CN118005369B - 一种低成本陶粒压裂支撑剂生球的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低成本陶粒压裂支撑剂生球的制备方法，包括下列步骤：S1、将油基岩屑干渣和水按照比例混合均匀，制备硬块；S2、用锤式破碎机破碎步骤S1制备的硬块，得到母球；S3、母球进入锅式造粒机内滚动成球，滚动过程中加水，得到生球。具有降低支撑剂生球的成本，制备出粉化率低、成球率高的支撑剂生球的效果。

Description

一种低成本陶粒压裂支撑剂生球的制备方法
技术领域
本发明涉及陶粒支撑剂技术领域，更具体地说，它涉及一种低成本陶粒压裂支撑剂生球的制备方法。
背景技术
支撑剂是指具有一定粒度和级配的天然砂或人造高强陶瓷颗粒。陶粒支撑剂以铝矾土为原料，通过粉末制粒，烧结而成，具有耐高温、耐高压、耐腐蚀、高强度、高导流能力、低密度、低破碎率等特点，使用最为广泛。
造粒是指对粉状、块状、溶液等不同状态的物料进行加工，获得特定形状和尺寸的固态颗粒技术。根据造粒技术的机理不同，造粒方法可以分为团聚造粒法、流化造粒法、挤压造粒法、破碎造粒法、熔融造粒法和喷雾造粒法等。团聚造粒法由于颗粒都是在团聚作用下形成，致密度不高，表面较粗糙；流化造粒法需使用流化床，而且该方法制得的颗粒不规则，球形度差，密度低；挤压造粒法制得的产品颗粒统一、密度大，但是生产能力弱，难以制备3mm以下的颗粒，得到的产品密度高，但球形度差；破碎造粒法成粒率不高，产品形状各异，具有锐边棱角，但是颗粒受压均匀，颗粒完整，密度高；熔融造粒法和喷雾造粒法能耗大，不适宜于大规模生产。
目前支撑剂生球通常铝矾土为原料制备，并且制备工艺单一，传统团聚造粒法的问题是，水是逐渐添加的，有水作为粘结剂的干粉会先形成球体，而没有接触到水的则继续保持粉状，随着水的不断添加，干粉全部成球，但这个过程需要较长时间，而且先形成的球已经不断长大超过粒径上限，粒度分布太广，成球率只有30～50％，制备时间较长，无法制备出成本低、强度高、粉化率低，成球率高的支撑剂生球。
发明内容
本发明的目的是提供一种低成本陶粒压裂支撑剂生球的制备方法，以油基岩屑干渣为原料，解决了现有支撑剂生球的制备成本高、粉化率高、成球率高的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种低成本陶粒压裂支撑剂生球的制备方法，包括下列步骤：S1、将油基岩屑干渣和水按照比例混合均匀，制备硬块；S2、用锤式破碎机破碎步骤S1制备的硬块，得到母球；S3、母球进入锅式造粒机内滚动成球，滚动过程中加水，得到生球。
通过采用上述技术方案，水的表面张力会将干粉颗粒牢固粘接在一起，在滚动过程中形成球体并逐渐长大。本方案结合团聚造粒法和破碎造粒法，解决了传统团聚造粒法存在的问题，本方案先采用破碎造粒法形成了母球，母球中粒度范围在40～300目的母球比例大于70％，再进行团聚造粒法，完善母球的圆度，大小和球度，形成生球，此时生球中中20～140目的生球含量超过70％，从而制备出低成本、强度高、圆度好和粉化率低的生球。
优选的，所述S1中油基岩屑干渣和水的混合比例为85～90:10～15。
通过采用上述优选的技术方案，水分对颗粒间液桥的形成起决定性作用，但是，当水的添加量过多，由于团聚作用，油基岩屑干渣和水混合后会形成一种粘粘浆液，无法形成硬块，从而无法破碎制备母球，成球率降低；当水添加量较少时，生球强度不够高，粉化率高。
优选的，所述S1中硬块的含水量为10～15％。
通过采用上述优选的技术方案，鉴于上述优选的油基岩屑干渣和水的混合比例，从而硬块的含水量在合适的范围，有助于对硬块做进一步限定。
优选的，所述S2中母球中粒度范围在40～300目的母球比例大于70％。
通过采用上述优选的技术方案，母球在40～300目的比例大于70％，这是因为母球的粒度过大或过小都会影响生球的成球率，从而影响支撑剂的使用效果。
优选的，所述S3中锅式造粒机的转速为20～40r/min。
通过采用上述优选的技术方案，由于在造粒的过程中会添加水，所以锅式造粒机的转速会影响成球的大小和湿度，当锅式造粒机的转速过大，在离心力的作用下，小球会紧贴成球机内壁转动，小球之间不会相互摩擦，无法改善生球球度圆度，那么成球的大小会过小，湿度会不均匀，当锅式造粒机的转速过小，生球间相互碰撞强度小，成球的时间长，球度圆度改善效果不明显影响支撑剂的使用效果。当成球时间过长，母球不断长大，导致20-140目生球成球率降低；当成球时间过短，生球圆度球度差。
优选的，所述S3中锅式造粒机的滚动时间0.5～2小时。
通过采用上述优选的技术方案，根据锅式造粒机的转速从而来设置锅式造粒机的滚动时间，便于制备出适宜大小和适宜湿度的生球。
优选的，所述S3中生球的含水量为9～13％；所述S3中生球的圆度为0.7～1；所述生球的粉化率为0％～5％。
优选的，所述S3中生球中20～140目的生球含量为70～90％。
综上所述，本发明具有以下有益效果：1、采用团聚造粒法和破碎造粒法进行生球制备，避免了物料在成球机内接触水的先后引起的球体生长不均匀问题；2、母球在粉碎后的湿粉粒度40～300目占70％以上，再放入成球机中滚动，可以均匀地生长为20～140目的球体，成球率高于70％，并且在滚动过程中由于球与球之间的相互碰撞，得到的生球圆度球度较好，均大于0.7；3、该方法降低了水分湿润粉料的时间，成球时间更短。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
以下对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种低成本陶粒压裂支撑剂生球，由包括以下步骤的方法制备而成：
S1、将油基岩屑干渣与水按照87:13的比例混合均匀，形成大硬块，此时大硬块的含水率为13％；
S2、用锤式破碎机破碎步骤S1制备的硬块，得到细的湿粉粒，即母球，其中粒度40～300目的母球比例大于70％；
S3、母球在锅式造粒机内滚动，滚动过程中加入少量水，使母球更润湿，在锅式造粒机内不断滚动，利用颗粒与颗粒之间的摩擦钝化尖锐边缘，提高产品球形度，滚动1小时后，湿润粉料中所含水分会部分蒸发，粉料强度提高，此时粉料含水率为12％，球度圆度为0.8，粉化率为1.9％，20～140目生球含量即成球率为82％。
实施例2
一种低成本陶粒压裂支撑剂生球，由包括以下步骤的方法制备而成：
S1、将油基岩屑干渣与水按照90:10的比例混合均匀，形成一种有粘粘、有强度的大硬块，此时粉料含水率为10％；
S2、用锤式破碎机破碎步骤S1制备的硬块，得到细的湿粉粒，即母球，其中粒度40～300目的母球比例大于70％；
S3、母球在成球机内滚动，滚动过程中加入少量水，使母球更润湿，在锅式造粒机内不断滚动，利用颗粒与颗粒之间的摩擦钝化尖锐边缘，提高产品球形度，滚动0.5小时后，湿润粉料中所含水分会部分蒸发，粉料强度提高，此时粉料含水率为9％，球度圆度为0.8，粉化率为3.1％，20～140目生球含量即成球率为75％。
实施例3
一种低成本陶粒压裂支撑剂生球，由包括以下步骤的方法制备而成：
S1、将油基岩屑干渣与水按照85:15的比例混合均匀，形成一种有粘粘、有强度的大硬块，此时硬块的含水率为15％；
S2、用锤式破碎机破碎步骤S1制备的硬块，得到细的湿粉粒，即母球，其中粒度40～300目的母球比例大于70％；
S3、母球在锅式造粒机内滚动，滚动过程中加入少量水，使母球更润湿，在锅式造粒机内不断滚动，利用颗粒与颗粒之间的摩擦钝化尖锐边缘，提高产品球形度，滚动2小时后，湿润粉料中所含水分会部分蒸发，粉料强度提高，此时粉料含水率约为13％，球度圆度为0.8，粉化率小于1.7％，20～140目生球含量即成球率为84％。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，对比例1只采用了团聚造粒法进行支撑剂生球的制备。
由包括以下步骤的方法制备而成：
在锅式造粒机中，利用水做粘合剂，使粉料湿润，油基岩屑干渣在水的作用下不断沾粘，在锅式造粒机中形成同心圆，但由于颗粒都是在团聚作用下形成的，致密度不高，表面也比较粗糙，转动1小时后，粉料含水率约5％，球度为0.8圆度为0.9，粉化率为57％％，20～140目生球含量即成球率为38％。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，对比例2只采用了破碎造粒法进行支撑剂生球的制备。
由包括以下步骤的方法制备而成：
将油基岩屑干渣与水按照87:13的比例混合均匀，形成一种有沾粘、有强度的大硬块，此时粉料含水率约为13％，用锤式破碎机破碎制备的硬块，虽然得到的细湿粉粒密度高，但是产品形状各异，具有锐边棱角，球度为0.5圆度为0.3，粉化率为2.0％，20～140目生球含量即成球率为56％。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于，对比例3中油基岩屑干渣与水的比例中，添加了过量的水。
将油基岩屑干渣与水按照80:20的比例混合均匀，形成一种粘粘的浆液，无法破碎制备母球。
对比例4
对比例4与实施例1的区别在于，对比例4中油基岩屑干渣与水的比例中，水的添加量过少。
由包括以下步骤的方法制备而成：
S1、将油基岩屑干渣与水按照95:5的比例混合均匀，此时粉料含水率约为5％，粉料呈松散的颗粒状；
S2、用锤式破碎机破碎步骤S1制备的颗粒，得到母球，其中粒度40～300目的母球比例为50％；
S3、母球在成球机内滚动，成球机内加入少量水，使母球更润湿，在锅式造粒机内不断滚动，利用颗粒与颗粒之间的摩擦钝化尖锐边缘，提高产品球形度，滚动1小时后，湿润粉料中所含水分会部分蒸发，粉料强度提高，此时粉料含水率约为5％，球度圆度为0.8，粉化率为43％，20～140目生球含量即成球率为41％。
结论：通过对比例1可以看出，当只采用团聚造粒法进行支撑剂的制备时，制备得到的支撑剂的粉化率过高，说明生球筛下的粉料很多，证明粉料的结合能力差，生球强度差，同时生球的含水率较低，说明粉料通过水的毛细作用力结合率低，生球强度低，成球率太低，严重影响了支撑剂的物理性能和导流能力；
通过对比例2可以看出，当只采用破碎造粒法进行支撑剂的制备时，对比例2制备得到的支撑剂的含水率和粉化率合适，但是球度和圆度无法达到理想要求，导致成球率偏低，无法满足支撑剂高性能的需求；
通过对比例3可以看出，当水的添加量过多时，此时会形成一种粘粘的浆液，导致无法破碎制备母球；
通过对比例4可以看出，当水的添加量过少时，生球的含水量过低，导致生球的粉化率过高，从而制备得到的支撑剂生球的成球率偏低。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种低成本陶粒压裂支撑剂生球的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
S1、将油基岩屑干渣和水按照比例混合均匀，制备硬块；其中，油基岩屑干渣和水的混合比例为85~90:10~15；
S2、用锤式破碎机破碎步骤S1制备的硬块，得到母球；粒度范围在40~300目的母球比例大于70%；
S3、母球进入锅式造粒机内滚动成球，滚动过程中加水，得到生球；
其中，锅式造粒机的转速为20~40r/min；锅式造粒机的滚动时间为0.5~2小时。
2.根据权利要求1所述的一种低成本陶粒压裂支撑剂生球的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中硬块的含水量为10~15%。
3.根据权利要求1所述的一种低成本陶粒压裂支撑剂生球的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中生球的含水量为9~13%。
4.根据权利要求3所述的一种低成本陶粒压裂支撑剂生球的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中生球的圆度和球度均为0.7~1；所述生球的粉化率为0%~5%。
5.根据权利要求1所述的一种低成本陶粒压裂支撑剂生球的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中20~140目的生球含量为70~90%。
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