شن و ماسه سرامیکی بوکسیت چگونه تولید می‌شود؟

تولید ماسه سرامیکی بوکسیت (ماسه سرامیکی برای پروپانت‌های شکست نفت) یک فرآیند دقیق است که شامل مراحل متعددی از جمله خردایش، آسیاب، دانه‌بندی و پخت در دمای بالا می‌شود. فرآیند اصلی، کلسیناسیون در دمای بالا است که بوکسیت را به ذرات سرامیکی با استحکام بالا و مقاوم در برابر خوردگی تبدیل می‌کند. در ادامه، جریان فرآیند تولید دقیق و نکات فنی کلیدی آن آمده است:

۱. آماده‌سازی مواد اولیه

غنی‌سازی بوکسیت

بوکسیت پرآلومینا (درجه یک یا درجه ویژه) با محتوای Al₂O₃ ≥75% استفاده می‌شود. ناخالصی‌هایی مانند Fe₂O₃ باید به شدت کنترل شوند (معمولاً کمتر از 1.5%).

مواد اولیه با اندازه 300 تا 500 میلی‌متر در سنگ‌شکن فکی به صورت درشت خرد می‌شوند، سپس در سنگ‌شکن ضربه‌ای به صورت ریز خرد می‌شوند تا به ذراتی با قطر کمتر یا مساوی 20 میلی‌متر برسند.

خشک کردن و دهیدراته کردن

خشک کردن در کوره بستر سیال (دمای هوای گرم ۸۰۰-۹۰۰ درجه سانتیگراد) تا رطوبت کمتر از ۱.۵٪ انجام می‌شود تا از چسبیدن به دیواره در حین آسیاب کردن جلوگیری شود.

دوم. سیستم آسیاب مدار بسته برای خردایش و مواد اولیه

بوکسیت خشک شده با مواد افزودنی (پودر منگنز، اکسید منیزیم و غیره) در نسبت‌های مناسب مخلوط شده و سپس از طریق آسیاب گلوله‌ای و یک طبقه‌بندی کننده تا اندازه 500 مش یا بزرگتر (اندازه ذرات ≤30μm) گردش داده می‌شود.

عملکرد: واکنش‌پذیری مواد اولیه را بهبود می‌بخشد و پخت یکنواخت را تضمین می‌کند.

تنظیم فرمول

فرمول معمول: ۸۵-۹۰٪ بوکسیت + ۵-۸٪ پودر منگنز + ۲-۳٪ چسب (مانند کربوکسی متیل سلولز).

عملکرد افزودنی: دمای پخت را کاهش می‌دهد (از ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد به ۱۱۵۰-۱۲۵۰ درجه سانتیگراد) و استحکام پلت را افزایش می‌دهد.

III.
روش گرانولاسیون دیسکی

پودر با آب (8-10٪) اضافه شده و روی یک دیسک چرخان شیب‌دار غلتانده می‌شود تا گلوله تشکیل شود. اندازه ذرات با سرعت اسپری آب و سرعت دیسک کنترل می‌شود (هدف 0.5-1.2 میلی‌متر).

مزایا: گردی عالی پلت، مناسب برای تولید در مقیاس کوچک و متوسط.

گرانولاسیون اسپری (ترجیحاً برای کاربردهای صنعتی)

پودر با آب و یک ماده‌ی پخش‌کننده مخلوط می‌شود تا به صورت دوغاب درآید. این مخلوط که از طریق یک نازل فشار بالا اتمیزه شده است، فوراً در یک برج خشک‌کن (برای توزیع یکنواخت‌تر اندازه ذرات) گرانوله می‌شود.

پارامترها: دمای هوای گرم ورودی ۴۰۰-۵۰۰ درجه سانتیگراد، دمای هوای خروجی ۱۰۰-۱۲۰ درجه سانتیگراد.

IV. کلسیناسیون در دمای بالا (فرآیند مغزه‌گیری)

پخت در کوره دوار

مشخصات دما:

پیش گرمایش (200-600 درجه سانتیگراد): رطوبت و مواد آلی باقیمانده را از بین می‌برد.

دمای متوسط ​​(600-1000 درجه سانتیگراد): دهیدروکسیلاسیون بوکسیت (Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O → Al₂O₃+2SiO₂+H₂O↑).

مرحله دمای بالا (1150-1500 درجه سانتیگراد): تشکیل فاز کوراندوم (α-Al₂O₃) و مولایت (3Al₂O₃·2SiO₂)، که استحکام بالایی را به همراه دارد.

اتمسفر کوره: اکسیدکننده ضعیف (ضریب هوای اضافی ۱.۰۵-۱.۱۰).

فناوری‌های صرفه‌جویی در انرژی

گاز خروجی کوره برای پیش‌گرمایش گندله‌های خام استفاده می‌شود (که باعث افزایش راندمان حرارتی بیش از 20٪ می‌شود).

استفاده از گاز طبیعی/متان بستر زغال سنگ به جای پودر زغال سنگ، انتشار SO₂ را کاهش می‌دهد.

V. خنک سازی و طبقه بندی
فرآیند خنک سازی سریع

سرامسیت خروجی از کوره به سرعت در یک خنک‌کننده دوار (یا کوئنچ در هوا) تا دمای زیر ۸۰ درجه سانتیگراد خنک می‌شود تا از رشد بیش از حد دانه‌ها و شکنندگی آنها جلوگیری شود.

غربالگری و طبقه‌بندی

غربال‌های ارتعاشی چند لایه طبق استانداردهای صنعت نفت طبقه‌بندی می‌شوند:

مش 20/40 (0.45-0.9 میلی متر)

مش 30/50 (0.3-0.6 میلی‌متر)

محصولات رد شده (کمتر از ۵٪) به فرآیند آسیاب بازگردانده می‌شوند.

ششم. تست عملکرد و بسته‌بندی
تست عملکرد کلیدی

مقاومت فشاری: ≥۸۶ مگاپاسکال (نرخ خردایش کمتر از ۵٪ در فشار بسته شدن ۵۲ مگاپاسکال).

حلالیت در اسید: کمتر از ۵٪ (مخلوط ۴٪ HCl + ۳٪ HF، غوطه‌وری در دمای ۹۰ درجه سانتیگراد به مدت ۳۰ دقیقه).

چگالی ظاهری: ۱.۶۵-۱.۸۵ گرم بر سانتی‌متر مکعب (مطابق با استانداردهای API/ISO).

بسته‌بندی ضد گرد و غبار

بسته‌بندی شده در کیسه‌های تنی (۵۰۰ تا ۱۰۰۰ کیلوگرمی) یا کیسه‌های کوچک (۲۵ کیلوگرمی)، که با پارامترهایی مانند اندازه ذرات، چگالی و حلالیت در اسید برچسب‌گذاری شده‌اند.

مشکلات و راه‌حل‌های فرآیند
علت مشکل راه‌حل
حلقه‌های چسبندگی ذرات
دمای کلسیناسیون بیش از حد یا گرمای بیش از حد موضعی
بهینه سازی سرعت کوره (0.5-1.5 دور در دقیقه)
استحکام غیر استاندارد
محتوای Al₂O₃ ناکافی یا پخت ناکافی
افزایش دمای کلسیناسیون به بالای 1400 درجه سانتیگراد
آلودگی گرد و غبار انتشار گازهای گلخانه‌ای
از فرآیند آسیاب/غربالگری
نصب فیلتر کیسه‌ای پالس (راندمان >99%)
کاربردها
شکست نفت: بیش از 80٪ از استفاده جهانی را تشکیل می‌دهد، شکستگی‌ها را گسترش می‌دهد و نفوذپذیری نفت و گاز را افزایش می‌دهد.

ریخته‌گری دقیق: جایگزین ماسه زیرکن به عنوان ماسه قالب‌گیری، با مقاومت دمایی بالا تا ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد.

محیط فیلتر سازگار با محیط زیست: به عنوان حامل بیوفیلم در تصفیه فاضلاب استفاده می‌شود.

این فرآیند به طور دقیق ترکیب بوکسیت، دمای پخت و سرعت خنک شدن را کنترل می‌کند تا محصولی با استحکام بالا، چگالی کم و مقاومت در برابر خوردگی را تضمین کند و آن را به یک ماده کلیدی غیرقابل جایگزین در صنعت استخراج نفت تبدیل کند.