CN105000814A

CN105000814A - 一种工业废渣制备快硬早强油井水泥的加工方法

Info

Publication number: CN105000814A
Application number: CN201510392758.9A
Authority: CN
Inventors: 邹兴芳; 夏枫; 童昊; 郭成洲; 陆小黑; 张德华; 刘生超; 杨莉荣
Original assignee: Gezhouba Group Cement Co Ltd
Current assignee: Gezhouba Group Cement Co Ltd
Priority date: 2015-07-07
Filing date: 2015-07-07
Publication date: 2015-10-28

Abstract

一种工业废渣制备快硬早强油井水泥的加工方法，生料重量份配比为：石灰石60~75；红砂岩10~15；磷渣3~6；钢渣4~7；增钙渣1~5；加工方法为:将各组分生料经过生料粉磨系统粉磨均化；将均化后生料入窑煅烧成熟料；然后将熟料粉磨,在熟料粉磨过程中在熟料中添加0.5~2.5%硅灰、2.5~4.5%石膏粉磨即成。本发明优点：由于钢渣、磷渣和增钙渣中的CaO、MgO以非碳酸盐形式存在，在熟料煅烧过程中可以减少CO₂的排放；同时钢渣和磷渣在熟料煅烧过程中起晶种作用，降低熟料煅烧温度，从而减少单位熟料的能耗。

Description

一种工业废渣制备快硬早强油井水泥的加工方法

技术领域

本发明涉及一种快硬早强油井水泥。

背景技术

能源作为人类赖以生存的基础，是人类发展的驱动力。石油是一种不可再生资源，属于一次能源，在当今世界能源组成中占着举足轻重的地位。因此做好石油的开采工作，显得尤为重要。在石油开采过程中，固井工作是保证安全开采的前提条件。为规范固井油田水泥的性能要求，我国依据API油井水泥标准制定GB10238-2005。由于石油开采地形和环境的复杂性，GB10238-2005规定的油井水泥性能有时不能完全满足实际固井条件的需求，如更高的早期强度、更短的凝结时间、更好的外加剂适应性等等。

目前，国内外针对快硬早强油井水泥的研究可以归结为以下三点：第一，制备快硬早强型油井水泥熟料；第二，使用多种外加剂；第三，外掺特种矿物掺合料。申请号为03117563.5专利“快硬早强油井水泥”讲述其熟料矿物组成结构百分比，外掺一定的石灰石、煤矸石和尾矿。该水泥消耗了一定的工业废渣，各种性能指标也较好，但是熟料的原材料未做明确要求，无法判断其成本。申请号为201210424696.1专利所述“一种制备快硬早强水泥熟料的方法”采用石灰石、铝土矿选尾矿、普通粉煤灰和石膏作为生料，煅烧成快硬早强的贝利特硫铝酸盐水泥熟料，不属于硅酸盐水泥熟料范畴。申请号为201210128015.7专利所述“一种快硬早强水硬性胶凝材料的制备方法”，其生料由氧化钙残渣、铝矾土、磷石膏、硫铁矿烧渣组成，制成的熟料也不属于硅酸盐水泥熟料范畴。此方法虽然可以消纳大量工业废渣，但由于水泥生产的区域性，在相同地区的工业废渣不能同时满足实际生产需求，与此同时对现有水泥窑系统的控制具有不稳定和难实现性。申请号为201310662548.8专利所述的“高性能铝酸钙油井水泥”由铝酸钙油井水泥、硅粉、微硅粉、流型调节剂、降失水剂、缓凝剂组成，其7d抗压强度能达到80MPa。该种水泥虽然具有较高的早期强度，但是使用的外加剂量大、种类多，同时特种矿物外掺量也大，其生产成本较高。

目前人类对自身生存环境的要求越来越高，生态文明建设也愈演愈烈。水泥行业作为处理各种工业废渣的前沿，对于工业废渣利用起着至关重要的作用。磷渣、钢渣作为“十二五”大宗工业废渣处理中的重要组成部分，虽然目前有很多的研究报道，但是在制备油井水泥熟料中比较少见。

发明内容

本发明提供了一种在G级油井水泥的基础上制备快硬早强油井水泥的方法。

一种工业废渣制备快硬早强油井水泥的加工方法，生料包括以下原材料：钙质原料、硅质原料、钙质原料、硅灰、石膏；铁质原料包括石灰石、磷渣、钢渣；硅质原料包括红砂岩、磷渣；铁质原料使用增钙渣；生料重量份配比为：

石灰石60~75 红砂岩10~15 磷渣3~6 钢渣4~7 增钙渣1~5；

加工方法为:将各组分生料经过生料粉磨系统粉磨均化；将均化后生料入窑煅烧成熟料；然后将熟料粉磨,在熟料粉磨过程中在熟料中添加0.5~2.5%硅灰、2.5~4.5%石膏粉磨即成。

熟料质量控制指标为：KH=0.930±0.02；SM=2.75±0.10；IM=0.80±0.1；C₃A≤2.5%；15~30min稠度≤20Bc；稠化时间90~110min；38℃、8h常压下抗压强度≥8MPa；38℃、24h常压下抗压强度≥20MPa。

本发明优点：在实际生产中G级油井水泥生产一般采用的高品位的石灰石、优质的硅质原材料和铁矿石。我公司在实际G级油井水泥的过程中，结合生产硅酸盐水泥的经验。在生料配料中，以磷渣、钢渣替代部分石灰石原料，红砂岩作为硅质原料；钢渣、增钙渣部分替代铁矿石作为铁质校正原料。由于钢渣、磷渣和增钙渣中的CaO、MgO以非碳酸盐形式存在，在熟料煅烧过程中可以减少CO₂的排放；同时钢渣和磷渣在熟料煅烧过程中起晶种作用，降低熟料煅烧温度，从而减少单位熟料的能耗。

具体实施方式

依据各原燃材料的化学组成，设计熟料三率值分别为：KH=0.930±0.02；SM=2.75±0.10；IM=0.80±0.1。各原材料的质量百分数分别为：石灰石73.0%，红砂岩12.0%，磷渣5%，钢渣7%，增钙渣3%。将各原材料粉磨后，经过预均化处理后，在φ4*60m水泥窑中经高温煅烧，冷却后生成油井水泥熟料。在油井熟料粉磨过程中，外掺1%硅灰和3%石膏，最后获得比表面积为295~305m²/kg的快硬早强油井水泥。相同生料配比下四批次试样的化学成分和矿物组成如表1，各项物理性能如表2。与G级油井水泥外加剂配伍性对比如表3。

表1 快硬早强油井水泥化学及矿物组成

表2 快硬早强油井水泥各项物理性能

表3 快硬早强油井水泥与G级油井水泥外加剂配伍性对比

Claims

1. 一种工业废渣制备快硬早强油井水泥的加工方法，其特征在于

生料包括以下原材料：钙质原料、硅质原料、钙质原料、硅灰、石膏；铁质原料包括石灰石、磷渣、钢渣；硅质原料包括红砂岩、磷渣；铁质原料使用增钙渣；生料重量份配比为：

石灰石60~75 红砂岩10~15 磷渣3~6 钢渣4~7 增钙渣1~5；

2.根据权利要求1所述的一种工业废渣制备快硬早强油井水泥，其特征在于：熟料质量控制指标为：KH=0.930±0.02；SM=2.75±0.10；IM=0.80±0.1；C₃A≤2.5%；

15~30min稠度≤20Bc；稠化时间90~110min；38℃、8h常压下抗压强度≥8MPa；38℃、24h常压下抗压强度≥20MPa。