CN110257046A - 一种利用赤泥和油泥砂制备石油压裂支撑剂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用赤泥和油泥砂制备石油压裂支撑剂的方法，属于资源环境领域。本发明利用氧化铝副产物赤泥和油泥砂中的主要组分硅、铝、铁等作为主要成分，赤泥中氢氧化钠成分作为助熔剂，油泥砂中的油污作为发气组分，通过配比、成型、煅烧得到高强度的石油用石油压裂支撑剂，在处置赤泥的同时处置了油泥砂，可以大幅降低赤泥和油泥砂的处置成本，变废为宝，经济环保，对促进绿色发展和改善生态环境具有重大意义，同时也符合国家循环经济政策。

Description

一种利用赤泥和油泥砂制备石油压裂支撑剂的方法

技术领域

本发明涉及资源环境领域，特别涉及一种利用赤泥和油泥砂制备石油压裂支撑剂的方法。

背景技术

赤泥是氧化铝产业中主要的固体废渣，由于铝矿原料及生产工艺的不同每生产1t氧化铝约产生0.5t～2.5t赤泥。我国各地目前累积堆存量达到3亿多吨，赤泥综合利用率仅10％左右，而且成本较高。随着我国氧化铝产量的逐年增长和铝土矿品位的逐渐降低，赤泥的年产量还将不断增加。我国氧化铝厂大都采用露天筑坝的方式堆存赤泥，这种处置方式不仅占用大量土地，浪费资源，赤泥中的碱还会向地下渗透，造成地下水体和土壤污染；裸露赤泥形成的粉尘随风飘散，也会污染大气，对人类和动植物的生存造成负面影响，恶化生态环境；处理氧化铝生产过程排放的大量赤泥，减少环境污染是氧化铝行业急需解决的难题。

赤泥主要含有25～50％的水分，固形物主要成分是氧化铝、氧化铁、氧化钙、二氧化硅和钠碱，同时还少量含有二氧化钛、氧化钪及氧化镁等，以上成分都可以认为是矿物资源；因此，赤泥的资源化处置方式是当前最有挑战的课题之一。最有可能大规模消耗赤泥、有效解决赤泥大量堆存的问题途径是赤泥的综合利用，其主要特点是将赤泥作为整体加以利用，一般直接消耗赤泥，不产生二次污染，形式包括作为主体原料，或掺入其他物料，或作为添加料。主要包括掺入一定比例的赤泥制备建筑材料(如砖、瓦、水泥、混凝土等)、陶瓷制品(如微晶玻璃、耐火材料陶器等)、路基与路面材料、复合材料填充料，以及用赤泥修筑堤坝等途径。世界各国提出了几十种关于赤泥综合利用的途径与方法，但是或由于赤泥含铁量和含碱量较高，或是因为放射性超标，或是成本高、工艺复杂等原因，使得赤泥综合利用难以达到工业生产的要求，或是在工业生产中受到赤泥添加量小等因素的约束，真正意义上的大规模使用赤泥的途径还有待进一步探索与研究。

油泥砂是在勘探开发油田时遗留下的油泥油污。国家有关法规规定，每吨油泥要收取1000元的排污费。一口1500米的油井会产生300吨岩屑，仅落地原油形成的油污就可达2吨以上，有时一口油井直接形成的泥浆占地可达4亩，由于未能及时处理，经过风吹雨淋污染可达十余亩，污染土壤和地下水源，不仅造成土壤盐碱化、毒化，导致土壤破坏和废毁，而且其有毒物能通过农作物尤其是地下水进入食物链系统，最终直接危害人类。原油储存装置每年也产生大量油泥砂；油泥砂的主要成分是硅、铝、钙、铁及油污等成分。

国内油泥砂的处理方法主要有清洗、填埋和焚烧；清洗一般采用热化学洗涤法，通过三级分离使含油泥砂进行充分乳化和破乳，靠重力沉降原理实现油泥砂的净化处理。处理后的合格泥、砂运送至晾晒场晾晒后，可用于道路底基层施工，污水和污油分别输送至污水及原油处理系统；此法费用很大，同时产生大量污水，油泥砂处置仍含有少量油污，处置不彻底；填埋和焚烧费用同样巨大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用赤泥和油泥砂制备石油压裂支撑剂的方法。本发明以赤泥和油泥砂作为主要的原料制备石油压裂支撑剂，实现了赤泥和油泥砂的有效利用。

本发明提供了一种利用赤泥和油泥砂制备石油压裂支撑剂的方法，包括以下步骤：

将赤泥和油泥砂混合后加入成球剂，然后挤压，得到成型颗粒；

将所述成型颗粒煅烧，得到石油压裂支撑剂。

优选地，所述赤泥和油泥砂的质量比为1:0.2～2。

优选地，所述成球剂为赤泥、粉煤灰和铝矾土冶金硅渣中的一种或者几种。

优选地，所述成球剂的粒径为10～100μm。

优选地，所述成球剂的加入量为赤泥和油泥砂质量和的0.3～5％。

优选地，所述成型颗粒为球形。

优选地，所述成型颗粒的粒径为200～3300μm。

优选地，所述煅烧的温度为1050～1300℃。

优选地，升温至所述煅烧温度的升温速率为15～50℃/min。

优选地，所述煅烧的时间为10～50min。

本发明提供了一种利用赤泥和油泥砂制备石油压裂支撑剂的方法，包括以下步骤：将赤泥和油泥砂混合后加入成球剂，然后挤压，得到成型颗粒；将所述成型颗粒煅烧，得到石油压裂支撑剂。本发明利用赤泥和油泥砂中的主要组分硅、铝、铁、钙为主要成分，赤泥中具氢氧化钠成分作为助熔剂，油泥砂中的油污作为发气组分，通过配比、成型、煅烧得到高强度的石油用石油压裂支撑剂，在处置赤泥的同时处置了油泥砂，可以大幅降低赤泥和油泥砂的处置成本，变废为宝，经济环保，对促进绿色发展和改善生态环境具有重大意义，同时也符合国家循环经济政策。

油泥砂中的油污使用后产生的尾气还可以作为热源使用，节约了成本，不产生新的污染，并且利用油田产生的油泥砂制备石油压裂支撑剂方便就近使用，节约了运输成本。

附图说明

图1是本发明石油压裂支撑剂制备过程中的工艺流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种利用赤泥和油泥砂制备石油压裂支撑剂的方法，包括以下步骤：将赤泥和油泥砂混合后加入成球剂，然后挤压，得到成型颗粒；将所述成型颗粒煅烧，得到石油压裂支撑剂。

本发明将赤泥和油泥砂混合后加入成球剂，然后挤压，得到成型颗粒。

在本发明中，所述赤泥和油泥砂的质量比优选为1:0.2～2。在本发明中，所述赤泥的含水率优选为30～40wt.％，更优选为35wt.％；所述赤泥优选为生产氧化铝产生的赤泥，进一步优选为拜耳法除铁后的赤泥；所述油泥砂的含水率优选为40～50wt.％，进一步优选为45wt.％；所述油泥砂优选为石油开采时产生的含有泥砂、污染土壤及原油储存设备运行聚积的油泥。在本发明中，所述赤泥为废弃资源，处理困难，给环境污染带来巨大困难，所述油泥砂也是废弃资源，长期的地表堆积会污染土壤和地下水资源，本发明利用赤泥和油泥砂中的主要组分硅、铝、铁、钙作为主要成分，赤泥中氢氧化钠作为助熔剂，油泥砂中的油污作为发气组分，通过煅烧生产得到高强度的石油用石油压裂支撑剂，在处置赤泥的同时处置了油泥砂，大幅降低赤泥和油泥砂的处置成本，变废为宝，经济环保。

在本发明中，所述混合优选在混合器中进行。本发明对所述混合的转速和时间没有特殊的要求，采用本领域技术人员熟知的技术指标参数，将混合物混合均匀即可。

在本发明中，所述成球剂优选包括含硅铝较高的赤泥、粉煤灰、铝矾土、工业废渣中的一种或者几种；所述成球剂的粒径优选为10～100μm，进一步优选为50μm；所述成球剂的加入量为赤泥和油泥砂质量和的0.3～5％，进一步优选为2％。本发明对所述成球剂的来源没有特殊的限定，采用本领域人员所熟知的产品或常规的技术手段制备得到即可。在本发明中，所述成球剂能够提高造粒的球度和圆度，同时也能够防止造粒过程中粘接现象的发生。

在本发明中，所述挤压优选在成球机或挤压造粒机中进行。本发明对所述挤压的压强没有特殊的限定，采用本领域技术人员所熟知的技术参数即可。在本发明中，所述挤压能将混合物颗粒压制成球形。

在本发明中，所述成型颗粒优选为球形；本发明优选将所述成型颗粒进行筛选；所述筛选后成型颗粒的粒径优选为200～3300μm，进一步优选为450μm。

得到成型颗粒，本发明将所述成型颗粒煅烧，得到石油压裂支撑剂。

在本发明中，所述煅烧优选在回转式热源炉中进行。本发明对所述热源炉的种类、材质等没有特殊的要求，采用本领域技术人员熟知的热源炉即可，具体的，所述热源炉为采用燃煤、燃气或燃油任一提供热源的回转式煅烧设备即可。

在本发明中，所述煅烧的温度优选为1050～1300℃，进一步优选为1150～1200℃；升温至所述煅烧温度的升温速率优选为15～50℃/min；所述煅烧的时间优选为10～50min，进一步优选为20～30min。在本发明中，所述煅烧的目的是使赤泥和油泥砂相结合，溶胀，得到高强度的石油用石油压裂支撑剂。

在本发明中，煅烧过程产生的尾气优选用于烘干赤泥，烘干后的赤泥粉碎后作为成球剂或原料再次循环使用；利用完热量后的尾气，经脱硫处理达标后，进行排放。

本发明优选将煅烧后的产物进行冷却。在本发明中，所述冷却的方式优选为通过鼓风机鼓空气进行自然风冷，冷却的终温优选为低于60℃，进一步优选为56～60℃，更优选为50～55℃。冷却产生的热风作为助燃风优选用于热源炉中。

图1为本发明石油压裂支撑剂制备过程中的工艺流程图，先将赤泥和油泥砂搅拌混合，然后依次造粒，在热源炉中煅烧，然后冷却，得到石油压裂支撑剂；其中，煅烧后的尾气用于烘干赤泥，烘干的赤泥粉碎后作为成球剂或者原料再次循环使用，利用完热量后的尾气，经干法脱硫处理达标后，进行排放；冷却产生的热风用于热源炉作为助燃风使用，回收热量。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的利用赤泥和油泥砂制备石油压裂支撑剂的方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

按照图1的工艺流程图，将1000kg赤泥和500kg油泥砂加入混合器，其中赤泥含水35wt％，油泥砂含水45wt％，搅拌混合均匀后，输送到造粒设备，挤压造粒，加入30kg粒径为50μm的粉煤灰，得到成型颗粒；

将所述成型颗粒进行筛选，得到粒径为325～525μm的成型颗粒；

将所述成型颗粒投入到燃煤热源炉中，以40℃/min升温至1150℃，煅烧时间10min，冷却到55℃，得到石油压裂支撑剂；在煅烧的尾气用于烘干赤泥，烘干的赤泥粉碎后作为原料使用，利用热量后的尾气，经脱硫处理达标后，进行排放；冷却产生的热风用于热源炉作为助燃风使用，回收热量。

通过检测，实施例1制得的石油压裂支撑剂的90％粒径为300～600μm，体积密度为1.75，球度为0.85，酸溶解度为3.5％，闭合压力52MPa破碎室受力为105KN条件下破碎率为4.2％。

实施例2

按照图1的工艺流程图，将1000kg赤泥和200kg油泥砂加入混合器，其中赤泥含水30wt％，油泥砂含水40wt％，搅拌混合均匀后，输送到造粒设备，挤压造粒，加入12kg粒径为100μm的铝矾土冶金硅渣，得到成型颗粒；

将所述成型颗粒进行筛选，得到粒径为200～300μm的成型颗粒；

将所述成型颗粒投入到燃煤热源炉中，50℃/min升温至1300℃，煅烧时间20min，冷却到50℃，得到石油压裂支撑剂；在煅烧的尾气用于烘干赤泥，烘干的赤泥粉碎后作为原料使用，利用热量后的尾气，经脱硫处理达标后，进行排放；冷却产生的热风用于热源炉作为助燃风使用，回收热量。

通过检测，实施例2制得的石油压裂支撑剂的90％粒径为150～425μm，体积密度为1.95，球度为0.89，酸溶解度为5.5％，闭合压力86MPa破碎室受力为174KN条件下破碎率为8.2％。

实施例3

按照图1的工艺流程图，将1000kg赤泥和2000kg油泥砂加入混合器，其中赤泥含水40wt％，油泥砂含水50wt％，搅拌混合均匀后，输送到造粒设备，挤压造粒，加入150kg粒径为60μm的干燥赤泥，得到成型颗粒；

将所述成型颗粒进行筛选，得到粒径为1000～2000μm的成型颗粒；

将所述成型颗粒投入到燃煤热源炉中，35℃/min升温至1050℃，煅烧时间40min，冷却到56℃，得到石油压裂支撑剂；在煅烧的尾气用于烘干赤泥，烘干的赤泥粉碎后作为原料使用，利用热量后的尾气，经脱硫处理达标后，进行排放；冷却产生的热风用于热源炉作为助燃风使用，回收热量。

通过检测，实施例3制得的石油压裂支撑剂的90％粒径为1400～3350μm，体积密度为0.95,球度为0.81，酸溶解度为2.9％，闭合压力52MPa破碎室受力为105KN条件下破碎率为20.5％。

实施例4

按照图1的工艺流程图，将1000kg赤泥和800kg油泥砂加入混合器，其中赤泥含水36wt％，油泥砂含水48wt％，搅拌混合均匀后，输送到造粒设备，挤压造粒，加入18kg粒径为50μm的粉煤灰，得到成型颗粒；

将所述成型颗粒进行筛选，得到粒径为500～950μm的成型颗粒；

将所述成型颗粒投入到燃煤热源炉中，43℃/min升温至1250℃，煅烧时间30min，冷却到56℃，得到石油压裂支撑剂；在煅烧的尾气用于烘干赤泥，烘干的赤泥粉碎后作为原料使用，利用热量后的尾气，经脱硫处理达标后，进行排放；冷却产生的热风用于热源炉作为助燃风使用，回收热量。

通过检测，实施例4制得的石油压裂支撑剂的90％粒径为420～1180μm，体积密度为1.25,球度为0.83，酸溶解度为3.5％，闭合压力69MPa破碎室受力为140KN条件下破碎率为18.5％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。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 (10)

1.一种利用赤泥和油泥砂制备石油压裂支撑剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将赤泥和油泥砂混合后加入成球剂，然后挤压，得到成型颗粒；

将所述成型颗粒煅烧，得到石油压裂支撑剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述赤泥和油泥砂的质量比为1:0.2～2。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述成球剂为赤泥、粉煤灰和铝矾土冶金硅渣中的一种或者几种。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述成球剂的粒径为10～100μm。

5.根据权利要求1或3或4所述的方法，其特征在于，所述成球剂的加入量为赤泥和油泥砂质量和的0.3～5％。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述成型颗粒为球形。

7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述成型颗粒的粒径为200～3300μm。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煅烧的温度为1050～1300℃。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，升温至所述煅烧温度的升温速率为15～50℃/min。

10.根据权利要求1或8或9所述的方法，其特征在于，所述煅烧的时间为10～50min。