一种煤矸石制备煤层气井用陶粒支撑剂及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105885820A(43)申请公布日2016.08.24(21)申请号201610255316.4(22)申请日2016.04.25(71)申请人太原科技大学地址030024山西省太原市万柏林区窊流路66号(72)发明人王凯悦田玉明郝建英武雅乔力国民李占刚柴跃生赵志刚(74)专利代理机构太原高欣科创专利代理事务所(普通合伙)14109代理人崔雪花(51)Int.Cl.C09K8/80(2006.01)C09K8/92(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种煤矸石制备煤层气井用陶粒支撑剂及其制备方法(57)摘要一种利用煤矸石制备煤层气井用陶粒支撑剂及其制备方法，属于陶瓷材料和煤层气压裂施工开采用支撑剂技术领域，它包括煤矸石和铝矾土，其特征是：陶粒支撑剂原料组成及其重量百分比含量为：煤矸石80~90%，铝矾土10~20%，将煤矸石、铝矾土矿分别磨粉至粒径小于325目标准筛的筛孔尺寸，得到初始粉料；将初始粉料均匀混合，得到混合粉料；混合粉料添加临时粘结剂后置于造粒机中造粒；将球形颗粒坯体烘干，然后依次通过18目、40目筛得到球形颗粒坯体；将筛分出的坯体烧结，随炉冷却至室温后，坯体依次通过20目、40目筛，即获得20目~40目粒径的陶粒支撑剂。本发制备的陶粒支撑剂，降低煤层气开采成本，实现煤矸石固废物的资源化利用，减少固废物堆积及环境污染。CN105885820ACN105885820A权利要求书1/1页1.一种煤矸石制备煤层气井用陶粒支撑剂，它包括煤矸石和铝矾土，其特征是：所述煤矸石原料组成及其重量百分比含量为：Al2O3含量为20~25%，SiO2含量为60~65%，K2O含量为1~5%，Fe2O3含量为3~5%，其他不可避免的杂质含量为0.5~2%；所述铝矾土原料组成及其重量百分比含量为：Al2O3含量为58~65%，SiO2含量为15~26%，Fe2O3含量为5~10%，TiO2含量为2~5%，其他不可避免的杂质含量为0.5~1%；所述陶粒支撑剂原料组成及其重量百分比含量为：煤矸石80~90%，铝矾土10~20%。2.根据权利要求1所述的一种煤矸石制备煤层气井用陶粒支撑剂，其特征是：所述陶粒支撑剂中各相成分及重量百分比含量为：石英相含量为24.0~32.7%，莫来石相含量为34.9~49.1%，其余为非晶态玻璃相。3.根据权利要求1或2所述的一种煤矸石制备煤层气井用陶粒支撑剂，其特征是：陶粒3支撑剂体积密度为0.9~1.2g/cm，35Mpa闭合压力下破碎率为5.6~8.5%。4.一种煤矸石制备煤层气井用陶粒支撑剂的制备方法，其特征是制备过程如下：1）、将煤矸石、铝矾土矿分别磨粉至粒径小于325目标准筛的筛孔尺寸，得到初始粉料；2）、将前步1）制得的初始粉料按煤矸石：铝矾土重量百分比含量为80~90%：10~20%配料，并将初始粉料均匀混合，得到混合粉料；3）、将前步2）制得的混合粉料置于造粒机中，添加临时粘结剂后进行造粒，所述临时粘结剂为浓度为5g/mL的聚乙烯醇稀溶液，添加的所述临时粘结剂含量为混合粉料质量的10~15%；4）、将前步3）制得的球形颗粒坯体置于干燥箱中烘干，坯体烘干后依次通过18目筛、40目筛，得到18目~40目粒径的球形颗粒坯体；5）、将前步4）制得的18目~40目粒径的球形颗粒坯体置于烧结炉中，以5℃/min的升温速度升温至1200~1300℃，保温1~2h后随炉冷却至室温，最后将球形颗粒依次通过20目筛、40目筛筛分，即获得20目~40目粒径陶粒支撑剂。2CN105885820A说明书1/4页一种煤矸石制备煤层气井用陶粒支撑剂及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种利用煤矸石制备煤层气井用陶粒支撑剂及其制备方法，属于陶瓷材料和煤层气压裂施工开采用支撑剂技术领域。背景技术[0002]煤矸石是在采煤和洗煤过程中产生的一种固体废弃物，是在成煤过程中由煤矿、泥土和砂岩形成的一种坚硬的、含碳量较低的黑色混合物岩石，其主要成分是Al2O3与SiO2，以及Fe2O3、K2O等。据统计山西省煤矸石排放量约15亿吨，居全国首位，煤矸石山约1540座，占地约26万公顷，年均排放量约1亿吨。固体废弃物的堆积与排放不仅占用了大量的土地，污染水资源与土地资源，而且产生的固体粉尘也对生态环境造成了严重危害，同时也导致了Al2O3资源的浪费。[0003]陶粒支撑剂是煤层气井压裂与能源开采过程中的关键材料。水力压裂过程中，支撑剂随着压裂液一起注入到煤层裂缝中；撤去压力后，支撑剂留在压裂产生的裂缝中支撑裂缝，使得煤层裂缝保持张开状态，为煤层气的逸出提供了一条具有高导流能力的通道，使得煤层气由煤层深处不断向外逸出，最终实现