一种环保陶粒生产工艺

摘要

本发明提供了一种环保陶粒生产工艺，其包括以下步骤：将钾长石尾矿破碎至粒度小于100目，然后清洗钾长石尾矿颗粒，去除泥沙，干燥；对钾长石尾矿颗粒进行球磨，得到钾长石尾矿细粉；将部分钾长石尾矿细粉、轻烧黏土、凝灰岩、绿碳化硅混合均匀，得到第一混合粉；将部分钾长石尾矿细粉、轻烧黏土、凝灰岩、碳粉、氧化硼粉、铝粉在惰性气氛中球磨混合均匀，得到第二混合粉；第一混合粉依次进行增湿造粒得到支撑剂初粒，然后烧结膨胀，得到支撑剂内芯；在支撑剂内芯的表面均匀喷涂第二混合粉，烧结、冷却、筛分，即得。该环保陶粒生产工艺采用钾长石尾矿为主要原料，制得一种内部存在大量微孔的支撑剂，可以有效避免其影响陶粒支撑剂的球度和圆度。

权利要求

1.一种环保陶粒生产工艺，其包括以下步骤：将钾长石尾矿破碎至粒度小于100目，然后清洗钾长石尾矿颗粒，去除泥沙，干燥；

对钾长石尾矿颗粒进行球磨，得到钾长石尾矿细粉；

将20‑40份钾长石尾矿细粉、30‑40份轻烧黏土、10‑20份凝灰岩和1‑2份绿碳化硅混合均匀，得到第一混合粉；

将20‑40份钾长石尾矿细粉、30‑40份轻烧黏土、10‑20份凝灰岩、1‑5份氧化硼粉、碳粉、铝粉在惰性气氛中球磨混合均匀，得到第二混合粉；按摩尔比计，氧化硼粉：铝粉：碳粉=2：（4‑5）：（1‑1.2）；

第一混合粉依次进行增湿造粒、抛光得到支撑剂初粒，然后在1200～1300℃烧结10～

20 s，得到支撑剂内芯；

在支撑剂内芯的表面均匀喷涂第二混合粉，在惰性气氛中，升温至700‑900℃烧结15‑

30 min，然后继续升温至1200‑1300℃烧结15‑30 min，冷却、筛分，即得。

2.根据权利要求1所述的环保陶粒生产工艺，其特征在于：所述钾长石尾矿细粉、轻烧黏土、凝灰岩的粒度均小于200目。

3.根据权利要求1或2所述的环保陶粒生产工艺，其特征在于：所述绿碳化硅、碳粉、氧化硼粉、铝粉的粒径小于100 nm。

4.根据权利要求1所述的环保陶粒生产工艺，其特征在于：所述支撑剂初粒的粒径为

60‑70目，所述支撑剂内芯的粒径为40‑50目。

说明书

一种环保陶粒生产工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及了油气开采领域，具体的说，涉及了一种环保陶粒生产工艺。

背景技术

[0002] 在石油天然气深井开采时，高闭合压力低渗透性矿床经压裂处理后，使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出，此时需要流体注入岩石基层，以超过地层破裂强度的压力，使井筒周围岩层产生裂缝，形成一个具有高层流能力的通道，为保持压裂后形成的裂缝开启，油气产物能顺畅通过。用石油支撑剂随同高压溶液进入地层充填在岩层裂隙中，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合的作用，从而保持高导流能力，使油气畅通，增加产量。

[0003] 天然石油支撑剂主要包括天然石英砂、玻璃球、金属球等，但是强度较低，利用优质铝土岩、煤等多种原材料进行陶瓷烧结制备石油压裂支撑剂，可以有效提高支撑剂强度，代替天然石油支撑剂用于油田井下支撑，以增加石油天然气的产量。

[0004] 但是，利用优质铝土岩、煤等多种矿物原材料制备石油压裂支撑剂，一方面成本比较高，另一方面，尾矿处理难度比较高，不利于环保。

[0005] 为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

[0006] 本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种环保陶粒生产工艺。

[0007] 为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

[0008] 一种环保陶粒生产工艺，其包括以下步骤：

[0009] 将钾长石尾矿破碎至粒度小于100目，然后清洗钾长石尾矿颗粒，去除泥沙，干燥；

[0010] 对钾长石尾矿颗粒进行球磨，得到钾长石尾矿细粉；

[0011] 将20‑40份钾长石尾矿细粉、30‑40份轻烧黏土、10‑20份凝灰岩和1‑2份绿碳化硅混合均匀，得到第一混合粉；

[0012] 将20‑40份钾长石尾矿细粉、30‑40份轻烧黏土、10‑20份凝灰岩、1‑5份氧化硼粉、碳粉、铝粉在惰性气氛中球磨混合均匀，得到第二混合粉；（摩尔比）氧化硼粉：铝粉：碳粉=2：（4‑5）：（1‑1.2）.

[0013] 第一混合粉依次进行增湿造粒、抛光得到支撑剂初粒，然后烧结膨胀，得到支撑剂内芯；

[0014] 在支撑剂内芯的表面均匀喷涂第二混合粉，烧结、冷却、筛分，即得。

[0015] 所述凝灰岩包括以下质量百分数的组分：SiO2 72%‑74%，Al2O3 15%‑18%， Na2O 1.5%‑2.0%，K2O 7.0%‑9.0%，Fe2O3＜0.20%，CaO＜0.5%，MgO＜0.3%，烧失＜2.5%；所述轻烧黏土包括以下质量百分数的组分：SiO2 32%‑38%、Al2O3 42%‑50%；所述钾长石尾矿主要包括以下质量百分数的组分：SiO2 71.02%、TiO2 0.19%、Fe2O3 2.13%、FeO 1.01%、CaO 2.69%、K2O 
3.00%、Na2O 2.41%。

[0016] 所述钾长石细粉、轻烧黏土、凝灰岩的粒度均小于200目。

[0017] 所述绿碳化硅、碳粉、氧化硼粉、铝粉的粒径小于100 nm。

[0018] 所述支撑剂初粒的粒径为60‑70目，所述支撑剂内芯的粒径为40‑50目；所述低密度陶粒支撑剂的粒径为30‑50目。

[0019] 所述支撑剂初粒在1200～1300℃烧结10～20 s，得到支撑剂内芯。

[0020] 在支撑剂内芯的表面均匀喷涂第二混合粉，在惰性气氛中，升温至700‑900℃烧结15‑30 min，然后继续升温至1200‑1300℃烧结15‑30 min，冷却、筛分，即得。

[0021] 本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体的说，本发明提供的环保陶粒生产工艺，采用钾长石尾矿为主要原料，制得一种内部存在大量微孔的轻质低密度陶粒支撑剂，由于微孔位于陶粒支撑剂的内部，可以有效避免其影响陶粒支撑剂的球度和圆度，具体，采用钾长石结合轻烧黏土、凝灰岩、绿碳化硅烧制内芯，绿碳化硅作为造孔剂，1200～1300℃烧结形成具有孔洞的内心；然后，在支撑剂内芯的表面均匀喷涂第二混合粉，再次进行烧结，先升温至700‑900℃烧结一段时间，然后继续升温至1200‑1300℃烧结15‑30 min，烧结过程中使得铝、碳、氧化硼反应形成氧化铝和碳化硼，充分提高陶粒的强度。

具体实施方式

[0022] 下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

[0023] 以下实施例中，所述凝灰岩包括以下质量百分数的组分：SiO2 72.05%，Al2O3 16.32%， Na2O 1.97%，K2O 8.96%，Fe2O3＜0.20%，CaO＜0.5%，MgO＜0.3%，烧失＜2.5%；所述轻烧黏土包括以下质量百分数的组分：SiO2 37.25%、Al2O3 49.41%；所述钾长石尾矿主要包括以下质量百分数的组分：SiO2 71.02%、TiO2 0.19%、Fe2O3 2.13%、FeO 1.01%、CaO 
2.69%、K2O 3.00%、Na2O 2.41%。

[0024] 实施例1

[0025] 一种环保陶粒生产工艺，其包括以下步骤：

[0026] 将钾长石尾矿破碎至粒度小于100目，然后清洗钾长石尾矿颗粒，去除泥沙，干燥；

[0027] 对钾长石尾矿颗粒进行球磨，得到钾长石尾矿细粉；

[0028] 将32份钾长石尾矿细粉、37份轻烧黏土、11份凝灰岩和2份绿碳化硅混合均匀，得到第一混合粉；

[0029] 将35份钾长石尾矿细粉、38份轻烧黏土、12份凝灰岩、4份氧化硼粉、碳粉、铝粉在惰性气氛中球磨混合均匀，得到第二混合粉；（摩尔比）氧化硼粉：铝粉：碳粉=2：4.5：1.2；

[0030] 第一混合粉依次进行增湿造粒、抛光得到粒径为60‑70目的支撑剂初粒，然后在空气气氛中，升温至1200～1300℃烧结15 s，得到粒径为40‑50目的支撑剂内芯；

[0031] 在支撑剂内芯的表面均匀喷涂第二混合粉，在惰性气氛中，升温至700‑900℃烧结20 min，然后继续升温至1200‑1300℃烧结20 min，然后冷却、筛分，即得粒径为30‑50目陶粒支撑剂。其中，所述钾长石细粉、轻烧黏土、凝灰岩的粒度均小于200目；所述绿碳化硅、碳粉、氧化硼粉、铝粉的粒径小于100 nm。

[0032] 实施例2

[0033] 一种环保陶粒生产工艺，其包括以下步骤：

[0034] 将钾长石尾矿破碎至粒度小于100目，然后清洗钾长石尾矿颗粒，去除泥沙，干燥；

[0035] 对钾长石尾矿颗粒进行球磨，得到钾长石尾矿细粉；

[0036] 将20份钾长石尾矿细粉、40份轻烧黏土、10份凝灰岩和1份绿碳化硅混合均匀，得到第一混合粉；

[0037] 将40份钾长石尾矿细粉、30份轻烧黏土、20份凝灰岩、5份氧化硼粉、碳粉、铝粉在惰性气氛中球磨混合均匀，得到第二混合粉；（摩尔比）氧化硼粉：铝粉：碳粉=2：5：1；

[0038] 第一混合粉依次进行增湿造粒、抛光得到粒径为60‑70目的支撑剂初粒，然后在空气气氛中，升温至1200～1300℃烧结10 s，得到粒径为40‑50目的支撑剂内芯；

[0039] 在支撑剂内芯的表面均匀喷涂第二混合粉，在惰性气氛中，升温至700‑900℃烧结15 min，然后继续升温至1200‑1300℃烧结30 min，然后冷却、筛分，即得粒径为30‑50目陶粒支撑剂。其中，所述钾长石细粉、轻烧黏土、凝灰岩的粒度均小于200目；所述绿碳化硅、碳粉、氧化硼粉、铝粉的粒径小于100 nm。

[0040] 实施例3

[0041] 一种环保陶粒生产工艺，其包括以下步骤：

[0042] 将钾长石尾矿破碎至粒度小于100目，然后清洗钾长石尾矿颗粒，去除泥沙，干燥；

[0043] 对钾长石尾矿颗粒进行球磨，得到钾长石尾矿细粉；

[0044] 将40份钾长石尾矿细粉、30份轻烧黏土、20份凝灰岩和1份绿碳化硅混合均匀，得到第一混合粉；

[0045] 将20份钾长石尾矿细粉、30份轻烧黏土、10份凝灰岩、1份氧化硼粉、碳粉、铝粉在惰性气氛中球磨混合均匀，得到第二混合粉；（摩尔比）氧化硼粉：铝粉：碳粉=2：4：1.1；

[0046] 第一混合粉依次进行增湿造粒、抛光得到粒径为60‑70目的支撑剂初粒，然后在空气气氛中，升温至1200～1300℃烧结10 s，得到粒径为40‑50目的支撑剂内芯；

[0047] 在支撑剂内芯的表面均匀喷涂第二混合粉，在惰性气氛中，升温至700‑900℃烧结30 min，然后继续升温至1200‑1300℃烧结15 min，然后冷却、筛分，即得粒径为30‑50目陶粒支撑剂。其中，所述钾长石细粉、轻烧黏土、凝灰岩的粒度均小于200目；所述绿碳化硅、碳粉、氧化硼粉、铝粉的粒径小于100 nm。

[0048] 表1 实施例1制得的陶粒支撑剂性能

[0049]   体积密度（g/cm3） 视密度（g/cm3） 闭合压力为86 MPa的破碎率（％） 球形度 圆度 吸水率（%）实施例1 1.48 2.51 4.3 ＞0.9 ＞0.9 3.8

[0050] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。