CN109589888B - 一种制备覆膜支撑剂的装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制备覆膜支撑剂的装置及其制备方法，属于水力压裂领域；该装置包括升降滑动机构、反应釜和控制箱，升降滑动机构包括支撑架和沿支撑架上下滑动的滑块，反应釜包括釜体和釜盖，釜体连接于支撑架上，釜盖与滑块连接；釜体内设置有加热装置和搅拌装置，釜体上设置有进气口、出气口和喷药口，喷药口连接有喷雾式加药系统；控制箱内设置有控制器，加热装置、搅拌装置和喷雾式加药系统均连接至控制器。本发明整个设备为一个可以控制多因素的反应装置，试剂的加入采用流量可调的喷雾式加药系统，不仅达到了试剂加入速率的可控性，同时也保证了反应釜内支撑剂颗粒与试剂反应的均匀性。

Description

一种制备覆膜支撑剂的装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种制备覆膜支撑剂的装置及其工作方法，属于石油、天然气开采过程中的水力压裂技术领域。

背景技术

水力压裂作为油田实现增产增注的有效改造措施之一，无论是常规的低渗透、特低渗透油气藏，还是非常规油气藏的页岩、致密砂岩储层，水力压裂都起着关键的增产作用，尤其是非常规储层，不采用压裂工艺技术，地下的油气难以开采出来。水力压裂工艺利用高压泵组，通过前置液在地层中形成一条或多条具有一定几何尺寸的人工裂缝，然后携砂液将具有一定强度的支撑剂携带入人工裂缝中。压裂结束后，压裂液破胶返排到地面，支撑剂留在裂缝中，起到支撑裂缝的作用，最终形成有效裂缝，为油气运移提供了高导流能力通道，从而达到增产增注的目的。

支撑剂性能的优劣决定了压裂增产效果的好坏。理想的压裂支撑剂应具有以下性能：①低密度。密度是影响支撑剂悬浮性能的主要因素，相同排量和压裂液情况下，密度越低，悬浮性能越好，支撑缝长越长，压裂后更易形成复杂缝网；②高强度。当地层闭合时，具有一定抗压强度的支撑剂要保证水力压裂形成的人工裂缝开启，形成尽可能长的有效裂缝。高抗压强度的支撑剂可以满足高闭合压力或深井压裂作业的要求；③圆球度高。圆度是对支撑剂颗粒角隅锐利程度或颗粒曲度的度量，球度是对支撑剂颗粒近似球状程度的一个度量；圆球度高的支撑剂充填人工裂缝后形成的裂缝孔隙度较高。④粒度分布均匀。粒度分布表征的是支撑剂群中各支撑剂的粒径大小及对应的数量比率。粒度分布越均匀，形成的孔隙空间越大。支撑剂粒径的大小用目数表示，通常目数越大，支撑剂粒径越小，粒径越小，悬浮性能越好，但形成的支撑剂充填层导流能力越低；⑤成本低。根据支撑剂的来源将其分为三类，石英砂、陶粒和覆膜支撑剂。石英砂因其来源广，价格低廉而备受油田青睐，但受限于低强度，无法适应高闭合压力的中深井作业。其次是陶粒，人工烧制的陶粒性能良好，但通常密度较高且价格高，在裂缝闭合时同样会产生一定量的微粒，堵塞孔喉降低裂缝导流能力。而覆膜支撑剂，因其表面包覆一层树脂膜，不仅降低了支撑剂密度和破碎率、减少了支撑剂嵌入的影响，还具有防砂作用，且同目数覆膜支撑剂的长期导流能力要高于陶粒。但目前存在覆膜支撑剂售价高于陶粒、表面覆膜强度不够的问题，因此限制了覆膜支撑剂的广泛使用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种制备覆膜支撑剂的装置及其工作方法，结构简单，易于操作。

本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种制备覆膜支撑剂的装置，包括升降滑动机构、反应釜和控制箱，所述升降滑动机构包括支撑架和沿支撑架上下滑动的滑块，所述反应釜包括釜体和釜盖，所述釜体连接于支撑架上，所述釜盖与所述滑块连接；

所述釜体内设置有加热装置和搅拌装置，所述釜体上设置有进气口、出气口和喷药口，所述喷药口连接有喷雾式加药系统；

所述控制箱内设置有控制器，所述加热装置、搅拌装置和喷雾式加药系统均连接至所述控制器。

本发明的电源可以采用市电也可以采用其他改装后的电路，均不影响本发明的实施。

优选的，所述釜体包括内层和外层，所述加热装置为位于内层与外层之间的加热圈，在220V下，其加热功率为2700W，用于釜体内的温度控制，所述加热圈与所述控制器连接；

优选的，内层和外层均为金属材质。

优选的，所述内层和外层之间还设置有温度传感器，所述温度控制器与所述控制器连接，温度传感器的型号可根据现有型号灵活选择，釜体内的工作温度在20-200摄氏度可调，且可设定最佳温度，达到设定的最佳温度控制器可控制电热圈停止加热，转为保温状态。

优选的，所述搅拌装置包括行星架、太阳轮、第一齿圈和第二齿圈、第一搅拌轴和第二搅拌轴，所述行星架设置于釜盖上，所述第一齿圈与所述第一搅拌轴连接，所述第二齿圈与所述第二搅拌轴连接，所述第一搅拌轴和第二搅拌轴上均连接有多组搅拌桨，搅拌桨的桨叶与搅拌轴之间斜交，即倾斜一定的角度，桨叶优选为2～4个；

所述行星架固定，所述太阳轮或齿圈上设置有转速可调的电机。搅拌装置工作时，第一搅拌轴和第二搅拌轴分别连接在第一齿圈和第二齿圈上，当电机运作时，第一搅拌轴和第二搅拌轴分别做自转运动，同时，第一齿圈和第二齿圈在行星架上做公转运动，搅拌桨在釜体内自转和公转，使物料做上下与圆周运动，物料受到剪切和分散混合，从而在较短时间内达到理想的混合效果，其效果是普通混合的数倍。

优选的，所述喷药口为多个，对称分布于釜体上，喷药均匀，所述喷雾式加药系统包括配比杯和空气压缩机，所述配比杯通过管路连接釜体的多个喷药口，所述管路上设置有三通接头，所述三通接头连接所述空气压缩机，所述管路上设置有管路开关。

优选的，所述配比杯为多个，用于盛放不同的试剂，使用时，可以根据需要随时更换配比杯，以达到将多种试剂进行喷出。为了保证试剂均匀包覆在支撑剂表面，采用喷雾式加药系统，通过气流虹吸的方式吸走配比杯中的试剂，通过空气压缩机使试剂以雾状的形式与搅拌状态的支撑剂表面充分接触反应，同时，在管路上喷药口处可以设置流量控制阀，用于调节加药试剂的流量。

优选的，所述喷药口孔径为3～5mm。

优选的，所述釜体内设置有压力传感器，所述压力传感器与所述控制箱内的压力显示屏连接。

优选的，所述釜体和釜盖之间通过多个螺栓连接，所述釜体和釜盖之间设置有橡胶密封圈，所述滑块通过升降电机驱动，实现沿支撑架上下滑动，螺栓是可拆除的，每次加入或者取出支撑剂时，需要拆卸和安装，将螺栓全部拆卸后，再驱动升降电机，在升降电机的带动下，釜盖及搅拌装置沿升降滑动机构上升；同理，当需要合上釜盖时，驱动升降按钮，在升降电机的带动下，釜盖及搅拌装置沿升降滑动机构下降，拆除时可采用外六角扳手将釜盖四周的螺栓全部拆除。

优选的，所述控制箱包括控制面板，所述控制面板上设置有升降按钮、搅拌装置调速按钮、温度控制按钮，温度显示屏，所述压力显示屏设置在所述控制面板上，所述太阳轮或齿圈上的转速可调的电机连接所述搅拌装置调速按钮，通过搅拌装置调速按钮可以旋转调节电机的转速，从而调节搅拌桨的转速，其中公转转速在0-270r/min，自转转速为0-810r/min；所述升降电机连接所述升降按钮，控制升降电机工作驱动滑块的上下滑动；所述加热圈与所述温度控制按钮连接，所述温度传感器与所述温度显示屏连接，用于显示釜体内的温度，达到温度要求时控制电热圈停止加热；

所述釜体为圆柱体中空结构，所述釜体内的腔体直径为150～200mm，深100～150mm，可容纳1-2kg支撑剂，且保证搅拌桨在其中搅拌运行；

所述釜体的两侧通过销轴与所述支撑架连接，釜体可绕销轴倾斜、转动，保证制备结束后取出成品以及清理釜体内部。

另一方面，本发明提供一种上述制备覆膜支撑剂的装置的工作方法，包括以下步骤：

(1)检查装置状态，检查各个接头是否松动，插头是否接触良好，接通电源，拆除釜盖与釜体之间的螺栓，通过按住升降按钮控制所述升降电机工作，带动滑块沿支撑架向上滑动，釜盖跟随滑块上滑至一定高度(可根据实际情况灵活确定)时，松开升降按钮，釜盖停止运动；

(2)打开搅拌装置调速按钮，查看运转状态，关闭搅拌装置调速按钮(打开、关闭和调速的功能)；

(3)添加物料：将颗粒物料直接投放于釜体内，投放完毕，再次打开搅拌装置调速按钮，打开升降按钮控制控制滑块沿支撑架向下滑动，边向下滑动边搅拌，避免滑动过程中，搅拌桨直接撞击颗粒物料，撞歪搅拌桨，釜盖跟随滑块下滑至釜体上部时，松开升降按钮，釜盖停止运动；

(4)断开电源，将釜盖与釜体采用螺栓连接后，接通电源，打开温度控制按钮，加热圈工作，此时搅拌装置也开始工作；

(5)试剂的添加：关闭喷雾式加药系统的管路开关，打开进气口，通过进气口注入气体，同时通过出气口抽气，保证釜体内的压力始终小于釜体外压力，打开釜体的喷药口，打开配比杯的管路开关，通过空气压缩机将配比杯中的试剂以雾状的形式从喷药口喷入釜体内，同时，打开搅拌装置调速按钮，边喷药边搅拌，直至配比杯中的试剂被全部吸走，同时关闭喷药口，根据实验需求调节搅拌装置的电机转速和釜体内温度；

(6)重复步骤(5)，直至所有试剂添加完成，断开电源，停止注气和吸气，使釜体内外压力相同，待釜体冷却后，再打开釜盖与釜体的螺栓，通过升降滑动机构，釜盖跟随滑块向上滑；

(7)将釜体倾斜，取出釜体内制备完成的覆膜支撑剂。

优选的，所述步骤(3)中的物料为陶粒，所述步骤(6)中，试剂为硅烷偶联剂、增塑剂、分散剂。

本发明的有益效果为：

1)本发明的制备覆膜支撑剂的装置，整个设备为一个可以控制多因素的反应装置，在本发明中，喷雾式加药系统的管路上设置有流量控制阀，试剂的加入采用流量可调的喷雾式加药系统，基于虹吸原理，不仅达到了试剂加入速率的可控性，同时也保证了反应釜内支撑剂颗粒与试剂反应的均匀性。

2)搅拌装置包括行星架、太阳轮、第一齿圈和第二齿圈，通过两个搅拌轴的自转和公转，使物料上下及圆周运动，从而在较短的时间内达到理想的混合效果。在高速自转情况下，使物料受到强烈的剪切和分散混合，其效果为普通混合机的几倍。同时，为达到釜体内支撑剂更均匀的搅拌，搅拌桨设计为倾斜一定角度，两侧倾斜方向相反，整个混合过程中保证釜体内的支撑剂被全方位搅拌。

3)本发明采用电加热方式(加热圈)，使颗粒物料在搅拌过程中，即可在一定的温度条件下与喷入的试剂反应，温度传感器可实时监测釜体内的反应温度，达到设定温度即停止加热，转入保温状态，当需降温时，可在搅拌状态下通过进气口通入气体散热，本设备可实现快速升温与降温的目的。由于整个装置为相对密闭状态，保证了实验的安全可靠性。

4)釜盖采用滑块带动，滑块通过升降电机驱动，使实验操作更加方便简单、安全可靠，只需按住升降按钮即可调节。

5)釜体设计为可倾斜一定角度，在完成制备后，可倾斜和旋转釜体，不仅方便收集制备完成的成品，还方便制备后釜体的清洗。

6)釜体与釜盖的密闭采用橡胶密封圈和机械密封，通过6个螺栓不仅保证了密闭性，同时起到了将釜体与釜盖对齐，使搅拌桨处于釜体中央的功能。

附图说明

图1为本发明的制备覆膜支撑剂的装置的一种实施例的结构示意图；

图2为图1中釜体的一种结构示意图；

图3为图1中釜体的另一结构示意图；

图4为本发明的釜体的俯视图；

图5为搅拌轴和搅拌桨的搅拌原理示意图；

图6为本发明某一实施例制备过程中的升温曲线；

图7(a)～(g)为1#-7#样品；

图8为图7中样品的69MPa破碎率。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但不仅限于此，本发明未详尽说明的，均按本领域常规技术。

实施例1：

如图1-5所示，一种制备覆膜支撑剂的装置，包括升降滑动机构1、反应釜2和控制箱3，升降滑动机构1包括支撑架1-1和沿支撑架1-1上下滑动的滑块1-2，反应釜2包括釜体2-1和釜盖2-2，釜体2-1连接于支撑架1-1上，釜盖2-2与滑块1-2连接；

釜体2-1内设置有加热装置和搅拌装置，釜体2-1上设置有进气口、出气口和喷药口，喷药口连接有喷雾式加药系统；

控制箱3内设置有控制器，加热装置、搅拌装置和喷雾式加药系统均连接至控制器。

实施例2：

一种制备覆膜支撑剂的装置，结构如实施例1所示，所不同的是，釜体2-1包括内层和外层，加热装置为位于内层与外层之间的加热圈，在220V下，其加热功率为2700W，用于釜体2-1内的温度控制，加热圈与控制器连接；内层和外层均为金属材质；内层和外层之间还设置有温度传感器，温度控制器与控制器连接，温度传感器的型号可根据现有型号灵活选择，釜体内的工作温度在20-200摄氏度可调，且可设定最佳温度，达到设定的最佳温度控制器可控制电热圈停止加热，转为保温状态。

实施例3：

一种制备覆膜支撑剂的装置，如实施例2所示，所不同的是，搅拌装置包括行星架、太阳轮、第一齿圈和第二齿圈、第一搅拌轴和第二搅拌轴，行星架设置于釜盖2-2上，第一齿圈与第一搅拌轴连接，第二齿圈与第二搅拌轴连接，第一搅拌轴和第二搅拌轴上均连接有多组搅拌桨，搅拌桨的桨叶与搅拌轴之间斜交，即倾斜一定的角度，如图2所示，桨叶2个；

行星架固定，太阳轮或齿圈上设置有转速可调的电机。搅拌装置工作时，第一搅拌轴和第二搅拌轴分别连接在第一齿圈和第二齿圈上，当电机4运作时，第一搅拌轴和第二搅拌轴分别做自转运动，同时，第一齿圈和第二齿圈在行星架上做公转运动，搅拌桨在釜体2-1内自转和公转，使物料做上下与圆周运动，物料受到剪切和分散混合，从而在较短时间内达到理想的混合效果，其效果是普通混合的数倍，搅拌原理如图5所示。

实施例4：

一种制备覆膜支撑剂的装置，如实施例3所示，所不同的是，喷药口为多个，对称分布于釜体2-1上，喷药均匀，喷雾式加药系统包括配比杯(未示出)和空气压缩机5，配比杯通过管路连接釜体2-1的多个喷药口，管路上设置有三通接头，三通接头连接空气压缩机5，管路上设置有管路开关。

实施例5：

一种制备覆膜支撑剂的装置，如实施例4所示，所不同的是，配比杯为多个，喷药口孔径为4mm；釜体2-1内设置有压力传感器，压力传感器与控制箱3内的压力显示屏连接。

实施例6：

一种制备覆膜支撑剂的装置，如实施例5所示，所不同的是，釜体2-1和釜盖2-2之间通过多个螺栓连接，釜体2-1和釜盖2-2之间设置有橡胶密封圈，滑块1-2通过升降电机驱动，实现沿支撑架1-1上下滑动，螺栓是可拆除的，每次加入或者取出支撑剂时，需要拆卸和安装，将螺栓全部拆卸后，再驱动升降电机，在升降电机的带动下，釜盖2-2及搅拌装置沿升降滑动机构1上升；同理，当需要合上釜盖时，驱动升降按钮，在升降电机的带动下，釜盖及搅拌装置沿升降滑动机构下降，拆除时可采用外六角扳手将釜盖四周的螺栓全部拆除。

实施例7：

一种制备覆膜支撑剂的装置，如实施例6所示，所不同的是，控制箱3包括控制面板，控制面板上设置有升降按钮、搅拌装置调速按钮、温度控制按钮，温度显示屏，压力显示屏设置在控制面板上，太阳轮或齿圈上的转速可调的电机连接搅拌装置调速按钮，通过搅拌装置调速按钮可以旋转调节电机的转速，从而调节搅拌桨的转速，其中公转转速在0-270r/min，自转转速为0-810r/min；升降电机连接升降按钮，控制升降电机工作驱动滑块的上下滑动；加热圈与所述温度控制按钮连接，温度传感器与温度显示屏连接，用于显示釜体内的温度，达到温度要求时控制电热圈停止加热；

釜体2-1为圆柱体中空结构，釜体2-1内的腔体直径为150～200mm，深100～150mm，可容纳1-2kg支撑剂，且保证搅拌桨在其中搅拌运行；

釜体2-1的两侧通过销轴6与支撑架1-1连接，釜体2-1可绕销轴6倾斜、转动，保证制备结束后取出成品以及清理釜体内部。

实施例8：

一种采用制备覆膜支撑剂的装置的制备方法，包括以下步骤：

(1)将1kg未处理的陶粒加入反应釜，固定好螺栓，打开搅拌装置调速按钮和温度控制按钮，将温度设置为200℃，待加热至200℃，然后使其保温10min后，温度降至150℃；使加入树脂时的陶粒温度均匀，同时可以去除颗粒表面的杂质，增加树脂与颗粒的粘接强度；

(2)关闭配比杯中的管路开关，打开进气口，注入0.7MPa气体，同时通过出气口抽气，保证釜体内的压力小于釜体外的压力，其次打开硅烷偶联剂配比杯中的管路开关，通过空气压缩机将配比杯中的硅烷偶联剂以雾状的形式从喷药口喷入釜体内，先向加热的颗粒表面中加入硅烷偶联剂，进行表面改性，搅拌装置始终处于工作状态，全部加完后，关闭配比杯管路的开关，更换为树脂配比杯，打开管路开关，使树脂在颗粒表面覆膜，同理加入固化剂搅拌均匀，使包覆在颗粒表面的树脂开始固化，树脂与固体颗粒的重量比为0.1～15：100；在加入固化剂前/后/期间可加入增塑剂(可以为环氧树脂增塑剂、聚酰胺树脂等)，改善树脂覆膜性能，降低其脆性，增加抗破碎能力；在加入固化剂或树脂中可加入硅烷偶联剂并搅拌均匀，与树脂的重量比为0.3～5：100，增加树脂和砂粒的粘接强度，提高其抗破碎能力；

(3)在固化剂加入搅拌2-3h后加入分散剂(如硬脂酸钙，硬脂酸钙粉末无法溶解，故需要打开釜盖加入)搅拌均匀，其与树脂的重量比为3～6：100，使固化后的砂～树脂混合物容易破碎，保证树脂膜的完整性，提高其抗破碎能力。

(4)搅拌20min后，断开电源，打开进气口和出气口，停止注气和吸气，通入空气，使釜体内外压力相同，继续搅拌，使支撑剂冷却；

(5)打开釜盖，取出最终的成品。

实施例9：

一种采用制备覆膜支撑剂的装置的制备方法，包括以下步骤：

(1)将1kg水洗过滤的陶粒加入反应釜，固定好螺栓，打开搅拌装置和加热开关，将温度设置为200℃，待加热至200℃，然后使其保温10min后，温度降至150℃，使加入树脂时的陶粒温度均匀，同时可以去除颗粒表面的杂质，增加树脂与颗粒的粘接强度；

(2)关闭配比杯中的管路开关，打开进气口，注入0.7MPa气体，同时通过出气口抽气，保证釜体内的压力小于釜体外的压力，其次打开硅烷偶联剂配比杯中的管路开关，通过空气压缩机将配比杯中的硅烷偶联剂以雾状的形式从喷药口喷入釜体内，进行表面改性，搅拌装置始终处于工作状态，全部加完后，关闭配比杯管路的开关，更换为树脂配比杯，打开管路开关，使树脂在颗粒表面覆膜，同理加入固化剂搅拌均匀，使包覆在颗粒表面的树脂开始固化，树脂与固体颗粒的重量比为0.1～15：100；在加入固化剂前/后/期间可加入增塑剂，改善树脂覆膜性能，降低其脆性，增加抗破碎能力；在加入固化剂或树脂中可加入硅烷偶联剂并搅拌均匀，与树脂的重量比为0.3～5：100，增加树脂和砂粒的粘接强度，提高其抗破碎能力；

(3)在固化剂加入搅拌2-3h后加入分散剂(硬脂酸钙)搅拌均匀，其与树脂的重量比为3～6：100，使固化后的砂～树脂混合物容易破碎，保证树脂膜的完整性，提高其抗破碎能力；

(4)搅拌20min后，断开电源，打开进气口和出气口，停止注气和吸气，通入空气，继续搅拌，使支撑剂冷却；

(5)打开釜盖，取出最终的成品。

实施例10：

一种采用制备覆膜支撑剂的装置的制备方法，包括以下步骤：

(1)将1kg使用双氧水和盐酸处理过的陶粒加入反应釜，固定好螺栓，打开搅拌装置和加热开关，将温度设置为200℃，待加热至200℃，然后使其保温10min后，温度降至150℃；使加入树脂时的陶粒温度均匀，同时可以去除颗粒表面的杂质，增加树脂与颗粒的粘接强度；

(2)关闭配比杯中的管路开关，打开进气口，注入气体，同时通过出气口抽气，保证釜体内的压力小于釜体外的压力，其次打开硅烷偶联剂配比杯中的管路开关，先向加热的颗粒表面中加入硅烷偶联剂，进行表面改性，搅拌装置始终处于工作状态，全部加完后，关闭配比杯管路的开关，更换为树脂配比杯，打开管路开关，使树脂在颗粒表面覆膜，同理加入固化剂搅拌均匀，使包覆在颗粒表面的树脂开始固化，树脂与固体颗粒的重量比为0.1～15：100；在加入固化剂前/后/期间可加入增塑剂，改善树脂覆膜性能，降低其脆性，增加抗破碎能力；在加入固化剂或树脂中可加入硅烷偶联剂并搅拌均匀，与树脂的重量比为0.3～5：100，增加树脂和砂粒的粘接强度，提高其抗破碎能力；

(3)在固化剂加入搅拌2-3h后加入分散剂搅拌(硬脂酸钙)均匀，其与树脂的重量比为3～6：100；使固化后的砂～树脂混合物容易破碎，保证树脂膜的完整性，提高其抗破碎能力；

(4)搅拌20min后，断开电源，打开进气口和出气口，停止注气和吸气，通入空气，继续搅拌，使支撑剂冷却；

(5)打开釜盖，取出最终的成品。

实施例11：

一种采用制备覆膜支撑剂的装置的制备方法，包括以下步骤：

(1)将1kg预处理的石英砂加入反应釜，固定好螺栓，打开搅拌装置和加热开关，将温度设置为200℃，待加热至200℃，然后使其保温10min后，温度降至150℃，温度升高曲线如图6所示；

(2)关闭配比杯中的管路开关，打开进气口，注入气体，同时通过出气口抽气，保证釜体内的压力小于釜体外的压力，其次打开硅烷偶联剂配比杯中的管路开关，先向加热的颗粒表面中加入硅烷偶联剂，进行表面改性，搅拌装置始终处于工作状态；全部加完后，关闭配比杯管路的开关，更换为树脂配比杯，打开管路开关，使树脂在颗粒表面覆膜，具体步骤方法同实施例10，本例中树脂与固体颗粒的重量比为4：100；树脂包括环氧树脂与热塑性酚醛树脂的混合，改变环氧树脂与热塑性酚醛树脂配比，分别为3：1，2:1，3：2，1：1，2：3，1：2，1：3，得到图7(a)～(g)的1#～7#样品，聚酰胺树脂与环氧树脂重量比为5～30：100，乌洛托品与热塑性酚醛树脂(乌洛托品是热塑性酚醛树脂的固化剂)重量比为5～30：100，加入试剂与石英砂充分接触反应均匀后，取出样本，测试破碎率，如图8所示。当树脂含量仅为4％时，通过调节树脂配比，可以将69MPa破碎率降低至1％～8％，与覆膜之前的20/40目石英砂69MPa破碎率(40％左右)相比，69MPa破碎率明显降低。

本发明中，所采用固体颗粒为石英砂或者陶粒，石英砂或陶粒的粒度为20/40目；H₂O₂、KCl、硅烷偶联剂购自北京大学化学与分子工程学院；环氧树脂购自南通星辰合成材料有限公司；固化剂购自定远县丹宝树脂有限公司；硬脂酸钙购自远航试剂厂(上海)。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种制备覆膜支撑剂的装置，其特征在于，包括升降滑动机构、反应釜和控制箱，所述升降滑动机构包括支撑架和沿支撑架上下滑动的滑块，所述反应釜包括釜体和釜盖，所述釜体连接于支撑架上，所述釜体的两侧通过销轴与所述支撑架连接，所述釜盖与所述滑块连接；

所述釜体内设置有加热装置和搅拌装置，所述釜体上设置有进气口、出气口和喷药口，所述喷药口连接有喷雾式加药系统；

所述控制箱内设置有控制器，所述加热装置、搅拌装置和喷雾式加药系统均连接至所述控制器；

所述搅拌装置包括行星架、太阳轮、第一齿圈和第二齿圈、第一搅拌轴和第二搅拌轴，所述行星架设置于釜盖上，所述第一齿圈与所述第一搅拌轴连接，所述第二齿圈与所述第二搅拌轴连接，所述第一搅拌轴和第二搅拌轴上均连接有多组搅拌桨；

所述行星架固定，所述太阳轮或齿圈上设置有转速可调的电机；

所述喷药口为多个，对称分布于釜体上，所述喷雾式加药系统包括配比杯和空气压缩机，所述配比杯通过管路连接釜体的多个喷药口，所述管路上设置有三通接头，所述三通接头连接所述空气压缩机，所述管路上设置有管路开关；

在所述管路上喷药口处设置有流量控制阀；

所述配比杯为多个，用于盛放不同的试剂；

所述喷药口孔径为3～5mm。

2.根据权利要求1所述的制备覆膜支撑剂的装置，其特征在于，所述釜体包括内层和外层，所述加热装置为位于内层与外层之间的加热圈，所述加热圈与所述控制器连接；

内层和外层均为金属材质。

3.根据权利要求2所述的制备覆膜支撑剂的装置，其特征在于，所述内层和外层之间还设置有温度传感器，所述温度控制器与所述控制器连接。

4.根据权利要求3所述的制备覆膜支撑剂的装置，其特征在于，所述釜体内设置有压力传感器，所述压力传感器与所述控制箱内的压力显示屏连接。

5.根据权利要求4所述的制备覆膜支撑剂的装置，其特征在于，所述釜体和釜盖之间通过多个螺栓连接，所述釜体和釜盖之间设置有橡胶密封圈，所述滑块通过升降电机驱动，实现沿支撑架上下滑动。

6.根据权利要求5所述的制备覆膜支撑剂的装置，其特征在于，所述控制箱包括控制面板，所述控制面板上设置有升降按钮、搅拌装置调速按钮、温度控制按钮，温度显示屏，所述压力显示屏设置在所述控制面板上，所述太阳轮或齿圈上的转速可调的电机连接所述搅拌装置调速按钮，所述升降电机连接所述升降按钮，所述加热圈与所述温度控制按钮连接，所述温度传感器与所述温度显示屏连接；

所述釜体为圆柱体中空结构，所述釜体内的腔体直径为180mm，深120mm；

所述釜体的两侧通过销轴与所述支撑架连接。

7.一种权利要求6所述的制备覆膜支撑剂的装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)接通电源，拆除釜盖与釜体之间的螺栓，通过按住升降按钮控制所述升降电机工作，带动滑块沿支撑架向上滑动，釜盖跟随滑块上滑，松开升降按钮，釜盖停止运动；

(2)打开搅拌装置调速按钮，查看运转状态，关闭搅拌装置调速按钮；

(3)添加物料：将颗粒物料直接投放于釜体内，投放完毕，再次打开搅拌装置调速按钮，打开升降按钮控制控制滑块沿支撑架向下滑动，边向下滑动边搅拌，釜盖跟随滑块下滑至釜体上部时，松开升降按钮，釜盖停止运动；

(4)断开电源，将釜盖与釜体采用螺栓连接后，接通电源，打开温度控制按钮，加热圈工作，此时搅拌装置也开始工作；

(5)试剂的添加：关闭喷雾式加药系统的管路开关，打开进气口，通过进气口注入气体，同时通过出气口抽气，保证釜体内的压力始终小于釜体外压力，打开釜体的喷药口，打开配比杯的管路开关，通过空气压缩机将配比杯中的试剂以雾状的形式从喷药口喷入釜体内，同时，打开搅拌装置调速按钮，边喷药边搅拌，直至配比杯中的试剂被全部吸走；

(6)重复步骤(5)，直至所有试剂添加完成，断开电源，停止注气和吸气，使釜体内外压力相同，待釜体冷却后，再打开釜盖与釜体的螺栓，通过升降滑动机构，釜盖跟随滑块向上滑；

(7)将釜体倾斜，取出釜体内制备完成的覆膜支撑剂。

8.根据权利要求7所述的制备覆膜支撑剂的装置的工作方法，其特征在于，所述步骤(3)中的颗粒物料为陶粒，所述步骤(6)中，试剂包括硅烷偶联剂、增塑剂和分散剂。

Images