Активация процессов спекания магнезиально-силикатной керамики на основе серпентинитовых пород
Целью данной работы являлось исследование процессов активации спекания природного магнезиально-силикатного сырья. В первой части работы приведены общие сведения об особенностях получения, свойствах и области применения магнезиально-силикатных пропантов. Во второй части описаны методы, с помощью которых проводилось исследование свойств исходного сырья и керамических материалов на его основе. В третьей части содержатся результаты исследований физико-химических и технологических свойств керамики на основе серпентинитовых пород со спекающими борат-кальциевыми добавками.
ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………. 11
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ………………………………………………………………………… 12
1.1 Назначение и условия службы пропантов ……………………………………………. 12
1.2 Свойства и характеристика пропантов ………………………………………………… 16
1.2.1 Классификация пропантов ……………………………………………………………. 16
1.2.2 Свойства пропантов ……………………………………………………………………… 18
1.2.3 Требования к керамическим пропантам ………………………………………… 21
1.3 Сырьевые материалы для получения керамических пропантов ……………. 24
1.4 Процесс фазообразования керамических материалов из
магнийсиликатного сырья ………………………………………………………………………… 33
1.4.1 Характеристика системы MgO-Al2O3-SiO2…………………………………….. 34
1.4.2 Характеристика структуры и свойств форстерита и энстатита ………. 37
1.5 Способы активации процесса спекания магнийсиликатного сырья ………. 38
1.6 Технологические особенности получения керамических пропантов …….. 43
2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СЫРЬЕВЫХ
МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ НА ИХ ОСНОВЕ…………………………………………… 46
2.1 Рентгенофазовый анализ …………………………………………………………………….. 46
2.2 Определение кажущейся плотности и водопоглощения
термообработанных образцов …………………………………………………………………… 47
2.3 Определение огневой усадки ………………………………………………………………. 48
2.4 Определение предела прочности при сжатии обожженных образцов …… 49
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ……………………………………………………………. 50
3.1. Комплексная характеристика сырьевых материалов …………………………… 51
3.1.1. Краткая характеристика месторождений используемого сырья …….. 51
3.1.2 Характеристика химико-минералогического состава исходного сырья
и его поведения при нагревании ……………………………………………………………. 54
3.1.3 Диагностика минералогического состава исследуемого
серпентинитового сырья рентгеновским и термическим методами ………… 56
3.2 Выбор компонентных составов и предварительная подготовка сырья….. 60
4 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ …………………………………………………….. 88
Введение ………………………………………………………………………………………………….. 88
4.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……… 88
4.2Производственная безопасность…………………………………………………………… 89
4.3 Анализ вредных факторов при проведении исследований……………………. 90
4.3.1 Запыленность рабочей зоны………………………………………………………….. 90
4.3.2 Повышенная температура воздуха рабочей зоны…………………………… 92
4.3.3 Недостаточная освещенность ……………………………………………………….. 93
4.4 Анализ опасных факторов при проведении исследований……………………. 93
4.4.1 Подвижные части производственного оборудования …………………….. 93
4.4.2 Повышенная температура поверхностей оборудования и материалов
…………………………………………………………………………………………………………….. 94
4.5 Экологическая безопасность ……………………………………………………………….. 94
4.5.1 Защита селитебной зоны ………………………………………………………………. 94
4.5.2 Защита атмосферы ……………………………………………………………………….. 95
4.5.3 Защита гидросферы………………………………………………………………………. 95
4.5.4 Защита литосферы………………………………………………………………………… 95
4.6 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………….. 96
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РАЗДЕЛУ…………………………………………………………………. 97
5 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ …………………………………………………………………………… 101
5.1 Предпроектный анализ ……………………………………………………………………… 101
5.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования ……………… 101
5.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения………………………………………. 102
5.1.3. SWOT -анализ ……………………………………………………………………………. 103
5.2 Инициация проекта …………………………………………………………………………… 104
5.2.1 Цели и результат проекта ……………………………………………………………. 104
5.2.2 Организационная структура проекта …………………………………………… 105
5.2.3 Ограничения и допущения проекта …………………………………………….. 106
5.3Планирование управления научно-техническим проектом………………….. 107
5.4 Бюджет научного исследования ………………………………………………………… 109
5.4.1 Сырье, материалы, покупные изделия и полуфабрикаты ……………… 109
5.4.2 Специальное оборудование для экспериментальных работ ………….. 110
5.4.3 Основная заработная плата …………………………………………………………. 111
5.4.4 Накладные расходы ……………………………………………………………………. 112
5.4.5 Отчисления на социальные нужды ……………………………………………… 112
5.5 Заключение по разделу ……………………………………………………………………… 113
Список использованных источников ………………………………………………………….. 114
Приложение А …………………………………………………………………………………………… 119
A.1LITERATUREREVIEW …………………………………………………………………………. 120
A.1.1Determination of proppants ……………………………………………………………….. 120
A.1.2 Function and characteristics of proppants …………………………………………… 121
A.1.2.1 Proppants classification ……………………………………………………………… 121
A.1.2.2 Properties of proppants ……………………………………………………………… 121
A.1.3 Raw materials for ceramic proppants …………………………………………………. 122
A.2 METHODS OF RESEARCH OF THE MAIN CHARACTERISTICS OF RAW
MATERIALS AND CERAMICs ………………………………………………………………….. 128
A.2.1 X-Ray diffraction analysis ……………………………………………………………….. 128
A.2.2 Analysis of water absorption and heat-treated samples density …………….. 129
A.2.3 Analysis of calcination shrinking ………………………………………………………. 129
A.2.4 Compressive strength analysis ………………………………………………………….. 130
Магнезиально-силикатные керамические материалы занимают значимое
место среди керамических материалов. В настоящее время накоплен большой
научный опыт в технологии электрокерамики с использованием чистых
сырьевых пород (тальки Онотского и Алгуйского месторождений), однако при
этом малоизученным видом материала является магнезиально-силикатная
керамика для проппантов. Данный вид тонкой керамики отличается от хорошо
изученных видов керамики повышенным содержанием примесей.
Керамический пропант – расклинивающий агент, применяемый при
добыче нефти и газа методом гидроразрыва пласта. Керамические проппанты
являются достаточно дорогостоящими относительно других видов
расклинивателей (песок и смолопокрытый песок), однако обладают более
высокими эксплуатационными характеристиками.
Основной трудностью при изготовлении керамических проппантов,
является сохранение низкой насыпной плотности при их высокой прочности.
Достижение высокой прочности керамических материалов достигается за счет
более полного протекания процесса спекания керамики, в том числе при
добавлении в сырьевую шихту спекающих добавок.
В настоящее время на территории России производство проппантов
магнезиально-силикатного состава осуществляется на таких предприятиях, как
Боровичский комбинат огнеупоров (Новгородская область), а также ООО
«ФОРЭС», что является недостаточным. Поэтому российские компании, занятые
добычей газа и нефти вынуждены приобретать проппанты данного вида у
зарубежных компаний. Поэтому разработка составов прочных магнезиально-
силикатных проппантов из отечественного сырья является актуальной темой для
исследования.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.7 (18 отзывов)
4.8 (9 отзывов)
5 (21 отзыв)
4.6 (71 отзыв)
4.7 (96 отзывов)
5 (14 отзывов)
4.8 (13 отзывов)
5 (428 отзывов)
4.1 (20 отзывов)
