一种利用废矿渣制备页岩气专用压裂支撑剂的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103288425A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103288425103288425A(43)申请公布日2013.09.11(21)申请号201310182842.9(22)申请日2013.05.16(71)申请人陕西科技大学地址710021陕西省西安市未央区大学园1号(72)发明人陈平刘凯刘毅张小帅(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人蔡和平(51)Int.Cl.C04B35/00(2006.01)C04B35/622(2006.01)C09K8/80(2006.01)权利要求书2页权利要求书2页说明书7页说明书7页(54)发明名称一种利用废矿渣制备页岩气专用压裂支撑剂的方法(57)摘要一种利用废矿渣制备页岩气专用压裂支撑剂的方法，将废矿渣、铝矾土和复合型烧结助剂湿磨形成混合泥浆，以混合泥浆为包覆液采用流化床喷雾造粒机一次造粒，以焦炭湿磨后形成的粉炭浆作为包覆液二次造粒，两次成型，把成球后的颗粒放入坩锅中，并置于电炉中超低温自蔓延烧结并自然冷却，即得页岩气专用压裂支撑剂。本发明能够将废矿渣变废为宝，且原料来源广泛，同时自蔓延烧成温度低，烧成周期短，节约能源，低碳环保，提高了产品的综合性能；采用的成型方法能耗小、生产过程简单易控，产品质量稳定；得到的支撑剂密度低，强度高，具有耐高温、耐腐蚀优良特性，可为中、深层页岩气田提供性能较好的压裂材料。CN103288425ACN1032845ACN103288425A权利要求书1/2页1.一种利用废矿渣制备页岩气专用压裂支撑剂的方法，其特征在于：1）将焦炭放入球磨机中湿磨，形成粉炭浆；2）按质量百分比将60%～75%的废矿渣、20%～35%的铝矾土、5%～10%的复合型烧结助剂混合，得混合料，将混合料放入球磨机中湿磨混匀形成混合泥浆；其中，复合型烧结助剂是由活性Al2O3微粉和MgO微粉混合而成的；3）以电熔莫莱石砂为母粒，以混合泥浆为包覆液，采用流化床喷雾造粒机造粒，造粒形成的颗粒过18目～30目筛，将两筛之间的筛余物颗粒收集成为一次颗粒；4）以一次颗粒为母粒，以粉炭浆为包覆液，采用流化床喷雾造粒机造粒，造粒形成的颗粒过10目～14目筛，将两筛之间的筛余物颗粒收集成为待烧颗粒；5）将待烧颗粒放入坩埚中，并置于电炉内，以3℃/min～5℃/min的加热速度自室温升至150℃，保温5min～10min，然后以5℃/min～15℃/min的加热速度升至750℃～850℃，保温1h～2h，最后随炉自然冷却后取出，过20目～40目筛，即得页岩气专用压裂支撑剂。2.根据权利要求1所述的利用废矿渣制备页岩气专用压裂支撑剂的方法，其特征在于：所述的步骤1）中在湿磨焦炭时，控制磨球、焦炭和水的质量比为(2～2.5):1:(0.6～0.8)，研磨时间为0.5h～1h。3.根据权利要求1所述的利用废矿渣制备页岩气专用压裂支撑剂的方法，其特征在于：所述的步骤1）中的焦炭为工业焦炭，质量要求指标为：固定炭的质量分数大于等于83％，硫的质量分数小于等于0.5％，挥发分的质量分数小于等于1.5％，灰分的质量分数小于等于15％。4.根据权利要求1所述的利用废矿渣制备页岩气专用压裂支撑剂的方法，其特征在于：所述的步骤2）中在湿磨混合料时，控制磨球、混合料和水的质量比为(2～3):1:(0.5～0.7)，研磨时间为0.5h～3h。5.根据权利要求1所述的利用废矿渣制备页岩气专用压裂支撑剂的方法，其特征在于：所述的步骤2）中的废矿渣为黄金尾矿废渣、铅锌矿尾矿废渣、磷矿废渣、铁矿废渣、锰矿废渣、钼矿废渣、钛矿渣、钡矿渣、铬矿渣、钴矿渣、钒矿渣、锑矿废渣、铜矿废渣、石墨矿废渣、稀土尾矿废渣、尖晶石矿渣、高铝粘土废渣中的一种或多种任意比例的混合物。6.根据权利要求1所述的利用废矿渣制备页岩气专用压裂支撑剂的方法，其特征在于：所述的步骤2）中的复合型烧结助剂按质量百分比是由60%～80%的活性Al2O3微粉和20%～40%的MgO微粉混合而成的，MgO微粉和活性Al2O3微粉的粒度均＜5μm。7.根据权利要求1所述的利用废矿渣制备页岩气专用压裂支撑剂的方法，其特征在于：所述的步骤2）中的铝矾土采用生铝矾土，生铝矾土中Al2O3的质量分数为65%～85％。8.根据权利要求1所述的利用废矿渣制备页岩气专用压裂支撑剂的方法，其特征在于：所述的步骤3）中的流化床喷雾造粒机造粒的液流速度为10kg/min，流化气速为1.8m/s～3.0m/s，床层温度为160℃，雾化压力为1.2MPa～1.5MPa。9.根据权利要求1所述的利用废矿渣制备页岩气专用压裂支撑剂的方法，其特征在于：所述的步骤3）中的电熔莫莱石砂为工业级球形颗粒，粒度在0.