Magnesium and iron oxides influence on sintering processes and phase formation of anorthite ceramics based on natural raw materials
| Parent link: | Ивановский государственный химико-технологический университет. Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология=Russian Journal of Applied Chemistry: научно-технический журнал/ Ивановский государственный химико-технологический университет.— .— Иваново: ИГХТУ, 1958-.— 0579-2991 Т. 67, вып. 4.— 2024.— С. 101-107 |
|---|---|
| מחבר ראשי: | |
| מחברים אחרים: | , |
| סיכום: | Заглавие с экрана Ceramic proppants based on silicates and aluminosilicates with various structures are used in the hydrocarbons mining with hydraulic fracturing method. The disadvantage of these known proppants is their high apparent density. Anorthite CaO∙Al2O3∙2SiO2 is a prospective material for proppants production. However, its wide application in this field is restricted due to insufficient knowledge of the MgO-CaO-Fe2O3(FeO)-Al2O3-SiO2 system. Consequently, the physical and chemical processes in the mixes of kaolin and chalk with magnesium oxide and iron(III) oxide additives during firing for anorthite ceramics were studied. It was found that adding of 5 - 10% magnesium oxide in batch for anorthite synthesis leads to obtain ceramics with near-zero water absorption at 1250 °C. Increasing the firing temperature to 1300 °C leads to overfiring of the ceramic and a decrease in its strength. Magnesium oxide reacts with the kaolin to form spinel and forsterite. The highest compressive strength (350 - 390 MPa) is achieved for ceramics with 5% MgO in the batch. The ceramics has fine-grained structure with the grain sizes less than 5 μm. Iron(III) oxide is a weak mineralizer for anorthite synthesis, and its mineralizing effect occurs during the formation of gehlenite-based solid solutions. The sintering process of anorthite ceramics is intensified at 1350 °C due to the melting of the anorthite - iron(III) oxide eutectic. This leads to decrease the water absorption of ceramics with 5 - 10% Fe2O3 in batch to about 2 - 3%. The compressive strength of this ceramics is about 230 - 250 MPa. Керамические проппанты на основе силикатов и алюмосиликатов различной структуры используются при добыче углеводородов методом гидроразрыва пласта. Недостатком существующих проппантов является их высокая кажущаяся плотность. Перспективным материалом для получения проппантов является анортит CaO∙Al2O3∙2SiO2, однако широкое применение анортитовой керамики в данной области ограничено вследствие недостаточной степени изученности системы MgO-CaO-Fe2O3(FeO)-Al2O3-SiO2. В связи с этим, были исследованы физико-химические процессы, протекающие при обжиге смесей на основе каолина и мела с добавками оксида магния и оксида железа (III) для получения анортитовой керамики. Установлено, что введение оксида магния в количестве 5 - 10% в шихту для получения анортита позволяет получать керамику с нулевым водопоглощением при температуре обжига 1250 °C. Увеличение температуры обжига до 1300 °C приводит к пережогу керамики и уменьшению ее прочности. Оксид магния взаимодействует с каолином с образованием шпинели и форстерита. Наиболее высокая прочность при сжатии (350 - 390 МПа) достигается при введении в шихту 5% MgO. Структура керамики - микрозернистая с размером зерен менее 5 мкм. Оксид железа (III) в незначительной степени минерализует процесс синтеза анортита за счет участия в твердофазной реакции образования твердых растворов на основе геленита. При температуре обжига 1350 °C происходит интенсификация процесса спекания керамики за счет плавления частной эвтектики между анортитом и оксидом железа (III), что снижает водопоглощение керамики с содержанием 5 - 10% Fe2O3 в шихте до значений порядка 2 - 3%. Прочность такой керамики составляет 230 - 250 МПа. Текстовый файл AM_Agreement |
| שפה: | אנגלית |
| יצא לאור: |
2024
|
| סדרה: | Chemical technology |
| נושאים: | |
| גישה מקוונת: | https://elibrary.ru/item.asp?id=63359632 https://doi.org/10.6060/ivkkt.20246704.6940 |
| פורמט: | אלקטרוני Book Chapter |
| KOHA link: | https://koha.lib.tpu.ru/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=672128 |