本發(fā)明涉及一種利用廢料制備陶瓷復(fù)合材料的技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種復(fù)合結(jié)構(gòu)陶瓷支撐劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

中國(guó)目前積存鋼渣約4億噸以上，且每年以數(shù)百萬(wàn)噸的排渣量迅速遞增。大量鋼渣的棄置堆積占用越來(lái)越多的土地、污染環(huán)境、造成資源的浪費(fèi)，影響鋼鐵工業(yè)以及整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此有必要對(duì)鋼渣進(jìn)行減量化、資源化和高價(jià)值綜合利用研究。人們已經(jīng)開(kāi)發(fā)了多種有關(guān)鋼渣綜合利用的途徑，主要包括冶金、建筑材料、農(nóng)業(yè)利用、工程應(yīng)用等幾個(gè)領(lǐng)域?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外主要采用的工藝方法有棄渣法、水碎法、悶渣法、熱潑法、盤潑水冷法等。我國(guó)處理鋼渣的工藝與國(guó)外沒(méi)有太大的區(qū)別，主要是引進(jìn)一些設(shè)備，然而由于技術(shù)原因的限制，目前被利用的鋼渣有限，造渣料消耗和爐渣排放量未明顯減少,我國(guó)的鋼渣利用率僅為10％。

壓裂支撐劑(壓裂砂，proppant)是一種具有很高的壓裂強(qiáng)度和一定的流動(dòng)性的礦物或陶瓷質(zhì)顆粒的產(chǎn)品，主要用于石油、天然氣(包括頁(yè)巖氣)低滲透油氣井開(kāi)采。它是頁(yè)巖氣以及其它密閉油氣資源開(kāi)采必需的關(guān)鍵材料，也是國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)急需的高附加值產(chǎn)品。用于油氣開(kāi)采的壓裂支撐劑，按產(chǎn)品來(lái)源可分為石英砂和陶瓷支撐劑兩類。通常按強(qiáng)度和密度可分為石英砂、低密度陶瓷支撐劑、中密度陶瓷支撐劑和高密度陶瓷支撐劑。因石英砂球度低、破裂強(qiáng)度低，只能用于地表淺井。而油氣鉆井市場(chǎng)對(duì)壓裂支撐劑的主要需求集中于人工合成的陶瓷支撐劑。目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)陶瓷壓裂支撐劑的主要方法是以鋁礬土和高嶺土為原料，經(jīng)原料破碎、配料混合、造粒成球后在高達(dá)1500～1600℃的高溫下燒結(jié)而成。因燒成溫度高、產(chǎn)品密度大、能耗大、成本高，不能滿足用戶要求。

中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)(申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)：cn1730422a，申請(qǐng)公開(kāi)日：2006-02-08)公開(kāi)了高鈦石油壓裂支撐劑及其生產(chǎn)方法，該高鈦石油壓裂支撐劑的化學(xué)組分及質(zhì)量百分比含量為：5～45％的高鈦型高爐渣、10～30％的高爐磚、17～77％的鋁礬土和4～8％的復(fù)合燒結(jié)劑，該產(chǎn)品具備較好的抗壓能力，缺點(diǎn)是主要原料仍為高鋁礬土。

中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)(申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)：cn102718531a，申請(qǐng)公開(kāi)日：2012-10-10)公開(kāi)了一種利用金礦尾砂和藍(lán)晶石纖維制備復(fù)合型壓裂支撐劑的方法，該發(fā)明專利申請(qǐng)以金礦尾礦、藍(lán)晶石纖維、氧化鋁粉為原料制備陶瓷支撐劑，燒成條件為1350℃～1400℃保溫2h～3h，制備得到高強(qiáng)高韌、低密度和低破損率的復(fù)合型壓裂支撐劑。但金礦尾礦與鋼渣的組成成分、物相及結(jié)構(gòu)等方面差異巨大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供了一種復(fù)合結(jié)構(gòu)陶瓷支撐劑及其制備方法。本發(fā)明以煉鋼鋼渣作為主要原料，通過(guò)合理配料和燒結(jié)，在支撐劑基體中形成礦物的微晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，與此同時(shí)，利用藍(lán)晶石微粉的不可逆的自然分解反應(yīng)而在支撐劑基體中原位生成分散生長(zhǎng)的莫來(lái)石纖維，在陶瓷質(zhì)基體中起到纖維增強(qiáng)作用，制成的產(chǎn)品具備微晶-纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、表面光滑、耐酸性侵蝕，可廣泛用于石油天然氣鉆井支撐劑、混凝土集料及塑料填料等技術(shù)領(lǐng)域。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合結(jié)構(gòu)陶瓷支撐劑，包含的組分及質(zhì)量百分比含量為：鋼渣：50～80％，粉煤灰：3～20％，藍(lán)晶石微粉：2～30％，硅微粉：3～10％，粘土：2.5～20％，羧甲基纖維素：0.2～2％。

進(jìn)一步地，所述鋼渣為平爐渣、轉(zhuǎn)爐渣，或電爐渣中的一種或一種以上的混合物。

再進(jìn)一步地，所述粘土為高嶺土、膨潤(rùn)土、伊利石中的一種，或者任意比例的混合物。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還公開(kāi)了一種技術(shù)方案，即一種復(fù)合結(jié)構(gòu)陶瓷支撐劑的制備方法，包括如下步驟：

1)制備粉劑：將冷卻的鋼渣依次經(jīng)過(guò)破碎、烘干、粉碎、研磨和混合均勻，得到鋼渣粉；將粉煤灰和粘土粉碎、研磨和混合均勻，分別得到粉煤灰粉和粘土粉；

2)配料：取質(zhì)量百分比含量為2～30％的藍(lán)晶石微粉、3～10％的硅微粉與所述步驟1)制備的50～80％的鋼渣粉、3～20％的粉煤灰粉及2.5～18％的粘土粉混合并攪拌均勻，得到混合粉體；將質(zhì)量百分比含量為0.2～2％的羧甲基纖維素溶于水中形成羧甲基纖維素水溶液，取少量粘土粉加入到羧甲基纖維素水溶液中，充分?jǐn)嚢杈鶆蛐纬赡酀{；

3)成球：將所述步驟2)中的混合粉體倒入成球機(jī)內(nèi)，保證成球機(jī)的轉(zhuǎn)速為15～60轉(zhuǎn)/分鐘，采用噴霧器將所述步驟2)中的泥漿從混合粉體的上方噴灑，制備得到球狀顆粒；保持成球機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，采用噴粉機(jī)將粘土粉均勻的噴灑到球狀顆粒上，直至球狀顆粒變?yōu)榘咨蚧野咨?/p>

4)干燥：將所述步驟3)中變?yōu)榘咨蚧野咨那驙铑w粒置于溫度為100～110℃的干燥器中烘干2h以上，得到干燥后的球狀顆粒；

5)燒成：將所述步驟4)干燥后的球狀顆粒送入高溫窯爐中進(jìn)行燒結(jié)，控制燒結(jié)的溫度為1000～1400℃之間，保溫0.5～5h，制備得到陶瓷支撐劑的粗產(chǎn)品；

6)自磨拋光：待陶瓷支撐劑的粗產(chǎn)品冷卻到室溫后，送入自磨機(jī)中，得到拋光后的球粒；

7)表面處理：將所述步驟6)拋光后的球粒送入旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)，加熱至80～110℃，并加入耐酸聚合物，在球粒表面形成耐酸涂層，然后按照粒度要求篩分分級(jí)，即制備得到陶瓷支撐劑產(chǎn)品。

進(jìn)一步地，所述步驟5)中，控制燒結(jié)的溫度為1050～1400℃之間，保溫0.5～3h。

再進(jìn)一步地，所述步驟2)中，粘土粉和羧甲基纖維素水溶液的質(zhì)量比為1:5～30。

更進(jìn)一步地，所述步驟7)中，耐酸聚合物為礦物涂層通用的樹(shù)脂聚合物。

更進(jìn)一步地，所述步驟7)中，耐酸聚合物為酚醛樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂中的一種。

更進(jìn)一步地，所述鋼渣粉的粒徑≤75μm，粉煤灰粉的粒徑≤75μm，粘土粉的粒徑≤45μm，藍(lán)晶石微粉的粒徑≤45μm。

本發(fā)明原料和儀器設(shè)備的選用原理：

原料選擇：

1、鋼渣為平爐渣、轉(zhuǎn)爐渣，或電爐渣中的一種或一種以上的混合物，具體的選自武漢鋼鐵股份有限公司；粉煤灰選自武鋼自備火電廠。

2、藍(lán)晶石微粉作為商業(yè)化產(chǎn)品，是一種高鋁礦物原料，藍(lán)晶石在高溫條件下不可逆地分解為莫來(lái)石和熔體二氧化硅。藍(lán)晶石的分解是從顆粒表面開(kāi)始，逐漸向顆粒內(nèi)部推進(jìn)，因此，藍(lán)晶石顆粒的比表面積對(duì)其分解溫度和燒結(jié)性能有重要影響。粒度越小，比表面積越大，表面能越高，分解及燒結(jié)溫度越低。本發(fā)明的藍(lán)晶石微粉購(gòu)置于邢臺(tái)興國(guó)藍(lán)晶石制造有限公司；

3、硅微粉為商業(yè)化產(chǎn)品，為非結(jié)晶二氧化硅，是在冶煉硅鐵合金和工業(yè)硅時(shí)產(chǎn)生的sio2和si氣體與空氣中的氣體迅速氧化并冷凝而形成的一種超細(xì)粉體，是一種工業(yè)副產(chǎn)品。本發(fā)明的硅微粉購(gòu)置于甘肅博成硅業(yè)有限公司。

儀器選擇：

1、干燥器為為工業(yè)通用的干燥設(shè)備，如烘箱、干燥箱、隧道式干燥器等。

2、高溫窯爐為通用的工業(yè)窯爐，如回轉(zhuǎn)窯、輥道窯、隧道窯、推板窯。

3、自磨機(jī)為工業(yè)通用的設(shè)備，如筒磨機(jī)、無(wú)介質(zhì)球磨機(jī)等。

有益效果：

1、本發(fā)明以煉鋼鋼渣作為主要原料，有效地利用了工業(yè)固體廢棄物，具有原料來(lái)源豐富、工藝方法簡(jiǎn)單易行的優(yōu)點(diǎn)；

2、本發(fā)明在支撐劑燒成過(guò)程中，通過(guò)藍(lán)晶石微粉的不可逆的自然分解反應(yīng)而在陶瓷質(zhì)支撐劑基體內(nèi)原位生成莫來(lái)石纖維，對(duì)陶瓷質(zhì)基體起到纖維增強(qiáng)作用，制成的產(chǎn)品具備微晶-纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)，有較高的機(jī)械強(qiáng)度、表面光滑、耐酸性侵蝕，可廣泛用于石油天然氣鉆井支撐劑、混凝土集料及塑料填料等技術(shù)領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例制備的樣品圖片；

圖2為圖1的樣品斷面放大1000倍后的顯微結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

為了更好地解釋本發(fā)明，以下結(jié)合具體實(shí)施例的說(shuō)明書附圖進(jìn)一步闡明本發(fā)明的主要內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例1

一種復(fù)合結(jié)構(gòu)陶瓷支撐劑，包含的組分及質(zhì)量百分比含量為：鋼渣：63.8％，粉煤灰：5％，藍(lán)晶石微粉：8％，硅微粉：8％，粘土：15％，羧甲基纖維素：0.2％。

按照上述各組分的質(zhì)量百分比含量進(jìn)行如下工藝步驟操作：

1)制備粉劑：將冷卻的鋼渣(本實(shí)施例優(yōu)選武鋼的平爐渣)依次經(jīng)過(guò)破碎、烘干、粉碎、研磨和混合均勻，得到鋼渣粉，且所述鋼渣粉的粒徑為75μm或者75μm以下，本實(shí)施例優(yōu)選為75μm；將粉煤灰和粘土(本實(shí)施例優(yōu)選高嶺土)粉碎、研磨和混合均勻，分別得到粉煤灰粉和粘土粉，保證粉煤灰粉的粒徑為75μm或者75μm以下，本實(shí)施例優(yōu)選為75μm，粘土粉的粒徑為45μm或者45μm以下，本實(shí)施例優(yōu)選為45μm；

2)配料：取質(zhì)量百分比含量為8％的藍(lán)晶石微粉、8％的硅微粉與所述步驟1)中質(zhì)量百分比含量為63.8％的鋼渣粉、5％的粉煤灰粉及14％的粘土粉混合并攪拌均勻，得到混合粉體，所述藍(lán)晶石微粉的粒徑為45μm；將質(zhì)量百分比含量為0.2％的羧甲基纖維素溶于水中形成羧甲基纖維素水溶液，取質(zhì)量百分比為1％的粘土粉加入到羧甲基纖維素水溶液中，粘土粉和羧甲基纖維素水溶液的質(zhì)量比為1：5，充分?jǐn)嚢杈鶆蛐纬赡酀{；

3)成球：將所述步驟2)中的混合粉體倒入成球機(jī)內(nèi)，保證成球機(jī)的轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/分鐘，使混合粉體滾制成泥球，采用噴霧器將所述步驟3)中的泥漿從混合粉體的上方噴灑，制備得到球狀顆粒；保持成球機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，采用噴粉機(jī)將粘土粉均勻的噴灑到球狀顆粒上，直至球狀顆粒變?yōu)榛野咨?/p>

4)干燥：將所述步驟3)中變?yōu)榘咨那驙铑w粒置于溫度為105℃的干燥器中烘干4h，得到干燥后的球狀顆粒；

5)燒成：將所述步驟4)干燥后的球狀顆粒送入馬弗爐中進(jìn)行燒結(jié)，控制燒結(jié)的溫度為1230℃，保溫2.5h，制備得到陶瓷支撐劑的粗產(chǎn)品；

6)自磨拋光：待陶瓷支撐劑的粗產(chǎn)品冷卻到室溫后，送入自磨機(jī)中，通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)除去球粒表面附著物，使球粒表面拋光，并使球粒與粉塵分離，得到拋光后的球粒；

7)表面處理：將拋光后的球粒送入旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)，加熱至80℃，并加入液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂，旋轉(zhuǎn)5分鐘，使環(huán)氧樹(shù)脂充分分散涂覆于球粒表面，在球粒表面形成耐酸涂層，然后按照粒度要求篩分分級(jí)，即制備得到陶瓷支撐劑產(chǎn)品。

本實(shí)施例所制備的陶瓷支撐劑采用sy/t5108-2006《壓裂支撐劑性能指標(biāo)及測(cè)試推薦方法》測(cè)試，測(cè)試結(jié)果為：體積密度2.15g/cm³，產(chǎn)品圓度＞0.85，酸溶度＜5.0％，69mpa下壓碎率＜4.0％。

實(shí)施例2

一種復(fù)合結(jié)構(gòu)陶瓷支撐劑，包含的組分及質(zhì)量百分比含量為：鋼渣：69.5％，粉煤灰：15％，藍(lán)晶石微粉：5％，硅微粉：5％，粘土：5％，羧甲基纖維素：0.5％。

按照上述各組分的質(zhì)量百分比含量進(jìn)行如下工藝步驟操作：

1)制備粉劑：將冷卻的鋼渣(本實(shí)施例優(yōu)選武鋼的轉(zhuǎn)爐渣)依次經(jīng)過(guò)破碎、烘干、粉碎、研磨和混合均勻，得到鋼渣粉，且所述鋼渣粉的粒徑為60μm以下；將粉煤灰和粘土(本實(shí)施例優(yōu)選膨潤(rùn)土)粉碎、研磨和混合均勻，分別得到粉煤灰粉和粘土粉，保證粉煤灰粉的粒徑為60μm以下，粘土粉的粒徑為40μm以下；

2)配料：取質(zhì)量百分比含量為5％的藍(lán)晶石微粉、5％的硅微粉與所述步驟1)中質(zhì)量百分比含量為69.5％的鋼渣粉、15％的粉煤灰粉及4.5％的粘土粉，混合并攪拌均勻，得到混合粉體，所述藍(lán)晶石微粉的粒徑為25μm；將質(zhì)量百分比含量為0.5％的羧甲基纖維素溶于水中形成羧甲基纖維素水溶液，取質(zhì)量百分比含量為0.5％的粘土粉加入到羧甲基纖維素水溶液中，粘土粉和羧甲基纖維素水溶液的質(zhì)量比為1：5，充分?jǐn)嚢杈鶆蛐纬赡酀{；

3)成球：將所述步驟2)中的混合粉體倒入成球機(jī)內(nèi)，保證成球機(jī)的轉(zhuǎn)速為20轉(zhuǎn)/分鐘，使混合粉體滾制成泥球，采用噴霧器將所述步驟3)中的泥漿從混合粉體的上方噴灑，制備得到球狀顆粒；保持成球機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，采用噴粉機(jī)將粘土粉均勻的噴灑到球狀顆粒上，直至球狀顆粒變?yōu)榛野咨?/p>

4)干燥：將所述步驟3)中變?yōu)榘咨那驙铑w粒置于溫度為105℃的干燥器中烘干4h，得到干燥后的球狀顆粒；

5)燒成：將所述步驟4)干燥后的球狀顆粒送入馬弗爐中進(jìn)行燒結(jié)，控制燒結(jié)的溫度為1100～1250℃，保溫2h，制備得到陶瓷支撐劑的粗產(chǎn)品；

6)自磨拋光：待陶瓷支撐劑的粗產(chǎn)品冷卻到室溫后，送入自磨機(jī)中，通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)除去球粒表面附著物，使球粒表面拋光，并使球粒與粉塵分離，得到拋光后的球粒；

7)表面處理：將拋光后的球粒送入旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)，加熱至90℃，并加入液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂，旋轉(zhuǎn)5分鐘，使環(huán)氧樹(shù)脂充分分散涂覆于球粒表面，在球粒表面形成耐酸涂層，然后按照粒度要求篩分分級(jí)，即制備得到陶瓷支撐劑產(chǎn)品。

本實(shí)施例所制備的陶瓷支撐劑采用sy/t5108-2006《壓裂支撐劑性能指標(biāo)及測(cè)試推薦方法》測(cè)試，測(cè)試結(jié)果為：體積密度2.20g/cm³，產(chǎn)品圓度＞0.85，酸溶度＜4.5％，69mpa下壓碎率＜3.5％。

實(shí)施例3

一種復(fù)合結(jié)構(gòu)陶瓷支撐劑，包含的組分及質(zhì)量百分比含量為：鋼渣：74.5％，粉煤灰：10％，藍(lán)晶石微粉：5％，硅微粉：5％，粘土：5％，羧甲基纖維素：0.5％。

按照上述各組分的質(zhì)量百分比含量進(jìn)行如下工藝步驟操作：

1)制備粉劑：將冷卻的鋼渣(本實(shí)施例優(yōu)選武鋼的電爐渣)依次經(jīng)過(guò)破碎、烘干、粉碎、研磨和混合均勻，得到鋼渣粉，且所述鋼渣粉的粒徑為75μm以下；將粉煤灰和粘土(本實(shí)施例優(yōu)選伊利石)粉碎、研磨和混合均勻，分別得到粉煤灰粉和粘土粉，保證粉煤灰粉的粒徑為75μm以下，粘土粉的粒徑為45μm以下；

2)配料：取質(zhì)量百分比含量為5％的藍(lán)晶石微粉、5％的硅微粉與所述步驟1)中質(zhì)量百分比含量為74.5％的鋼渣粉、10％的粉煤灰粉及4.5％的粘土粉，混合并攪拌均勻，得到混合粉體，所述藍(lán)晶石微粉的粒徑為25μm以下；將質(zhì)量百分比含量為0.5％的羧甲基纖維素溶于水中形成羧甲基纖維素水溶液，取質(zhì)量百分比含量為0.5％的粘土粉加入到羧甲基纖維素水溶液中，粘土粉和羧甲基纖維素水溶液的質(zhì)量比為1：10，充分?jǐn)嚢杈鶆蛐纬赡酀{；

3)成球：將所述步驟2)中的混合粉體倒入成球機(jī)內(nèi)，保證成球機(jī)的轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/分鐘，使混合粉體滾制成泥球，采用噴霧器將所述步驟3)中的泥漿從混合粉體的上方噴灑，制備得到球狀顆粒；保持成球機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，采用噴粉機(jī)將粘土粉均勻的噴灑到球狀顆粒上，直至球狀顆粒變?yōu)榛野咨?/p>

4)干燥：將所述步驟3)中變?yōu)榘咨那驙铑w粒置于溫度為105℃的干燥器中烘干4h，得到干燥后的球狀顆粒；

5)燒成：將所述步驟4)干燥后的球狀顆粒送入馬弗爐中進(jìn)行燒結(jié)，控制燒結(jié)的溫度為1080～1250℃之間，保溫2h，制備得到陶瓷支撐劑的粗產(chǎn)品；

6)自磨拋光：待陶瓷支撐劑的粗產(chǎn)品冷卻到室溫后，送入自磨機(jī)中，通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)除去球粒表面附著物，使球粒表面拋光，并使球粒與粉塵分離，得到拋光后的球粒；

7)表面處理：將拋光后的球粒送入旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)，加熱至100℃，并加入酚醛樹(shù)脂，旋轉(zhuǎn)5分鐘，使酚醛樹(shù)脂充分分散涂覆于球粒表面，在球粒表面形成耐酸涂層，然后按照粒度要求篩分分級(jí)，即制備得到陶瓷支撐劑產(chǎn)品。

本實(shí)施例所制備的陶瓷支撐劑，樣品圖片如圖1所示，樣品斷面放大1000倍后的顯微結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，結(jié)合圖2可知，本發(fā)明的陶瓷支撐劑具有棒狀和顆粒狀微晶狀結(jié)構(gòu)，以鋼渣作為主要原料，在燒結(jié)過(guò)程中，通過(guò)藍(lán)晶石微粉的不可逆的自然分解反應(yīng)而原位生成莫來(lái)石纖維，在陶瓷質(zhì)基體中起到纖維增強(qiáng)作用，形成一種機(jī)械強(qiáng)度高、韌性好的微晶-纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的陶瓷支撐劑。

本實(shí)施例所制備的陶瓷支撐劑采用sy/t5108-2006《壓裂支撐劑性能指標(biāo)及測(cè)試推薦方法》測(cè)試，測(cè)試結(jié)果為：體積密度2.16g/cm³，產(chǎn)品圓度＞0.85，酸溶度＜4％，69mpa下壓碎率＜3.5％。

實(shí)施例4

一種復(fù)合結(jié)構(gòu)陶瓷支撐劑，包含的組分及質(zhì)量百分比含量為：鋼渣：64.5％，粉煤灰：20％，藍(lán)晶石微粉：5％，硅微粉：5％，粘土：5％，羧甲基纖維素：0.5％。

按照上述各組分的質(zhì)量百分比含量進(jìn)行如下工藝步驟操作：

1)制備粉劑：將冷卻的鋼渣(本實(shí)施例優(yōu)選武鋼的平爐渣)依次經(jīng)過(guò)破碎、烘干、粉碎、研磨和混合均勻，得到鋼渣粉，且所述鋼渣粉的粒徑為75μm以下；將粉煤灰和粘土(本實(shí)施例優(yōu)選高嶺土)粉碎、研磨和混合均勻，分別得到粉煤灰粉和粘土粉，保證粉煤灰粉的粒徑為75μm以下，粘土粉的粒徑為45μm以下；

2)配料：取質(zhì)量百分比含量為5％的藍(lán)晶石微粉、5％的硅微粉與所述步驟1)中質(zhì)量百分比含量為64.5％的鋼渣粉、20％的粉煤灰粉及4.5％的粘土粉，混合并攪拌均勻，得到混合粉體，所述藍(lán)晶石微粉的粒徑為25μm以下；將質(zhì)量百分比含量為0.5％的羧甲基纖維素溶于水中形成羧甲基纖維素水溶液，取質(zhì)量百分比含量為0.5％的粘土粉加入到羧甲基纖維素水溶液中，粘土粉和羧甲基纖維素水溶液的質(zhì)量比為1：20，充分?jǐn)嚢杈鶆蛐纬赡酀{；

3)成球：將所述步驟2)中的混合粉體倒入成球機(jī)內(nèi)，保證成球機(jī)的轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/分鐘，使混合粉體滾制成泥球，采用噴霧器將所述步驟3)中的泥漿從混合粉體的上方噴灑，制備得到球狀顆粒；保持成球機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，采用噴粉機(jī)將粘土粉均勻的噴灑到球狀顆粒上，直至球狀顆粒變?yōu)榛野咨?/p>

4)干燥：將所述步驟3)中變?yōu)榘咨那驙铑w粒置于溫度為105℃的干燥器中烘干4h，得到干燥后的球狀顆粒；

5)燒成：將所述步驟4)干燥后的球狀顆粒送入馬弗爐中進(jìn)行燒結(jié)，控制燒結(jié)的溫度為1200～1300℃之間，保溫2.5h，制備得到陶瓷支撐劑的粗產(chǎn)品；

6)自磨拋光：待陶瓷支撐劑的粗產(chǎn)品冷卻到室溫后，送入自磨機(jī)中，通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)除去球粒表面附著物，使球粒表面拋光，并使球粒與粉塵分離，得到拋光后的球粒；

7)表面處理：將拋光后的球粒送入旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)，加熱至80℃，并加入液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂，旋轉(zhuǎn)5分鐘，使環(huán)氧樹(shù)脂充分分散涂覆于球粒表面，在球粒表面形成耐酸涂層，然后按照粒度要求篩分分級(jí)，即制備得到陶瓷支撐劑產(chǎn)品。

本實(shí)施例所制備的陶瓷支撐劑采用sy/t5108-2006《壓裂支撐劑性能指標(biāo)及測(cè)試推薦方法》測(cè)試，測(cè)試結(jié)果為：體積密度2.15g/cm³，產(chǎn)品圓度＞0.85，酸溶度＜5％，69mpa下壓碎率＜3.5％。

實(shí)施例5

一種復(fù)合結(jié)構(gòu)陶瓷支撐劑，包含的組分及質(zhì)量百分比含量為：鋼渣：59.5％，粉煤灰：20％，藍(lán)晶石微粉：10％，硅微粉：5％，粘土：5％，羧甲基纖維素：0.5％。

按照上述各組分的質(zhì)量百分比含量進(jìn)行如下工藝步驟操作：

1)制備粉劑：將冷卻的鋼渣(本實(shí)施例優(yōu)選武鋼的平爐渣)依次經(jīng)過(guò)破碎、烘干、粉碎、研磨和混合均勻，得到鋼渣粉，且所述鋼渣粉的粒徑為75μm以下；將粉煤灰和粘土(本實(shí)施例優(yōu)選高嶺土)粉碎、研磨和混合均勻，分別得到粉煤灰粉和粘土粉，保證粉煤灰粉的粒徑為75μm以下，粘土粉的粒徑為45μm以下；

2)配料：取質(zhì)量百分比含量為10％的藍(lán)晶石微粉、5％的硅微粉與所述步驟1)中質(zhì)量百分比含量為59.5％的鋼渣粉、20％的粉煤灰粉及4.5％的粘土粉，混合并攪拌均勻，得到混合粉體，所述藍(lán)晶石微粉的粒徑為25μm以下；將質(zhì)量百分比含量為0.5％的羧甲基纖維素溶于水中形成羧甲基纖維素水溶液，取質(zhì)量百分比含量為0.5％的粘土粉加入到羧甲基纖維素水溶液中，粘土粉和羧甲基纖維素水溶液的質(zhì)量比為1：25，充分?jǐn)嚢杈鶆蛐纬赡酀{；

3)成球：將所述步驟2)中的混合粉體倒入成球機(jī)內(nèi)，保證成球機(jī)的轉(zhuǎn)速為40轉(zhuǎn)/分鐘，使混合粉體滾制成泥球，采用噴霧器將所述步驟3)中的泥漿從混合粉體的上方噴灑，制備得到球狀顆粒；保持成球機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，采用噴粉機(jī)將粘土粉均勻的噴灑到球狀顆粒上，直至球狀顆粒變?yōu)榛野咨?/p>

4)干燥：將所述步驟3)中變?yōu)榘咨那驙铑w粒置于溫度為105℃的干燥器中烘干4h，得到干燥后的球狀顆粒；

5)燒成：將所述步驟4)干燥后的球狀顆粒送入馬弗爐中進(jìn)行燒結(jié)，控制燒結(jié)的溫度為1200～1300℃之間，保溫2.5h，制備得到陶瓷支撐劑的粗產(chǎn)品；

6)自磨拋光：待陶瓷支撐劑的粗產(chǎn)品冷卻到室溫后，送入自磨機(jī)中，通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)除去球粒表面附著物，使球粒表面拋光，并使球粒與粉塵分離，得到拋光后的球粒；

7)表面處理：將拋光后的球粒送入旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)，加熱至80℃，并加入液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂，旋轉(zhuǎn)5分鐘，使環(huán)氧樹(shù)脂充分分散涂覆于球粒表面，在球粒表面形成耐酸涂層，然后按照粒度要求篩分分級(jí)，即制備得到陶瓷支撐劑產(chǎn)品。

本實(shí)施例所制備的陶瓷支撐劑采用sy/t5108-2006《壓裂支撐劑性能指標(biāo)及測(cè)試推薦方法》測(cè)試，測(cè)試結(jié)果為：體積密度2.08g/cm³，產(chǎn)品圓度＞0.85，酸溶度＜4％，69mpa下壓碎率＜3.5％。

實(shí)施例6

一種復(fù)合結(jié)構(gòu)陶瓷支撐劑，包含的組分及質(zhì)量百分比含量為：鋼渣：53％，粉煤灰：20％，藍(lán)晶石微粉：10％，硅微粉：10％，粘土：5％，羧甲基纖維素：2％。

按照上述各組分的質(zhì)量百分比含量進(jìn)行如下工藝步驟操作：

1)制備粉劑：將冷卻的鋼渣(本實(shí)施例優(yōu)選武鋼的平爐渣)依次經(jīng)過(guò)破碎、烘干、粉碎、研磨和混合均勻，得到鋼渣粉，且所述鋼渣粉的粒徑為75μm以下；將粉煤灰和粘土(本實(shí)施例優(yōu)選高嶺土)粉碎、研磨和混合均勻，分別得到粉煤灰粉和粘土粉，保證粉煤灰粉的粒徑為75μm以下，粘土粉的粒徑為45μm以下；

2)配料：取質(zhì)量百分比含量為10％的藍(lán)晶石微粉、10％的硅微粉與所述步驟1)中質(zhì)量百分比含量為53％的鋼渣粉、20％的粉煤灰粉及4.5％的粘土粉，混合并攪拌均勻，得到混合粉體，所述藍(lán)晶石微粉的粒徑為25μm以下；將質(zhì)量百分比含量為2％的羧甲基纖維素溶于水中形成羧甲基纖維素水溶液，取質(zhì)量百分比含量為0.5％的粘土粉加入到羧甲基纖維素水溶液中，粘土粉和羧甲基纖維素水溶液的質(zhì)量比為1：30，充分?jǐn)嚢杈鶆蛐纬赡酀{；

3)成球：將所述步驟2)中的混合粉體倒入成球機(jī)內(nèi)，保證成球機(jī)的轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/分鐘，使混合粉體滾制成泥球，采用噴霧器將所述步驟3)中的泥漿從混合粉體的上方噴灑，制備得到球狀顆粒；保持成球機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，采用噴粉機(jī)將粘土粉均勻的噴灑到球狀顆粒上，直至球狀顆粒變?yōu)榛野咨?/p>

4)干燥：將所述步驟3)中變?yōu)榘咨那驙铑w粒置于溫度為105℃的干燥器中烘干4h，得到干燥后的球狀顆粒；

5)燒成：將所述步驟4)干燥后的球狀顆粒送入馬弗爐中進(jìn)行燒結(jié)，控制燒結(jié)的溫度為1250～1350℃之間，保溫1.5h，制備得到陶瓷支撐劑的粗產(chǎn)品；

6)自磨拋光：待陶瓷支撐劑的粗產(chǎn)品冷卻到室溫后，送入自磨機(jī)中，通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)除去球粒表面附著物，使球粒表面拋光，并使球粒與粉塵分離，得到拋光后的球粒；

7)表面處理：將拋光后的球粒送入旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)，加熱至80℃，并加入液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂，旋轉(zhuǎn)5分鐘，使環(huán)氧樹(shù)脂充分分散涂覆于球粒表面，在球粒表面形成耐酸涂層，然后按照粒度要求篩分分級(jí)，即制備得到陶瓷支撐劑產(chǎn)品。

本實(shí)施例所制備的陶瓷支撐劑采用sy/t5108-2006《壓裂支撐劑性能指標(biāo)及測(cè)試推薦方法》測(cè)試，測(cè)試結(jié)果為：體積密度2.11g/cm³，產(chǎn)品圓度＞0.85，酸溶度＜4％，69mpa下壓碎率＜3.5％。