CN113563867B - 一种高强度硅酸镁铝支撑剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高强度硅酸镁铝支撑剂及其制备方法，所述制备方法包括：将含蛇纹石矿物的原料、粉煤灰和煤矸石分别进行干燥、破碎和焙烧，得到三者的粉料；将所述三者的粉料与助剂进行混合粉磨，得到混合物料粉体；将混合物料粉体进行造粒，获得球形颗粒状坯体；将球形颗粒状坯体进行干燥和烧结，获得高强度硅酸镁铝支撑剂。所述高强度硅酸镁铝支撑剂的直径介于106～3350μm之间，球度和圆度不低于0.9，体积密度为1.3～1.8g/cm³，在86～103MPa闭合压力下破碎率≤9％。本发明以主要含蛇纹石的岩石、废石、尾矿为原料生产高强度石油压裂硅酸镁铝支撑剂，实现了多种固体废物的资源化利用。

Description

一种高强度硅酸镁铝支撑剂及其制备方法

技术领域

本发明属于油气应用材料领域，具体涉及一种强度硅酸镁铝支撑剂的制备方法、以及该高强度硅酸镁铝支撑剂产品。

背景技术

在石油天然气深井开采时，为使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出，需要用石油支撑剂随同高压溶液进入地层充填在岩层裂隙中，以超过地层破裂强度的压力，使井筒周围岩层产生裂缝，油气产物能顺畅通过从而增加产量。

石油支撑剂需满足以下要求：(1)要有足够的抗压强度和抗磨损能力，能耐受注入时的强大压力和摩擦力，并有效地支撑人工裂缝；(2)支撑剂颗粒相对密度要低，便于泵入井下；(3)支撑剂颗粒在温度为200℃的条件下，与压裂液及储层流体不发生化学作用，酸溶解度应小于7％。

目前常用的支撑剂主要有石英砂、铝钒土陶粒砂及树脂包覆的复合颗粒等。其中石英砂成本低、密度较低易于泵送，目前占据支撑剂市场份额的50％以上，但该支撑剂强度低、球度差，不适用于闭合压力高的深井。树脂包覆石英砂的复合颗粒，虽然球度有改善，耐腐蚀性较强，导流能力也较好，但因产品保持期短，造价过高而难以推广。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明目的之一在于提供一种含蛇纹石的岩石、废石、尾矿为原料，生产工艺简单、节能减排、产品附加值高、生态环境效益高的高强度硅酸镁铝支撑剂制备方法。又如，本发明的另一目的在于提供一种高强度、高球度、耐高温高压、耐腐蚀的硅酸镁铝支撑剂。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种高强度硅酸镁铝支撑剂的制备方法，所述制备方法可包括以下步骤：将含蛇纹石矿物的原料、粉煤灰和煤矸石分别进行干燥、破碎和焙烧，得到三者的粉料；将所述三者的粉料与助剂进行混合粉磨，得到混合物料粉体；其中，助剂包括生石灰、黄沙、石英砂、钾长石和伊利石中的一种或多种，助剂的加入量为所述三者的粉料质量总和的20～40％；将混合物料粉体进行造粒，获得球形颗粒状坯体；将球形颗粒状坯体进行干燥和烧结，获得高强度硅酸镁铝支撑剂。

在本发明的一个示例性实施例中，所述含蛇纹石矿物的原料可包括蛇纹岩、蛇纹石选矿尾渣、温石棉选矿尾渣和超基性岩型金属矿产选矿尾渣中的一种或多种。

在本发明的一个示例性实施例中，所述含蛇纹石矿物的原料、粉煤灰和煤矸石的质量比可为20～50：20～50：10～40。

在本发明的一个示例性实施例中，所述焙烧可包括：使所述破碎后的含蛇纹石矿物的原料在650℃～900℃焙烧5min～90min；使所述破碎后的粉煤灰在800℃～1000℃焙烧5min～90min；使所述破碎后的煤矸石在800℃～1000℃焙烧5min～90min。

在本发明的一个示例性实施例中，所述混合物料粉体可包括质量比为25～40：35～40：2～10：5～15：9～20的MgO、SiO₂、CaO、Fe₂O₃和Al₂O₃，所述混合物料粉体的粒径可为75μm以下(例如，粒径为2～75μm)。

在本发明的一个示例性实施例中，所述混合物料粉体可包括按照质量百分比计的：25～40％MgO，35～40％SiO₂，2～10％CaO，5～15％Fe₂O₃，9～20％Al₂O₃。

在本发明的一个示例性实施例中，所述造粒工序可为湿法造粒，造粒机的转速可为30～70r/min，在加入粘结剂和水后，造粒机继续旋转30～90min。

在本发明的一个示例性实施例中，所述粘结剂的加入量可为所述混合物料粉体的4～20％，所述水的加入量可为所述混合物料粉体的8～16％。

在本发明的一个示例性实施例中，所述干燥工艺可为将球形颗粒状坯体在60～80℃下干燥60～90min；所述烧结工艺可为以5～15℃/min的速率由室温升至750～850℃，然后以3～7℃/min升温至850～1200℃并保温3min～90min。

本发明的另一方面提供了一种高强度硅酸镁铝支撑剂，可采用如上中任意一项所述的制备方法制备得到。

在本发明的一个示例性实施例中，所述高强度硅酸镁铝支撑剂的直径介于106～3350μm之间，球形的圆度可不低于0.9，体积密度可为1.3～1.8g/cm³，在86～103MPa闭合压力下破碎率≤8％(例如，高强度硅酸镁铝支撑剂的直径介于250～425μm之间，103MPa闭合压力下破碎率≤6％)。

与现有技术相比，本发明的有益效果可包括以下中的至少一项：

(1)本产品以主要含蛇纹石的岩石、废石、尾矿为原料生产高强度石油压裂硅酸镁铝支撑剂，实现了多种固体废物的资源化利用，对资源保护、节约与高值化利用，具有重要的生态与可持续发展意义；

(2)尾渣、废石、尾矿的资源化利用对尾渣库安全、环境保护、复垦、复绿具有重要的生态与环境意义；

(3)以主要含蛇纹石的岩石、废石、尾矿为原料经加工处理获得新型高强度硅酸镁铝支撑剂的制备方法，具有生产工艺简单、节能减排、产品附加值高、生态环境效益高等优势，对发展新材料产业与社会经济具有重要意义；

(4)通过焙烧处理将岩石、废石、尾矿中的石棉纤维分解、转相为无毒无害的活性的非晶态硅酸镁和少量橄榄石；

(5)首次利用硅酸镁铝制备压裂支撑剂，为石棉尾矿的资源化利用提供了一个很好的方向；

(6)采用硅酸镁铝系支撑剂，与传统支撑剂相比，可以节约大量的石英砂，且弥补了石英砂强度低、球度差的不足，所制备支撑剂适用压力范围较宽，市场前景广阔；

(7)制得的高强度硅酸镁铝支撑剂强度高、球形圆度大、体积密度适中、破碎率低等特点。

附图说明

图1示出了本发明方法的示例性实施例1的生产工艺流程图。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的高强度硅酸镁铝支撑剂及其制备方法。

示例性实施例1

如图1所示，在本示例性实施例中，高强度硅酸镁铝支撑剂的制备方法由以下步骤实现：

S1、得到含蛇纹石矿物的原料、粉煤灰和煤矸石三者的粉料

具体来讲，对含蛇纹石矿物的原料、粉煤灰和煤矸石分别进行干燥、破碎和焙烧，得到三者的粉料。这里，含蛇纹石矿物的原料可以包括蛇纹岩、蛇纹石选矿尾渣、温石棉选矿尾渣和超基性岩型金属矿产选矿尾渣中的一种或多种。

干燥工艺可在烘干机内进行，调整烘干机温度、时间等参数，以使烘干后含蛇纹石矿物的原料、粉煤灰和煤矸石各自的含水率≤3％，例如1％、2％等，以便于获得破粉碎后干燥的粉料。

破碎工艺可选用闭路破碎方式进行，提高破碎效率的同时能够保证粒度均匀。

焙烧工艺包括：使破碎后的含蛇纹石矿物的原料在650℃～900℃焙烧5min～90min；使破碎后的粉煤灰在800℃～1000℃焙烧5min～90min；使破碎后的煤矸石在800℃～1000℃焙烧5min～90min。例如，可将含蛇纹石矿物的原料、粉煤灰或煤矸石分别置于立窑、辊道窑或回转窑中进行焙烧，又如，也可使用本领域中常用的焙烧窑进行焙烧，此处不做过多赘述。

S2、得到混合物料粉体

具体来讲，是将上述步骤S1中得到的含蛇纹石矿物的原料、粉煤灰和煤矸石三者的粉料与助剂进行混合粉磨，得到混合物料粉体。

含蛇纹石矿物的原料、粉煤灰和煤矸石三者的粉料的质量比为20～50：20～50：10～40。助剂包括生石灰、黄沙、石英砂、钾长石和伊利石中的一种或多种，助剂的加入量为含蛇纹石矿物的原料、粉煤灰和煤矸石三者的粉料质量总和的20～40％。另外，助剂也可包括生石灰、黄沙、石英砂、钾长石和伊利石中的一种或多种的粉体，粒径在45μm～75μm之间。选用助剂及给定助剂掺量(即助剂的加入量)的主要目的，是使所得产品(即高强度硅酸镁铝支撑剂)的密度、硅、镁、铝比例满足给定要求，若助剂的加入量过低，所得产品密度偏大，且强度偏低，提高加入量虽然可以降低产品密度，提高产品强度，但当加入量超过40％时，强度不生反降，故在综合考虑得到的高强度硅酸镁铝支撑剂的密度和强度，在满足产品要求的前提下，助剂的最佳加入量为20～40％。

这里，得到的混合物料粉体包括质量比为25～40：35～40：2～10：5～15：9～20的MgO、SiO₂、CaO、Fe₂O₃和Al₂O₃。

此外，得到的混合物料粉体的粒径为75μm以下。例如，混合物料粉体的粒径为2～75μm，当粒径全部低于时2μm时，混合物料粉体的比表面积过大，表面能高，粉体容易结团，且生产过程中需要消耗过多的能量，不经济；而当粒径超过75μm时，虽然会降低粉体加工成本，但因粒径偏粗，比表面积过小，制备高强度硅酸镁铝支撑剂产品时会影响产品的圆度、球度和抗压强度，综上，混合物料粉体的适宜粒径以≤75μm为宜。

S3、获得球形颗粒状坯体

具体来讲，是将上述步骤S2得到的混合物料粉体进行造粒，获得球形颗粒状坯体。

造粒工序可为湿法造粒，造粒机的转速为30～70r/min，在加入粘结剂和水后，造粒机继续旋转30～90min，粘结剂的加入量为得到的混合物料粉体的4～20％，水的加入量为得到的混合物料粉体质量的8～16％。例如，粘结剂可为聚乙烯醇或/和水性环氧树脂与水配制形成，水为工业用水，又如，粘结剂和水也可为本领域其他常用的试剂，此处不做过多赘述。

湿法造粒过程中可采用如圆锅造粒机、空压机、高压喷枪等仪器进行，例如，将步骤1所得的混合物料粉体加入圆锅造粒机并将转速调至30～70r/min，利用高压间隙喷入粘结剂和水，使混合物料粉体湿润粘结，圆锅造粒机继续运行30～90min，直至混合物料粉体成球，粘结剂的加入量为所加混合物料粉体质量的4～20％，水的加入量为所加混合物料粉体质量的8～16％。

S4、获得高强度硅酸镁铝支撑剂

具体来讲，是将上述步骤S3得到的球形颗粒状坯体进行干燥和烧结，获得高强度硅酸镁铝支撑剂。例如，制得的高强度硅酸镁铝支撑剂的直径介于106～3350μm之间，球度和圆度不低于0.9，体积密度为1.3～1.8g/cm³；9％破碎率等级是15K，对应103MPa闭合压力下，高强度硅酸镁铝支撑剂的破碎率不超过9％。这里，球形颗粒状坯体在60～80℃下干燥60～90min，即可完成干燥。自室温开始，以5～15℃/min的速率升温至750～850℃，然后以3～7℃/min继续升温至850～1200℃并保温3min～90min，即可完成烧结，得到高强度硅酸镁铝支撑剂。干燥工序也可在烧结所使用的窑内进行，以优化工艺和提高效率。例如，干燥和烧结在可立窑、辊道窑或回转窑中进行，又如，干燥和烧结也可在本领域其他常用的设备内进行，此处不做过多赘述。

烧结时，烧结的温度过低，达不到烧结要求，会导致所得的硅酸镁铝支撑剂强度不高，表面缺陷较多、耐酸碱性降低；而温度过高，一方面会耗费大量的能源，另一方面会导致球形颗粒状坯体出现过烧现象，引起得到的硅酸镁铝支撑剂主要物相熔融，使得强度降低，也不利于高强度硅酸镁铝支撑剂的应用。

示例性实施例2

在本示例性实施例中，含杂质的石灰质原料间歇碳化制备大尺寸文石晶须的方法也可通过如下步骤实现：

1)分别将含蛇纹石矿物的原料、粉煤灰和煤矸石干燥至各自的含水率小于3％，再分别将含蛇纹石矿物的原料干燥和破碎后在650℃～900℃焙烧5min～90min、将粉煤灰干燥和破碎后在800℃～1000℃焙烧5min～90min、将煤矸石干燥和破碎后在800℃～1000℃焙烧5min～90min，得到三者的粉料。

2)加入质量比为20～50：20～50：10～40的含蛇纹石矿物的原料、粉煤灰和煤矸石三者的粉料，与占三者的粉料质量总和的20～40％的助剂混合粉磨，得到的混合物料粉体包括按照质量百分比计的：25～40％MgO，35～40％SiO₂，2～10％CaO，5～15％Fe₂O₃，9～20％Al₂O₃。得到的混合物料粉体的粒径为75μm以下。

3)将混合物料粉体于造粒机中进行造粒，造粒机的转速为30～70r/min，在加入粘结剂和水后，造粒机继续旋转30～90min，粘结剂的加入量为得到的混合物料粉体的4～20％，水的加入量为得到的混合物料粉体质量的8～16％，造粒结束获得球形颗粒状坯体。

4)将球形颗粒状坯体于60～80℃下干燥60～90min后进行烧结，烧结以5～15℃/min自室温升至750～850℃后，再以3～7℃/min速率升温至850～1200℃，保温3～90min，即可得到高强度硅酸镁铝支撑剂。干燥和烧结可采用但不限于立窑、辊道窑或回转窑。

以下通过详细的示例对本发明的技术方案作进一步的说明。

示例1

本示例的具体制备方法如下：

(1)分别将蛇纹岩、粉煤灰和的煤矸石于滚筒烘干机进行干燥至各自的含水率为1.0％以下、闭路破碎方式进行破碎，再分别将蛇纹岩干燥和破碎后在850℃焙烧15min、将粉煤灰干燥和破碎后在950℃焙烧15min、将煤矸石干燥和破碎后在900℃焙烧25min，得到三者的粉料。

(2)将4.5t蛇纹岩粉料、3.5t粉煤灰粉料和2t煤矸石粉料，以及2.5t的助剂进行混合粉磨，助剂包括1.5t的黄沙和1t的钾长石，得到12.5t混合物料粉体。

得到的混合物料粉体包括35％的MgO、33％的SiO₂、4％的CaO、7％的Fe₂O₃和13％的Al₂O₃，余量为杂质。混合物料粉体的粒径为35～75μm。

(3)将混合物料粉体加入造粒机中进行造粒，造粒机的转速为60r/min，利用高压间隙喷入粘结剂和水，粘结剂为聚乙烯醇，喷入粘结剂的量为混合物料粉体质量的6％，喷入水的量为混合物料粉体质量的10％，造粒机继续旋转80min，制得约14.5t球形颗粒状坯体。

(4)将制备的球形颗粒状坯体于立窑中，在80℃下干燥60min，然后以15℃/min升温速率由室温升至750℃，再以5℃/min从750℃升至1150℃，恒温15min，获得成品A。

所得成品A的直径介于106～3350μm之间，球度和圆度均不低于0.9，体积密度为1.66～1.69g/cm³。经过筛分，即可获得所需不同规格的支撑剂产品，以直径为300～600μm支撑剂产品为例，其密度为1.67g/cm³，在86MPa闭合压力下，破碎率≤3％，在103MPa闭合压力下，破碎率≤5％，远小于Q/SH10201598—2013标准中不超过8％和不超过12％破碎率的要求。

示例2

本示例的具体制备方法如下：

(1)分别将蛇纹石选矿尾渣、粉煤灰和的煤矸石于滚筒烘干机进行干燥至各自的含水率为1.5％以下、闭路破碎方式进行破碎，再分别将蛇纹石选矿尾渣干燥和破碎后在700℃焙烧50min、将粉煤灰干燥和破碎后在850℃焙烧45min、将煤矸石干燥和破碎后在950℃焙烧15min，得到三者的粉料。

(2)将3.5t蛇纹岩粉料、4.0t粉煤灰粉料和2.5t煤矸石粉料，以及3.0t的助剂进行混合粉磨，助剂包括1.5tg的石英沙和1.5t的伊利石，得到约13.0t混合物料粉体。

得到的混合物料粉体包括31％的MgO、34％的SiO₂、3％的CaO、9％的Fe₂O₃和11％的Al₂O₃，余量为杂质。混合物料粉体的粒径为20～45μm。

(3)将混合物料粉体加入造粒机中进行造粒，造粒机的转速为40r/min，利用高压间隙喷入粘结剂和水，粘结剂为水性环氧树脂，喷入粘结剂的量为混合物料粉体质量的8％，喷入水的量为混合物料粉体质量的12％，造粒机继续旋转90min，制得约15.6t球形颗粒状坯体。

(4)将所得球形颗粒状坯体在辊道窑内60℃干燥90min，然后以8℃/min的升温速率由室温升至800℃，再以5℃/min从800℃升至1100℃下并恒温30min，获得成品B。

所得成品B的直径介于106～3350μm之间，球度和圆度均不低于0.9，体积密度为1.30～1.65g/cm³。经过筛分，即可获得所需不同规格的支撑剂产品，以直径为425～850μm支撑剂为例，其密度为1.45g/cm³，在69MPa～86MPa闭合压力下，破碎率≤4％。

示例3

本示例的具体制备方法如下：

(1)分别将温石棉选矿尾渣、粉煤灰和的煤矸石于滚筒烘干机进行干燥至各自的含水率为1.0％以下、闭路破碎方式进行破碎，再分别将蛇纹石选矿尾渣干燥和破碎后在800℃焙烧25min、将粉煤灰干燥和破碎后在900℃焙烧25min、将煤矸石干燥和破碎后在900℃焙烧25min，得到三者的粉料。

(2)将4.0t蛇纹岩粉料、4.5t粉煤灰粉料和1.5t煤矸石粉料，以及3.5t的助剂进行混合粉磨，助剂包括0.5t的生石灰和3.0t的黄沙，得到约13.5t混合物料粉体。

得到的混合物料粉体包括34％的MgO、37％的SiO₂、3％的CaO、8％的Fe₂O₃和11％的Al₂O₃，余量为杂质。混合物料粉体的粒径为2～25μm。

(3)将混合物料粉体加入造粒机中进行造粒，造粒机的转速为60r/min，利用高压间隙喷入粘结剂和水，粘结剂为水性环氧树脂和聚乙烯醇1:1混合，喷入粘结剂的量为混合物料粉体质量的6％，喷入水的量为混合物料粉体质量的12％，造粒机继续旋转45min，制得约15.9t球形颗粒状坯体。

(4)将所得球形颗粒状坯体在回转窑内70℃干燥70min，然后以10℃/min的升温速率自室温升至850℃，再以5℃/min从850℃升至1000℃，恒温60min，获得成品C。

所得成品C的直径介于106～3350μm之间，球度和圆度均不低于0.9，体积密度为1.80～1.85g/cm³。经过筛分，即可获得所需不同规格的支撑剂产品，以规格300～600μm支撑剂为例，其密度为1.82g/cm³，在86MPa闭合压力下，破碎率≤3％，在103MPa闭合压力下，破碎率≤5％，远小于Q/SH1020 1598—2013标准中不超过7％和不超过10％破碎率的要求。

示例4

本示例的具体制备方法如下：

(1)分别将超基性岩型金属矿产选矿尾渣(蛇纹岩、蛇纹石选矿尾渣、温石棉选矿尾渣)、粉煤灰和的煤矸石于滚筒烘干机进行干燥至各自的含水率≤1％、闭路破碎方式进行破碎，再分别将蛇纹石选矿尾渣干燥和破碎后在750℃焙烧40min、将粉煤灰干燥和破碎后在920℃焙烧18min、将煤矸石干燥和破碎后在850℃焙烧40min，得到三者的粉料。

(2)将4.8t蛇纹岩粉料、3.3t粉煤灰粉料和1.9t煤矸石粉料，以及2.0t的助剂进行混合粉磨，助剂为2.0t的黄沙，得到12.0t混合物料粉体。

得到的混合物料粉体包括质量比为33：33：5：4：14的MgO、SiO₂、CaO、Fe₂O₃和Al₂O₃，余量为杂质。混合物料粉体的粒径为20～45μm。

(3)将混合物料粉体加入造粒机中进行造粒，造粒机的转速为50r/min，利用高压间隙喷入粘结剂和水，粘结剂为水性环氧树脂和聚乙烯醇2:1混合，喷入粘结剂的量为混合物料粉体质量的10％，喷入水的量为混合物料粉体质量的10％，造粒机继续旋转65min，制得约14.4t球形颗粒状坯体。

(4)将所得球形颗粒状坯体于辊道窑内，80℃干燥60min后，以10℃/min的升温速率由室温升至700℃，然后以5℃/min从700℃升至900℃，恒温80min，获得成品D。

所得成品D的直径介于106～3350μm之间，球度和圆度均不低于0.9，体积密度为1.65～1.80g/cm³。经过筛分，即可获得所需不同规格的支撑剂产品，以规格425～850μm支撑剂为例，其密度为1.70g/cm³，在86MPa闭合压力下，破碎率≤4％，在103MPa闭合压力下，破碎率≤6％，远小于Q/SH1020 1598—2013标准中不超过9％和不超过12％破碎率的要求。

示例5

本示例的具体制备方法如下：

(1)分别将蛇纹岩和温石棉选矿尾渣分别于滚筒烘干机进行干燥至、闭路破碎方式进行破碎，再分别将蛇纹石选矿尾渣干燥和破碎后在800℃焙烧20min、将粉煤灰干燥和破碎后在900℃焙烧25min、将煤矸石干燥和破碎后在900℃焙烧25min，得到四者的粉料。

(2)将蛇纹岩和温石棉选矿尾渣按1：1质量比例混合成4.0t含蛇纹岩粉料、4.0t粉煤灰粉料和2.0t煤矸石粉料，以及3.0t的助剂进行混合粉磨，助剂包括1.5t的烘干至恒重黄沙和1.5t烘干至恒重的钾长石，得到13.0t混合物料粉体。

得到的混合物料粉体包括32：32：3：9：15的MgO、SiO₂、CaO、Fe₂O₃和Al₂O₃，混合物料粉体的粒径为20～75μm。

(3)将混合物料粉体加入造粒机中进行造粒，造粒机的转速为70r/min，利用高压间隙喷入粘结剂和水，粘结剂为聚乙烯醇，喷入粘结剂的量为混合物料粉体质量的8％，喷入水的量为混合物料粉体质量的15％，造粒机继续旋转35min，制得约16.0t球形颗粒状坯体。

(4)将所得球形颗粒状坯体在回转窑内，60℃下干燥90min，然后以12℃/min的升温速率由室温升至800℃，再以6℃/min从800℃升至1150℃，恒温20min，获得成品E。

所得成品E的直径介于106～3350μm之间，球度和圆度均不低于0.9，体积密度为1.65～1.80g/cm³。经过筛分，即可获得所需不同规格的支撑剂产品，以规格300～600μm支撑剂为例，其密度1.75g/cm³，在86MPa闭合压力下，破碎率≤4％，在103MPa闭合压力下，破碎率≤6％，远小于Q/SH1020 1598—2013标准中不超过8％和不超过12％破碎率的要求。

综上所述，本发明的高强度硅酸镁铝支撑剂及其制备方法，其有益效果可包括以下中的至少一项：

1)以主要含蛇纹石的岩石、废石、尾矿为原料，实现对低品位资源和固体废渣的利用；

2)生产工艺简单、节能减排、产品附加值高、生态环境效益高等优势，对发展新材料产业与社会经济具有重要意义；

3)通过焙烧处理将岩石、废石、尾矿中的石棉纤维分解、转相为无毒无害的活性的非晶态硅酸镁和少量橄榄石；

4)以本发明所述的方法制备的硅酸镁铝支撑剂，在86～103MPa闭合压力下破碎率≤8％，适用压力范围较宽，市场前景广阔；

5)硅酸镁铝系支撑剂与传统支撑剂相比，可以节约大量的石英砂，且弥补了石英砂强度低、圆度和球度差的不足。

尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (6)

1.一种高强度硅酸镁铝支撑剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

将含蛇纹石矿物的原料、粉煤灰和煤矸石分别进行干燥、破碎和焙烧，得到三者的粉料；

将所述三者的粉料与助剂进行混合粉磨，得到混合物料粉体；其中，助剂包括生石灰、黄沙、石英砂、钾长石和伊利石中的一种或多种，助剂的加入量为所述三者的粉料质量总和的20~40%；

将混合物料粉体进行造粒，获得球形颗粒状坯体；

将球形颗粒状坯体进行干燥和烧结，获得高强度硅酸镁铝支撑剂；

所述含蛇纹石矿物的原料包括蛇纹岩、蛇纹石选矿尾渣、温石棉选矿尾渣和超基性岩型金属矿产选矿尾渣中的一种或多种；

所述含蛇纹石矿物的原料、粉煤灰和煤矸石三者的粉料的质量比为20~50：20~50：10~40；

所述焙烧包括：使破碎后的含蛇纹石矿物的原料在650℃~900℃焙烧5min~90min；使破碎后的粉煤灰在800℃~1000℃焙烧5min~90min；使破碎后的煤矸石在800℃~1000℃焙烧5min~90min；

所述混合物料粉体包括质量比为25~40：35~40：2~10：5~15：9~20的MgO、SiO₂、CaO、Fe₂O₃和Al₂O₃，混合物料粉体的粒径为75μm以下；

所述烧结工艺为以5~15℃/min的速率由室温升至750~850℃，然后以3~7℃/min升温至850~1200℃并保温3min~90min。

2.根据权利要求1所述的高强度硅酸镁铝支撑剂的制备方法，其特征在于，所述造粒工序为湿法造粒，造粒机的转速为30~70r/min，在加入粘结剂和水后，造粒机继续旋转30~90min。

3.根据权利要求2所述的高强度硅酸镁铝支撑剂的制备方法，其特征在于，所述粘结剂的加入量为所述混合物料粉体的4~20%，所述水的加入量为所述混合物料粉体的8~16%。

4.根据权利要求1所述的高强度硅酸镁铝支撑剂的制备方法，其特征在于，所述干燥工艺为将球形颗粒状坯体在60~80℃下干燥60~90min。

5.一种高强度硅酸镁铝支撑剂，其特征在于，所述高强度硅酸镁铝支撑剂采用如权利要求1至4中任意一项所述的制备方法制备得到。

6.根据权利要求5所述的高强度硅酸镁铝支撑剂，其特征在于，所述高强度硅酸镁铝支撑剂的直径介于106~3350μm之间，球度和圆度不低于0.9，体积密度为1.3～1.8g/cm³，在86~103MPa闭合压力下破碎率≤9％。

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