Die Herstellung von Bauxit-Keramiksand (Keramiksand für Öl-Fracking-Stützmittel) ist ein sorgfältiger Prozess, der mehrere Schritte umfasst, darunter Zerkleinern, Mahlen, Granulieren und Hochtemperatursintern. Der Kernprozess ist die Hochtemperaturkalzinierung, die Bauxit in hochfeste, korrosionsbeständige Keramikpartikel umwandelt. Im Folgenden finden Sie einen detaillierten Produktionsablauf und die wichtigsten technischen Highlights:
1. Rohstoffaufbereitung
Bauxitaufbereitung
Es wird hochtonerdehaltiger Bauxit (erster oder spezieller Güte) mit einem Al₂O₃-Gehalt von ≥75 % verwendet. Verunreinigungen wie Fe₂O₃ müssen streng kontrolliert werden (normalerweise <1,5 %).
Das Rohmaterial hat eine Größe von 300–500 mm und wird in einem Backenbrecher grob zerkleinert und anschließend in einem Prallbrecher auf Partikel ≤ 20 mm fein zerkleinert.
Trocknen und Dehydrieren
Die Trocknung erfolgt in einem Wirbelschichtofen (Heißlufttemperatur 800–900 °C) auf einen Feuchtigkeitsgehalt von <1,5 %, um ein Anhaften an der Wand während des Mahlens zu verhindern.
II. Mahlen und Zutaten
Mahlsystem mit geschlossenem Kreislauf
Getrocknetes Bauxit wird mit Zusatzstoffen (Manganpulver, Magnesiumoxid usw.) in geeigneten Anteilen vermischt und dann durch eine Kugelmühle und einen Klassierer auf eine Größe von 500 Mesh oder größer (Partikelgröße ≤ 30 μm) zirkuliert.
Funktion: Verbessert die Reaktivität der Rohstoffe und sorgt für eine gleichmäßige Sinterung.
Formelanpassung
Typische Formel: 85–90 % Bauxit + 5–8 % Manganpulver + 2–3 % Bindemittel (z. B. Carboxymethylcellulose).
Additivfunktion: Senkt die Sintertemperatur (von 1500 °C auf 1150–1250 °C) und erhöht die Pelletfestigkeit.
III. Granulationsscheiben
-Granulationsverfahren
Das Pulver wird mit Wasser (8–10 %) versetzt und auf einer geneigten rotierenden Scheibe zu Pellets gerollt. Die Partikelgröße wird durch die Wassersprührate und die Scheibengeschwindigkeit gesteuert (Ziel: 0,5–1,2 mm).
Vorteile: Hervorragende Rundheit der Pellets, geeignet für die Produktion im kleinen und mittleren Maßstab.
Sprühgranulation (bevorzugt für industrielle Anwendungen)
Pulver wird mit Wasser und einem Dispergiermittel zu einer Aufschlämmung vermischt. Die Mischung wird durch eine Hochdruckdüse zerstäubt und in einem Trockenturm sofort granuliert (für eine gleichmäßigere Partikelgrößenverteilung).
Parameter: Einlasstemperatur der Heißluft 400–500 °C, Auslasstemperatur 100–120 °C.
IV. Hochtemperaturkalzinierung (Kernprozess)
Drehrohrofensintern
Temperaturprofil:
Vorwärmen (200–600 °C): Entfernt Restfeuchtigkeit und organische Stoffe.
Mitteltemperatur (600–1000 °C): Dehydroxylierung von Bauxit (Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O → Al₂O₃+2SiO₂+H₂O↑).
Hochtemperaturstufe (1150-1500°C): Bildung der Korundphase (α-Al₂O₃) und des Mullits (3Al₂O₃·2SiO₂), die eine hohe Festigkeit verleihen.
Ofenatmosphäre: Schwach oxidierend (Luftüberschusskoeffizient 1,05–1,10).
Energiesparende Technologien
Ofenabgase werden zum Vorwärmen von Grünpellets verwendet (wodurch der thermische Wirkungsgrad um über 20 % steigt).
Durch die Verwendung von Erdgas/Kohleflözgas anstelle von Kohlenstaub werden die SO₂-Emissionen reduziert.
V. Kühlung und Klassifizierung
Schnellkühlungsprozess
Aus dem Ofen kommender Blähton wird in einem Rotationskühler (oder durch Luftabschrecken) schnell auf unter 80 °C abgekühlt, um übermäßiges Kornwachstum und Sprödigkeit zu verhindern.
Screening und Klassifizierung
Mehrschichtige Vibrationssiebe klassifizieren nach den Standards der Erdölindustrie:
20/40 Maschen (0,45–0,9 mm)
30/50 Maschen (0,3–0,6 mm)
Ausschussprodukte (<5%) werden dem Mahlprozess erneut zugeführt.
VI. Leistungstests und
Leistungstests für die Verpackung wichtiger Elemente
Druckfestigkeit: ≥86 MPa (Stauchrate <5 % bei 52 MPa Schließdruck).
Säurelöslichkeit: <5 % (4 % HCl + 3 % HF-Mischung, Eintauchen bei 90 °C für 30 Minuten).
Schüttdichte: 1,65–1,85 g/cm³ (erfüllt API/ISO-Standards).
Staubdichte Verpackung
Verpackt in Tonnensäcken (500–1000 kg) oder kleinen Säcken (25 kg), gekennzeichnet mit Parametern wie Partikelgröße, Dichte und Säurelöslichkeit.
Prozessschwierigkeiten und Lösungen
Problem Ursache Lösung
Partikelhaftringe
Überhöhte Kalzinierungstemperatur oder lokale Überhitzung
Ofengeschwindigkeit optimieren (0,5–1,5 U/min)
Unterdurchschnittliche Festigkeit
Unzureichender Al₂O₃-Gehalt oder unzureichende Sinterung
Kalzinierungstemperatur auf über 1400 °C erhöhen
Staubverschmutzung
Emissionen aus dem Mahl-/Siebprozess
Impulsbeutelfilter installieren (Effizienz > 99 %)
Anwendungen
Ölfrakturierung: Macht über 80 % des weltweiten Verbrauchs aus, vermehrt Risse und erhöht die Öl- und Gasdurchlässigkeit.
Präzisionsguss: Ersetzt Zirkonsand als Formsand, mit hoher Temperaturbeständigkeit bis 1600°C.
Umweltfreundliches Filtermedium: Wird als Biofilmträger in der Abwasserbehandlung eingesetzt.
Bei diesem Verfahren werden die Zusammensetzung des Bauxits, die Sintertemperatur und die Abkühlungsgeschwindigkeit präzise gesteuert, um ein Produkt mit hoher Festigkeit, geringer Dichte und Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten, was es zu einem unersetzlichen Schlüsselmaterial in der Ölförderungsindustrie macht.