專利名稱：一種利用粉煤灰制備的低密度陶粒支撐劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機(jī)非金屬陶瓷材料領(lǐng)域，具體涉及一種利用粉煤灰制備的低密度陶粒支撐劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
石油壓裂支撐劑(陶粒砂)是一種陶瓷顆粒產(chǎn)品，具有很高的壓裂強(qiáng)度，主要用于油田井下支撐，以增加石油天然氣的產(chǎn)量，屬環(huán)保產(chǎn)品。此產(chǎn)品是天然石英砂、玻璃球、金屬球等中低強(qiáng)度支撐劑的替代品，對增產(chǎn)石油天然氣有良好效果。石油天然氣深井開采時(shí)，高閉合壓力低滲透性礦床經(jīng)壓裂處理后，使含油氣巖層裂開，油氣從裂縫形成的通道中匯集而出。用石油壓裂支撐劑隨同高壓溶液進(jìn)入地層充填在巖層裂隙中，起到支撐裂隙不因應(yīng)力釋放而閉合的作用，從而保持高導(dǎo)流能力，使油氣暢通，增加產(chǎn)量。實(shí)踐證明，使用石油壓裂支撐劑壓裂的油井可提高產(chǎn)量30-50%，還能延長油氣井服務(wù)年限，是石油、天然氣低滲透油氣井開采、施工的關(guān)鍵材料。產(chǎn)品應(yīng)用于深井壓裂施工時(shí)，將其填充到低滲透礦床的巖層裂隙中，進(jìn)行高閉合壓裂處理，使含油氣巖層裂開，起到支撐裂隙不因應(yīng)力釋放而閉合，從而保持油氣的高導(dǎo)流能力，不但能增加油氣產(chǎn)量，而且更能延長油氣井服務(wù)年限。通常人們習(xí)慣將支撐劑密度劃分為三種類別低密度、中密度和高密度，一般情況下以體積密度和視密度分別是I. 65 g/cm3以下和3. O g/cm3以下稱為低密度支撐劑；1. 65g/cm3 I. 80 g/cm3 和 3. 00 g/cm3 3. 35g/cm3 為中密度支撐劑；I. 80g/cm3 以上和 3. 35g/cm3以上為高密度支撐劑。煤矸石是采煤過程和洗煤過程中排放的固體廢物，是一種在成煤過程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅(jiān)硬的黑灰色巖石。煤矸石其主要成分是A1203、SiO2,另外還含有數(shù)量不等的Fe203、CaO、MgO, Na2O, K2O, P2O5> SO3和微量稀有元素(鎵、銀、鈦、鈷)。專利申請?zhí)枮?00910023599. X的專利申請文件公開了一種添加有煤矸石的石油壓裂支撐劑。但是煤矸石中的有害元素，如硫、鉀、鈉等的含量偏高，煤矸石的用量偏高時(shí)會(huì)影響石油壓裂支撐劑的質(zhì)量，使產(chǎn)品強(qiáng)度下降，破碎率上升；且由于煤矸石的硫的含量較高，生產(chǎn)時(shí)會(huì)排放污染環(huán)境的有害氣體，如二氧化硫等；煤矸石的粒徑一般較大，使用時(shí)，需要現(xiàn)將其磨碎至合格的粒度。粉煤灰，是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細(xì)灰，粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物。我國火電廠粉煤灰的主要氧化物組成為Si02、A1203、FeO、Fe2O3> CaO、TiO2等。粉煤灰是我國當(dāng)前排量較大的工業(yè)廢渣之一，隨著電力工業(yè)的發(fā)展，燃煤電廠的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加處理，就會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵，污染大氣；若排入水系會(huì)造成河流淤塞，而其中的有毒化學(xué)物質(zhì)還會(huì)對人體和生物造成危害。我國又是一個(gè)人均占有資源儲(chǔ)量有限的國家，粉煤灰的綜合利用，變廢為寶、變害為利，已成為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，是解決我國電力生產(chǎn)環(huán)境污染，資源缺乏之間矛盾的重要手段，也是電力生產(chǎn)所面臨解決的任務(wù)之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用粉煤灰制備的低密度陶粒支撐劑及其制備方法。本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用粉煤灰制備的低密度陶粒支撐劑的制備方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種利用粉煤灰制備的低密度陶粒支撐劑，按重量百分含量計(jì)，該支撐劑包括以下原料組分鋁礬土 60% 80%、粉煤灰10% 30%和錳粉5% 10%。各原料組分之和為100%。所述鋁礬土的粒徑彡300目(O. 045mm)，優(yōu)選為300 600目；所述錳粉的粒徑(300 目(O. 045mm)，優(yōu)選為 300 600 目。·
所述鋁礬土中主要化學(xué)成分的重量百分含量為=Al2含量659Γ78%，Si含量4%-12%、Fe含量1°/Γ7%、Ti含量2°/Γ4% ;所述錳粉中主要化學(xué)成分的重量百分含量為錳含量 55% 65%、Si 含量 25% 35%。。上述的利用粉煤灰制備的低密度陶粒支撐劑，其采用以下方法制備(I)按比例將鋁礬土、粉煤灰和錳粉混合均勻得到混合物料；(2)將混合物料投入到造粒機(jī)中制粒，得到陶粒坯體；使用噴霧法加水,加水量為混合物料重量的10% 20% ；(3)將陶粒坯體篩分后烘干，然后在128(Γ1360 下煅燒保溫2 4小時(shí)，得到低密度陶粒支撐劑。上述的利用粉煤灰制備的低密度陶粒支撐劑的制備方法，包括以下步驟(I)按比例將鋁礬土、粉煤灰和錳粉混合均勻得到混合物料；(2)將混合物料投入到造粒機(jī)中制粒，得到陶粒坯體；使用噴霧法加水,加水量為混合物料重量的10% 20% ；(3)將陶粒坯體篩分后烘干，然后在128(Γ1360 下煅燒保溫2 4小時(shí)，得到低密度陶粒支撐劑。本發(fā)明的有益效果粉煤灰的主要成分為A1203、SiO2,且Al2O3和SiO2的含量比煤矸石高，純度也比煤矸石高，不會(huì)影響陶粒的質(zhì)量，且粉煤灰的密度較低，適于作為制備低密度陶粒的原料。粉煤灰原料的分布廣泛，可利用粉煤灰替代越來越少的高鋁土資源，節(jié)約不可再生資源。采用粉煤灰作為原料制備的低密度陶粒支撐劑與煤矸石相比可顯著降低低密度陶粒支撐劑的破碎率，降低陶粒支撐劑的體積密度，提高陶粒支撐劑的產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本。開發(fā)粉煤灰的綜合利用途徑，變廢為寶、變害為利，解決粉煤灰排放所帶來的環(huán)境污染。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I該支撐劑包括以下原料組分鋁礬土 70%、粉煤灰25%和錳粉5%。所述鋁礬土中主要化學(xué)成分的重量百分含量為=Al2含量659Γ78%，Si含量4%-12%、Fe含量1°/Γ7%、Ti含量2°/Γ4% ;所述的鋁礬土的粒徑為320目；所述錳粉中主要化學(xué)成分的重量百分含量為錳含量55°/Γ65%、Si含量25% 35%。所述錳粉的粒徑為320目。制備過程(I)按比例將鋁礬土、粉煤灰和錳粉混合均勻得到混合物料；(2)將混合物料投入到造粒機(jī)中制粒，得到陶粒坯體(成型粒徑為O. 5-1. Omm);使用噴霧法加水，加水量為混合物料重量的15% ；(3)將陶粒坯體篩分后烘干，然后在1300°C下煅燒保溫3小時(shí)，得到低密度陶粒支撐劑。實(shí)施例2該支撐劑包括以下原料組分鋁礬土 65%、粉煤灰30%和錳粉5%。
所述鋁礬土中主要化學(xué)成分的重量百分含量為Al2含量659Γ78%，Si含量4%-12%、Fe含量1°/Γ7%、Ti含量2°/Γ4% ;所述的鋁礬土的粒徑為320目；所述錳粉中主要化學(xué)成分的重量百分含量為錳含量55°/Γ65%、Si含量25% 35%。所述錳粉的粒徑為320目。制備過程(I)按比例將鋁礬土、粉煤灰和錳粉混合均勻得到混合物料；(2)將混合物料投入到造粒機(jī)中制粒，得到陶粒坯體(成型粒徑為O. 5-1. Omm);使用噴霧法加水，加水量為混合物料重量的15% ；(3)將陶粒坯體篩分后烘干，然后在1300°C下煅燒保溫3小時(shí)，得到低密度陶粒支撐劑。實(shí)施例3該支撐劑包括以下原料組分鋁礬土 80%、粉煤灰14%和錳粉6%。所述鋁礬土中主要化學(xué)成分的重量百分含量為=Al2含量659Γ78%，Si含量4%-12%、Fe含量1°/Γ7%、Ti含量2°/Γ4% ;所述的鋁礬土的粒徑為320目；所述錳粉中主要化學(xué)成分的重量百分含量為錳含量55°/Γ65%、Si含量25% 35%。所述錳粉的粒徑為320目。制備過程(I)按比例將鋁礬土、粉煤灰和錳粉混合均勻得到混合物料；(2)將混合物料投入到造粒機(jī)中制粒，得到陶粒坯體(成型粒徑為O. 5-1. Omm);使用噴霧法加水，加水量為混合物料重量的15% ；(3)將陶粒坯體篩分后烘干，然后在1300°C下煅燒保溫3小時(shí)，得到低密度陶粒支撐劑。實(shí)施例4該支撐劑包括以下原料組分鋁礬土 63%、粉煤灰30%和錳粉7%。所述鋁礬土中主要化學(xué)成分的重量百分含量為Al2含量659Γ78%，Si含量4%-12%、Fe含量1°/Γ7%、Ti含量2°/Γ4% ;所述的鋁礬土的粒徑為320目；所述錳粉中主要化學(xué)成分的重量百分含量為錳含量55°/Γ65%、Si含量25% 35%。所述錳粉的粒徑為320目。制備過程(I)按比例將鋁礬土、粉煤灰和錳粉混合均勻得到混合物料；(2)將混合物料投入到造粒機(jī)中制粒，得到陶粒坯體(成型粒徑為O. 5-1. Omm);使用噴霧法加水，加水量為混合物料重量的15% ；
(3)將陶粒坯體篩分后烘干，然后在1300°C下煅燒保溫3小時(shí)，得到低密度陶粒支撐劑。比較例I該支撐劑包括以下原料組分鋁礬土 70%、煤矸石25%和錳粉5%。所述鋁礬土中主要化學(xué)成分的重量百分含量為=Al2含量659Γ78%，Si含量4%-12%、Fe含量1°/Γ7%、Ti含量2°/Γ4% ;所述的鋁礬土的粒徑為320目；所述錳粉中主要化學(xué)成分的重量百分含量為錳含量55°/Γ65%、Si含量25% 35%。所述錳粉的粒徑為320目。制備過程(I)將煤矸石粉碎成過320目的細(xì)粉，然后按比例同鋁礬土和錳粉混合均勻得到混合物料； (2)將混合物料投入到造粒機(jī)中制粒，得到陶粒坯體(成型粒徑為O. 5-1. Omm);使用噴霧法加水，加水量為混合物料重量的15% ；(3)將陶粒坯體篩分后烘干，然后在1300°C下煅燒保溫3小時(shí)，得到低密度陶粒支撐劑。表I為實(shí)施例1-4和比較例I的產(chǎn)品質(zhì)量檢測結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種利用粉煤灰制備的低密度陶粒支撐劑，其特征在于按重量百分含量計(jì)，該支撐劑包括以下原料組分鋁礬土 60% 80%、粉煤灰10% 30%和錳粉5% 10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用粉煤灰制備的低密度陶粒支撐劑，其特征在于所述的鋁 >礬土的粒徑< 300目；所述錳粉的粒徑< 300目。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用粉煤灰制備的低密度陶粒支撐劑，其特征在于所述鋁礬土中主要化學(xué)成分的重量百分含量為=Al2含量65°/Γ78%，Si含量4%-12%、Fe含量1°/Γ7%、Ti含量29Γ4% ;所述錳粉中主要化學(xué)成分的重量百分含量為錳含量55%飛5%、Si含量259^35%。。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用粉煤灰制備的低密度陶粒支撐劑，其特征在于采用以下方法制備 (1)按比例將鋁礬土、粉煤灰和錳粉混合均勻得到混合物料； (2)將混合物料投入到造粒機(jī)中制粒，得到陶粒坯體；使用噴霧法加水，加水量為混合物料重量的10% 20% ； (3)將陶粒坯體篩分后烘干，然后在128(T136(TC下煅燒保溫2 4小時(shí)，得到低密度陶粒支撐劑。
5.權(quán)利要求I所述的利用粉煤灰制備的低密度陶粒支撐劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)按比例將鋁礬土、粉煤灰和錳粉混合均勻得到混合物料； (2)將混合物料投入到造粒機(jī)中制粒，得到陶粒坯體；使用噴霧法加水，加水量為混合物料重量的10% 20% ； (3)將陶粒坯體篩分后烘干，然后在128(T136(TC下煅燒保溫2 4小時(shí)，得到低密度陶粒支撐劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用粉煤灰制備的低密度陶粒支撐劑及其制備方法，按重量百分含量計(jì)，該支撐劑包括以下原料組分鋁礬土60%~80%、粉煤灰10%~30%和錳粉5%~10%。粉煤灰的主要成分為Al2O3、SiO2，且Al2O3和SiO2的含量比煤矸石高，純度也比煤矸石高，不會(huì)影響陶粒的質(zhì)量，且粉煤灰的密度較低，適于作為制備低密度陶粒的原料。粉煤灰原料的分布廣泛，可利用粉煤灰替代越來越少的高鋁土資源，節(jié)約不可再生資源。采用粉煤灰作為原料制備的低密度陶粒支撐劑與煤矸石相比可顯著降低低密度陶粒支撐劑的破碎率，降低陶粒支撐劑的體積密度和濁度，提高陶粒支撐劑的產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，解決粉煤灰排放所帶來的環(huán)境污染。
文檔編號C09K8/80GK102899015SQ20121035304
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者黃錫明 申請人:宜興市騰飛陶粒制造有限公司