высококремнеземистого песка, термообработанного при 150°С и 14 мас. % полукислой каолиновой глины, гранулируют при добавлении 1,5% раствора крахмала в количестве 12,0 мас. % от массы исходного сырья. Первую порцию связующего вводят в количестве 8,0 мас. % от количества молотого магнийсиликатного сырья в течение 15 сек, гранулируют, вторую порцию - 4,0 мас. % от массы исходного сырья вводят в течение 10 сек, гранулируют.После окончания подачи связующего в смеситель-гранулятор добавляют 5,0 мас. % исходного сырья. Затем гранулы сушат, рассевают, обжигают. Обожженные гранулы рассевают на товарные фракции, мм: 0,85-0,425; 0,6-0,3; 0,425-0,212. Выход товарных фракций составляет 80 мас. %.Example 2. The method of obtaining a proppant as in example 1, characterized in that the magnesia-silicate mixture containing 70 wt. % olivinite, 16 wt. % high-silica sand heat-treated at 150 ° C and 14 wt. % semi-acid kaolin clay, granulated by adding 1.5% starch solution in an amount of 12.0 wt. % by weight of the feedstock. The first portion of the binder is introduced in the amount of 8.0 wt. % of the amount of ground magnesium silicate raw material for 15 seconds, granulate, the second portion is 4.0 wt. % of the weight of the feedstock is introduced within 10 seconds, granulated. After the end of the binder feed into the mixer-granulator, 5.0 wt. % of raw materials. Then the granules are dried, sieved, fired. The fired granules are sieved into commercial fractions, mm: 0.85-0.425; 0.6-0.3; 0.425-0.212. The output of commercial fractions is 80 wt. %.
Пример 3. Способ получения проппанта как в примере 1, отличающийся тем, что магнезиально-силикатную шихту, содержащую 60 мас. % дунита предварительно термообработанного при 800°С, 20 мас. % высококремнеземистого песка и 20% пластичного каолина, высушенного при 300°С, гранулируют при добавлении 0,5% раствора ЛСТ в количестве 10,0 мас. % от массы исходного сырья. Первую порцию связующего вводят в количестве 7,0 мас. % от количества молотого магнийсиликатного сырья в течение 10 сек, гранулируют при скорости вращения роторной мешалки 525 об/мин, вторую порцию - 3,0 мас. % от массы исходного сырья вводят в течение 5 сек при увеличении скорости вращения роторной мешалки до 1050 об/мин, гранулируют. После окончания подачи связующего в смеситель-гранулятор добавляют 2,0 мас. % исходного сырья при снижении оборотов роторной мешалки до 420 об/мин. Завершение процесса грануляции осуществляют окатыванием гранул при скорости вращения роторной мешалки 400 об/мин. Последующий обжиг высушенных гранул осуществляют при 1270°С. Обожженные гранулы рассевают на товарные фракции, мм: 0,85-0,425; 0,6-0,3. Выход товарных фракций составляет 89 мас. %.Example 3. The method of obtaining a proppant as in example 1, characterized in that the magnesia-silicate mixture containing 60 wt. % dunite preliminarily heat-treated at 800 ° C, 20 wt. % high-silica sand and 20% plastic kaolin dried at 300 ° C, granulated with the addition of 0.5% LST solution in an amount of 10.0 wt. % by weight of the feedstock. The first portion of the binder is introduced in an amount of 7.0 wt. % of the amount of ground magnesium silicate raw material for 10 seconds, granulated at a rotary stirrer speed of 525 rpm, the second portion - 3.0 wt. % of the weight of the feedstock is introduced within 5 seconds with an increase in the rotational speed of the rotor mixer to 1050 rpm, and granulate. After the end of the binder feed into the mixer-granulator, 2.0 wt. % of the feedstock with a decrease in the rotary stirrer speed to 420 rpm. The completion of the granulation process is carried out by rolling the granules at a rotary stirrer rotation speed of 400 rpm. The subsequent firing of the dried granules is carried out at 1270 ° C. The fired granules are sieved into commercial fractions, mm: 0.85-0.425; 0.6-0.3. The output of commercial fractions is 89 wt. %.
Пример 4. Способ получения проппанта как в примере 1, отличающийся тем, что магнезиально-силикатную шихту, содержащую 60 мас. % серпентинито-магнезита, обожженного при 1230°С, 21 мас. % песка и 19 мас. % полукислой каолиновой глины гранулируют при скорости вращения чаши 18 об/мин, добавляют 1,0% раствора жидкого стекла в количестве 20,0 мас. % от массы исходного сырья. Первую порцию связующего вводят в количестве 15 мас. % от массы молотого магнийсиликатного сырья в течение 20 сек при скорости вращения роторной мешалки 420 об/мин, гранулируют, вторую порцию - 5 мас. % от массы исходного сырья вводят в течение 10 сек при скорости 735 об/мин, гранулируют. После окончания подачи связующего в смеситель-гранулятор добавляют 8 мас. % исходного сырья при скорости вращения роторной мешалки 735 об/мин. Затем сушат и рассевают гранулы. Обжиг высушенных гранул осуществляют при 1250°С. Выход товарных фракций составляет 92 мас. %.Example 4. The method of obtaining a proppant as in example 1, characterized in that the magnesia-silicate mixture containing 60 wt. % serpentinite magnesite fired at 1230 ° C, 21 wt. % sand and 19 wt. % semi-acid kaolin clay is granulated at a bowl rotation speed of 18 rpm, 1.0% water glass solution is added in an amount of 20.0 wt. % by weight of the feedstock. The first portion of the binder is introduced in an amount of 15 wt. % of the mass of ground magnesium silicate raw materials for 20 seconds at a rotary stirrer speed of 420 rpm, granulate, the second portion is 5 wt. % of the weight of the feedstock is introduced within 10 seconds at a speed of 735 rpm, granulated. After the end of the binder feed into the mixer-granulator, 8 wt. % of feedstock at a rotary stirrer speed of 735 rpm. Then the granules are dried and sieved. Firing of the dried granules is carried out at 1250 ° C. The output of commercial fractions is 92 wt. %.
Пример 5. Способ получения проппанта как в примере 2, отличающийся тем, что магнезиально-силикатную шихту, содержащую 67 мас. % форстеритового концентрата, термообработанного при 150°С, 18 мас. % высококремнеземистого песка, 7,5 мас. % пластичного каолина и 7,5 мас. % полукислой каолиновой глины, высушенных при 300°С, гранулируют при скорости вращения чаши 18 об/мин и добавлении 5,0% раствора метилцеллюлозы. Первую порцию в количестве 14 мас. % от массы исходного сырья вводят в течение 20 сек, вторую порцию в количестве 4 мас. % от массы исходного сырья вводят в течение 10 сек. После окончания подачи связующего в смеситель-гранулятор добавляют 5 мас. % исходного сырья. Сушка и рассев гранул. Обжиг высушенных гранул осуществляют при 1230°С. Обожженные гранулы рассевают на фракции, мм: 1,18-0,85, 0,85-0,425, 0,425-0,212. Выход товарных фракций составляет 93 мас. %.Example 5. The method of obtaining a proppant as in example 2, characterized in that the magnesia-silicate mixture containing 67 wt. % forsterite concentrate, heat treated at 150 ° C, 18 wt. % high-silica sand, 7.5 wt. % plastic kaolin and 7.5 wt. % semi-acid kaolin clay, dried at 300 ° C, granulated at a bowl rotation speed of 18 rpm and adding 5.0% methylcellulose solution. The first portion in the amount of 14 wt. % of the weight of the feedstock is introduced within 20 seconds, the second portion in the amount of 4 wt. % of the weight of the feedstock is introduced within 10 sec. After the end of the binder feed into the mixer-granulator, 5 wt. % of raw materials. Drying and sieving of granules. Firing of the dried granules is carried out at 1230 ° C. The fired granules are sieved into fractions, mm: 1.18-0.85, 0.85-0.425, 0.425-0.212. The output of commercial fractions is 93 wt. %.
Пример 6. Способ получения проппанта как в примере 3, отличающийся тем, что магнезиально-силикатную шихту, гранулируют при добавлении воды в количестве 10,0 мас. % от массы исходного сырья. Первую порцию воды вводят в количестве 7,0 мас. % от массы молотого магнезиально-силикатного сырья в течение 10 сек при скорости вращения роторной мешалки 525 об/мин, гранулируют, вторую порцию в количестве 3,0 мас. % от массы исходного сырья вводят в течение 5 сек при увеличении скорости вращения роторной мешалки до 1050 об/мин, гранулируют. После окончания подачи воды в смеситель-гранулятор добавляют 2,0 мас. % исходного сырья при снижении скорости вращения роторной мешалки до 420 об/мин. Завершение процесса грануляции осуществляют при скорости 400 об/мин. Последующий обжиг высушенных гранул осуществляют при 1270°С.Example 6. A method of producing a proppant as in example 3, characterized in that the magnesia-silicate mixture is granulated with the addition of water in an amount of 10.0 wt. % by weight of the feedstock. The first portion of water is introduced in an amount of 7.0 wt. % of the mass of ground magnesia-silicate raw materials for 10 seconds at a rotary stirrer rotation speed of 525 rpm, granulate, the second portion in an amount of 3.0 wt. % of the weight of the feedstock is introduced within 5 seconds with an increase in the rotational speed of the rotor mixer to 1050 rpm, and granulate. After the end of the water supply to the mixer-granulator, 2.0 wt. % of the feedstock while reducing the rotary stirrer rotation speed to 420 rpm. The completion of the granulation process is carried out at a speed of 400 rpm. The subsequent firing of the dried granules is carried out at 1270 ° C.
Обожженные гранулы рассевают на товарные фракции, мм: 0,85-0,425; 0,6-0,3. Выход товарных фракций составляет 88 мас. %.The fired granules are sieved into commercial fractions, mm: 0.85-0.425; 0.6-0.3. The output of commercial fractions is 88 wt. %.
Пример 7. Способ получения проппанта при 3-х порционной подаче связующего. 350 кг или 100%. исходной магнезиально-силикатной шихты как в примере 1 измельчают в размольном агрегате до содержания 94,1% частиц менее 63,0 мкм, 89,9% - менее 45,0 мкм и 29,7% - менее 3,7 мкм и подают в гранулятор при скорости вращении чаши 30 об/мин. Дробную подачу 4,0% водного раствора карбометилцеллюлозы в количестве 15,0 мас. % от массы исходного сырья осуществляют следующим образом. Первую порцию связующего вводят в количестве 5 мас. % от массы молотого магнийсиликатного сырья в течение 10 сек при скорости вращения роторной мешалки 315 об/мин, вторую порцию в количестве - 5 мас. % от массы исходного сырья вводят в течение 10 сек при скорости вращения роторной мешалки 630 об/мин. Третью порцию в количестве - 5 мас. % от массы исходного сырья вводят в течение 10 сек при скорости вращения роторной мешалки 945 об/мин. После окончания подачи связующего в смеситель-гранулятор добавляют 15 мас. % исходного сырья (окатывание) при снижении скорости роторной мешалки до 420 об/мин. Завершают процесс грануляции на скорости оборотов роторной мешалки 390 об/мин. Полученные гранулы сушат при 500°С. После рассева высушенные гранулы обжигают во вращающейся печи при 1310°С. Обожженные гранулы рассевают на фракции, мм: 2,0 - 1,4; 1,18-0,85; 1,18-0,6; 0,85-0,425. Выход товарных фракций составляет 88 мас. %.Example 7. A method of producing a proppant with a 3-portion feed of the binder. 350 kg or 100%. the original magnesia-silicate charge as in example 1 is ground in a grinding unit to a content of 94.1% of particles less than 63.0 microns, 89.9% - less than 45.0 microns and 29.7% - less than 3.7 microns and served in granulator at a bowl rotation speed of 30 rpm. Fractional feed of 4.0% aqueous solution of carbomethylcellulose in an amount of 15.0 wt. % by weight of the feedstock is carried out as follows. The first portion of the binder is introduced in an amount of 5 wt. % of the mass of ground magnesium silicate raw material for 10 seconds at a rotary stirrer rotation speed of 315 rpm, the second portion in an amount of 5 wt. % of the weight of the feedstock is introduced within 10 seconds at a rotary stirrer speed of 630 rpm. The third portion in the amount of 5 wt. % of the weight of the feedstock is introduced within 10 seconds at a rotary stirrer speed of 945 rpm. After the end of the supply of the binder to the mixer-granulator add 15 wt. % of the feedstock (pelletizing) while reducing the speed of the rotor mixer to 420 rpm. The granulation process is completed at a rotary stirrer speed of 390 rpm. The resulting granules are dried at 500 ° C. After sieving, the dried granules are fired in a rotary kiln at 1310 ° C. The fired granules are sieved into fractions, mm: 2.0 - 1.4; 1.18-0.85; 1.18-0.6; 0.85-0.425. The output of commercial fractions is 88 wt. %.
Пример 8. Способ получения проппанта как в примере 6, отличающийся тем, что магнезиально-силикатную шихту, содержащую 70 мас. % оливинита, 18 мас. % песка и 12 мас. % полукислой каолиновой глины, гранулируют при добавлении 2,0% раствора метилцел-люлозы в количестве 15 мас. % от массы исходного сырья. Первую порцию связующего вводят в количестве 9 мас. % от количества молотого магнийсиликатного сырья в течение 20 сек при скорости вращения чаши 18 об/мин и роторной мешалки 525 об/мин. Вторую порцию в количестве - 4 мас. % подают в течение 10 сек. Третью порцию связующего - 2 мас. % подают в течение 5 сек при скорости вращения роторной мешалки 1050 об/мин. После окончания подачи связующего в смеситель-гранулятор добавляют 8 мас. % исходного сырья. Полученные гранулы сушат при 700°С. После рассева высушенные гранулы обжигают во вращающейся печи при 1330°С. Гранулы рассевают на фракции, мм: 1,7-0,85; 1,18-0,6. Выход товарных фракций составляет 85 мас. %.Example 8. The method of obtaining a proppant as in example 6, characterized in that the magnesia-silicate mixture containing 70 wt. % olivinite, 18 wt. % sand and 12 wt. % semi-acid kaolin clay, granulated with the addition of 2.0% methylcellulose solution in an amount of 15 wt. % by weight of the feedstock. The first portion of the binder is introduced in an amount of 9 wt. % of the amount of ground magnesium silicate raw material for 20 seconds at a bowl rotation speed of 18 rpm and a rotary stirrer of 525 rpm. The second portion is 4 wt. % is served for 10 sec. The third portion of the binder - 2 wt. % is served for 5 seconds at a rotary stirrer speed of 1050 rpm. After the end of the binder feed into the mixer-granulator, 8 wt. % of raw materials. The resulting granules are dried at 700 ° C. After sieving, the dried granules are fired in a rotary kiln at 1330 ° C. The granules are sieved into fractions, mm: 1.7-0.85; 1.18-0.6. The output of commercial fractions is 85 wt. %.
Пример 9. Способ получения проппанта как в примере 3, отличающийся тем, что гранулируют при добавлении 1,5% раствора ЛСТ в количестве 18 мас. % от массы исходного сырья. Первую порцию связующего вводят в количестве 10 мас. % от количества молотого магнийсиликатного сырья в течение 20 сек. Вторую порцию в количестве 5 мас. % подают в течение 10 сек. Третью порцию в количестве 3 мас. % подают в течение 5 сек, при этом скорость вращения роторной мешалки увеличивают от 470 об/мин до 840 об/мин. После окончания подачи связующего в смеситель-гранулятор добавляют 4 мас. % исходного сырья при снижении скорости вращения роторной мешалки до 525 об/мин. Завершают процесса окатывания при скорости вращения роторной мешалки 350 об/мин. Полученные гранулы сушат при 600°С.После рассева высушенные гранулы обжигают во вращающейся печи при 1290°С. Обожженные гранулы рассевают на фракции, мм: 1,7-1,0; 1,7-0,85. Выход товарных фракций составляет 82 мас. %.Example 9. A method of producing a proppant as in example 3, characterized in that it is granulated with the addition of 1.5% LST solution in an amount of 18 wt. % by weight of the feedstock. The first portion of the binder is introduced in an amount of 10 wt. % of the amount of ground magnesium silicate raw material for 20 sec. The second portion in the amount of 5 wt. % is served for 10 sec. The third portion in the amount of 3 wt. % is fed for 5 seconds, while the rotational speed of the rotor mixer is increased from 470 rpm to 840 rpm. After the end of the binder feed into the mixer-granulator, 4 wt. % of the feedstock while reducing the rotation speed of the rotor mixer to 525 rpm. The process of rolling is completed at a rotational speed of the rotor mixer of 350 rpm. The resulting granules are dried at 600 ° C. After sieving, the dried granules are fired in a rotary kiln at 1290 ° C. The fired granules are sieved into fractions, mm: 1.7-1.0; 1.7-0.85. The output of commercial fractions is 82 wt. %.
Пример 10. Способ получения проппанта как в примере 4, отличающийся тем, что гранулируют при добавлении 3% раствора крахмала в количестве 16 мас. % от массы исходного сырья. Первую порцию связующего вводят в количестве 7 мас. % от количества молотого магнийсиликатного сырья в течение 15 сек. Вторую порцию связующего в количестве 6 мас. % от массы исходного сырья вводят в течение 15 сек. Третью порцию связующего в количестве 3 мас. % от массы исходного сырья вводят в течение 5 сек, при этом скорость вращения роторной мешалки увеличивают от 370 об/мин до 950 об/мин. После окончания подачи связующего в смеситель-гранулятор добавляют 6 мас. % исходного сырья при снижении скорости роторной мешалки до 630 об/мин. Завершают процесс окатывания при скорости вращения роторной мешалки 220 об/мин. После рассева высушенные гранулы обжигают во вращающейся печи при 1270°С. Обожженные гранулы рассевают на фракции, мм: 2,0-1,4; 1,2-0,85; 1,2-0,6. Выход товарных фракций составляет 92 мас. %Example 10. A method of producing a proppant as in example 4, characterized in that granulated with the addition of a 3% starch solution in an amount of 16 wt. % by weight of the feedstock. The first portion of the binder is introduced in an amount of 7 wt. % of the amount of ground magnesium silicate raw material for 15 sec. The second portion of the binder in the amount of 6 wt. % of the weight of the feedstock is introduced within 15 seconds. The third portion of the binder in the amount of 3 wt. % of the weight of the feedstock is introduced within 5 seconds, while the rotational speed of the rotor mixer is increased from 370 rpm to 950 rpm. After the end of the binder feed into the mixer-granulator, 6 wt. % of the feedstock while reducing the speed of the rotor mixer to 630 rpm. The rounding process is completed at a rotary stirrer speed of 220 rpm. After sieving, the dried granules are fired in a rotary kiln at 1270 ° C. The fired granules are sieved into fractions, mm: 2.0-1.4; 1.2-0.85; 1.2-0.6. The output of commercial fractions is 92 wt. %
Пример 11. Способ получения проппанта как в примере 7, отличающийся тем, что гранулируют при добавлении 1% раствора жидкого стекла в количестве 20 мас. % от массы исходного сырья при скорости вращения роторной мешалки 525 об/мин. Первую порцию связующего вводят в количестве 10 мас. % от количества молотого магнийсиликатного сырья в течение 20 сек. Вторую порцию связующего в количестве 7 мас. % от массы исходного сырья вводят в течение 15 сек. Третью порцию связующего в количестве 3 мас. % от массы исходного сырья вводят в течение 5 сек при скорости вращения роторной мешалки 1050 об/мин. После окончания подачи связующего в смеситель-гранулятор добавляют 20 мас. % исходного сырья при снижении скорости вращения роторной мешалки до 470 об/мин. Завершение процесса окатывания осуществляют при 300 об/мин. Полученные гранулы сушат при 800°С. После рассева высушенные гранулы обжигают во вращающейся печи при 1250°С. Обожженные гранулы рассевают на фракции, мм: 1,7-1,0; 1,7-0,85; 0,85-0,425. Выход товарных фракций составляет 93 мас. %.Example 11. The method of obtaining a proppant as in example 7, characterized in that granulated with the addition of 1% water glass solution in an amount of 20 wt. % of the mass of the feedstock at a rotary stirrer rotation speed of 525 rpm. The first portion of the binder is introduced in an amount of 10 wt. % of the amount of ground magnesium silicate raw material for 20 sec. The second portion of the binder in the amount of 7 wt. % of the weight of the feedstock is introduced within 15 seconds. The third portion of the binder in the amount of 3 wt. % of the weight of the feedstock is introduced within 5 seconds at a rotary stirrer speed of 1050 rpm. After the end of the binder feed into the mixer-granulator, 20 wt. % of the feedstock while reducing the rotary stirrer rotation speed to 470 rpm. The completion of the rolling process is carried out at 300 rpm. The resulting granules are dried at 800 ° C. After sieving, the dried granules are fired in a rotary kiln at 1250 ° C. The fired granules are sieved into fractions, mm: 1.7-1.0; 1.7-0.85; 0.85-0.425. The output of commercial fractions is 93 wt. %.
Пример 12. Способ получения проппанта - 350 кг или 100% алюмосиликатной шихты, содержащей 83 мас. % глины огнеупорной бокситовой предварительно термообработанной при 1300°С, 14 мас. % бокситовой глины, высушенной при 350°С и 3 мас. % извести, измельчают в размольном агрегате до содержания 94,8% частиц менее 63,0 мкм, 90,0% -менее 45,0 мкм и 31,1% - менее 3,7 мкм и подают в гранулятор при скорости вращении чаши 18 об/мин и скорости вращения роторной мешалки 315 об/мин производят смешивание. Дробную подачу 4,5% водного раствора карбометилцеллюлозы в количестве 16,0 мас. % от массы исходного сырья проводят при скорости роторной мешалки 735 об/мин. Первую порцию связующего вводят в количестве 13 мас. % от количества молотого алюмосиликатного сырья в течение 15 сек, гранулируют. Вторую порцию вводят в количестве 3 мас. % от массы молотого алюмосиликатного сырья в течение 5 сек, гранулируют. После окончания подачи связующего в смеситель-гранулятор добавляют 5 мас. % исходного сырья при снижении скорости вращения роторной мешалки до 420 об/мин. Завершение процесса окатывания осуществляют при 300 об/мин. Полученные гранулы сушат при 300°С. После рассева высушенные гранулы обжигают во вращающейся печи при температуре 1410°С. Обожженные гранулы рассевают на фракции, мм: 0,85-0,425; 0,6-0,3, 0,425-0,212. Выход товарных фракций составляет 92 мас. %.Example 12. The method of obtaining a proppant - 350 kg or 100% aluminosilicate mixture containing 83 wt. % clay refractory bauxite preliminarily heat-treated at 1300 ° C, 14 wt. % bauxite clay dried at 350 ° C and 3 wt. % lime, ground in a grinding unit to a content of 94.8% of particles less than 63.0 μm, 90.0% less than 45.0 μm and 31.1% less than 3.7 μm and fed into the granulator at a bowl rotation speed of 18 rpm and rotational speed of the rotor mixer 315 rpm produce mixing. Fractional feed of 4.5% aqueous solution of carbomethylcellulose in an amount of 16.0 wt. % of the weight of the feedstock is carried out at a rotary stirrer speed of 735 rpm. The first portion of the binder is introduced in an amount of 13 wt. % of the amount of ground aluminosilicate raw materials for 15 seconds, granulate. The second portion is introduced in an amount of 3 wt. % of the mass of ground aluminosilicate raw materials for 5 seconds, granulate. After the end of the binder feed into the mixer-granulator, 5 wt. % of the feedstock while reducing the rotary stirrer rotation speed to 420 rpm. The completion of the rolling process is carried out at 300 rpm. The resulting granules are dried at 300 ° C. After sieving, the dried granules are fired in a rotary kiln at a temperature of 1410 ° C. The fired granules are sieved into fractions, mm: 0.85-0.425; 0.6-0.3, 0.425-0.212. The output of commercial fractions is 92 wt. %.
Пример 13. Способ получения проппанта как в примере 12, отличающийся тем, что алюмосиликатную шихту, содержащую 85,5 мас. % глины огнеупорной бокситовой предварительно термообработанной при 1390°С, 9,5 мас. % глины огнеупорной бокситовой, термообработанной при 400 С и 5,0 мас. % мела, гранулируют при добавлении 1,0% раствора крахмала в количестве 12,0 мас. % от массы исходного сырья. Первую порцию связующего вводят в количестве 9,0 мас. % от массы молотого алюмосиликатного сырья в течение 10 сек. Вторую порцию вводят в количестве 3,0 мас. % от массы молотого алюмосиликатного сырья в течение 5 сек, гранулируют при увеличении скорости вращения роторной мешалки от 680 до 1050 об/мин. После окончания подачи связующего в смеситель-гранулятор добавляют 2,0 мас. % исходного сырья при снижении скорости вращения роторной мешалки до 735 об/мин. Завершают процесс грануляции при скорости вращения роторной мешалки 450 об/мин. Высушенные гранулы, рассевают и обжигают при 1410°С. Обожженные гранулы рассевают на фракции, мм: 1,18-0,6; 1,18-0,85; 0,85-0,6. Выход товарных фракций составляет 90 мас. %.Example 13. The method of obtaining a proppant as in example 12, characterized in that the aluminosilicate mixture containing 85.5 wt. % clay refractory bauxite previously heat-treated at 1390 ° C, 9.5 wt. % clay refractory bauxite, heat treated at 400 C and 5.0 wt. % chalk, granulated with the addition of 1.0% starch solution in an amount of 12.0 wt. % by weight of the feedstock. The first portion of the binder is introduced in an amount of 9.0 wt. % of the mass of ground aluminosilicate raw materials for 10 sec. The second portion is introduced in the amount of 3.0 wt. % of the mass of ground aluminosilicate raw materials for 5 seconds, granulated with an increase in the rotary stirrer speed from 680 to 1050 rpm. After the end of the binder feed into the mixer-granulator, 2.0 wt. % of the feedstock while reducing the rotary mixer rotation speed to 735 rpm. The granulation process is completed at a rotary stirrer speed of 450 rpm. The dried granules are sieved and fired at 1410 ° C. The fired granules are sieved into fractions, mm: 1.18-0.6; 1.18-0.85; 0.85-0.6. The output of commercial fractions is 90 wt. %.
Пример 14. Способ получения проппанта как в примере 12, отличающийся тем, что гранулируют при добавлении 0,5% раствора жидкого стекла в количестве 20,0 мас. % от массы исходного сырья. Первую порцию связующего вводят в количестве 16 мас. % от количества молотого алюмосиликатного сырья в течение 15 сек, гранулируют.Вторую порцию вводят в количестве 4 мас. % от массы молотого алюмосиликатного сырья в течение 5 сек, гранулируют при увеличении скорости вращения роторной мешалки от 680 до 1050 об/мин. После окончания подачи связующего в смеситель-гранулятор добавляют 10 мас. % исходного сырья при снижении скорости вращения роторной мешалки до 525 об/мин. Завершают процесс грануляции при скорости вращения роторной мешалки 350 об/мин. Высушенные гранулы рассевают и обжигают при 1400°С. Обожженные гранулы рассевают на фракции, мм: 1,18-0,6, 1,18-0,85, 0,85-0,425, 0,425-0,212. Выход товарных фракций составляет 93 мас. %.Example 14. The method of obtaining a proppant as in example 12, characterized in that granulated with the addition of 0.5% water glass solution in an amount of 20.0 wt. % by weight of the feedstock. The first portion of the binder is introduced in an amount of 16 wt. % of the amount of ground aluminosilicate raw materials for 15 seconds, granulate. The second portion is introduced in the amount of 4 wt. % of the mass of ground aluminosilicate raw materials for 5 seconds, granulated with an increase in the rotary stirrer speed from 680 to 1050 rpm. After the end of the supply of the binder to the mixer-granulator add 10 wt. % of the feedstock while reducing the rotation speed of the rotor mixer to 525 rpm. The granulation process is completed at a rotary stirrer speed of 350 rpm. The dried granules are sieved and fired at 1400 ° C. The fired granules are sieved into fractions, mm: 1.18-0.6, 1.18-0.85, 0.85-0.425, 0.425-0.212. The output of commercial fractions is 93 wt. %.
Пример 15. Способ получения проппанта при 3-х порционной подаче связующего. 350 кг или 100% алюмосиликатной шихты, содержащей 79,6 мас. % глины огнеупорной бокситовой предварительно термообработанной при 1350 С, 19,9 мас. % бокситовой глины предварительно термообработанной при 350°С и 0,5 мас. % извести измельчают в размольном агрегате до содержания 92,0% частиц менее 63,0 мкм, 88,7% - менее 45,0 мкм и 30,1% - менее 3,7 мкм и подают в гранулятор при скорости вращении чаши 30 об/мин. Дробная подача 5,0% водного раствора карбометилцеллюлозы в количестве 15,0 мас. % от массы исходного сырья проводят при увеличении скорости вращения роторной мешалки от 525 об/мин до 1050 об/мин. Первую порцию связующего вводят в количестве 6 мас. % от массы молотого алюмосиликатного сырья в течение 10 сек. Вторую порцию вводят в количестве 5 мас. % в течение 10 сек. Третью порцию в количестве 4 мас. % от массы молотого алюмосиликатного сырья вводят в течение 5 сек. После окончания подачи связующего в смеситель-гранулятор добавляют 12 мас. % исходного сырья при снижении скорости вращения роторной мешалки до 940 об/мин. Завершают процесс окатывания при 390 об/мин. Полученные гранулы сушат при 500°С. После рассева высушенные гранулы обжигают во вращающейся печи при 1430°С. Обожженные гранулы рассевают на фракции, мм: 2,0-1,4; 1,7-1,0; 1,18-0,85; 0,85-0,425. Выход товарных фракций составляет 91 мас. %.Example 15. A method of producing a proppant with a 3-portion feed of the binder. 350 kg or 100% aluminosilicate mixture containing 79.6 wt. % clay refractory bauxite preliminarily heat-treated at 1350 C, 19.9 wt. % bauxite clay previously heat-treated at 350 ° C and 0.5 wt. % lime is ground in a grinding unit to a content of 92.0% of particles less than 63.0 microns, 88.7% - less than 45.0 microns and 30.1% - less than 3.7 microns and fed into the granulator at a bowl rotation speed of 30 vol. / min. Fractional supply of 5.0% aqueous solution of carbomethylcellulose in an amount of 15.0 wt. % of the weight of the feedstock is carried out with an increase in the rotational speed of the rotor mixer from 525 rpm to 1050 rpm. The first portion of the binder is introduced in an amount of 6 wt. % of the mass of ground aluminosilicate raw materials for 10 sec. The second portion is introduced in an amount of 5 wt. % for 10 sec. The third portion in the amount of 4 wt. % by weight of ground aluminosilicate raw material is introduced within 5 sec. After the end of the binder feed into the mixer-granulator, 12 wt. % of the feedstock while reducing the rotary stirrer rotation speed to 940 rpm. The rolling process is completed at 390 rpm. The resulting granules are dried at 500 ° C. After sieving, the dried granules are fired in a rotary kiln at 1430 ° C. The fired granules are sieved into fractions, mm: 2.0-1.4; 1.7-1.0; 1.18-0.85; 0.85-0.425. The output of commercial fractions is 91 wt. %.
На фиг. №3 - внутренняя структура алюмосиликатного проппанта (пример №15).FIG. No. 3 - internal structure of aluminosilicate proppant (example No. 15).
Пример 16. Способ получения проппанта как в примере 15, отличающийся тем, алюмосиликатную шихту, содержащую 87,9 мас. % глины огнеупорной бокситовой предварительно термообработанной при 1380°С, 12 мас. % глины огнеупорной бокситовой термообработанной при 300°С и 0,1 мас. % доломита, гранулируют при добавлении 1,5% раствора ЛСТ в количестве 10 мас. % от массы исходного сырья при скорости вращения чаши 18 об/ мин. Первую порцию связующего вводят в количестве 5 мас. % от массы молотого алюмосиликатного сырья в течение 10 сек, гранулируют.Вторую порцию вводят в количестве 4 мас. % в течение 10 сек, гранулируют.Третью порцию связующего вводят в количестве 2 мас. % в течение 5 сек, при этом скорость вращения роторной мешалки увеличивают от 350 об/мин до 1050 об/мин. После окончания подачи связующего в смеситель-гранулятор добавляют 4 мас. % исходного сырья при снижении скорости вращения роторной мешалки до 750 об/мин. Завершают процесса окатывания при скорости вращения роторной мешалки 450 об/мин. Полученные гранулы сушат при 600°С. После рассева высушенные гранулы обжигают во вращающейся печи при 1410°С. На поверхность гранул наносят полимерное покрытие из фенолформальдегидной смолы. Гранулы рассевают на фракции, мм: 1,7-1,0; 1,2-0,85; 1,18-0,6. Выход товарных фракций составляет 88 мас. %.Example 16. The method of obtaining a proppant as in example 15, characterized in that the aluminosilicate mixture containing 87.9 wt. % clay refractory bauxite preliminarily heat-treated at 1380 ° C, 12 wt. % clay refractory bauxite heat treated at 300 ° C and 0.1 wt. % dolomite, granulated with the addition of 1.5% LST solution in an amount of 10 wt. % of the weight of the feedstock at a bowl rotation speed of 18 rpm. The first portion of the binder is introduced in an amount of 5 wt. % by weight of ground aluminosilicate raw material for 10 seconds, granulated. The second portion is introduced in an amount of 4 wt. % for 10 seconds, granulate. The third portion of the binder is introduced in an amount of 2 wt. % for 5 seconds, while the rotational speed of the rotor mixer is increased from 350 rpm to 1050 rpm. After the end of the binder feed into the mixer-granulator, 4 wt. % of the feedstock while reducing the rotational speed of the rotor mixer to 750 rpm. The process of rolling is completed at a rotary stirrer speed of 450 rpm. The resulting granules are dried at 600 ° C. After sieving, the dried granules are fired in a rotary kiln at 1410 ° C. A polymeric coating of phenol-formaldehyde resin is applied to the surface of the granules. The granules are sieved into fractions, mm: 1.7-1.0; 1.2-0.85; 1.18-0.6. The output of commercial fractions is 88 wt. %.
Пример 17. Способ получения проппанта как в примере 15, отличающийся тем, что гранулируют при добавлении 1,0% раствора жидкого стекла в количестве 20 мас. % от массы исходного сырья при скорости вращения чаши 30 об/мин. Первую порцию связующего вводят в количестве 10 мас. % от массы молотого алюмосиликатного сырья в течение 20 сек, при скорости вращения роторной мешалки 420 об/мин. Вторую порцию вводят в количестве 5 мас. % от массы молотого алюмосиликатного сырья в течение 15 сек, гранулируют при скорости вращения роторной мешалки 630 об/мин. Третью порцию вводят в количестве 5 мас. % от массы молотого алюмосиликатного сырья в течение 10 сек, гранулируют при скорости вращения роторной мешалки 788 об/мин. После окончания подачи связующего в смеситель-гранулятор добавляют 19 мас. % исходного сырья при снижении скорости вращения роторной мешалки до 525 об/мин. Завершают процесс окатывания при скорости вращения роторной мешалки 490 об/мин. Полученные гранулы сушат при 800°С. После рассева высушенные гранулы обжигают во вращающейся печи при 1410°С. Обожженные гранулы рассевают на фракции, мм: 2,0-1,4; 1,7-1,0; 1,18-0,85. Выход товарных фракций составляет 89 мас. %.Example 17. A method of obtaining a proppant as in example 15, characterized in that granulated with the addition of 1.0% water glass solution in an amount of 20 wt. % of the weight of the feedstock at a bowl rotation speed of 30 rpm. The first portion of the binder is introduced in an amount of 10 wt. % of the mass of ground aluminosilicate raw material for 20 seconds, at a rotary stirrer speed of 420 rpm. The second portion is introduced in an amount of 5 wt. % by weight of ground aluminosilicate raw material for 15 seconds, granulated at a rotary stirrer speed of 630 rpm. The third portion is introduced in an amount of 5 wt. % by weight of ground aluminosilicate raw material for 10 seconds, granulated at a rotary stirrer speed of 788 rpm. After the end of the binder feed into the mixer-granulator, 19 wt. % of the feedstock while reducing the rotation speed of the rotor mixer to 525 rpm. The process of rolling is completed at a rotary stirrer speed of 490 rpm. The resulting granules are dried at 800 ° C. After sieving, the dried granules are fired in a rotary kiln at 1410 ° C. The fired granules are sieved into fractions, mm: 2.0-1.4; 1.7-1.0; 1.18-0.85. The output of commercial fractions is 89 wt. %.
Эксперименты показали, что, применяя дробную подачу связующего (2-мя или 3-мя порциями) при грануляции специально подобранной шихты и при соответствующих скоростях вращения роторной мешалки и чаши, можно увеличить производительность гранулятора, а также увеличить выход товарных фракций качественного проппанта, за счет получения прочных сухих гранул.Experiments have shown that by using a fractional feed of the binder (in 2 or 3 portions) during the granulation of a specially selected batch and at appropriate rotational speeds of the rotor mixer and bowl, it is possible to increase the productivity of the granulator, as well as to increase the yield of commercial fractions of high-quality proppant, due to obtaining durable dry granules.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020100539A RU2745505C1 (en) | 2020-01-09 | 2020-01-09 | Method for producing ceramic proppant and proppant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020100539A RU2745505C1 (en) | 2020-01-09 | 2020-01-09 | Method for producing ceramic proppant and proppant |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2745505C1 true RU2745505C1 (en) | 2021-03-25 |
Family
ID=75159152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020100539A RU2745505C1 (en) | 2020-01-09 | 2020-01-09 | Method for producing ceramic proppant and proppant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2745505C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2783399C1 (en) * | 2021-12-13 | 2022-11-14 | Леонид Евгеньевич Агапеев | Method for obtaining proppant |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0994085A2 (en) * | 1998-10-13 | 2000-04-19 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Method of manufacturing spherical bodies |
| EA002634B1 (en) * | 1998-07-22 | 2002-08-29 | Борден Кемикал, Инк. | Composite particles, method for producing thereof, method of treating a hydraulically induced fracture, method for water filtration |
| RU2325414C2 (en) * | 2006-06-19 | 2008-05-27 | Институт проблем переработки углеводородов Сибирского отделения Российской Академии Наук (ИППУ СО РАН) | Method of carbon black granules production |
| RU2515293C1 (en) * | 2012-12-27 | 2014-05-10 | Министерство Образования И Науки Российской Федерации Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Химических Реактивов И Особо Чистых Химических Веществ" | Method of granulating particulates |
| EP2864443A1 (en) * | 2012-06-26 | 2015-04-29 | Brownwood Clay Holdings, LLC | Spherical pellets containing common clay particulate material useful as a proppant in hydraulic fracturing of oil and gas wells |
| RU2644369C1 (en) * | 2016-09-19 | 2018-02-09 | Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Proppant production method and proppant |
-
2020
- 2020-01-09 RU RU2020100539A patent/RU2745505C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA002634B1 (en) * | 1998-07-22 | 2002-08-29 | Борден Кемикал, Инк. | Composite particles, method for producing thereof, method of treating a hydraulically induced fracture, method for water filtration |
| EP0994085A2 (en) * | 1998-10-13 | 2000-04-19 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Method of manufacturing spherical bodies |
| RU2325414C2 (en) * | 2006-06-19 | 2008-05-27 | Институт проблем переработки углеводородов Сибирского отделения Российской Академии Наук (ИППУ СО РАН) | Method of carbon black granules production |
| EP2864443A1 (en) * | 2012-06-26 | 2015-04-29 | Brownwood Clay Holdings, LLC | Spherical pellets containing common clay particulate material useful as a proppant in hydraulic fracturing of oil and gas wells |
| RU2515293C1 (en) * | 2012-12-27 | 2014-05-10 | Министерство Образования И Науки Российской Федерации Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Химических Реактивов И Особо Чистых Химических Веществ" | Method of granulating particulates |
| RU2644369C1 (en) * | 2016-09-19 | 2018-02-09 | Акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Proppant production method and proppant |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2783399C1 (en) * | 2021-12-13 | 2022-11-14 | Леонид Евгеньевич Агапеев | Method for obtaining proppant |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109279884B (en) | High-strength cordierite-mullite ceramic roller and preparation method thereof | |
| JP5647359B2 (en) | Method for preparing α-alumina abrasive | |
| CN101555151B (en) | Corundum fireproof ball used for ball-type hot-blast stove and preparation method thereof | |
| CN108603102B (en) | Ceramic proppant and its production method | |
| CN106145976B (en) | Andalusite-mullite-silicon carbide brick for cement kiln and preparation method thereof | |
| CN102815965A (en) | Porous ceramsite made of low-silicon iron tailings and preparation method of porous ceramsite | |
| CA2787909A1 (en) | Filter used for filtering molten metal and preparation method thereof | |
| AU2018200659A1 (en) | Proppant Material Incorporating Fly Ash and Method of Manufacture | |
| RU2203248C1 (en) | Method of manufacturing light-weight high-strength ceramic props | |
| CN101260004B (en) | Method for producing sintering brown fused alumina | |
| CN103819211A (en) | Light wear-proof and fire-proof plastic mass for circulating fluidized bed boiler and preparation method of light wear-proof and fire-proof plastic mass | |
| CN103030415A (en) | High-performance forsterite refractory raw material and preparation method thereof | |
| RU2267010C1 (en) | Proppant and a method for manufacturing thereof | |
| CN104560006A (en) | Process for preparing ceramsite proppant by using magnesium slag and ceramsite proppant | |
| CN115677375B (en) | Cordierite porous ceramic and preparation method thereof | |
| CN103740356B (en) | A kind of petroleum fracturing propping agent and manufacture method thereof | |
| CN101121604A (en) | Method for producing alumina homogenization material | |
| CN111151701B (en) | Method for producing Mullica sand by using coal gangue | |
| CN101704683B (en) | Sintered porzite highly-aluminous firebrick | |
| CN103820101A (en) | Acid-resistant petroleum fracturing propping agent and preparation method thereof | |
| CN117003569B (en) | Chromium-zirconium corundum aggregate and preparation method thereof, chromium-zirconium corundum composite material and preparation method and application thereof | |
| US20170226410A1 (en) | Proppant Material Incorporating Fly Ash and Method of Manufacture | |
| RU2745505C1 (en) | Method for producing ceramic proppant and proppant | |
| CN112194473A (en) | Chromium corundum brick with high corrosion resistance and high thermal shock resistance prepared by secondary mixing and drying and its process | |
| CN102432305B (en) | Zirconium-corundum composite fireproof ball and preparation method thereof |