在本文中描述了由赤泥获得的烧结球，包含至少氧化铝、铁氧化物、氧化硅和氧化钛，其特征在于该烧结球的圆度和球度高于0.6。还描述了用于生产烧结球的方法，包括以下步骤：a)提供赤泥，赤泥为来自氧化铝生产残余物，b)任选地调节赤泥的pH值至小于9的值，c)在连续干燥下将来自步骤b)的赤泥造粒，d)烧结来自步骤c)的粒料。在本文中还描述了烧结球作为压裂工艺中的支撑剂，或作为用于建筑目的或用于地质固化工艺的骨料或轻质细骨料(LWFA)的用途。
Production methods of burning balls and firing balls and their uses
In this article, the burnt ball obtained from the red mud, including at least the alumina, iron oxide, silicon oxide and titanium oxide, is characterized by the roundness and sphericity of the ball which is more than 0.6. Also described are the methods used to produce a burning ball, including the following steps: a) providing red mud, red mud from alumina production residue, b) selectively adjusting the pH value of red mud to less than 9, c) granulating from step B under continuous drying, d) pellets from step c). This article also describes the use of a burnt ball as a proppant in the fracturing process, or as the aggregate or light fine aggregate (LWFA) used for architectural purposes or for geological solidification.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】烧结球、烧结球的生产方法和它们的用途本专利技术涉及烧结球、用于制造烧结球的中间产品、烧结球的生产方法和它们的用途。环境合规性要求花费氧化铝精炼厂5-10％的氧化铝生产成本用于赤泥的可持续处理。赤泥由将铝土矿转化成氧化铝的拜耳法产生。在2010年，全球产生了约1亿2000万吨赤泥。在同一年，澳大利亚产生了大约1900万吨赤泥。利用了平均小于5％的所产生的赤泥，而剩下95％的大多数被倾倒至泥塘(贮留池)，提高了对本地环境的威胁。赤泥存在巨大问题，因为它占用了大面积土地，既不能在该土地上建造，甚至当干燥时也不能耕种。对赤泥的充分存储和处理方案是非常昂贵的。随着附加的环境法律和工业限制的发展，用于充分存储和处理方案的成本继续提高。根据美国能源信息，澳大利亚有396万亿立方英尺的技术上可开采的页岩气资源，其相当于加拿大、墨西哥和美国的综合等价资源的约20％。澳大利亚可成为前五位页岩气生产国之一(目前由美国带头)来供给两个一直能源紧张的亚洲国家，中国和印度。压裂砂(fracsand)在水力压裂(hydraulicfracking)中用于保持裂缝或裂纹打开，使得来自页岩的石油可向上流动到表面。其在页岩气开采和经济上起重要作用。压裂砂由主要在美国和加拿大可得的5亿年前(即寒武纪-奥陶纪)的超成熟砂岩矿床(deposit)制造。岩石单元由经历了风化和侵蚀的多个循环的石英晶粒构成。这些岩石是相对软的并且粘合差。这允许挖掘和破碎石英晶粒而对其破坏最小。然而，这些石英晶粒形状上不规则。不规则形状形成松装结构并且降低气体流动到表面。另外，不是所有砂岩矿床都满足压裂砂APIRP56规格。不成熟的(young)砂岩矿床产生低强度的压裂砂，其由高闭合应力所产生的粉末所致降低井寿命。JohnKullman在“TheComplicatedWorldofProppantSelection”，SouthDakotaSchoolofMines&Technology；CARBO，2011年10月1日(2011-10-01)，第1-65页，美国(URL:http://images.sdsmt.edu/learn/speakerpresentations/kullman.pdf)描述了关于具有不同性质的支撑剂的用途的概述。同样，JohnR.Hellmann等人在“Proppantsforshalegasrecovery”(AMERICANCERAMICSOCIETYBULLETIN，vol.93，no.1，2013年1月1日(2013-01-01)，第28-35页，美国)中描述了来自不同来源和工艺的支撑剂的用途。作者描述了对支撑剂以及它们所要求的性质的需求以便替代天然存在的压裂砂。为了满足压裂砂的高需求，已经进行了许多尝试来使用粘土或铝土矿粘土作为生产高性能支撑剂的原材料。例如US4,668,645A、US4,427,068A、US2013/0345100A1、US2012/0003136A1和EP0168479B1公开了这样的支撑剂和它们的生产方法。已经进行了许多尝试以便再循环或再使用赤泥，但是这些尝试未能得到处理问题的合适解决方案。此外，已经进行了许多尝试来再使用赤泥用于生产压裂支撑试剂。Tian,X.等人在CN101085914A以及在“Theexplorationofmakingacidprooffracturingproppantsusingredmud”(JOURNALOFHAZARDOUSMATERIALS，ELSEVIER，AMSTERDAM，NL，vol.160，no.2-3，2008年12月30日(2008-12-30)，第589-593页)描述了使用赤泥制造支撑剂。除了赤泥(其以20-60％之间的数量存在)，使用了难熔废物以便提高所得产物的铝含量。此外，使用了其他必要的添加剂例如高岭土和碳酸钡或碳酸钙以便获得所得支撑剂的所需性质。在CN101575503A中描述了使用赤泥作为用于生产支撑剂的原材料的另一种尝试。其中，与其他废物组分例如陶瓷辊(roller)废料或飞灰组合使用了1-20％之间的数量的赤泥。本专利技术的目的是解决赤泥的废物处理问题。本专利技术的目的还是提供直接衍生自赤泥的有用材料例如轻质细骨料(LWFA)、砂、支撑剂等。通过提供包含在赤泥中存在的材料的烧结球解决该问题。那些在赤泥中存在的材料尤其包括氧化铝、铁氧化物、氧化硅和氧化钛。还通过提供用于直接由赤泥浆料生产烧结球的方法来解决该问题。还通过衍生自赤泥的中间产品来解决该问题，该中间产品包含与根据本专利技术的烧结球中存在的相同材料。此外，通过根据本专利技术用于生产根据本专利技术的烧结球的中间产品的用途来解决该问题。最后，还通过使用根据本专利技术的烧结球作为压裂工艺中的支撑剂或作为用于建筑目的或用于地质固化(geologicalsolidification)工艺的轻质细骨料来解决该问题。本专利技术的目的是由赤泥获得的烧结球，包含至少氧化铝、铁氧化物、氧化硅和氧化钛，其特征在于对于球度和圆度两者而言，该烧结球的圆度和球度高于0.6。尤其优选的是作为原材料使用的赤泥，含有以干质量计算至少70％(w/w)赤泥。还优选的是作为原材料使用的赤泥，含有以干质量计算至少80％(w/w)赤泥。本专利技术的一个主要特征是烧结球直接由赤泥(优选以浆料形式)制成。赤泥(由其获得根据本专利技术的烧结球)包含至少氧化铝、氧化铁、氧化硅和氧化钛。被指名的化合物是组成赤泥的主要组分。优选由拜耳法获得根据本专利技术所使用的赤泥。专利技术人出乎预料地发现了可直接将赤泥转化成具有对于用作支撑剂和LWFA而所需要的性质的烧结球。转化工艺非常简单并且仅需要可通过使用常规技术设备而容易进行的几个步骤。此外，为了进行赤泥直接转化成具有给定性质的支撑剂和LWFA，除了赤泥以外不必使用另外的材料或添加剂。优选根据本专利技术的烧结球，其中该烧结球的尺寸在从0.2mm至1mm的范围内。还优选根据本专利技术的烧结球，其中吸水率在至多10％的范围内。还优选根据本专利技术的烧结球，其中体密度在从1100至1400kg/m3的范围内。显示在本文中描述的球尺寸、它们的吸水能力和它们的体密度的性质的烧结球适合于许多用途。例如这些用途包括用作支撑剂或用作骨料。还优选根据本专利技术的烧结球，其中该烧结球包含添加剂和/或黏合剂。尤其优选根据本专利技术的烧结球，其中添加剂选自由以下组成的组：长石矿物、氧化铝矿物、煅烧氧化铝矿物、粘土矿物、或硅酸盐矿物、或它们的混合物。被指名的添加剂是在生产骨料或支撑剂中通常使用的添加剂。根据本专利技术所使用的添加剂包括将有利性质例如硬度或抵抗性贡献至成品材料的那些材料。取决于所需的性质，根据本专利技术可以在至多30％的范围内使用添加剂。另外还优选根据本专利技术的烧结球，其中添加了黏合剂。根据本专利技术该黏合剂选自由以下组成的组：聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、甲基纤维素、糊精和糖蜜(molasses)。尤其当使用连续喷雾造粒时，根据本专利技术所使用的黏合剂支持造粒工艺。本专利技术的另一个目的是用于生产根据本专利技术的烧结球的工艺，包括一个接一个的以下步骤：a)提供赤泥，赤泥为来自氧化铝生产的残余物，b)任选地调节赤泥的pH值至小于9的值，c)在连续干燥下将来自步骤b)的赤泥造粒，d本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.烧结球，由作为原材料的赤泥获得，包含至少氧化铝、铁氧化物、氧化硅、和氧化钛，其特征在于该原材料含有以干质量计算至少70％(w/w)赤泥，并且该烧结球的圆度和球度高于0.6。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.05 EP 15188400.4;2015.11.05 EP 15193198.71.烧结球，由作为原材料的赤泥获得，包含至少氧化铝、铁氧化物、氧化硅、和氧化钛，其特征在于该原材料含有以干质量计算至少70％(w/w)赤泥，并且该烧结球的圆度和球度高于0.6。2.根据权利要求1的烧结球，其特征在于该烧结球的尺寸在从0.2mm至1mm范围内，和/或吸水率在至多10％(w/w)范围内，和/或体密度在从1100至1400kg/m3范围内。3.根据前述权利要求任一项的烧结球，其特征在于该球还包含添加剂和/或黏合剂，其中该添加剂选自由以下组成的组：长石矿物、氧化铝矿物、煅烧氧化铝矿物、粘土矿物、或硅酸盐矿物、或它们的混合物；并且其中该黏合剂选自由以下组成的组：聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、甲基纤维素、糊精和糖蜜。4.用于生产根据权利要求1-3的烧结球的方法，包括以下步骤：a)提供赤泥，赤泥为来自氧化铝生产的残余物，b)任选地调节赤泥的pH值至小于9的值，c)在连续干燥下将来自步骤b)的赤泥造粒，d)烧结来自步骤c)的粒料。5.根据权利要求4的方法，其特征在于在步骤b)之后进行步骤b1)，其中将添加剂和/或黏合剂...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·卡恩，
申请(专利权)人：察克科技有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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