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利用土矿废矿渣制备高密度高强度的陶粒砂

阅读:1068发布:2020-06-21

专利汇可以提供利用土矿废矿渣制备高密度高强度的陶粒砂专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种利用 铝 土矿废矿渣制备高 密度 高强度的陶粒砂,其主要制备工艺为:原料选择、 焙烧 、 粉碎 、配料、制粒、烘干和 烧结 ,选择广西平果铝土矿废弃的铝土矿渣和贵州铝土矿为主原料,对广西铝土矿渣先经过除 铁 处理再进行焙烧,降低铝土矿中的铁含量高,从而适合用于陶粒砂的生产需要。本发明制备的高密度高强度陶粒砂的 体积密度 为1.87g/cm3,球度圆度为0.9,抗86MPa的 破碎 率为7.22~7.78%,满足了中深油、气深井 支撑 剂 的性能要求。本发明制备工艺简单,原料丰富易得、成本低,容易实现工业化生产,具有很好的应用前景。,下面是利用土矿废矿渣制备高密度高强度的陶粒砂专利的具体信息内容。

1.一种利用土矿废矿渣制备高密度高强度的陶粒砂,其特征在于:包括原料选择、焙烧粉碎、配料、制粒、烘干和烧结,主要工艺步骤为:
(1)原料选择:选择铝土矿废弃的铝土矿渣和铝矿为主要原料,并加入烧结助剂辅料;所述铝土矿渣为平果铝土矿渣,所述铝铁矿为贵州铝铁矿;
(2)焙烧:将上述原料在1000℃下进行焙烧;
(3)配料:将已焙烧好的原料按重量份数:铝土矿废弃渣30~60份,铝铁矿10~20份,烧结助剂0.6份,备用;
(4)粉碎:将各组份原料用球磨机机分别粉碎至600目,或者按投料配比混合粉碎,备用;
(5)制粒:将步骤(4)的物料用德国进口的半自动制粒机按常规方法制粒;
(6)烘干和烧结:将步骤(5)的制粒物料在70-100℃下干燥,然后加入回转窑烧结,控制温度为1410~1420℃、时间为30-40分钟,即可得到高密度高强度陶粒砂。
2.根据权利要求1所述一种利用铝土矿废矿渣制备高密度高强度的陶粒砂,其特征在于:所述铝土矿渣先经过除铁处理及焙烧处理后,控制Al2O3的重量含量为69~73%,Fe2O3的重量含量为10~13%。
3.根据权利要求1所述一种利用铝土矿废矿渣制备高密度高强度的陶粒砂,其特征在于:所述述贵州铝铁矿其Al2O3焙烧后的重量含量为85~89 %,Fe2O3的重量含量为3~
5 %。
4.根据权利要求3所述一种利用铝土矿废矿渣制备高密度高强度的陶粒砂,其特征在于:所述烧结助剂为预糊化淀粉
5.根据权利要求1所述一种利用铝土矿废矿渣制备高密度高强度的陶粒砂,其特征在于:所述高密度高强度陶粒砂的粒径为20~50目,体积密度为1.87 g/cm3,抗86MPa的破碎率为7.22~7.78 % 。

说明书全文

利用土矿废矿渣制备高密度高强度的陶粒砂

技术领域

[0001] 本发明涉及一种石油、天然气开采压裂工艺用材料,尤其是一种利用铝土矿废矿渣制备高密度高强度的陶粒砂。

背景技术

[0002] 陶粒砂又名石油压裂支撑剂,由于陶粒砂堆积密度较小,内部多孔,形态、成分较均一,且具有一定的强度和坚固性,因而具有质轻、抗震和良好的隔绝性(保温、隔热隔音、隔潮)等的特点,还被广泛应用于建筑、冶金、化工、石油农业等领域。陶粒砂按原料分为铝土陶粒砂、灰陶粒砂、黏土陶粒砂等,其中铝钒土陶粒砂是铝钒土、煤等多种原材料,经过破碎,细碎,粉磨、制粒和高温烧结等多道工艺制作而成,具有耐高温、高压、强度高、导流能强、及耐腐蚀等特点,主要用于油田井下支撑,以增加石油天然气的产量,属环保产品。铝钒土陶粒砂是天然石英砂、玻璃球、金属球等中低强度支撑剂的替代品,对增产石油、天然气有良好效果,且能降低成本。铝钒土陶粒砂是目前需求量最大的陶粒砂品种之一。
[0003] 在石油或天然气进行深井开采时,将高闭合压力低渗透性矿床经压裂处理后,使含油气岩层裂开,油气从裂缝形成的通道中汇集而出,使用铝钒土陶粒砂材料随同高压溶液进入地层充填在岩层裂隙中,起到支撑裂隙不因应力释放而闭合的作用,从而保持高导流能力,使油气畅通,增加产量。铝钒土陶粒砂应用于深井压裂施工时,将其填充到低渗透矿床的岩层裂隙中,进行高闭合压裂处理,使含油气岩层裂开,起到支撑裂隙不因应力释放而闭合,从而保持油气的高导流能力,不但能增加油气产量,而且更能延长油气井服务年限。目前,在市面上卖的高密度、高强度产品技术指标为20-40目,体积密度为1.82-1.883
g/cm,在86 MPa下抗损率≤10 %,而更高强度和密度的陶粒支撑剂则很少,尤其是在86MPa
3
下,破碎率<8 %,体积密度>1.80 g/cm的高密度、高强度陶粒砂支撑剂基本都是国外进口。因此,制备高密度、高强度陶粒砂支撑剂显得尤为重要。

发明内容

[0004] 本发明将针对上述存在的问题,提供一种利用铝土矿废矿渣制备高密度高强度的陶粒砂。本陶粒砂是以原料丰富易得、成本低的铝土矿废弃的铝土矿渣和贵州铝土矿为主原料,经过原料选择、焙烧粉碎、配料、制粒、烘干和烧结而成。
[0005] 本发明采用的技术方案为:一种利用铝土矿废矿渣制备高密度高强度的陶粒砂,其特征在于:包括原料选择、焙烧、粉碎、配料、制粒、烘干和烧结,主要工艺步骤为:
(1)原料选择:选择铝土矿废弃的铝土矿渣和铝矿为主要原料,并加入烧结助剂辅料;所述铝土矿渣为平果铝土矿渣,所述铝铁矿为贵州铝铁矿;
(2)焙烧:将上述原料在1000℃下进行焙烧;
(3)配料:将已焙烧好的原料按重量份数:铝土矿废弃渣30~60份,铝铁矿10~20份,烧结助剂0.6份,备用;
(4)粉碎:将各组份原料用球磨机机分别粉碎至600目,或者按投料配比混合粉碎,备用;
(5)制粒:将步骤(4)的物料用德国进口的半自动制粒机按常规方法制粒;
(6)烘干和烧结:将步骤(5)的制粒物料在70-100℃下干燥,然后加入回转窑烧结,控制温度为1410~1420℃、时间为30-40分钟,即可得到高密度高强度陶粒砂。
[0006] 以上所述铝土矿渣先经过除铁处理及焙烧处理后,控制Al2O3的重量含量为69~73%,Fe2O3的重量含量为10~13 %。
[0007] 以上所述述贵州铝铁矿其Al2O3焙烧后的重量含量为85~89 %,Fe2O3的重量含量为3~5 %。
[0008] 以上所述烧结助剂为预糊化淀粉
[0009] 以上所述高密度高强度陶粒砂的粒径为20~50目,体积密度为1.87 g/cm3,抗86MPa的破碎率为7.22~7.78 % 。
[0010] 本发明的优点和取得的有益效果为:(1)本发明是以铝土矿废弃的铝土矿渣和贵州铝土矿为主原料,原料丰富易得,成本低。铝土矿渣先经过除铁处理及焙烧处理后,使铝土矿渣的Al2O3的重量含量由60-63 %提升至70 %左右,铝土矿渣的Fe2O3重量含量由26-29 %降低至10-13 %,充分改变广西铝土矿铁含量高,不适合用于陶粒砂生产的缺点。本发明能将广西平果铝业沉砂池中废弃的
500吨铝土矿渣变废为宝,实现了资源的综合利用,不仅可以铝土矿渣制成高密度高强度的陶粒砂,并且解决了铝土矿渣对环境污染问题。
[0011] (2)本发明制备工艺简单,能耗低,容易实现工业化生产。
[0012] (3)本发明制备得到的陶粒砂为高密度高强度的陶粒砂,其体积密度为1.87 g/cm3,抗破碎率(86MPa)为7.22~7.78 %,满足了在86MPa下,破碎率<8 %,体积密度>1.80 g/cm3,满足了高密度、高强度的陶粒砂支撑剂的技术性能要求,解决了国内高密度、高强度陶粒砂市场供不应求的问题。
[0013] (4)本发明制备的高密度高强度的陶粒砂为中深油、气开采提供良好的基础保障,具有很好的市场应用前景。

具体实施方式

[0014] 下面将结合具体实施例对本发明进一步说明,但本发明的保护范围不限于以下实施例。
[0015] 本发明以广西平果铝土矿渣和贵州铝铁矿为主要原料,其中铝土矿渣先经过常规的除铁技术处理及焙烧处理后,其Al2O3含量由60~63 %提升至69~73%,Fe2O3含量由22-24 %降低至10-13 %;所述贵州铝土矿Al2O3灼减后的含量在85~89 %,Fe2O3在3~
3
5 %;本陶粒砂的粒径为20~50目,体积密度为1.87 g/cm,抗破碎率(86MPa)为7.22~
7.78 %。
[0016] 实施例1一种利用铝土矿废矿渣制备高密度高强度的陶粒砂,主要工艺步骤为:
(1)原料选择:选择广西平果铝土矿渣和贵州铝铁矿为主要原料,加入预糊化淀粉烧结助剂;
(2)焙烧:将上述原料在1000℃下进行焙烧;
(3)配料:将已焙烧的原料按重量份数:Al2O3含量为70.24%、Fe2O3含量为12.6%的铝土矿废弃渣30kg,Al2O3含量为88.8%、Fe2O3含量为4.05%的铝铁矿10kg,烧结助剂预糊化淀粉0.6kg;
(4)粉碎:将各组份原料用球磨机机分别粉碎至600目,备用;
(5)制粒:将步骤(4)的物料用德国进口的半自动制粒机按常规方法制粒,控制粒径的大小为20-40目;
(6)烘干和烧结:将步骤(5)的制粒物料在70℃的条件下干燥,然后加入回转窑在温度为1410℃条件下烧结40分钟,即可得到高密度高强度陶粒砂。
[0017] 实施例2一种利用铝土矿废矿渣制备高密度高强度的陶粒砂,主要工艺步骤为:
(1)原料选择:选择广西平果铝土矿渣和贵州铝铁矿为主要原料,并加入预糊化淀粉烧结助剂;
(2)焙烧:将上述原料在1000℃下进行焙烧;
(3)配料:将已粉碎的原料按重量份数:Al2O3含量为69.38%、Fe2O3为11.2%的铝土矿废弃渣45kg,Al2O3含量为88.8%、Fe2O3含量为4.05%的铝铁矿15kg,烧结助剂预糊化淀粉
0.9kg;
(4)粉碎:将各组份原料用球磨机机分别粉碎至600目,备用;
(5)制粒:将步骤(4)的物料用德国进口的半自动制粒机机按常规方法制粒,粒径大小为20-40目;
(6)烘干和烧结:将步骤(5)的制粒物料在80℃下干燥,然后加入回转窑在温度为
1420℃的条件下烧结35分钟,即可得到高密度高强度陶粒砂。
[0018] 实施例3一种利用铝土矿废矿渣制备高密度高强度的陶粒砂,主要工艺步骤为:
(1)原料选择:选择广西平果铝土矿渣和贵州铝铁矿为主要原料,并加入烧结助剂预糊化淀粉;
(2)焙烧:将上述原料在1000℃下进行焙烧;
(3)配料:将已粉碎的原料按重量份数:Al2O3含量为72.76%、Fe2O3含量为10.80%的铝土矿废弃渣60kg,Al2O3含量为88.8%、Fe2O3含量4.02为的铝铁矿20kg,烧结助剂1.2kg混合均匀,备用;
(4)粉碎:将各组份原料用球磨机机分别粉碎至600目,备用;
(5)制粒:将步骤(4)的物料用德国进口制粒机按常规方法制粒,粒径大小为30-50目;
(6)烘干和烧结:将步骤(5)的制粒物料在100℃的条件下干燥,然后加入回转窑在温度为1410℃,的条件下烧结40分钟,即可得到高密度高强度陶粒砂。
[0019] 实施例4一种利用铝土矿废矿渣制备高密度高强度的陶粒砂,主要工艺步骤为:
(1)原料选择:选择广西平果铝土矿渣和贵州铝铁矿为主要原料,并加入预糊化淀粉烧
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