一种利用镁渣制备陶粒支撑剂的工艺及陶粒支撑剂.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(10)申请公布号CN104560006A(43)申请公布日(43)申请公布日2015.04.29(21)申请号201310482991.7(22)申请日2013.10.16(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号申请人阳泉中庸陶粒有限公司阳泉市长青石油压裂支撑剂有限公司(72)发明人田玉明周少鹏柴跃生李占刚王凯悦白频波陈占考(51)Int.Cl.C09K8/80(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种利用镁渣制备陶粒支撑剂的工艺及陶粒支撑剂(57)摘要本发明公开了一种利用工业固体废弃物镁渣、低品位铝矾土生料及锰粉制备陶粒支撑剂的工艺，其原料组成为：铝矾土生料90～95％、锰粉5～8％及镁渣1～4％。所述制备工艺包含如下主要步骤：按化学计量比称取镁渣、铝矾土以及锰粉，加入适量粘结剂，经混料、湿磨、烘干后，在糖衣机或爱立许强力搅拌机中成球，最后于硅钼棒箱式炉或回转窑中1250～1400℃之间烧结，冷却后过筛，即得到具有一定粒度分布，包含刚玉相、莫来石相和蓝晶石相的高强度陶粒支撑剂。所制备的陶粒，使用性能符合SY5108-2006技术标准。本发明以镁渣为助熔剂，镁渣中的CaO在高温下能形成液相，有利于促进烧结，降低烧结温度，提高陶粒致密度，从而为镁渣的利用开辟了一条新途径。CN104560006ACN104560006A权利要求书1/1页1.一种利用镁渣制备高强度陶粒支撑剂的工艺，其特征在于，镁渣作为助熔剂；所述制备工艺包含如下主要步骤：(a)以铝矾土生料为主要原料，锰粉、镁渣为助熔剂，按原料所占质量分数进行配料，其中铝矾土90～95％，锰粉5～8％，镁渣1～4％；(b)将配好的原料湿法球磨混料；(c)将球磨后的物料烘干，并加入3～5％重量比的粘结剂造粒；(d)将造粒粉料置于糖衣机或爱立许强力搅拌机中成球，得到球状生坯后干燥；(e)将球坯置于硅钼棒箱式炉或回转窑中按特定的烧结制度程序升温烧结，冷却后过筛，得到含蓝晶石相的高强度陶粒支撑剂。2.根据权利要求1所述的利用镁渣制备高强度陶粒支撑剂的工艺，其特征在于，所述的铝矾土、锰粉及镁渣粒度均小于0.054mm，即均过300目筛。3.根据权利要求1所述的利用镁渣制备高强度陶粒支撑剂的工艺，其特征在于：所述铝矾土生料规格为Al2O3含量在65.6％～72.9％之间；镁渣中主要成分为CaO、SiO2和MgO，其中CaO含量为45～55％，MgO含量＜7％。4.根据权利要求1所述的利用镁渣制备高强度陶粒支撑剂的工艺，其特征在于，所述球坯的干燥温度小于110℃。5.根据权利要求1所述的利用镁渣制备高强度陶粒支撑剂的工艺，其特征在于，所述的烧结温度为1250～1400℃，升温速率300℃以下为2～3℃／min，300℃以上为5～10℃／min，保温时间为2～3h。6.一种高强度陶粒支撑剂，其特征在于，该陶粒支撑剂由镁渣、铝矾土生料以及锰粉烧制而成，包含刚玉相、莫来石相和蓝晶石相，视密度为3.20～3.35g/cm-3，69MPa闭合压力下破碎率为3.5～5％。2CN104560006A说明书1/5页一种利用镁渣制备陶粒支撑剂的工艺及陶粒支撑剂技术领域：[0001]本发明涉及一种油气田井下水力压裂支撑用的陶粒支撑剂的制备方法，具体涉及一种利用镁渣制备高强度陶粒支撑剂的生产工艺。背景技术：[0002]陶粒支撑剂是一种陶瓷颗粒产品，具有很高的抗压强度，主要用于油气田井下水力压裂作业中，起支撑裂缝、提高油气导流率的作用，以增加油气产量，属于环保产品。水力压裂效果的成败，有效期的长短主要取决于支撑剂的质量。目前支撑剂主要有三类：陶粒，石英砂和树脂包砂。石英砂强度低并且破裂后的碎屑会堵塞裂缝，降低导流率，不能满足深井开采的要求；各种树脂包砂解决了石英砂强度低的难题，但生产成本高，工艺复杂；烧结陶粒因强度高、化学稳定性好、优越的性价比已被越来越多的油田广泛采用，但密度偏高，容易对压裂设备造成损害。[0003]专利CN101851087A公布了一种陶粒石油支撑剂的制备方法，具体制备方法为：将70～95％的重量比的铝矾土熟料与5～30％重量比的粉煤灰漂珠进行混合，同时在原料中添加铝矾土熟料和粉煤灰漂珠重量之和的2～4％的纳米二氧化钛作助烧剂，通过湿磨、喷雾干燥、成球等工艺制备生料颗粒，最后将生料颗粒在1300～1400℃下烧结0.5～2h而成。此方法制备的陶粒支撑剂视密度较低，在2.95g/cm-3左右，性能指标均符合SY5108-2006技术标准，但此法采用铝矾土熟料为主要原料，纳米二氧化钛为助烧剂，生产成本较高。[0004]专利CN101696113A公开了一种低密度烧结陶