利用鋁土礦廢礦渣制備高密度高強度的陶粒砂的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種石油、天然氣開采壓裂工藝用材料，尤其是一種利用鋁土礦廢礦 渣制備高密度高強度的陶粒砂。
【背景技術(shù)】
[0002] 陶粒砂又名石油壓裂支撐劑，由于陶粒砂堆積密度較小，內(nèi)部多孔，形態(tài)、成分較 均一，且具有一定的強度和堅固性，因而具有質(zhì)輕、抗震和良好的隔絕性（保溫、隔熱、隔 音、隔潮）等的特點，還被廣泛應用于建筑、冶金、化工、石油農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。陶粒砂按原料分 為錯I凡土陶粒砂、粉煤灰陶粒砂、黏土陶粒砂等，其中錯I凡土陶粒砂是錯I凡土、煤等多種原 材料，經(jīng)過破碎，細碎，粉磨、制粒和高溫燒結(jié)等多道工藝制作而成，具有耐高溫、高壓、強度 高、導流能力強、及耐腐蝕等特點，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。鋁釩土陶粒砂是天然石英砂、玻璃球、金屬球等中低強度支撐劑的替代品，對增產(chǎn) 石油、天然氣有良好效果，且能降低成本。鋁釩土陶粒砂是目前需求量最大的陶粒砂品種之 O
[0003] 在石油或天然氣進行深井開采時，將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，使用鋁釩土陶粒砂材料隨同高壓溶 液進入地層充填在巖層裂隙中，起到支撐裂隙不因應力釋放而閉合的作用，從而保持高導 流能力，使油氣暢通，增加產(chǎn)量。鋁釩土陶粒砂應用于深井壓裂施工時，將其填充到低滲透 礦床的巖層裂隙中，進行高閉合壓裂處理，使含油氣巖層裂開，起到支撐裂隙不因應力釋放 而閉合，從而保持油氣的高導流能力，不但能增加油氣產(chǎn)量，而且更能延長油氣井服務年 限。目前，在市面上賣的高密度、高強度產(chǎn)品技術(shù)指標為20-40目，體積密度為1.82-1.88 g/cm3,在86 MPa下抗損率< 10 %，而更高強度和密度的陶粒支撐劑則很少，尤其是在86MPa 下，破碎率<8 %，體積密度>1.80 g/cm3的高密度、高強度陶粒砂支撐劑基本都是國外進 口。因此，制備高密度、高強度陶粒砂支撐劑顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明將針對上述存在的問題，提供一種利用鋁土礦廢礦渣制備高密度高強度的 陶粒砂。本陶粒砂是以原料豐富易得、成本低的鋁土礦廢棄的鋁土礦渣和貴州鋁土礦為主 原料，經(jīng)過原料選擇、焙燒、粉碎、配料、制粒、烘干和燒結(jié)而成。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案為： 一種利用鋁土礦廢礦渣制備高密度高強度的陶粒砂，其特征在于：包括原料選擇、焙 燒、粉碎、配料、制粒、烘干和燒結(jié)，主要工藝步驟為： (1) 原料選擇：選擇鋁土礦廢棄的鋁土礦渣和鋁鐵礦為主要原料，并加入燒結(jié)助劑輔 料；所述鋁土礦渣為平果鋁土礦渣，所述鋁鐵礦為貴州鋁鐵礦； (2) 焙燒：將上述原料在1000°C下進行焙燒； (3) 配料：將已焙燒好的原料按重量份數(shù)：鋁土礦廢棄渣30~60份，鋁鐵礦10~20 份，燒結(jié)助劑0.6份，備用； (4) 粉碎：將各組份原料用球磨機機分別粉碎至600目，或者按投料配比混合粉碎，備 用； (5) 制粒：將步驟（4)的物料用德國進口的半自動制粒機按常規(guī)方法制粒； (6) 烘干和燒結(jié)：將步驟（5)的制粒物料在70-100°C下干燥，然后加入回轉(zhuǎn)窯燒結(jié)，控 制溫度為1410~1420°C、時間為30-40分鐘，即可得到高密度高強度陶粒砂。
[0006] 以上所述鋁土礦渣先經(jīng)過除鐵處理及焙燒處理后，控制A1203的重量含量為69~ 73%，F(xiàn)e203的重量含量為10~13 %。
[0007] 以上所述述貴州鋁鐵礦其A1203焙燒后的重量含量為85~89 %，F(xiàn)e203的重量含 量為3~5 %。
[0008] 以上所述燒結(jié)助劑為預糊化淀粉。
[0009] 以上所述高密度高強度陶粒砂的粒徑為20~50目，體積密度為1. 87 g/cm3,抗 86MPa的破碎率為7. 22~7. 78 %。
[0010] 本發(fā)明的優(yōu)點和取得的有益效果為： (1)本發(fā)明是以鋁土礦廢棄的鋁土礦渣和貴州鋁土礦為主原料，原料豐富易得，成本 低。鋁土礦渣先經(jīng)過除鐵處理及焙燒處理后，使鋁土礦渣的A1203的重量含量由60-63 % 提升至70 %左右，鋁土礦渣的Fe203重量含量由26-29 %降低至10-13 %，充分改變廣西鋁 土礦鐵含量高，不適合用于陶粒砂生產(chǎn)的缺點。本發(fā)明能將廣西平果鋁業(yè)沉砂池中廢棄的 500噸鋁土礦渣變廢為寶，實現(xiàn)了資源的綜合利用，不僅可以鋁土礦渣制成高密度高強度的 陶粒砂，并且解決了鋁土礦渣對環(huán)境污染問題。
[0011] (2)本發(fā)明制備工藝簡單，能耗低，容易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0012] (3)本發(fā)明制備得到的陶粒砂為高密度高強度的陶粒砂，其體積密度為1.87 g/ cm3,抗破碎率（86MPa)為7. 22~7. 78 %，滿足了在86MPa下，破碎率<8 %，體積密度> 1. 80 g/cm3,滿足了高密度、高強度的陶粒砂支撐劑的技術(shù)性能要求，解決了國內(nèi)高密度、 高強度陶粒砂市場供不應求的問題。
[0013] (4)本發(fā)明制備的高密度高強度的陶粒砂為中深油、氣開采提供良好的基礎(chǔ)保障， 具有很好的市場應用前景。
【具體實施方式】
[0014] 下面將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍不限于以下實 施例。
[0015] 本發(fā)明以廣西平果鋁土礦渣和貴州鋁鐵礦為主要原料，其中鋁土礦渣先經(jīng)過常規(guī) 的除鐵技術(shù)處理及焙燒處理后，其Al 2O3含量由60~63 %提升至69~73%，F(xiàn)e 203含量由 22-24 %降低至10-13 % ;所述貴州鋁土礦Al2O3灼減后的含量在85~89 %，F(xiàn)e 203在3~ 5 % ;本陶粒砂的粒徑為20~50目，體積密度為1. 87 g/cm3,抗破碎率（86MPa)為7. 22~ 7. 78 %〇
[0016] 實施例1 一種利用鋁土礦廢礦渣制備高密度高強度的陶粒砂，主要工藝步驟為： (1)原料選擇：選擇廣西平果鋁土礦渣和貴州鋁鐵礦為主要原料，加入預糊化淀粉燒結(jié) 助劑； (2) 焙燒：將上述原料在1000°C下進行焙燒； (3) 配料：將已焙燒的原料按重量份數(shù)：A1203含量為70. 24%、Fe 203含量為12. 6%的鋁 土礦廢棄渣30kg，Al2O3含量為88. 8%、Fe 203含量為4. 0