Boksit seramik kumu (petrol kırma destek malzemeleri için seramik kumu) üretimi, kırma, öğütme, granülasyon ve yüksek sıcaklıkta sinterleme gibi çok sayıda adımı içeren titiz bir süreçtir. Temel süreç, boksiti yüksek mukavemetli, korozyona dayanıklı seramik parçacıklara dönüştüren yüksek sıcaklıkta kalsinasyondur. Aşağıda ayrıntılı bir üretim süreci akışı ve önemli teknik özellikler yer almaktadır:
1. Hammadde Hazırlığı
Boksit Zenginleştirme
Al₂O₃ içeriği %75 ve üzeri olan yüksek alümina boksit (birinci sınıf veya özel sınıf) kullanılır. Fe₂O₃ gibi safsızlıklar sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir (genellikle %1,5’ten az).
Hammadde 300-500mm boyutlarında olup, çeneli kırıcıda iri kırılır, ardından darbeli kırıcıda ince kırılarak ≤20mm parçacıklar haline getirilir.
Kurutma ve Dehidratasyon
Öğütme sırasında duvara yapışmayı önlemek için kurutma, %1,5’ten az nem oranına kadar akışkan yataklı fırında (sıcak hava sıcaklığı 800-900°C) gerçekleştirilir.
II. Öğütme ve Bileşenler
Kapalı Devre Öğütme Sistemi
Kurutulmuş boksit, uygun oranlarda katkı maddeleri (manganez tozu, magnezyum oksit vb.) ile karıştırıldıktan sonra bir bilyalı değirmen ve bir sınıflandırıcıdan 500 mesh veya daha büyük bir boyuta (tane boyutu ≤30μm) kadar dolaştırılır.
Fonksiyonu: Hammaddelerin reaktivitesini artırır ve homojen sinterlemeyi sağlar.
Formül Ayarlaması
Tipik formül: %85-90 boksit + %5-8 manganez tozu + %2-3 bağlayıcı (karboksimetil selüloz gibi).
Katkı Maddesi Fonksiyonu: Sinterleme sıcaklığını düşürür (1500°C’den 1150-1250°C’ye) ve pelet mukavemetini artırır.
III. Granülasyon
Diski Granülasyon Yöntemi
Toz, su (%8-10) ile karıştırılarak eğimli dönen bir disk üzerinde yuvarlanır ve peletler oluşturulur. Parçacık boyutu, su püskürtme hızı ve disk hızı (hedef 0,5-1,2 mm) ile kontrol edilir.
Avantajları: Mükemmel pelet yuvarlaklığı, küçük ve orta ölçekli üretime uygundur.
Sprey Granülasyon (Endüstriyel Uygulamalar İçin Tercih Edilir)
Toz, su ve bir dağıtıcı ile karıştırılarak bir bulamaç haline getirilir. Yüksek basınçlı bir nozul aracılığıyla atomize edilen karışım, daha homojen bir parçacık boyutu dağılımı için bir kurutma kulesinde anında granüle edilir.
Parametreler: Giriş sıcak hava sıcaklığı 400-500°C, çıkış sıcaklığı 100-120°C.
IV. Yüksek Sıcaklık Kalsinasyonu (Çekirdek Prosesi)
Döner Fırın Sinterleme
Sıcaklık Profili:
Ön Isıtma (200-600°C): Kalan nemi ve organik maddeleri uzaklaştırır.
Orta Sıcaklık (600-1000°C): Boksitin dehidroksilasyonu (Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O → Al₂O₃+2SiO₂+H₂O↑).
Yüksek sıcaklık aşaması (1150-1500°C): Korindon fazının (α-Al₂O₃) ve mullitin (3Al₂O₃·2SiO₂) oluşumu, yüksek mukavemet sağlar.
Fırın atmosferi: Zayıf oksitleyici (fazla hava katsayısı 1,05-1,10).
Enerji tasarrufu teknolojileri
Fırın egzoz gazı, yeşil peletlerin ön ısıtılmasında kullanılır (termal verimliliği %20’den fazla artırır).
Toz kömür yerine doğal gaz/kömür yatağı metanı kullanılması SO₂ emisyonlarını azaltır.
V. Soğutma ve Sınıflandırma
Hızlı Soğutma İşlemi
Fırından çıkan keramzit, aşırı tane büyümesini ve kırılganlığı önlemek için döner bir soğutucuda (veya hava söndürmede) hızla 80°C’nin altına soğutulur.
Tarama ve Sınıflandırma
Çok katmanlı titreşimli elekler petrol endüstrisi standartlarına göre sınıflandırılır:
20/40 mesh (0,45-0,9 mm)
30/50 mesh (0,3-0,6 mm)
Reddedilen ürünler (%5’ten az) öğütme işlemine geri döndürülür.
VI. Performans Testi ve Paketleme
Temel Performans Testi
Basınç Dayanımı: ≥86 MPa (52 MPa kapama basıncında kırılma oranı %5’ten az).
Asit Çözünürlüğü: <%5 (4% HCl + %3 HF karışımı, 90°C’de 30 dakika daldırma).
Yığın Yoğunluğu: 1,65-1,85 g/cm³ (API/ISO standartlarına uygundur).
Toz Geçirmez Ambalaj
Tonluk torbalarda (500-1000 kg) veya küçük torbalarda (25 kg) paketlenir ve parçacık boyutu, yoğunluk, asit çözünürlüğü gibi parametrelerle etiketlenir.
İşlem Zorlukları ve Çözümleri
Sorun Nedeni Çözüm
Parçacık yapışma halkaları
Aşırı kalsinasyon sıcaklığı veya lokal aşırı ısınma
Fırın hızını optimize edin (0,5-1,5 rpm)
Standartların altında dayanıklılık
Yetersiz Al₂O₃ içeriği veya yetersiz sinterleme
Kalsinasyon sıcaklığını 1400°C’nin üzerine çıkarın
Toz kirliliği
Öğütme/eleme işleminden kaynaklanan emisyonlar
Bir darbe torbası filtresi takın (verimlilik >%99)
Uygulamalar
Yağ kırılması: Küresel kullanımın %80’inden fazlasını oluşturur, kırılmaları yayar ve petrol ve gaz geçirgenliğini artırır.
Hassas döküm: Zirkonyum kumunun yerine kalıp kumu olarak kullanılır, 1600°C’ye kadar yüksek sıcaklık dayanımına sahiptir.
Çevre dostu filtre ortamı: Atıksu arıtımında biyofilm taşıyıcısı olarak kullanılır.
Bu işlem, boksitin bileşimini, sinterleme sıcaklığını ve soğutma hızını hassas bir şekilde kontrol ederek yüksek mukavemetli, düşük yoğunluklu ve korozyon direncine sahip bir ürün elde edilmesini sağlar ve onu petrol çıkarma endüstrisinde yeri doldurulamaz bir temel malzeme haline getirir.