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CN102216236A - 高强度的支撑物 - Google Patents

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CN102216236A
CN102216236A CN2009801404207A CN200980140420A CN102216236A CN 102216236 A CN102216236 A CN 102216236A CN 2009801404207 A CN2009801404207 A CN 2009801404207A CN 200980140420 A CN200980140420 A CN 200980140420A CN 102216236 A CN102216236 A CN 102216236A
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L·圣-米格尔
K·R·迪克森
T·富西
W·T·斯蒂芬斯
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Saint Gobain Industrial Ceramics Inc
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Abstract

在此披露了一种由陶瓷材料制成的烧结的陶瓷颗粒，该陶瓷材料具有大于3.5g/cc的真密度以及一个组成，基于铝、铁以及硅的氧化物的结合重量，该组成具有不大于30重量百分比的氧化硅以及至少15重量百分比的氧化铁。还披露了利用外部施用的压缩力来制造陶瓷颗粒的一种方法。

Description

高强度的支撑物
发明背景
本发明总体上涉及在多种多样的工业应用中使用的陶瓷颗粒。这些申请中的一些包括使用多个陶瓷颗粒：作为一种支撑物来协助从已经钻入到地质结构中的井去除液体和/或气体；作为介质用于冲刷、研磨或抛光；作为一种化学反应器中的床支持介质；作为一种传热介质；作为一种过滤介质；以及当施加到沥青屋面板中时作为盖屋顶的料粒。更确切地说，本发明在要求具有高的粉碎耐受性的陶瓷球体的应用中是有用的。甚至更确切地说，本发明涉及可以用在地质结构中的支撑物，其中施加到该支持物上的压力超过了常规的支持物(例如砂和树脂涂覆的砂)的粉碎耐受性。
针对支撑物的专利以及公开的专利申请的例子包括：US 3,376,930；US 4,632,876；US 7,067,445；US 2006/0177661以及US 2008/0000638。
概述
本发明的实施方案提供了适合于在要求高强度的支撑物的井下应用中使用的陶瓷颗粒。
在一个实施方案中，本发明包括一种含有陶瓷材料的烧结的颗粒。该陶瓷材料包括铝、铁以及硅的氧化物。硅的氧化物代表不大于30重量百分比的氧化物的结合重量。铁的氧化物代表15和40之间重量百分比的氧化物的结合重量。这种陶瓷材料的密度超过了3.5g/cc。
另一个实施方案涉及一种用于制造含有烧结的陶瓷材料的颗粒的方法。该方法可以包括以下步骤：使至少一种第一金属氧化物与一种或多种干燥的成分以及至少一种液体进行混合，由此形成一种混合物。将该混合物的至少一部分成形成一种颗粒前体。烧结该前体。加热该前体并且将一个外部施用的压缩力施加到该前体上由此形成一种烧结的陶瓷颗粒。
附图简要说明
图1是一个三相图；
图2是用来制造一种陶瓷颗粒的方法的一个流程图；以及
图3是一个线性流程图，该图通过细碎片的百分比对压力绘图示出了压缩耐受性。
详细说明
使用颗粒协助从井下的井钻孔中除去基于烃的流体(例如天然气和原油)的技术已经在许多专利和杂志文章中证明。可以被称为支撑物的这些颗粒被用来支撑在地里的开口的裂缝，天然气和原油通过这些开口裂缝流至井孔。在没有使用支撑物的井中，在地里最靠近井孔定位的裂缝可以在最靠近该井孔定位的天然气和原油被移开之后很快坍塌。这种裂缝的坍塌通过阻止另外的原油和天然气向该井孔移动而限制了井的产量。相比之下，使用支撑物的井的生产率可以改进，因为这些支撑物支撑了否则会在基于烃的流体移开后靠近的地里的开口裂缝。这些支撑物通过使支撑物与一种压裂液混合而递送到这些裂缝，该压裂液被强制通过该井孔并且进入这些裂缝。当该压裂液被移除时，这些颗粒仍然被嵌在裂缝中，由此支撑了这些开口裂缝。
由于不断地需要提供越来越大量的天然气和石油以及同时位于地球表面易得的天然气和石油的耗尽，新井必须钻地比旧井更深以便达到以前未开发的石油和天然气的储存所。随着井孔深度的增加，土地施加到支撑物上的压力也增加了。结果是，支撑物制造厂家需要生产可以经受比几年前所生产的支撑物更高压力的支撑物以便抵抗在更深的井深度下的粉碎。支撑物经受粉碎的能力可以表征为粉碎耐受性，它是一个通常用来表示支撑物的强度的术语并且可以使用ISO 13503-2：2006(E)确定。一种强支持物在相同的闭合应力下产生了比弱的支撑物更低的重量百分比粉碎耐受性。例如，具有2重量百分比的粉碎耐受性的支撑物被认为是一种强支持物并且比具有10重量百分比的粉碎耐受性的弱支撑物是优选的。
支撑物可以由天然存在的材料(例如砂)亦或通过制造方法生产的组合物来制造。用来制造支持物的组合物的例子是多种金属氧化物的组合，例如铝土矿，它与不同的添加剂混合，成形成多个总体上球状的球并且然后烧结成多个陶瓷支持物。尽管铝土矿的精确化学组成可以取决于该铝土矿被移出的矿位置改变，大多数的铝土矿包括60和90之间重量百分比的A12O3。可以被用来制造支撑物的组合物的另一个例子通常被称为“红泥”，它是用于精炼铝的拜耳法(Bayer process)的一种副产物。这种废弃产物典型地包括被氧化的铁、钛、钠、硅石以及其他杂质。
铝土矿的化学组成可以通过制备一种熔融的铝土矿样品并且然后使用X-射线荧光(XRF)分析设备来确定铝的氧化物、铁的氧化物以及硅的氧化物的重量百分比来确定。这种熔融的样品可以使用Claisse M4助熔剂熔融装置(由Claisse of Quebec City制造的，加拿大)如下制备。将几克的铝土矿手动研磨使得该铝土矿通过一个75μm(200泰勒标准筛号)的筛。在一个Claisse提供的铂坩埚中，将1.0000g(±0.0005g)的研磨的并且筛选的铝土矿与8.0000g(±0.0005g)的含有一种脱模剂(例如LiBr或CsI)锂硼酸盐50-50混合。如果该脱模剂没有包含在该硼酸锂中，可以加入三滴脱模剂(25w/v％LiBr或CsI)。然后将坩埚中的混合物逐渐地加热以除去任何有机材料，湿气等。同时，将坩埚迅速旋转使得由旋转产生的离心力驱逐从该熔融材料中夹带的任何气体。当该坩埚中的熔融铝土矿的温度达到约1000℃时，将该材料液化并且将该坩埚倾斜，从而熔融的铝土矿流入到一个盘式模具中。当该熔融的材料在盘式模具中冷却时，一个风扇将空气吹入到该模具上以协助除去热量。随着熔融的铝土矿冷却，该材料熔融并且形成一个盘形样品，该样品测量为约3cm宽并且4mm厚。该盘应不含有任何陷入其中的气泡。然后该冷却的盘的化学组成使用模型MagiX Pro Philips X射线荧光分析仪运行的IQ+软件确定。可以使用相同的程序来确定陶瓷颗粒例如支撑物的化学组成。
当选择一个用来制造支撑物的铝土矿矿石来源时支撑物制造厂家考虑的一个指标是所不希望的杂质的水平，这些杂质被认为降低了支撑物的性能。典型的杂质包括氧化铁以及氧化钛。不幸地是，过量的铁矿石在支撑物制造过程的烧结步骤过程中会引起问题，因为铁矿的烧结温度实质上不同于氧化铝以及铝-硅氧化物(例如高岭土或莫来石)的烧结温度。如在此所使用的“烧结”意思是通过施加热量来连接颗粒。这通常会导致致密化，但并非在所有情况下。一些商业上可行的支撑物制造厂家认为具有大于15重量百分比的氧化铁的铝土矿矿石来源不适合用作生产支撑物的原料。相比之下，本申请披露了先前被认为是不能接受的含有大量的金属氧化物的铝土矿来源可以用来制造具有改进的粉碎耐受性的一种支撑物。支撑物可以通过选择一种铝土矿矿石来源制造，该来源固有地包含：50和85之间重量比的一种第一金属氧化物，例如铝的氧化物，它具有大于3.7g/cc的密度；在15和40之间的重量百分比的一种第二金属氧化物，例如铁的氧化物，它具有大于3.9g/cc的密度；以及0和30之间重量百分比的一种第三金属氧化物，例如硅的氧化物，它具有不大于2.8g/cc的密度。此外，非天然地含有足够水平的氧化铁的铝土矿矿石可以与一个单独的氧化铁来源混合以便在支撑物中获得改进的性能。
支撑物发展的历史(如在一些美国专利中证明的)相对于支撑物的比重的最好范围的传授内容是不一致的。在1970年代，US 4,068,718要求了1974年5月17日提交的申请的优先权，披露了一种“包括具有大于约3.4的比重的烧结铝土矿的颗粒的高强度的支撑试剂”。然而，在1980年代期间，支撑物工业用了相当大的努力来生产具有显著地小于3.4的比重的支撑物。例如，在1984年1月18日提交的US 4,680,230引用了为美国能源部完成的一项研究，它描述了一种“理想的支撑物”，由于具有“小于二的比重”。在第一栏，第49至65行，该申请传授了避开使用烧结的铝土矿作为一种支撑物。关于使用含有氧化铁的材料生产陶瓷球体(例如具有高粉碎强度的支撑物)的用途，美国4,632,876传授了“然而，鼓风炉炉渣、发电厂炉渣以及飞灰可以被使用但是总体上是不可接受的因为它们的高氧化铁含量产生了高密度。矿物颗粒的氧化铁含量应基本上低于9重量百分比，优选小于5％”。
与以上描述的专利相比，本发明披露了一种支撑物，其中该支撑物的陶瓷材料具有实质上比先前认为可行的高的氧化铁含量。如在此所使用的，短语“陶瓷材料”是指无机的、金属的以及非金属的、氧化物的、碳化物的以及氮化物的料粒的集合，它们被成形成一种球体并且被烧结使得单独的料粒彼此粘合由此形成一种烧结的颗粒。这种陶瓷材料不包括挥发性组分，例如用来制造该支撑物的粘合剂以及液体，也不包括在烧结步骤之后可以加入到该颗粒中的聚合物或其他涂层。在本发明的一个实施方案中，这种支撑物包括含有铝的氧化物的至少一种第一金属氧化物以及含有铁的氧化物的至少一种第二金属氧化物并且可以包括含有硅的氧化物的至少一种第三金属氧化物。该第一、第二以及第三金属氧化物的重量百分比分别以Al2O3、Fe2O3、和SiO2计算。在该支撑物中铁的氧化物的量值可以代表在15和40之间的重量百分比、更优选在15和35之间的重量百分比、甚至更优选在20和30之间的重量百分比的氧化物的结合重量。硅的氧化物的量值可以代表在0和30之间的重量百分比，更优选1和10之间的重量百分比的氧化物的结合重量。该第一、第二以及第三金属氧化物的重量百分比是以仅这些金属氧化物的结合重量的部分计算。如果这种支撑物包括其他组分，例如施加到该支撑物表面上的聚合物涂层和/或一种第四金属氧化物，该聚合物和该第四金属氧化物的重量均不包含在该第一、第二以及第三金属氧化物的重量百分比的计算中。该金属氧化物的结合重量可以超出陶瓷颗粒的总重量的50重量百分比。该陶瓷颗粒的总重量包括该第一、第二以及第三金属氧化物的重量加上在该颗粒被烧结之后并且加入任何涂层、添加剂等之前剩余的其他金属氧化物以及杂质的重量。该第一、第二以及第三金属氧化物的结合重量可以超出陶瓷颗粒的总重量的60或甚至70重量百分比。
除了以上描述的化学组成的特征之外，该颗粒的陶瓷材料的密度大于3.5g/cc。在某些实施方案中，该颗粒的陶瓷材料的密度可以大于3.6g/cc、4.0g/cc、4.2g/cc或甚至4.5g/cc。如在此所使用的，短语“真密度”、“陶瓷材料的密度”、“颗粒的陶瓷材料的密度”以及“支撑物陶瓷材料的密度”均是指形成了该陶瓷颗粒的固体陶瓷基质的真密度。如Arthur Dodd和David Murfin在Dictionary of Ceramics第三版中定义的，一种多孔固体的真密度被“定义为材料的质量与其真体积之比”它然后被“定义为仅固体材料的体积，忽略了任何孔的体积”。一种陶瓷材料的真密度特征为该陶瓷材料的化学组成以及一个或多个晶相。该陶瓷材料的真密度不依赖于该颗粒的孔隙率。支撑物陶瓷材料的密度根据ASTM标准D02840-69通过称重一个样品，将该样品研磨至小于100筛目，使用一个氦比重计(例如SPY03Quantachrome stereopycnometer)测量该样品的体积并且计算每立方厘米的重量来确定。
该陶瓷材料的密度是与颗粒的比重不同的并且分开的一个物理参数。与以上提供的密度的定义相比，短语“陶瓷颗粒的比重”以及“支撑物的比重”均是指颗粒的表观比重，它在Dictionary of Ceramics中被定义为“质量与一个量值的水的质量之比，该量值的水在4℃具有等于在测量温度下材料的表观固体体积的体积”。对于在此的使用，表观固体体积被定义为固体材料的体积加上任何密封的孔的体积。该陶瓷颗粒的比重受结合到该颗粒中的孔隙率的直接影响。本发明的陶瓷颗粒的孔隙率可以范围是从2百分比至40百分比。具有5和15之间的百分比的孔隙率的陶瓷颗粒是可行的。该陶瓷颗粒的比重可以使用国际标准ISO 13503-2.确定。该标准在2006年11月1日颁布。
在陶瓷体中的表观孔隙率被定义为1减去表观比重除以真密度的商。
该陶瓷材料的真密度以及该陶瓷颗粒的比重可以独立地控制。例如，当保持该陶瓷材料的真密度恒定时，可以制造具有结合到其中的不同水平的孔隙率的陶瓷颗粒，由此产生具有相同真密度但是不同比重的陶瓷颗粒。类似地，当保持在几个陶瓷颗粒中的孔隙率的水平相同时，用来制造颗粒的陶瓷材料的组成可以改变由此产生具有相同的孔隙率但是不同的真密度的颗粒。
使用在此提供的传授内容，可以制造具有低比重并且高粉碎耐受性的支撑物。这种支撑物可以由一种高密度的材料，例如具有大于3.5g/cc的真密度的陶瓷材料来制造，同时由于在该支撑物中结合了多个孔该支撑物可以具有一个低的比重例如2.8.具有甚至更低的比重，例如2.5、2.4或2.0的支撑物是可行的。因为高密度陶瓷材料可以具有高强度并且因此是耐粉碎的，所以高密度陶瓷材料是所希望的。然而，如果该支撑物的比重大约等于该陶瓷材料的真密度的话，由高真密度制成的支撑物可能当被插入一个井孔中时倾向于过早地沉降到一种压裂液中。如果该陶瓷材料的真密度足够高使得该粉碎耐受性的增加超过了由降低该支撑物的比重所需要的孔的结合产生的粉碎耐受性的降低的话，则可以获得具有良好的粉碎耐受性以及低比重的支撑物。
图1示出了包括Al2O3、Fe2O3和SiO2并且假定没有孔隙率的烧结的陶瓷颗粒的一个三元简图10。线12、14和16代表分别在3.0g/cc、3.2g/cc和3.4g/cc下的陶瓷颗粒的真密度。总体上平行于线12、14和16的其他线表示如在相图上标出的陶瓷颗粒的真密度。在这个图中，最低的密度是约2.7g/cc并且最高的密度是约4.2g/cc。阴影区18标识了含有不大于30重量百分比的SiO2、15至40百分比的铁的氧化物并且该陶瓷材料的密度是3.5g/cc或更大的图的部分。落入阴影区的支撑物被发现了当在137.9megapascals(MPa)下对于粉碎耐受性进行评估时具有良好的粉碎耐受性(等于20,000磅/平方英寸)。
在图2中示出了用来制造本发明的烧结的陶瓷颗粒的方法的一个流程图。步骤20代表将铝土矿矿石与干的成分，例如粘合剂以及成孔物，以及液体，例如水进行混合以形成一种自由流动的粉末，它可以在此被称为一种混合物。一种粘合剂可以是一种或多种选自以下物质的材料：有机淀粉，例如钻探淀粉(drilling starch)，连同为了此种目的商业出售的胶质或树脂。一种粘合剂还可以是一种无机材料，例如粘土或一种酸。粘合剂通常能以小于该混合物的干固体含量的10重量百分比的量值加入并且可以干法加入或作为一种溶液加入。在步骤22中，该混合物可以通过一个机器例如一个Eirich RO2混合器进行处理，由此将该混合物的至少一个部分成形成大量的小球体，这些小球体在此可以被称为颗粒前体或支撑物前体。作为支撑物有用的颗粒前体可以通过包括No.8ASTM筛目标号(具有2.36mm的开口)以及No.70ASTM筛目标号(具有212μm的开口)的一个筛分装置进行处理。这种支撑物流过No.8筛并且不流过No.7筛。步骤24代表为了相对于在加热之前的前体的物理完整性改进前体的物理完整性的前体的烧结。在步骤26，将这些颗粒前体加热并且将一个外部施用的压缩力施加到该前体上由此生产多个烧结的颗粒。由于在烧结过程中可能发生的收缩，该烧结的颗粒的平均直径可以小于该颗粒前体的平均直径。
用来制造支撑物的商业方法典型地使用一个烘干炉在大气压下烧结该支撑物生坯。该烘干炉可以是一种管型的转动烘干炉，它允许这些支撑物随着其从烘干炉的一端移动到该烘干炉的相对端而翻滚。在用来制造主要含有氧化铝的支撑物的烘干炉中的最大温度可以接近1500℃。与大气压下制造支撑物相比，具有改进的粉碎耐受性的支撑物可以通过在该支撑物的制造过程中向该支撑物施加一个外部施用的压缩力来制造。该外部施用的压缩力可以是任何从所有方向向该支撑物的中心均匀地压缩该支撑物的力。一种合适的压缩技术的例子是等静压。等静压的一个具体的实施方案是热等静压，它使用加热的气体来升高颗粒的温度，这样可以发生该陶瓷材料的完全或部分烧结，并且同时向中心施加了对抗该颗粒表面的所有点的一个力。等静压可以使用一种柔性的橡胶或弹性体容器，通常称为“工具加工”，将待压制的物品插入其中。然后将该工具置于一个包含液压流体的容器中。然后将静液压力施加到该流体上。该方法以一种均匀的方式在该物品的整个表面上施加压力从而产生具有均匀的密度的物品。一个替代方法是顺序地烧结并且压缩这些物品。在一个实施方案中，这些物品，例如支撑物前体被烧结并且然后使用等静压以将压力施加到该支撑物的所有表面上。该烧结步骤改进了这些支撑物材料的物理完整性。基于铝土矿的支撑物可以在1100℃和1500℃之间烧结。另一个方法是使用等静压将一个压缩力施加到该支撑物前体上并且然后烧结这些压缩的颗粒。
实例
为了证明本发明的支撑物的改进的粉碎耐受性，制备了在此表示为批次A、B、C、D和E的五个批次的支撑物并且进行了粉碎耐受性评估。用来制造支撑物的原料在表1中示出。批次A代表可商购的支撑物，它在该烧结的支撑物中包括9.5重量百分比的铁氧化物。批次B、C、D和E代表在烧结的支撑物中以Fe2O3计算具有至少15重量份的铁的氧化物的支撑物。一种可商购的铝土矿来源从Ferrous American Company of Littleton，Colorado，USA可得。使用来自这个公司的大量的铝土矿来制造批次B、C、D和E。这种铝土矿的组成包括64.0重量百分比的Al2O3、25.8重量百分比Fe2O3以及4.0重量百分比的SiO2。该矿石还包含3.2重量百分比的TiO2以及痕量(在此被定义为小于1重量百分比)的几种其他化合物，例如MgO、CaO、CeO2、和MnO。批次A、B、C、D和E使用一种用于形成多个小球体(在此称为支撑物前体或颗粒前体)的常规的支撑物制造方法来制造。该方法使用自Eirich Machines，Inc.of Gurnee，Illinois，USA可得的RV02高强度剪切混合器。该方法包括将初始铝土矿加料分配到具有盘和转子均转动的混合器中。转子速度设定在80百分比的最大速度。30秒之后，将去离子水倾倒到该混合器中直接地在转动的铝土矿上。使用约30秒将水分布到该铝土矿中。允许湿润过的铝土矿转动三分钟，在这个时间过程中，形成了多个球体。然后将转子速度降低到最小速度同时该盘继续转动。然后缓慢地将第二铝土矿加料加入到铝土矿的转动球体上。缓慢加入铝土矿需要约三分钟并且可以被称为“除尘在”该铝土矿中。完成了该铝土矿中的除尘之后，盘继续转动20秒。将涂覆了一层铝土矿的铝土矿球体从该混合器中移出并且在此可以被称为支撑物前体或颗粒前体。然后将批次A、B、C和D中的前体在一个转动烘干炉中在大气压下烧结。仅批次E中的前体使用包括了将一个外部施用的压缩力施加到该支撑物前体上的过程来制造。用来施加外部施用的压缩力的技术被称为热等静压缩。将批次E中的颗粒前体在1250℃烧结。然后同时地将烧结的前体在352kg/cm2(5,000磅/平方英寸)下压制并且加热到1200℃持续一小时。将烧结的前体加热到1200℃同时施加压缩力帮助阻止了在压缩步骤过程中颗粒的生长。对于批次A、B和C，使用烧结将颗粒大小限制到那些通过具有20筛目的开口并且不通过具有40筛目开口的颗粒。将批次D和E进行筛分以便将颗粒大小限制到那些通过具有30筛目的开口并且不通过具有50筛目开口的颗粒。
表1
Figure BDA0000054875270000091
*将前体烧结并且然后使用热等静压缩进行压缩
图3是对于批次A、B、C、D和E，粉碎耐受性对压力的一个线性图。线28(批次A)代表了一种可商购的包含以Fe2O3计算9.5重量百分比的铁的氧化物的烧结的铝土矿的粉碎耐受性。暴露于86.2MPa(12,500磅/平方英寸)之后，约5.5重量百分比的支撑物粉碎成了细碎片。线30(批次B)以及线32(批次C)代表一个支撑物重复两次实验的粉碎耐受性，该支撑物具有以Fe2O3计算25.8重量百分比的铁的氧化物以及20/40的粒径。在103MPa(15,000磅/平方英寸)下，这种支撑物的平均4.5重量百分比被粉碎成细碎片，它比可商购的支撑物在86.2MPa(12,500磅/平方英寸)下的粉碎耐受性更好(参见线28)。线34(批次D)以及线36(批次E)代表一个支撑物的粉碎耐受性，该支撑物具有以Fe2O3计算25.8重量百分比的铁的氧化物以及30/50的粒径。在137.9MPa(20,000磅/平方英寸)下，批次D和E中的支撑物平均粉碎耐受性是约3.5百分比，这比含有小于15重量百分比的铁的氧化物的支撑物在86.2MPa(12,500磅/平方英寸)下的粉碎耐受性更好(参见线28)。这些数据表明了用大于15重量百分比的铁的氧化物制成的支撑物(批次B、C、D和E)具有比具有小于15重量百分比的铁的氧化物的批次A的支撑物具有更好的粉碎耐受性。此外，在批次E中的支撑物提供了最高的粉碎耐受性。
以上说明仅被视为具体实施方案。对于本领域的普通技术人员以及制造或使用本发明的人员将会想到对本发明的变更。因此，应该理解附图中示出的以及以上说明的实施方案仅仅是为了解说性目的，而且并非旨在限制本发明的范围，本发明的范围是由根据专利法的原则进行解释的以下权利要求来限定。

Claims (20)

1.一种包括陶瓷材料的烧结的颗粒，其中所述陶瓷材料包括铝、铁以及硅的氧化物；所述硅的氧化物以SiO2计算代表不大于30重量百分比的所述氧化物的结合重量；所述铁的氧化物以Fe2O3计算代表在15和40之间的重量百分比的所述氧化物的结合重量；并且所述陶瓷材料的真密度大于3.5g/cc。
2.如权利要求1所述的烧结的颗粒，其中所述氧化物的结合重量大于所述陶瓷颗粒总重量的50重量百分比。
3.如权利要求1所述的烧结的颗粒，其中所述铁的氧化物代表15和35之间重量百分比的所述氧化物的结合重量。
4.如权利要求1所述的烧结的颗粒，其中所述铁的氧化物代表20和30之间重量百分比的所述氧化物的结合重量。
5.如权利要求1所述的烧结的颗粒，其中所述铝的氧化物以Al2O3计算代表50和85之间重量百分比的所述氧化物的结合重量。
6.如权利要求5所述的烧结的颗粒，其中所述铝的氧化物代表60和80之间重量百分比的所述氧化物的结合重量。
7.如权利要求1所述的烧结的颗粒，其中所述硅的氧化物以SiO2计算代表1和10之间重量百分比的所述氧化物的结合重量。
8.如权利要求1所述的烧结的颗粒，其中所述陶瓷材料的真密度大于4.0g/cc。
9.如权利要求1所述的烧结的颗粒，其中所述陶瓷材料的真密度大于4.5g/cc。
10.如权利要求1所述的烧结的颗粒，其中所述颗粒具有大于2百分比并且小于40百分比的孔隙率。
11.如以上权利要求中任一项所述的烧结的颗粒，其中所述颗粒的比重是小于3.0。
12.如以上权利要求中任一项所述的烧结的颗粒，其中所述颗粒的比重是小于2.8。
13.一种用于制造含有烧结的陶瓷材料的颗粒的方法，该方法包括以下步骤：
a.将铁、铝以及硅的氧化物与一种或多种干燥的成分以及至少一种液体进行混合由此形成一种混合物；
b.将所述混合物的至少一部分成形成一种颗粒前体；
c.将所述前体烧结；
d.进行加热并且将一个外部施用的压缩力施加到所述前体上由此形成一种烧结的陶瓷颗粒。
14.如权利要求13所述的方法，其中步骤(d)包括同时地压缩并且加热所述前体。
15.如权利要求13所述的方法，其中步骤(d)包括顺序地压缩并且加热所述前体。
16.如权利要求15所述的方法，其中步骤(d)包括压缩并且然后加热所述前体。
17.如权利要求13至16中任一项所述的方法，其中步骤(d)包括使用等静压缩来压缩所述前体直至所述烧结的陶瓷材料的真密度超过3.5g/cc。
18.如权利要求13至16中任一项所述的方法，其中步骤(d)包括使用等静压缩来压缩所述前体直至所述烧结的陶瓷材料的真密度超过4.0g/cc。
19.如权利要求13至16中任一项所述的方法，其中步骤(d)包括使用等静压缩来压缩所述前体直至所述烧结的陶瓷材料的真密度超过4.5g/cc。
20.如权利要求13所述的方法，其中所述混合物包括50和85之间重量百分比的铝的氧化物，10和40之间重量百分比的铁的氧化物以及1和10之间重量百分比的硅的氧化物。
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