一种利用低碳煤矸石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*CN103288430A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103288430103288430A(43)申请公布日2013.09.11(21)申请号201310182294.X(22)申请日2013.05.16(71)申请人陕西科技大学地址712081陕西省咸阳市人民西路49号(72)发明人陈平殷海荣(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.C04B35/14(2006.01)C04B35/185(2006.01)C04B35/80(2006.01)C04B35/64(2006.01)C09K8/80(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书7页说明书7页附图1页附图1页(54)发明名称一种利用低碳煤矸石制备页岩气专用压裂支撑剂的方法(57)摘要一种利用低碳煤矸石制备页岩气专用压裂支撑剂的方法，将低碳煤矸石球磨过筛，取过筛后的煤矸石和焦炭、硅微粉、锰矿渣放入球磨机中湿磨形成混合泥浆，将混合泥浆采用喷雾干燥塔干燥，再经打散，以煤矸石母粒为种子，在糖衣机造粒中密实成球，后经焦炭粉包裹成型，成型颗粒放入坩锅中，并置于电炉内以自蔓延方式超低温烧结并自然冷却后取出，即得页岩气专用压裂支撑剂。本发明有助于节约优质的天然矿物资源，降低烧成温度，缩短烧成周期，节约能源，提高了产品的综合性能；采用二次成球工艺成型，发挥自蔓延烧结的优势，大大降低了能耗，操作更加方便易控，有利于工业化大生产；制备的支撑剂密度低，强度高，具有耐高温、耐腐蚀等优良特性。CN103288430ACN103284ACN103288430A权利要求书1/2页1.一种利用低碳煤矸石制备页岩气专用压裂支撑剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）将低碳煤矸石放入球磨机中干磨，然后过120目筛，得到煤矸石粉，未通过120目筛的低碳煤矸石过48目～70目筛，将两筛之间的筛余物颗粒收集成为煤矸石母粒，将焦炭放入球磨机中干磨，然后过180目筛，得到焦炭粉；2）按质量百分比，将68%～78%的煤矸石粉、15%～25%的锰矿渣、5%～10%的硅微粉、0.5%～1%的焦炭混合，得混合料；然后将混合料放入球磨机中湿磨混匀形成混合泥浆；将混合泥浆干燥，制成粉料颗粒；3）将粉料颗粒打散成微粉，得造粒粉料；4）以煤矸石母粒为种子，以造粒粉料为成长剂，采用糖衣机造粒，造粒过程中喷洒雾化水，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成型颗粒；5）以成型颗粒为种子，以焦炭粉为成长剂，采用糖衣机造粒，造粒过程中喷洒雾化水，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；6）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，以5℃/min～15℃/min的加热速度升至750℃～850℃，保温1h～2h，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所述的利用低碳煤矸石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）中在干磨低碳煤矸石时，控制磨球和低碳煤矸石的质量比为(2～3):1，研磨时间为0.5h～2h；在干磨焦炭时，控制磨球和焦炭的质量比为(2～3):1，研磨时间为0.5h～2h。3.根据权利要求1所述的利用低碳煤矸石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）中的低碳煤矸石为碳质量分数在2.5％～7.5％的非自燃煤矸石，所述的步骤1）～2）中的焦炭采用工业焦炭，工业焦炭的质量指标要求为：固定炭质量分数大于等于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所述的利用低碳煤矸石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所述的利用低碳煤矸石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）中的硅微粉为工业级，粒度＜5μm，纯度＞95％；锰矿渣的粒度＜5mm，MnO2的质量分数小于等于5％。6.根据权利要求1所述的利用低碳煤矸石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）的干燥是采用在压力式喷雾干燥塔实现的，且压力式喷雾干燥塔的进风温度为270℃～300℃，热风炉温度为400℃～500℃，排风温度为100℃～115℃，混合泥浆压力为330Pa～350Pa。7.根据权利要求1所述的利用低碳煤矸石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）中的粉料颗粒采用粉体解聚