إنتاج رمل سيراميك البوكسيت (رمل سيراميكي لدعامات تكسير النفط) عملية دقيقة تتضمن عدة خطوات، تشمل التكسير، والطحن، والتحبيب، والتلبيد في درجات حرارة عالية. العملية الأساسية هي التكليس في درجات حرارة عالية، والذي يحول البوكسيت إلى جزيئات سيراميكية عالية القوة ومقاومة للتآكل. فيما يلي شرح مفصل لسير عملية الإنتاج وأهم النقاط الفنية:
1. تحضير المواد الخام
استفادة البوكسيت
يُستخدم البوكسيت عالي الألومينا (من الدرجة الأولى أو الخاصة) بنسبة ألومنيوم≥75%. يجب مراقبة الشوائب، مثل أكسيد الحديد≥1.5% بدقة.
المادة الخام حجمها 300-500 مم ويتم سحقها بشكل خشن في كسارة الفك، ثم سحقها ناعما في كسارة التأثير إلى جزيئات ≤20 مم.
التجفيف والجفاف
يتم إجراء التجفيف في فرن السرير المميّع (درجة حرارة الهواء الساخن 800-900 درجة مئوية) إلى نسبة رطوبة <1.5٪ لمنع الالتصاق بالجدار أثناء الطحن.
II. نظام طحن الدائرة المغلقة للطحن والمكونات
يتم خلط البوكسيت المجفف مع المواد المضافة (مسحوق المنغنيز، أكسيد المغنيسيوم، الخ) بنسب مناسبة ثم يتم تداوله من خلال مطحنة الكرات والمصنف إلى حجم 500 شبكة أو أكبر (حجم الجسيمات ≤30 ميكرومتر).
الوظيفة: تحسين تفاعلية المواد الخام وضمان التلبيد الموحد.
تعديل الصيغة
الصيغة النموذجية: 85-90% من البوكسيت + 5-8% من مسحوق المنجنيز + 2-3% من المادة الرابطة (مثل كاربوكسي ميثيل السليلوز).
الوظيفة الإضافية: خفض درجة حرارة التلبيد (من 1500 درجة مئوية إلى 1150-1250 درجة مئوية) وتعزيز قوة الكريات.
ثالثًا:
طريقة التحبيب باستخدام أقراص التحبيب
يُضاف المسحوق إلى الماء (8-10%) ويُدحرج على قرص دوار مائل لتشكيل حبيبات. يُتحكم في حجم الجسيمات بمعدل رش الماء وسرعة القرص (الهدف 0.5-1.2 مم).
المزايا: دائرية الحبيبات ممتازة، مناسبة للإنتاج على نطاق صغير ومتوسط.
التحبيب بالرش (المفضل للتطبيقات الصناعية)
يُخلط المسحوق بالماء ومُشتِّت لتكوين عجينة. يُرشّ الخليط عبر فوهة ضغط عالٍ، ويُحَبَّب فورًا في برج تجفيف (لتوزيع حجم الجسيمات بشكل أكثر تناسقًا).
المعلمات: درجة حرارة الهواء الساخن الداخل 400-500 درجة مئوية، درجة حرارة الهواء الخارج 100-120 درجة مئوية.
رابعًا: التكليس عالي الحرارة (عملية اللب)
التلبيد بالفرن الدوار
ملف درجة الحرارة:
التسخين المسبق (200-600 درجة مئوية): يزيل الرطوبة المتبقية والمواد العضوية.
درجة الحرارة المتوسطة (600-1000 درجة مئوية): إزالة الهيدروكسيل من البوكسيت (Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O → Al₂O₃+2SiO₂+H₂O↑).
مرحلة درجات الحرارة العالية (1150-1500 درجة مئوية): تكوين طور الكوراندوم (α-Al₂O₃) والموليت (3Al₂O₃·2SiO₂)، مما يمنحه قوة عالية.
جو الفرن: مؤكسد بشكل ضعيف (معامل الهواء الزائد 1.05-1.10).
تقنيات توفير الطاقة
يتم استخدام غاز عادم الفرن لتسخين الحبيبات الخضراء (مما يؤدي إلى زيادة الكفاءة الحرارية بنسبة تزيد عن 20%).
يؤدي استخدام الغاز الطبيعي/الميثان المستخرج من الفحم بدلاً من الفحم المسحوق إلى تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت.
V. التبريد والتصنيف
عملية التبريد السريع
يتم تبريد السيرامسيت الخارج من الفرن بسرعة إلى أقل من 80 درجة مئوية في مبرد دوار (أو تبريد الهواء) لمنع نمو الحبوب المفرط والهشاشة.
الفرز والتصنيف
يتم تصنيف شاشات الاهتزاز متعددة الطبقات وفقًا لمعايير صناعة البترول:
شبكة 20/40 (0.45-0.9 مم)
شبكة 30/50 (0.3-0.6 مم)
يتم إرجاع المنتجات المرفوضة (<5%) إلى عملية الطحن.
السادس. اختبار الأداء واختبار
الأداء الرئيسي
قوة الضغط: ≥86 ميجا باسكال (معدل السحق <5% عند ضغط إغلاق 52 ميجا باسكال).
ذوبانية الأحماض: <5% (خليط 4% حمض الهيدروكلوريك + 3% حمض الهيدروفلوريك، الغمر عند 90 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة).
الكثافة الظاهرية: 1.65-1.85 جم/سم³ (تتوافق مع معايير API/ISO).
تغليف مقاوم للغبار
يتم تعبئتها في أكياس طنية (500-1000 كجم) أو أكياس صغيرة (25 كجم)، مع وضع علامات عليها بمعايير مثل حجم الجسيمات والكثافة وقابلية الذوبان في الأحماض.
صعوبات العملية والحلول
المشكلة السبب الحل
حلقات التصاق الجسيمات
درجة حرارة التكليس المفرطة أو ارتفاع درجة الحرارة الموضعية
تحسين سرعة الفرن (0.5-1.5 دورة في الدقيقة)
قوة دون المستوى
محتوى غير كافٍ من Al₂O₃ أو تلبيد غير كافٍ
رفع درجة حرارة التكليس إلى ما يزيد عن 1400 درجة مئوية
تلوث الغبار
الانبعاثات من عملية الطحن / الغربلة
قم بتثبيت مرشح كيس النبض (الكفاءة >99٪)
التطبيقات
تكسير النفط: يمثل أكثر من 80٪ من الاستخدام العالمي، وينشر الكسور ويزيد من نفاذية النفط والغاز.
الصب الدقيق: يحل محل رمل الزركون كرمل صب، مع مقاومة درجات الحرارة العالية حتى 1600 درجة مئوية.
وسائط ترشيح صديقة للبيئة: تستخدم كحامل للأغشية الحيوية في معالجة مياه الصرف الصحي.
تتحكم هذه العملية بشكل دقيق في تركيب البوكسيت ودرجة حرارة التلبيد ومعدل التبريد لضمان منتج يتمتع بقوة عالية وكثافة منخفضة ومقاومة للتآكل، مما يجعله مادة أساسية لا يمكن الاستغناء عنها في صناعة استخراج النفط.