制备陶粒支撑剂的原料组合物和陶粒支撑剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于制备陶粒支撑剂的原料组合物，其中，该原料组合物含有铝土矿、粉煤灰和磷矿石，相对于100重量份的铝土矿，粉煤灰的含量为3-7重量份，磷矿石的含量为2-5重量份。由本发明专利技术提供的原料组合物制备的陶粒支撑剂具有高强度低密度，在52MPa闭合压力下，破碎率≤5％、视密度≤2.68g/cm3、体积密度≤1.55g/cm3。并且由于采用工业废渣粉煤灰，降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】
制备陶粒支撑剂的原料组合物和陶粒支撑剂及其制备方法
本专利技术涉及一种用于制备陶粒支撑剂的原料组合物，由该原料组合物制备陶粒支撑剂的方法，以及由该方法制备的陶粒支撑剂。
技术介绍
目前石油和天然气开采所使用的陶粒支撑剂主要为中等密度中等强度和高强度高密度产品，随着石油和天然气开采的技术难度增大，具有高强度低密度的陶粒支撑剂的使用将会愈来愈多。CN101701149A公开了一种低密度陶粒支撑剂，其特征在于由下列重量百分比的原料按常规方法制成：高岭土62-75%、A12O3含量为80-85%的铝矾土17-30%、二氧化锰1-6%、氧化镁0.5-2%。CN1393424A公开了一种高强度陶粒支撑剂的制造方法，它以100重量份轻烧铝矾土（三氧化二铝含量≥75%）为基料，加入如下辅料，粘土2-15份，镧系金属氧化物1-10份，二氧化锰0.3-3份，氧化镁0.1-3份；基、辅料混合后共磨成细粉，然后加水松解后在成球机制成球粒，再送入窑炉按烧结温度1100-1500℃，烧结时间0.5-5小时，烧制得成品。目前制备高强度低密度陶粒支撑剂的方法主要是使用三氧化二铝含量较高的优质高岭土或铝矾土为主要原料（作为陶粒支撑剂的高岭土或铝矾土原料的三氧化二铝含量一般在70重量%以上，以三氧化二铁计的铁化合物的含量一般小于1重量%），通过添加氧化镁或氧化锰等添加剂进行配料来生产，但是由于优质高岭土或铝矾土资源和分布有限，以及需要添加氧化镁或氧化锰等添加剂，使得制得的高强度低密度陶粒支撑剂的成本较高，如何在获得高强度低密度陶粒支撑剂的同时，降低生产成本，成为本领域亟待解决的问题。专利技术内容本专利技术的目的是提供一种用于制备陶粒支撑剂的原料组合物，该原料组合物用于制备高强度低密度的陶粒支撑剂。本专利技术的另一个目的是提供一种用上述制备陶粒支撑剂的原料组合物制备陶粒支撑剂的方法。本专利技术的第三个目的是提供根据上述方法制备的陶粒支撑剂。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于制备陶粒支撑剂的原料组合物，其中，该原料组合物含有铝土矿、粉煤灰和磷矿石，相对于100重量份的铝土矿，粉煤灰的含量为3-7重量份，磷矿石的含量为2-5重量份。本专利技术还提供了一种制备陶粒支撑剂的方法，该方法包括将上述用于制备陶粒支撑剂的原料组合物依次成型和焙烧。本专利技术还提供了一种由上述方法制备的陶粒支撑剂。在采用本专利技术提供的原料组合物制备陶粒支撑剂的过程中，加入一定量的粉煤灰能够降低陶粒支撑剂的密度，而加入一定量的磷矿石，能够促进原料组合物的烧结，进一步提高制备的陶粒支撑剂的强度，从而采用本专利技术提供的原料组合物能够制得在52MPa闭合压力下的破碎率≤5％、视密度≤2.68g/cm3、体积密度≤1.55g/cm3的陶粒支撑剂。本领域所说的高强度低密度陶粒支撑剂，通常是指在52MPa闭合压力下，破碎率≤5％、视密度＜2.70g/cm3、体积密度＜1.60g/cm3的陶粒支撑剂。由此说明采用本专利技术提供的原料组合物制备得到的陶粒支撑剂具有高强度低密度的特点。而且，本专利技术提供的用于制备陶粒支撑剂的原料组合物，通过添加磷矿石和工业废渣粉煤灰与铝土矿组合获得的陶粒支撑剂，不仅能满足石油和天然气开采的需求，还实现了工业废渣粉煤灰的资源化高效利用，降低了生产成本。另外，本专利技术提供的用于制备陶粒支撑剂的原料组合物，还可以采用在铝土矿开采过程中产生的大量的氧化铝含量较低、杂质含量较高的中低品位铝土矿（通常指三氧化二铝含量为65重量%以下的铝土矿）为原料，与粉煤灰和磷矿石组合来制备高强度低密度的陶粒支撑剂，这不仅拓宽了高强度低密度的陶粒支撑剂的原料来源，更进一步大大降低了生产成本。此外，本专利技术优选情况下，在用于制备陶粒支撑剂的原料组合物中加入锂盐，能与磷矿石在焙烧过程中产生协同作用，进一步促进原料组合物的烧结，使得制造的陶粒支撑剂具有更高的强度。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供了一种用于制备陶粒支撑剂的原料组合物，其中，该原料组合物含有铝土矿、粉煤灰和磷矿石，相对于100重量份的铝土矿，粉煤灰的含量为3-7重量份，磷矿石的含量为2-5重量份。根据本专利技术提供的所述原料组合物，只要原料组合物中各组分的含量在上述范围内即可实现本专利技术的目的，优选情况下，原料组合物中，相对于100重量份的铝土矿，粉煤灰的含量为3.5-6重量份、磷矿石的含量为2.5-3.5重量份，最终制得的陶粒支撑剂具有更高的强度和更低的密度。根据本专利技术提供的所述原料组合物，所述原料组合物中的铝土矿可以为本领域技术人员已知的能够用于制备高强度低密度陶粒支撑剂的铝土矿。通常，三氧化二铝含量较高的铝土矿有利于形成高强度低密度的陶粒支撑剂。然而，在本专利技术中，通过调节铝土矿、粉煤灰和磷矿石的配合比例，使得采用三氧化二铝含量较低的铝土矿仍然可以获得高强度低密度的陶粒支撑剂。对于所述三氧化二铝含量较低的铝土矿，其中三氧化二铝的含量可以为55-70重量%，优选为60-65重量%。在所述三氧化二铝含量较低的铝土矿中，除三氧化二铝之外，还可以包含杂质，所述杂质例如可以为铁、钙、镁、硅、钛等的化合物中的一种或多种，所述杂质的含量可以为45-30重量%，优选为35-40重量%。对于所述三氧化二铝含量较低的铝土矿中的杂质，铁化合物通常以三氧化二铁计，所述铝土矿中铁化合物的含量可以为4.5重量%以下。通常，当铝土矿中铁化合物含量较大时，会导致陶粒支撑剂的密度增大。然而，在本专利技术中，通过在用于制备陶粒支撑剂的原料组合物中以特定的比例配入粉煤灰和磷矿石，使得采用铁化合物含量较高的铝土矿仍然可以制备出高强度低密度的陶粒支撑剂，例如，所述铝土矿中以三氧化二铁计的铁化合物的含量可以为2-4.5重量%。根据本专利技术提供的所述原料组合物，所述原料组合物中的磷矿石可以为本领域技术人员已知的磷矿石。本专利技术优选情况下，所述磷矿石可以为以五氧化二磷计的磷含量为12-20重量%的磷矿石。所述磷矿石中的磷含量在上述范围内，在进行焙烧时能够进一步促进原料组合物之间的烧结，从而进一步增大制备的陶粒支撑剂的强度。在所述磷矿石中，除磷之外还可以含有杂质，杂质可以为钙、氟、硅、钛、碳等元素组分中的一种或多种，作为杂质的这些元素组分以氧化物计的总含量可以为80-88重量%。根据本专利技术提供的所述原料组合物，所述原料组合物中的粉煤灰可以是本领域技术人员已知的工业废渣粉煤灰。其中，粉煤灰指燃煤炉燃烧后形成的粉末，其主要成分包括二氧化硅、氧化铝、氧化亚铁、三氧化铁、氧化钙、氧化钛、氧化镁、氧化钾、氧化钠、氧化锰和三氧化硫。所述粉煤灰可以按照常规的方法收集，也可以商购得到；所述粉煤灰的颗粒直径一般可以为0.04毫米以下。为了获得更好的高强度低密度的陶粒支撑剂，优选情况下，所述粉煤灰为符合GB/T1596中二级标准以上的粉煤灰。根据本专利技术提供的所述原料组合物，优选情况下，所述原料组合物中还含有锂盐，其中，相对于100重量份的铝土矿，锂盐的含量为0.2-0.5重量份。在原料组合物中加入锂盐，能够进一步促进原料组合物的烧结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备陶粒支撑剂的原料组合物，其特征在于，该原料组合物含有铝土矿、粉煤灰和磷矿石，相对于100重量份的铝土矿，粉煤灰的含量为3‑7重量份，磷矿石的含量为2‑5重量份。

【技术特征摘要】
1.一种用于制备陶粒支撑剂的原料组合物，其特征在于，该原料组合物含有铝土矿、粉煤灰和磷矿石，相对于100重量份的铝土矿，粉煤灰的含量为3-7重量份，磷矿石的含量为2-5重量份；所述铝土矿中三氧化二铝的含量为60-65重量％，以三氧化二铁计的铁化合物的含量为2-4.5重量％；所述磷矿石中以五氧化二磷计的磷含量为12-20重量％；所述原料组合物还含有锂盐，相对于100重量份的铝土矿，锂盐的含量为0.2-0.5重量份。2.根据权利要求1所述的原料组合物，其中，相对于100重量份的铝土矿，粉煤灰的含量为3.5-6重...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄勇，陈前林，张加伟，田洪跃，
申请(专利权)人：贵州鑫益能陶粒支撑剂有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52