低密度高强度陶瓷颗粒及其制造方法

摘要

本发明提供一种密度小于1.48g/m3的超低密度高强度的陶瓷颗粒。低密度高强度的陶瓷颗粒，其组成成分的重量百分比含量为：铝土矿：60-90%、硅渣：0-30%、钒钛化合物：0-10%和烧结助剂：3-7%。本发明充分利用丰富的三级铝土矿资源以及工业废弃物，其中的有益元素通过烧结过程的固相反应，实现陶瓷颗粒矿相重新构建，形成均匀分布的低密度高强度的硅酸盐化合物，从而减少对优质高品位铝土矿资源的依赖，增强陶瓷颗粒产品的强度与抗破碎能力。本发明在增强陶粒颗粒产品的强度和抗破碎能力的同时，确保密度小于1.48g/m3，从而得到一种可用作石油压力支撑剂的超低密度高强度的陶瓷颗粒。

权利要求

1.低密度高强度的陶瓷颗粒，其特征在于，其组成成分的重量百分比含量为：三级铝土矿：60-90％、硅渣：2-30％、钒钛化合物：0-10％和烧结助剂：3-7％，所述铝土矿中Al2O33

的含量为大于或等于30％但小于38％，其密度小于1.48g/m。

2.如权利要求1所述的低密度高强度的陶瓷颗粒，其特征在于，所述硅渣中SiO2的含量为8-95％，所述钒钛化合物中钒钛的总含量为5-10％。

3.采用权利要求1-2任一权利要求所述的低密度高强度的陶瓷颗粒构成的石油压力支撑剂。

4.如权利要求1所述的低密度高强度的陶瓷颗粒的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)将各组成成分分别磨细；

2)按比例配料，搅拌，混合均匀；

3)造粒成球；

4)高温烧结。

5.如权利要求4所述的低密度高强度的陶瓷颗粒的制造方法，其特征在于，步骤3)所述造粒成球的水分为9-12％。

6.如权利要求4所述的低密度高强度的陶瓷颗粒的制造方法，其特征在于，步骤4)所述烧结的温度在1300-1500℃，烧结时间为3-6h。

说明书

低密度高强度陶瓷颗粒及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种陶瓷颗粒及其制造方法，特别是涉及一种可用作石油压力支撑剂的超低密度高强度的陶瓷颗粒及其制造方法。

背景技术

[0002] 石油压力支撑剂是一种用于油气田钻采过程中的压裂用的主要材料，其矿物组成和使用功能属陶瓷材料，主要用于填充到低渗透矿床的岩层裂缝中，起支撑裂缝不因应力释放而闭合的作用，让油气从裂缝通道中流出，从而保证油、气的高导流能力，增加油、气井产量。陶瓷颗粒在油气田开采应用过程中与压力液的性能（如粘度、流变性等）及泵送条件（如排量、设备功率）密切相关，将直接决定开采成本和油气产量。在能满足油气田压裂工艺要求的前提下，超低密度、高强度陶瓷颗粒是压力支撑剂未来发展的重要方向。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种密度小于1.48g/m3的超低密度高强度的陶瓷颗粒。

[0004] 本发明还要提供一种上述陶瓷颗粒的制造方法。

[0005] 本发明解决技术问题所采用的技术方案是：低密度高强度的陶瓷颗粒，其组成成分的重量百分比含量为：铝土矿：60-90%、硅渣：0-30%、钒钛化合物：0-10%和烧结助剂：3-7%。

[0006] 进一步的，其中硅渣：2-30%。

[0007] 进一步的，所述铝土矿中Al2O3的含量为30-55%，所述硅渣中SiO2的含量为8-95%，所述钒钛化合物中钒钛的总含量为5-10%

[0008] 进一步的，所述铝土矿中Al2O3的含量为大于或等于30%但小于38%。

[0009] 进一步的，所述铝土矿采用三级铝土矿，所述硅渣采用硅石或石英砂，所述钒钛化合物采用低品位钒钛磁铁矿。

[0010] 进一步的，其密度小于1.48g/m3。

[0011] 采用上述的低密度高强度的陶瓷颗粒构成的石油压力支撑剂。

[0012] 低密度高强度的陶瓷颗粒的制造方法，该方法包括以下步骤：1）将各组成成分分别磨细；2）按比例配料，搅拌，混合均匀；3）造粒成球；4）高温烧结。

[0013] 进一步的，步骤3）所述造粒成球的水分为9-12%。

[0014] 进一步的，步骤4）所述烧结的温度在1300-1500℃，烧结时间为3-6h。

[0015] 本发明的有益效果是：本发明充分利用丰富的三级铝土矿资源以及工业废弃物，其中的有益元素通过烧结过程的固相反应，实现陶瓷颗粒矿相重新构建，形成均匀分布的低密度高强度的硅酸盐化合物，从而减少对优质高品位铝土矿资源的依赖，增强陶瓷颗粒产品的强度与抗破碎能力。本发明产品的内在质量好，产品质量稳定，颗粒物相中含高强度的铝化物（如硅酸铝）、钒钛化合物（如碳化钒），比普通的密度为2%以上支撑剂的耐酸溶解