DE2948584A1 - SPHERICAL SINTERCERAMIC PELLETS AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION - Google Patents
SPHERICAL SINTERCERAMIC PELLETS AND METHOD FOR THEIR PRODUCTIONInfo
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Description
THE CARBORUNDUM COMPANY
Niagara Falls, New York
(Vereinigte Staaten von Amerika)THE CARBORUNDUM COMPANY
Niagara Falls, New York
(United States of America)
Sphärische sinterkeramische PelletsSpherical sintered ceramic pellets
und
Verfahren zu ihrer Herstellungand
Process for their manufacture
Die Erfindung betrifft sphärische sinterkeramische Pellets und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The invention relates to spherical sintered ceramic pellets and a method for their production.
Erdöl und Erdgas werden aus Bohrungen in porösen und durchlässigen unterirdischen Gebirgsformationen gewonnen. Dank der Porosität kann die Formation Erdöl oder Erdgas speichern, und die Durchlässigkeit ermöglicht eine Bewegung des Erdöls oder Erdgases in der Formation. Die Durchlässigkeit der Formation ist wesentlich, damit das öl oder Gas zu einer Stelle fließen kann, von der es durch die Bohrung zur Erdoberfläche gefördert werden kann. Manchmal ist die Durchlässigkeit der öl- oder gasführenden Formation für eine wirtschaftliche Gewinnung des Erdöls oder Erdgases unzureichend. In anderen Fällen nimmt die Durchlässigkeit der Formation im Laufe der Förderung so stark ab, daß eine weitere Förderung unwirtschaftlich wird. In solchen Fällen muß die Formation aufgebrochen, und die Brüche oder Risse müssen durch geeignete Füllstoffe offengehalten werden. Das Aufbrechen der Formation geschieht in der Regel durch hydraulischen Druck; als Füllstoffe dienen teilchenförmige Materialien, wie Sand, Glaskügelchen oder keramische Teilchen, die mit Hilfe einer Flüssigkeit in die Risse eingeführt werden.Petroleum and natural gas are made from wells in porous and permeable extracted underground mountain formations. Thanks to its porosity, the formation can store crude oil or natural gas, and the permeability enables movement of the petroleum or natural gas in the formation. The permeability the formation is essential for the oil or gas to flow to a point from which it passes through the Borehole can be promoted to the earth's surface. Once in a while is the permeability of the oil- or gas-bearing formation for an economical extraction of the petroleum or Insufficient natural gas. In other cases the permeability of the formation increases so much in the course of production from that further funding is uneconomical. In such cases the formation must break up and the Breaks or cracks must be kept open with suitable fillers. The formation is broken up in usually by hydraulic pressure; Particulate materials such as sand, glass beads or serve as fillers ceramic particles that are introduced into the cracks with the help of a liquid.
030026/0651030026/0651
Sphärische Teilchen von gleichmäßiger Größe werden wegen ihrer hohen Durchlässigkeit als besonders wirksame Füllstoffe angesehen. Aus diesem Grunde werden bei gleichen sonstigen Eigenschaften sphärische oder im wesentlichen sphärische Füllstoffe, wie abgerundete Sandkörner, Glaskügelchen, Stahlschrot und gekörnter Korund, bevorzugt.Spherical particles of uniform size are particularly effective fillers because of their high permeability viewed. For this reason, with the same other properties, spherical or essentially spherical fillers such as rounded grains of sand, glass beads, steel shot and grained corundum are preferred.
Leider sind die vorstehend genannten Füllstoffe bei Tiefbohrungen, in denen am Bohrgrund hohe Drücke von z.B. über 350 bar herrschen, völlig wirkungslos oder haben eine stark verminderte Durchlässigkeit. Der beste der vorstehend genannten Füllstoffe ist bei hohen Drücken nach Angaben in der US-Patentschrift 3 976 138 geschmolzenes Aluminiumoxid. Doch selbst bei geschmolzenem Aluminiumoxid geht die Durchlässigkeit bei Drücken über 350 bar rapide zurück.Unfortunately, the above fillers are used in deep drilling, in which high pressures of e.g. more than 350 bar prevail at the bottom of the drilling are completely ineffective or have a greatly reduced permeability. The best of the above fillers is reportedly at high pressures in U.S. Patent 3,976,138 molten alumina. But even with molten aluminum oxide the permeability drops rapidly at pressures above 350 bar.
Aus der US-Patentschrift 4 068 718 wurde kürzlich bekannt, daß gesinterter Bauxit bei Drücken von 700 bar oder höher überraschenderweise eine wesentlich höhere Durchlässigkeit als die vorstehend genannten Füllstoffe hat. Leider hat hat das zu den in der US-Patentschrift 4 068 718 beschriebenen Messungen verwendete Bauxitmaterial nicht die zur Erzielung höchster Durchlässigkeit wünschenswerte sphärische Form, da es bisher nicht möglich war, gesinterte sphärische Bauxitteilchen mit einer Dichte von etwa 3,5 g/cm3 technisch herzustellen, die auch eine ausreichende Druckfestigkeit haben. Die gesinterten Bauxitteilchen bestanden aus länglichen Pellets, die in einer Trommel umgewälzt wurden, um zur Erhöhung der Durchlässigkeit die Ecken abzurunden. Außerdem war die Ausbeute an Pellets im Vergleich zu dem eingesetzten Material verhältnismäßig gering. Ein Rollen der Teilchen vor dem Sintern, wie in Spalte 4 der US-Patentschrift 4 068 718 beschrieben, erwies sich als völlig unwirksam; da die so erhaltenen Teilchen stets eine ungenügende Dichte hatten.It was recently known from US Pat. No. 4,068,718 that, at pressures of 700 bar or higher, sintered bauxite surprisingly has a significantly higher permeability than the aforementioned fillers. Unfortunately, the bauxite material used for the measurements described in US Pat. No. 4,068,718 does not have the desirable spherical shape to achieve maximum permeability, since it has not previously been possible to produce sintered spherical bauxite particles with a density of about 3.5 g / cm 3 technically to produce, which also have sufficient compressive strength. The sintered bauxite particles consisted of elongated pellets that were circulated in a drum to round the corners to increase permeability. In addition, the pellet yield was relatively low compared to the material used. Rolling the particles prior to sintering, as described in column 4 of US Pat. No. 4,068,718, was found to be completely ineffective; since the particles thus obtained always had an insufficient density.
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Es stellte sich somit die Aufgabe, einen Füllstoff für unterirdische Gebirgsrisse in Form sphärischer Pellets zur Verfügung zu stellen, der bei ausreichender Druckfestigkeit unter hohem Druck eine befriedigende Durchlässigkeit für Erdgas und Erdöl hat. Ferner war ein Verfahren zur Herstellung dieses Füllstoffs anzugeben.The task was thus to produce a filler for underground mountain cracks in the form of spherical pellets To make available, with sufficient compressive strength under high pressure, a satisfactory permeability for natural gas and oil. Furthermore, a method for producing this filler had to be specified.
Erfindungsgemäß bei sphärischen sinterkeramischen Pellets dadurch gelöst, daß sie eine Dichte von über 95% der maximalen theoretischen Dichte des betreffenden Keramikproduktes haben und daß in wiederholten Zufallsstichproben die mittlere Kugelgestalt, ausgedrückt durch das Verhältnis von kleinem zu großem Durchmesser, größer als 0,82 bei einer Vertrauensgrenze von 951 ist.According to the invention, in the case of spherical sintered ceramic pellets, this is achieved in that they have a density of over 95% of the maximum theoretical density of the ceramic product in question and that in repeated random samples the mean spherical shape, expressed by the ratio of small to large diameter, greater than 0.82 for a Confidence limit of 951 is.
Das Verfahren zum Herstellen der sphärischen sinterkeramischen Pellets besteht darin, daß manThe method for making the spherical sintered ceramic pellets is that one
a) ein sinterfähiges keramisches Pulver oder Pulvergemisch mit eine durchschnittlichen Teilchengröße bis 5 um auf den Drehteller einer mit einem umlaufenden Verdichtungsläufer ausgerüsteten Tellerpelletiervorrichtung bringt, a) a sinterable ceramic powder or powder mixture with an average particle size of up to 5 μm brings the turntable to a disk pelletizing device equipped with a rotating compression rotor,
b) den Drehteller der Vorrichtung mit einer Drehzahl von 10 bis 60 U/min und den Verdichtungsläufer mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 25 bis 50 m/s umlaufen läßt,b) the turntable of the device with a speed of 10 to 60 rpm and the compression rotor with a Circumferential speed of 25 to 50 m / s,
c) genügend Wasser zur Bildung sphärischer Pellets und 5 bis 15 Gew.-% der Pellets weiteres keramisches Pulver zusetzt,c) enough water to form spherical pellets and 5 to 15% by weight of the pellets added further ceramic powder,
d) den Versichtungsläufer 1 bis 6 min mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 5 bis 20 m/s und den Drehteller weiter mit einer Drehzahl von 10 bis 60 U/min umlaufen läßt,d) the compression runner for 1 to 6 minutes at a peripheral speed from 5 to 20 m / s and continue to rotate the turntable at a speed of 10 to 60 rpm leaves,
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e) die Pellets bei 100 bis 300 0C trocknet unde) the pellets are dried at 100 to 300 ° C. and
f) die Pellets bis zur maximal erreichbaren Dichte auf Sintertemperatur erhitzt.f) the pellets are heated to sintering temperature up to the maximum achievable density.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 und 6 bis 23 angegeben.Advantageous further developments of the invention are specified in subclaims 2 to 4 and 6 to 23.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Pellets eignen sich nicht nur als durchlässige Füllstoffe zum Füllen unterirdischer Gebirgsaufbrüche, sondern können unter bestimmten Bedingungen auch mit Vorteil als Schmierstoffe, Schleifmittel, Filtermedien, Katalysatorträger oder Lagerwerkstoffe verwendet werden. Wenn die Pellets als Füllstoff für unterirdische Gebirgsaufbrüche verwendet werden sollen, eignet sich als keramisches Material am besten Bauxit, doch können auch andere keramische Stoffe, wie Aluminium und Eisen enthaltender Aluminiumsilicat-Ton, verwendet werden. Die Korngröße der Pellets zur Verwendung als Füllstoff für unterirdische Gebirgsaufbrüche beträgt 0,1 bis 2 mm. Bei einem Gebirgsdruck von mindestens 280 bar, meist 700 bar und mehr, haben diese Pellets eine höhere Durchlässigkeit als Füllstoffe aus nur angenähert sphärischem Bauxit.The pellets proposed according to the invention are suitable not only as permeable fillers for filling underground mountain eruptions, but can also be used under certain Conditions also with advantage as lubricants, abrasives, filter media, catalyst carriers or bearing materials be used. If the pellets are to be used as a filler for underground mountain excavations, Bauxite is the best ceramic material, but other ceramic materials such as aluminum can also be used and aluminum silicate clay containing iron are used will. The grain size of the pellets for use as a filler for underground rock excavations is 0.1 to 2 mm. At a rock pressure of at least 280 bar, usually 700 bar and more, these pellets have a higher Permeability as fillers made of only approximately spherical bauxite.
Eine geeignete Pelletiervorrichtung mit umlaufendem Verdichtungsläufer ist beispielsweise in der US-Patentschrift 3 690 622 beschrieben.A suitable pelletizing device with a rotating compression rotor is described, for example, in U.S. Patent 3,690,622.
Wie erwähnt, haben die sinterkeramischen Pellets gemäß der Erfindung eine Dichte von über 95% der theoretischen Dichte des keramischen Materials und eine Kugelgestalt, bei der das durchschnittliche Verhältnis von kleinstem Durchmesser zu größtem Durchmesser in wiederholten Zufallsstichproben größer als 0,82, meist größer als 0,85 und in vielen Fällen größer als 0,9 bei einer Vertrauensgrenze von 95% ist. As mentioned, the sintered ceramic pellets according to the invention have a density of over 95% of the theoretical Density of the ceramic material and a spherical shape at which the average ratio of smallest Diameter to largest diameter in repeated random samples greater than 0.82, mostly greater than 0.85 and in many cases is greater than 0.9 with a confidence limit of 95%.
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- ίο -- ίο -
Demgegenüber ist das durchschnittliche Verhältnis von kleinstem Durchmesser zu größtem Durchmesser von extrudierten und in einer Trommel umgewälzten Bauxitpellets nach dem Stande der Technik im allgemeinen kleiner als 0,80.In contrast, the average ratio of smallest diameter to largest diameter of extruded and prior art bauxite pellets tumbled in a drum are generally less than 0.80.
Unter dem Begriff "im wesentlichen sphärisch" soll hier eine Kugelgestalt verstanden werden, bei der das durchschnittliche Verhältnis von kleinstem zu größtem Durchmesser zwischen 0,7 und 0,82 liegt.The term "essentially spherical" should be understood here to mean a spherical shape in which the average The ratio of the smallest to the largest diameter is between 0.7 and 0.82.
Mit dem Begriff "sphärisch" wird hier eine Kugelgestalt bezeichnet, bei der das durchschnittliche Verhältnis von kleinstem Durchmesser zu größtem Durchmesser größer als 0,82 ist.The term "spherical" is used here to denote a spherical shape in which the average ratio of smallest diameter to largest diameter is greater than 0.82.
Die sphärischen Pellets gemäß der Erfindung werden durch Sintern eines keramischen Pulvers oder Pulvergemisches hergestellt. Sie werden nicht, wie bei bekannten Verfahren, durch Schmelzen des keramischen Materials und anschließendes Erstarrenlassen hergestellt, Als keramisches Pulver kommt jedes sinterfähige keramische Pulver, wie Bauxit- und Siliciumcarbid-Pulver, in Betracht. Falls gewünscht, kann das sinterfähige keramische Pulver Sinterhilfsmittel enthalten. Wenn beispielsweise Bauxit verwendet wird, fördern Bentonit oder Eisenoxid das Sintern; bei Siliciumcarbid sind Bor, Borcarbid, Aluminiumdiborid, Borphosphid und andere Borverbindungen brauchbare Sinterhilfsmittel, und bei Aluminiumsilicat-Tonen unterstützen Flußmittel, wie Eisenoxid, das Sintern. Bis zu 30% Sinterhilfsmittel können eingesetzt werden. Die günstigeste Zusatzmenge Sinterhilfsmittel kann von einem Fachmann je nach keramischem Material und Natur des Sinterhilfsmittels leicht bestimmt werden. Beispielsweise fördert ein Zusatz bis zu 8 Gew.-I, besser bis zu 3 Gew.-I und am besten zwischen 0,2 und 1 Gew.-I Bentonit das Sintern von Bauxit,The spherical pellets according to the invention are made by sintering a ceramic powder or powder mixture manufactured. They are not, as in known processes, by melting the ceramic material and then Solidification produced, Any sinterable ceramic powder comes as a ceramic powder, such as Bauxite and silicon carbide powders are contemplated. If desired, the sinterable ceramic powder can contain sintering aids contain. For example, if bauxite is used, bentonite or iron oxide will promote sintering; In the case of silicon carbide, boron, boron carbide, aluminum diboride, boron phosphide and other boron compounds are useful sintering aids, and for aluminosilicate clays, fluxes such as iron oxide aid in sintering. Up to 30% sintering aid can be used. The most favorable additional amount of sintering aid can be determined by a person skilled in the art can easily be determined according to the ceramic material and the nature of the sintering aid. For example, an addition promotes up to 8% by weight, better up to 3% by weight and best between 0.2 and 1% by weight bentonite the sintering of bauxite,
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ein Zusatz von 0,4 bis 5 Gew.-% eines borhaltigen Sinterhilf smittels das Sintern von Siliciumcarbid und der Zusatz von bis zu 30 Gew.-% eines Flußmittels, wie Natriumcarbonat, Lithiumcarbonat, Feldspat, Manganoxid, Titandioxid, Eisenoxid und Natriumsilicat, das Sintern von Aluminiumsilicat-Tonen.an addition of 0.4 to 5% by weight of a boron-containing sintering aid by sintering silicon carbide and adding up to 30% by weight of a flux such as sodium carbonate, Lithium carbonate, feldspar, manganese oxide, titanium dioxide, iron oxide and sodium silicate, the sintering of Aluminosilicate clays.
Das sinterfähige keramische Pulver oder Pulvergemisch mit einer durchschnittlichen Teilchengröße bis 5 um wird auf den Dreh- oder Pelletierteller einer mit einem umlaufenden Verdichtungsläufer ausgerüsteten Pelletiervorrichtung gegeben. Der Teller kann etwas gegen die Horizontale geneigt sein. Die Teilchen müssen die angegebene Feinheit haben, damit die fertigen sphärischen sinterkeramischen Pellets eine ausreichende Dichte haben. Ein keramisches Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von weniger als 4 pm ist wünschenswert. Noch besser ist ein Pulver mit einer Teilchengröße von weniger als 3 um und in der Regel mehr als 0,5 um.The sinterable ceramic powder or powder mixture with an average particle size of up to 5 µm is on the rotary or pelletizing plate is given to a pelletizing device equipped with a rotating compression rotor. The plate can be inclined slightly to the horizontal. The particles must have the specified fineness, so that the finished spherical sintered ceramic pellets have a sufficient density. A ceramic powder having an average particle size of less than 4 µm is desirable. A powder with it is even better a particle size of less than 3 µm and typically greater than 0.5 µm.
Als Tellerpelletiervorrichtung mit umlaufendem Verdichtungsläufer kann beispielsweise ein Einrich-Mischer verwendet werden. Diese Vorrichtung ist mit einem ebenen oder geneigten runden Teller ausgerüstet, der mit einer Drehzahl zwischen 10 und 60 U/min umlaufen kann, und ferner mit einem umlaufenden Verdichtungsläufer versehen, der mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 5 bis 50 m/s umlaufen kann. Die Mittelachse des Verdichtungsläufers ist in dem Mischer im allgemeinen exzentrisch zur Mittelachse des Drehtellers angeordnet. Der Drehteller kann horizontal oder geneigt angeordnet sein, wobei im Falle einer geneigten Anordnung die Neigung zur Horizontalen bis 35° betragen kann.For example, a unidirectional mixer can be used as the plate pelletizing device with a rotating compression rotor will. This device is equipped with a flat or inclined round plate with a speed between 10 and 60 U / min can rotate, and also provided with a rotating compression rotor with a Circumferential speed of 5 to 50 m / s. The center axis of the compression rotor is in the mixer generally arranged eccentrically to the central axis of the turntable. The turntable can be horizontal or inclined be arranged, in the case of an inclined arrangement, the inclination to the horizontal can be up to 35 °.
Nach der Aufgabe des sinterkeramischen Pulvers auf die Pelletiervorrichtung läßt man den Drehteller mit einer Drehzahl zwischen 10 und 60 U/min, vorzugsweise zwischenAfter the sintered ceramic powder has been applied to the Pelletizing device leaves the turntable at a speed of between 10 and 60 rpm, preferably between
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20 und 40 U/min, und den Verdichtungsläufer mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 25 bis 50 m/s, vorzugsweise zwischen 25 und 35 m/s, umlaufen und setzt genügend Wasser für die Bildung von im wesentlichen sphärischer keramischer Pellets von der gewünschten Größe zu. Falls gewünscht, kann man den Verdichtungsläufer bei der Zugabe der ersten Hälfte des benötigten Wassers mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 5 bis 20 m/s und bei der Zugabe der restlichen Wassermenge mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 25 bis 50 m/s umlaufen lassen.20 and 40 rpm, and the compression rotor with a peripheral speed from 25 to 50 m / s, preferably between 25 and 35 m / s, and sets enough water for the formation of substantially spherical ceramic pellets of the desired size. If desired, you can use the compression rotor when adding the first half of the required water with a peripheral speed from 5 to 20 m / s and with the addition of the remaining amount of water at a peripheral speed of 25 to Let it circulate 50 m / s.
Im allgemeinen beträgt die Gesamtmenge Wasser, die zur Bildung von im wesentlichen sphärischen keramischen Pellets benötigt wird, 17 bis 20 Gew.-%, meist 18 bis 20 Gew.-* des eingesetzten keramischen Pulvers. Die Gesamtmischzeit vom Zusatz der ersten Wasseranteile bis zur Bildung von im wesentlichen sphärischen Pellets der gewünschten Größe beträgt etwa 2 bis 6 Minuten.Generally, the total amount of water needed to form substantially spherical ceramic pellets is required, 17 to 20% by weight, usually 18 to 20% by weight * of the ceramic powder used. The total mixing time from the addition of the first portions of water to the formation of substantially spherical pellets of the desired size is about 2 to 6 minutes.
Sodann werden 5 bis 15%, vorzugsweise 8 bis 10% des Pelletgewichtes weiteres keramisches Pulver zugesetzt, worauf man den Verdichtungsläufer mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 5 bis 20 m/s, vorzugsweise 10 bis 20 m/s, 1 bis 6 Minuten umlaufen läßt, während man den Drehteller weiterhin mit einer Drehzahl von 10 bis 60 U/min, vorzugsweise 20 bis 40 U/min, rotieren läßt.Then 5 to 15%, preferably 8 to 10% of the pellet weight further ceramic powder added, whereupon the compression rotor is driven at a peripheral speed from 5 to 20 m / s, preferably 10 to 20 m / s, allowed to rotate for 1 to 6 minutes while the turntable is rotated can continue to rotate at a speed of 10 to 60 rpm, preferably 20 to 40 rpm.
Falls gewünscht, kann man dann den Verdichtungsläufer anhalten und den Drehteller noch 1 bis 5 Minuten weiterlaufen lassen.If desired, you can then stop the compression runner and continue running the turntable for 1 to 5 minutes permit.
Der Verdichtungsläufer ist vorzugsweise eine Scheibe, an deren Umfang Rund- oder Profilstäbe angebracht sind, deren Längsachse sich zweckmäßigerweise parallel zur Umlaufachse des Läufers, in der Regel eine vertikale Achse, erstreckt. Der Durchmesser des Läufers wird von der Umlaufachse bis zur Mitte des am weitesten entfernten Stabes gemessen. DieThe compression rotor is preferably a disk, on the circumference of which round or profile bars are attached The longitudinal axis expediently extends parallel to the axis of rotation of the rotor, usually a vertical axis. The diameter of the rotor is measured from the axis of rotation to the center of the most distant rod. the
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Umfangsgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit des am weitesten entfernten Stabes.Peripheral speed is the speed of the most distant rod.
Der Durchmesser des Verdichtungsläufers hängt von der Größe der Pelletiervorrichtung ab, beträgt aber in der Regel weniger als 25% des Durchmessers der Pelletiervorrichtung. In den meisten Fällen hat der Läufer einen Durchmesser von 10 bis 100 cm und rotiert bei den niedrigen Umfangsgeschwindigkeiten von 10 bis 20 m/s je nach dem Läuferdurchmesser mit Drehzahlen von 200 bis 3750 U/min, bei den höheren Umfangsgeschwindigkeiten von 25 bis 35 m/s mit Drehzahlen von 500 bis 6500 U/min.The diameter of the compression rotor depends on the Size of the pelletizer, but is usually less than 25% of the diameter of the pelletizer. In most cases the rotor is 10 to 100 cm in diameter and rotates on the low ones Circumferential speeds from 10 to 20 m / s depending on the rotor diameter with speeds from 200 to 3750 rpm, at the higher peripheral speeds of 25 to 35 m / s with speeds of 500 to 6500 rpm.
Die Pelletiervorrichtung ist ferner mit einer Abstreiferplatte zum Entfernen des keramischen Materials von der Wand des Pelletiertellers und vorzugsweise auch dem Verdichtungsläufer ausgerüstet.The pelletizer is also provided with a scraper plate for removing the ceramic material from the Wall of the pelletizing plate and preferably also the compression rotor equipped.
Die erhaltenen Pellets werden bei einer Temperatur zwischen 100 und 300 0C getrocknet, bis ihr Feuchtigkeitsgehalt weniger als 3%, am besten weniger als 1% beträgt. Die günstigste Trocknungstemperatur liegt zwischen 175 und 275 0C, die Trocknungszeit in der Regel zwischen 30 und 60 Minuten. Danach werden die Pellets in einem Ofen auf Sintertemperatur erhitzt, bis eine maximale Dichte erreicht ist. Im Falle von Bauxit mit weniger als 90% Aluminiumoxid sowie wesentlichen Mengen Fe2O3, SiO2 und TiO2 wird das Sintern 1 Minute bis 10 Minuten bei einer Temperatur zwischen 1450 und 1550 0C, am besten 2 bis 4 Minuten bei einer Temperatur zwischen 1485 und 1515 0C ausgeführt.The pellets obtained are dried at a temperature between 100 and 300 ° C. until their moisture content is less than 3%, preferably less than 1%. The most favorable drying temperature is between 175 and 275 ° C., the drying time as a rule between 30 and 60 minutes. The pellets are then heated to sintering temperature in a furnace until a maximum density is reached. In the case of bauxite with less than 90% aluminum oxide and substantial amounts of Fe 2 O 3 , SiO 2 and TiO 2 , the sintering is 1 minute to 10 minutes at a temperature between 1450 and 1550 ° C., preferably 2 to 4 minutes at one temperature executed between 1485 and 1515 0 C.
Die erzielte Dichte beträgt über 95% der theoretischen Dichte des eingesetzten keramischen Materials. Die theoretische Dichte des Bauxits schwankt wegen der verschiedenen Zusammensetzung des in der Natur vorkommenden Bauxits etwas, beträgt jedoch in der Regel etwa 3,72 g/cm*,The density achieved is over 95% of the theoretical Density of the ceramic material used. The theoretical density of bauxite varies due to the different Composition of the naturally occurring bauxite somewhat, but is usually about 3.72 g / cm *,
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so daß die Dichte der Pellets mehr als 3,57 g/cm3, meist 3,60 bis 3,68 g/cm3 beträgt. Da durch Umwälzen der Pellets in einer Trommel für eine Zeitspanne von 10 Minuten bis 1 Stunde die Glätte der Pellets wesentlich erhöht wird, können die Pellets in einer Trommel umgewälzt werden, falls gewünscht.so that the density of the pellets is more than 3.57 g / cm 3 , usually 3.60 to 3.68 g / cm 3 . Since circulating the pellets in a drum for a period of 10 minutes to 1 hour significantly increases the smoothness of the pellets, the pellets can be circulated in a drum if desired.
Wenn die Pellets als Füllstoff zur Erhöhung der Durchlässigkeit unterirdischer Erdformationen in der Umgebung von Tiefbohrungen verwendet werden sollen, werden die sphärischen Pellets in einer Flüssigkeit aufgeschlämmt, und diese Aufschlämmung wird in eine Bruchstelle eingeführt, die einen Verdichtungsdruck von mindestens 280 bar hat. Die Füllung besteht in der Regel, aber nicht notwenigerweise, aus einer Mehrschichtenpackung, und die Teilchen des Füllstoffs haben eine Gesamtgröße von 0,1 bis 2 mm.When the pellets are used as a filler to increase the permeability of underground earth formations in the vicinity of If deep drilling is to be used, the spherical pellets are slurried in a liquid, and this slurry is introduced into a fracture point which has a compression pressure of at least 280 bar. The filling usually, but not necessarily, consists of a multilayer packing and the particles of the filler have a total size of 0.1 to 2 mm.
An Hand nachstehender Beispiele wird die Erfindung veranschaulicht. Sofern nicht anders angegeben, sind al-le Teile Gewichtsteile und alle Prozentangaben Gewichtsprozente.The invention is illustrated by the following examples. Unless otherwise stated, all parts are Parts by weight and all percentages are percentages by weight.
Etwa 135 kg Surinam-Bauxit-Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von weniger als 4 um wurden zusammen mit 1,35 kg Bentonitpulver auf einen Eireich-Mischer mit einem Tellerdurchmesser von etwa 115 cm, einer Verarbeitungskapazität von etwa 160 kg und einem Verdichtungsläufer mit einem Durchmesser von etwa 27 cm gegeben.About 135 kg of Suriname bauxite powder with an average particle size of less than 4 µm were put together with 1.35 kg bentonite powder on an Eireich mixer with a plate diameter of about 115 cm, a processing capacity of about 160 kg and a compression runner with a diameter of about 27 cm.
Der Teller wurde mit einer Drehzahl von etwa 35 U/min und der Läufer mit einer Drehzahl von etwa 1090 U/min umlaufen gelassen. Etwa 82 kg Wasser wurden zugesetzt. Teller und Läufer wurden noch etwa 1 Minute weiterlaufen gelassen; dann wurde die Drehzahl des Läufers auf etwa 2175 U/min erhöht, und es wurden weitere 82 kg Wasser zugesetzt.The plate was rotated at a speed of about 35 rpm and the rotor at a speed of about 1090 rpm calmly. About 82 kg of water was added. The plate and runner were allowed to continue running for about 1 minute; then the speed of the rotor was increased to about 2175 rpm and an additional 82 kg of water was added.
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Teller und Läufer wurden weiter umlaufen gelassen, bis sich Keimpellets bildeten, die weniger als 5% Pellets von einer Größe unter 0,5 mm enthielten (etwa 3 Minuten). Die Drehzahl wurde sodann auf etwa 1090 U/min vermindert, und es wurden etwa 4 kg des genannten Bauxitpulvers, das 0,5% Bentonit enthielt, zugesetzt. Danach wurden Teller und Läufer zur Bildung sphärischer Pellets noch weitere 2 Minuten umlaufen gelassen.The plate and runner were allowed to continue rotating until seed pellets formed which contained less than 5% pellets less than 0.5 mm in size (approximately 3 minutes). The speed was then reduced to about 1090 rpm and about 4 kg of said bauxite powder containing 0.5% bentonite was added. The plate and runner were then allowed to rotate for a further 2 minutes to form spherical pellets.
Anschließend wurden die Pellets etwa 30 Minuten bei etwa 225 0C in einem Drehtellertrockner getrocknet und dann bei etwa 1500 0C 3 Minuten gesintert. Die Ausbeute an brauchbaren Pellets mit einer Körnung zwischen 14 und 60 betrug über 90%. Die Pellets hatten eine Dichte von etwa 3,64 g/cm1 und eine Kugelgestalt von etwa 0,9.The pellets were then dried for about 30 minutes at about 225 ° C. in a turntable dryer and then sintered at about 1500 ° C. for 3 minutes. The yield of usable pellets with a grain size between 14 and 60 was over 90%. The pellets had a density of about 3.64 g / cm 1 and a spherical shape of about 0.9.
Etwa 450 kg Surinan-Bauxit-Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von weniger als 4 pm wurden in einem Bandmischer mit etwa 4,5 kg Bentonit und etwa 164 kg Wasser gemischt. Das erhaltene pastöse Gemisch wurde sodann bei Raumtemperatur mit Hilfe eines 203-mm-Extruders mit wassergekühltem Zylinder extrudiert. Die Größe der Düsenöffnung entsprach dem Durchmesser eines Teilchens der Körnung 10 bis 12. Das extrudierte Material wurde 1 Stunde bei 260 0C getrocknet und in einem hin- und hergehenden Stokes-Granulator sowie einer anschließenden 4-Minuten-Behandlung in einem "Blunger" granuliert. Staub wurde durch Sichten entfernt, und abgerundete Formen wurden durch eine Trommelbehandlung erhalten. Die so hergestellten Pellets wurden wie bei dem Verfahren des Beispiels 1 gesintert.About 450 kg of surinan bauxite powder with an average particle size of less than 4 μm were mixed in a ribbon mixer with about 4.5 kg of bentonite and about 164 kg of water. The paste-like mixture obtained was then extruded at room temperature with the aid of a 203 mm extruder with a water-cooled cylinder. The size of the nozzle aperture corresponds to the diameter of a particle of the grit 10 to 12. The extruded material was granulated for 1 hour at 260 0 C and dried in a reciprocating Stokes granulator and a subsequent 4 minute treatment in a "blunger" . Dust was removed by sighting, and rounded shapes were obtained by drum treatment. The pellets thus produced were sintered as in the procedure of Example 1.
Die Ausbeute an brauchbaren Pellets mit einer Körnung zwischen 14 und 60 betrug weniger als 80%. Die PelletsThe yield of usable pellets with a grain size between 14 and 60 was less than 80%. The pellets
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hatten eine Dichte von etwa 3,64 g/cm3 und eine Kugelgestalt von weniger als 0,8.had a density of about 3.64 g / cm 3 and a spherical shape of less than 0.8.
Bauxitpulver, das 3 Gew.-I Bentonit enthielt, wurde durch Rollen in einer Ferro-Tech-Pelletiervorrichtung pelletiert und 3 Minuten in einem Drehofen bei 1525 0C gebrannt. Die Temperatur von 15 25 0C im Drehofen reichte zum Verdichten nicht aus, wie an der weißen Farbe zu erkennen war.Bauxite powder, which contained 3% by weight of bentonite, was pelletized by rolling in a Ferro-Tech pelletizing device and burned in a rotary kiln at 1525 ° C. for 3 minutes. The temperature of 15 25 0 C in the rotary kiln was not enough to compress, as was recognized by the white color.
Die Pellets wurden dann in einem gasbeheizten Ofen 1 Stunde auf 1225 0C erhitzt. Diese Brennbehandlung ergab eine scheinbare Dichte von 3,30 g/cm3. The pellets were then heated to 1225 ° C. for 1 hour in a gas-heated oven. This burning treatment gave an apparent density of 3.30 g / cm 3 .
Die Durchlässigkeit eines Haufwerks der nach dem Verfahren des Beispiels 1 hergestellten Pellets wurde mit der Durchlässigkeit eines Haufwerks der nach dem Verfahren des Beispiels 2 hergestellten Pellets in 2%iger KCl-Lösung bei 93 0C unter verschiedenen Drücken verglichen. Die Ergebnisse sind in Tabelle I wiedergegeben.The permeability of a pile of the pellets produced according to the method of Example 1 was compared with the permeability of a pile of the pellets produced according to the method of Example 2 in 2% KCl solution at 93 ° C. under various pressures. The results are given in Table I.
Beispiel 2Permeability
Example 2
barpressure
bar
Beispiel 1Permeability
example 1
Das Beispiel zeigt deutlich, daß die Pellets gemäß der Erfindung bei Drücken von 276 bis 690 bar einen mehr als 4 bis mehr als 9% besseren Durchfluß zulassen.The example clearly shows that the pellets according to the invention allow more than 4 to more than 9% better flow at pressures of 276 to 690 bar.
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- 17 BEISPIEL 5 - 17 EXAMPLE 5
Die Kompressibilität der nach dem Verfahren des Beispiels hergestellten Pellets wurde mit derjenigen der nach dem Verfahren des Beispiels 2 hergestellten Pellets in einem geschlossenen Rohr unter einem Kolben bei einem Druck von 1104 bar verglichen. Ein Bett von 6,4 mm Höhe der Pellets gemäß der Erfindung zeigte eine Kompressibilität von 1,0 bis 1,4 mm, während die Pellets des Beispiels 2 unter den gleichen Bedingungen eine Kompressibilität zwischen 1,3 und 1,5 mm zeigten.The compressibility of the pellets prepared by the method of the example was compared to that of the Procedure of Example 2 pellets prepared in a closed tube under a piston at a pressure of 1104 bar compared. A bed 6.4 mm high of the pellets according to the invention showed a compressibility of 1.0 to 1.4 mm, while the pellets of Example 2 under the same conditions have a compressibility between 1.3 and 1.5 mm showed.
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Claims (1)
gekennzeichnet , daß sie eine Dichte von über 95*o der maximalen theoretischen Dichte des betreffenden Keramikproduktes haben und daß in wiederholten Zufallsstichproben die mittlere Kugelgestalt der Pellets, ausgedrückt durch das Verhältnis von kleinem zu großem Durchmesser, größer als 0,82 bei einer Vertrauensgrenze von 95% ist.Spherical sintered ceramic pellets, thereby
characterized in that they have a density of over 95 * o the maximum theoretical density of the ceramic product in question and that in repeated random samples the mean spherical shape of the pellets, expressed by the ratio of small to large diameter, is greater than 0.82 with a confidence limit of 95 % is.
Dichte von über 3,57 g/cms haben und daß in wiederholten Zufallsstichproben die mittlere Kugelform der Pellets größer als 0,82 bei einer Vertrauensgrenze von
95% ist.2. Pellets according to claim 1, characterized in that they consist of bauxite, a
Have a density of over 3.57 g / cm s and that in repeated random samples the mean spherical shape of the pellets is greater than 0.82 with a confidence limit of
95% is.
U/un33 405
U / un
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