CN103468240B - 以焦宝石尾矿为原料的超低密陶粒支撑剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种以焦宝石尾矿为原料的超低密陶粒支撑剂及其制备方法，采用焦宝石、焦宝石尾矿、硅石和添加剂为原料制备超低密陶粒支撑剂；其中，以质量百分计，焦宝石：30-50份、焦宝石尾矿：30-50份、硅石：10-30份和添加剂：0-1份。本发明充分利用焦宝石尾矿，具有超低的体积密度和视密度，浊度小、粉碎率低，同时具有较高的强度，创造良好的经济效益。且制备方法简单，操作方便。

Description

以焦宝石尾矿为原料的超低密陶粒支撑剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种超低密陶粒支撑剂，具体涉及一种以焦宝石尾矿为原料的超低密陶粒支撑剂及其制备方法。
背景技术
陶粒支撑剂已经作为石英砂等类型支撑剂的替代产品，不仅拥有高的强度和好的圆度球度，更重要是其导流能力的大幅提高，已经广泛应用于油气田的压裂作业，尤其是低渗透油井领域。
焦宝石煅烧后呈白色Al2O3含量约为43-50%，结构致密均匀，断面呈贝壳状断口，用于制造优质黏土质耐火材料，产地主要有山东、河北、山西、河南、安徽等，总储量达数十亿吨，一般用于生产高级耐火材料，制造陶瓷，硅酸铝耐火纤维的生产及军工等。但这种焦宝石矿在开采时会产生大量尾矿，这种尾矿Al2O3含量约为20-30%，Fe2O3含量约为5-15%，这部分尾矿如果不利用起来，需要占用大量土地，便会造成资源浪费和破坏生态环境，而且要投入处理和维护费用。
为了实现资源效益、经济效益、社会效益和环境效益的有效统一。而进行尾矿资源的综合回收与利用，不仅可以充分利用矿产资源，扩大矿产资源利用范围，延长矿山服务年限；也是治理污染、保护生态的重要手段；还可以节省大量的土地和资金，所以在全球矿产资源供应紧张的局势下开发利用好长期累积的大量尾矿是我国矿业可持续发展的必然选择。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以焦宝石尾矿为原料的超低密陶粒支撑剂及其制备方法，具有超低的体积密度和视密度，浊度小、粉碎率低，同时具有较高的强度，创造良好的经济效益。且制备方法简单，操作方便。
本发明所述的以焦宝石尾矿为原料的超低密陶粒支撑剂，采用焦宝石、焦宝石尾矿、硅石和添加剂为原料制备超低密陶粒支撑剂；其中，以质量百分计，原料组成为：焦宝石：30-50份、焦宝石尾矿：30-50份、硅石：10-30份和添加剂：0-1份。
添加剂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、柠檬酸钠、水玻璃、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、碳酸钠、CMC或PVA中的一种或多种。
制备步骤如下：
（1）将焦宝石、焦宝石尾矿和硅石按照配方比例配料；
（2）将配好的料按照一定的固含量加入水，进行湿磨；
（3）将湿磨后的浆料进行干燥，
（4）将干燥后的物料加水制粒成坯球；
（5）将坯球烘干、煅烧，得到到成品。
湿磨过程中，每10分钟检测一次粒度。
湿磨后粒度检测采用马尔文激光粒度仪，直到粒度达到1000-2000目。
步骤（2）中，干燥后的浆料水分≤6%。
步骤（2）中，加水的质量分数为15-25%。
坯球烘干的温度为100-110℃；
煅烧的升温速度为3-4℃/min,煅烧的温度为1100-1500℃；煅烧时间保温时间2-3小时。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明以焦宝石尾矿为原料的超低密陶粒支撑剂及其制备方法，具有超低的体积密度和视密度，浊度小、破碎率低，同时具有较高的强度，创造良好的经济效益。且制备方法简单，操作方便。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
焦宝石、焦宝石尾矿和硅石的化学成分和质量份数：
焦宝石（Al2O3：44%，SiO2：53%，Fe2O3：2%）42份，焦宝石尾矿（Al2O3：28%，SiO2：59%，Fe2O3：10%）43份，硅石（SiO2：99%）15份。
将焦宝石、焦宝石尾矿和硅石按照上述份数配料，将配好的料加水使其固含量为65%，加入0.4%的聚丙烯酸钠和0.2%CMC，一起加入湿法球磨机湿磨，每10分钟检测一次粒度，直到粒度达到1200目；将湿磨后的浆料泵送至喷雾干燥塔干燥至水分≤6%；用喷雾干燥后的粉加入20%的水，用制粒机制成坯球；将坯球在100℃下烘干，将坯球放入匣钵用高温炉煅烧，升温速率3℃/min,待温度达到1200℃保温2小时，自然冷却即为成品。
实施例2
焦宝石、焦宝石尾矿和硅石的化学成分和质量份数：
焦宝石（Al2O3：46%，SiO2：50%，Fe2O3：2%）42份，焦宝石尾矿（Al2O3：30%，SiO2：57%，Fe2O3：10%）43份，硅石（SiO2：98%）15份。
将焦宝石、焦宝石尾矿和硅石按照上述份数配料，将配好的料加水使其固含量为68%，加入0.5%的水玻璃、0.1%的三聚磷酸钠和0.1%CMC，一起加入湿法球磨机湿磨，每10分钟检测一次粒度，直到粒度达到目标值1600目；将湿磨后的浆料泵送至喷雾干燥塔干燥至水分≤6%；用喷雾干燥后的粉加入22%的水，用制粒机制成坯球；将坯球在110℃烘干，将坯球放入匣钵用高温炉煅烧，升温速率4℃/min，待温度达到1350℃保温3小时，自然冷却即得成品。
实施例3
焦宝石、焦宝石尾矿和硅石的化学成分和质量份数：
焦宝石（Al2O3：42%，SiO2：54%，Fe2O3：3%）42份，焦宝石尾矿（Al2O3：23%，SiO2：61%，Fe2O3：12%）43份，硅石（SiO2：96%）15份。
将焦宝石、焦宝石尾矿和硅石按照上述份数配料，将配好的料加水使其固含量为72%，加入0.9%的聚丙烯酸铵，一起加入湿法球磨机湿磨，每10分钟检测一次粒度，直到粒度达到目标值1500目；将湿磨后的浆料泵送至喷雾干燥塔干燥至水分≤6%；用喷雾干燥后的粉加入19%的水，用制粒机制成坯球；将坯球在105℃烘干，坯球放入匣钵用高温炉煅烧，升温速率3℃/min,待温度达到1500℃保温2.5小时，自然冷却即得成品。
实施例4
焦宝石、焦宝石尾矿和硅石的化学成分和质量份数：
焦宝石（Al2O3：40%，SiO2：54%，Fe2O3：5%）42份，焦宝石尾矿（Al2O3：25%，SiO2：59%，Fe2O3：12%）43份，硅石（SiO2：96%）15份。
将焦宝石、焦宝石尾矿和硅石按照上述份数配料，将配好的料加水使其固含量为72%，一起加入湿法球磨机湿磨，每10分钟检测一次粒度，直到粒度达到目标值1500目；将湿磨后的浆料泵送至喷雾干燥塔干燥至水分≤6%；用喷雾干燥后的粉加入15%的水，用制粒机制成坯球；将坯球在105℃烘干，将坯球放入匣钵用高温炉煅烧，升温速率4℃/min,待温度达到1100℃保温2小时，自然冷却即得成品。
实施例1-4与中石油低密陶粒性能对比如表1。
表1实施例1-4与中石油低密陶粒性能。

Claims (8)

1.一种以焦宝石尾矿为原料的超低密陶粒支撑剂，其特征在于，以质量百分计，原料组成为：焦宝石：30-50份 、焦宝石尾矿：30-50份、硅石：10-30份和添加剂：0-1份。
2.根据权利要求1所述的以焦宝石尾矿为原料的超低密陶粒支撑剂，其特征在于，添加剂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、柠檬酸钠、水玻璃、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、碳酸钠、CMC或PVA中的一种或多种。
3.一种权利要求1所述的以焦宝石尾矿为原料的超低密陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
（1）将焦宝石、焦宝石尾矿和硅石配料，再加入添加剂，进行研磨；
（2）将研磨后的物料，采用强制搅拌制粒加水制成坯球；
（3）将坯球烘干，煅烧得到成品；
煅烧的升温速度为3-4℃/min，煅烧的温度为1100-1500℃；煅烧时间保温时间2-3小时。
4.根据权利要求3所述的以焦宝石尾矿为原料的超低密陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于，研磨过程中，每10分钟检测一次粒度。
5.根据权利要求3或4所述的以焦宝石尾矿为原料的超低密陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于，研磨后粒度检测采用马尔文激光粒度仪，直到粒度达到1000-2000目。
6.根据权利要求3所述的以焦宝石尾矿为原料的超低密陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，研磨处理后的物料水分≤6%。
7.根据权利要求3所述的以焦宝石尾矿为原料的超低密陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，加水的质量分数为15-25%。
8.根据权利要求3所述的以焦宝石尾矿为原料的超低密陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于，坯球烘干的温度为100-110℃。
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