一种煤矸石陶粒支撑剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种煤矸石陶粒支撑剂及其制备方法，包括以下重量百分比的组份：30％‑70％煤矸石、20％‑65％硬质粘土、5％‑10％烧结助剂，1％‑3％成型剂。煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废弃物，其硅含量较高，铝含量较低，制备过程中充分利用固体废弃物煤矸石的热值资源，又全部再利用煤矸石的各组元成分，降低烧成陶粒的体积密度，更好地适应油气井压裂施工的技术要求，降低压裂成本，减少了高品位铝土矿资源的使用，也有利于环境保护。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矸石陶粒支撑剂及其制备方法
本专利技术属于石油开采
，涉及一种煤矸石陶粒支撑剂及其制备方法。
技术介绍
煤矸石是采煤、洗煤过程中排出的固体废弃物，也是当前排放量较大的工业废弃物之一，国内累计存量数十亿吨，占用大量土地，造成资源浪费，影响生产发展，因此加速煤矸石的治理和综合利用已成为目前急待解决的问题。煤矸石中尚存热值约5000kJ/kg，其中Al2O3、SiO2是陶瓷颗粒矿相的主要化学组元，其他的CaO、MgO、K2O、Na2O等都是参与烧结过程的重要辅助组元。压裂支撑剂在油气开采中发挥着重要的作用，是油气井压裂作业中的关键材料之一，传统的高强度高密度陶瓷颗粒因密度大，在使用过程中需大量高粘度携砂液(如肌胶、滑溜水等)，导致成本增高、地层伤害和地下水污染，且视密度大的支撑剂容易在裂缝端口处产生堆积，不利于导流。随着油气田水平井压裂技术的成熟和页岩气的开发，要求使用的支撑剂强度越高，密度越低。低密度支撑剂能大幅度降低支撑剂在压裂液传输过程中的沉降，还能增加有效支撑裂缝长度；而且，使用低度的压裂液，可减小泵送功率，消除或减小对设计标准与参数的限制，可有效地降低施工难度和成本。因此低密度陶粒支撑剂的研发具有重要的理论意义和实际应用价值。专利申请号为201010136972的专利技术专利公开一种低密度陶粒支撑剂及其制备方法,属于石油、天然气开采领域。低密度陶粒支撑剂的制备方法,以铝矾土和煤矸石为内芯,以铝矾土和四氧化三锰为外壳,成球烧结,即得低密度陶粒。该专利技术陶粒具有较高强度,密度低,适应闭合压力高,渗透能力低的深层油气井压裂用陶粒支撑剂；而且烧结温度相对降低,范围在1300～1380℃之间,有效降低能耗,可节能20％；同时达到破碎率小的效果，但是单纯利用煤矸石作为内芯，烧结温度相对较高，耗热量答，其体积密度和破碎率较高。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种煤矸石陶粒支撑剂及其制备方法，利用煤矸石开发，煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废弃物，其硅含量较高，铝含量较低，制备过程中充分利用固体废弃物煤矸石的热值资源，又全部再利用煤矸石的各组元成分，降低烧成陶粒的体积密度，更好地适应油气井压裂施工的技术要求，降低压裂成本，减少了高品位铝土矿资源的使用，也有利于环境保护。一种煤矸石陶粒支撑剂，包括以下重量百分比的组份：30％-70％煤矸石、20％-65％硬质粘土、3％-10％烧结助剂，1％-3％成型剂。烧结助剂是含有K2O、Na2O、V2O5、TiO2、Fe2O3、MnO2、B2O3等一种或几种的物质。成型剂的种类有很多，如羧甲基纤维素、聚乙烯醇等。优选的是，包括以下重量百分比的组份：40％-60％煤矸石、30％-50％硬质粘土、6％-8％烧结助剂，1％-2％成型剂。上述任一方案优选的是，包括以下重量百分比的组份：40％煤矸石、50％硬质粘土、8％烧结助剂、2％成型剂。上述任一方案优选的是，包括以下重量百分比的组份：50％煤矸石、42％硬质粘土、7％烧结助剂、1％成型剂。上述任一方案优选的是，包括以下重量百分比的组份：60％煤矸石、31％硬质粘土、8％烧结助剂、1％成型剂。上述任一方案优选的是，所述煤矸石是煤炭生产过程排出的固体废弃物，SiO2含量占40-70％，Al2O3含量占10-40％。上述任一方案优选的是，所述煤矸石是煤炭生产过程排出的固体废弃物，SiO2含量占60-70％，Al2O3含量占30-40％。上述任一方案优选的是，所述煤矸石SiO2含量占70％，Al2O3含量占30％。上述任一方案优选的是，所述煤矸石SiO2含量占60％，Al2O3含量占40％。上述任一方案优选的是，所述煤矸石是高硅型煤矸石，其硅质组元有益于降低陶粒产品的密度。上述任一方案优选的是，所述硬质粘土的Al2O3≤50％，TiO2≤8.0％，Fe2O3≤8.0％。上述任一方案优选的是，所述硬质粘土的Al2O3为30％-50％，TiO2≤8.0％，Fe2O3≤8.0％。上述任一方案优选的是，所述硬质粘土的Al2O3≤45％，TiO2≤8.0％，Fe2O3≤8.0％。一种煤矸石陶粒支撑剂的制备方法，包括以下步骤：步骤a):将原料组份中的煤矸石、硬质粘土混合；步骤b):脱碳及预煅烧处理；步骤c):按比例配置原料组份，磨粉，物料均化；步骤d):造粒成型；步骤e):高温烧结；步骤f):筛分烧结体得到陶粒产品。上述任一方案优选的是，所述步骤a)中原料包括以下重量百分比的组份：30％-70％煤矸石、20％-65％硬质粘土、3％-10％烧结助剂，1％-3％成型剂。上述任一方案优选的是，包括以下重量百分比的组份：40％煤矸石、50％硬质粘土、8％烧结助剂、2％成型剂。上述任一方案优选的是，包括以下重量百分比的组份：50％煤矸石、42％硬质粘土、7％烧结助剂、1％成型剂。上述任一方案优选的是，包括以下重量百分比的组份：60％煤矸石、31％硬质粘土、8％烧结助剂、1％成型剂。上述任一方案优选的是，所述步骤a)中煤矸石是煤炭生产过程排出的固体废弃物，SiO2含量占40-70％，Al2O3含量占10-40％。上述任一方案优选的是，所述步骤a)中煤矸石是高硅型煤矸石，其硅质组元有益于降低陶粒产品的密度。高硅型煤矸石利用了其自身的硅质组元，还可降低产品密度0.1-0.2g/cm3。上述任一方案优选的是，所述步骤a)中原料包括以下重量百分比的组份：40％-60％煤矸石、30％-50％硬质粘土、6％-8％烧结助剂，1％-2％成型剂。上述任一方案优选的是，所述步骤a)中原料包括以下重量百分比的组份：40％煤矸石、50％硬质粘土、8％烧结助剂、2％成型剂。上述任一方案优选的是，所述步骤a)中原料包括以下重量百分比的组份：50％煤矸石、42％硬质粘土、7％烧结助剂、1％成型剂。上述任一方案优选的是，所述步骤a)中原料包括以下重量百分比的组份：60％煤矸石、31％硬质粘土、8％烧结助剂、1％成型剂。上述任一方案优选的是，所述硬质粘土的Al2O3≤50％，TiO2≤8.0％，Fe2O3≤8.0％。上述任一方案优选的是，所述硬质粘土的Al2O3为30％-50％，TiO2≤8.0％，Fe2O3≤8.0％。上述任一方案优选的是，所述硬质粘土的Al2O3≤45％，TiO2≤8.0％，Fe2O3≤8.0％。上述任一方案优选的是，所述步骤b)中脱碳及预煅烧是在预煅烧设备中经过750～900℃、1.5～3.5h的焙烧。煤洗选过程的排出的煤矸石，尚存热值约5000kJ/kg，块度适中，可以直接入窑预煅烧，发挥了燃料的价值，节约能源，而且煅烧产物全部作为原料使用，废弃物再利用率高，保护环境，降低了陶粒产品制造成本20～40％上述任一方案优选的是，所述预煅烧设备包括电阻式烧结炉、回转窑、竖炉。上述任一方案优选的是，所述步骤C)中磨粉后，粉体的细度在400目以下,物料均化后的混合料均匀度大于98％.上述任一方案优选的是，所述步骤d)中造粒成型的颗粒球形度达到0.85以上，水分含量为9～12％。上述任一方案优选的是，所述步骤d)中造粒成型，采用滚动成型工艺，即在转速为10—60转/分的圆盘造粒机中生成粒径≤0.2mm的球核，细粉料逐次包覆，球核密实长大制成球径≤1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤矸石陶粒支撑剂，其特征在于：包括以下重量百分比的组份：30％‑70％煤矸石、20％‑65％硬质粘土、3％‑10％烧结助剂，1％‑3％成型剂。

【技术特征摘要】
1.一种煤矸石陶粒支撑剂，其特征在于：包括以下重量百分比的组份：30％-70％煤矸石、20％-65％硬质粘土、3％-10％烧结助剂，1％-3％成型剂。2.根据权利要求1所述的煤矸石陶粒支撑剂，其特征在于：包括以下重量百分比的组份：40％-60％煤矸石、30％-50％硬质粘土、6％-8％烧结助剂，1％-2％成型剂。3.一种煤矸石陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤a):将原料组份中的煤矸石、硬质粘土混合；步骤b):脱碳及预煅烧处理；步骤c):按比例配置原料组份，磨粉，物料均化；步骤d):造粒成型；步骤e):高温烧结；步骤f):筛分烧结体得到陶粒产品。4.根据权利要求3所述的煤矸石陶粒支撑剂，其特征在于：所述步骤a)中原料包括以下重量百分比的组份：30％-70％煤矸石、20％-65％硬质粘土、3％-10％烧结助剂，1％-3％成型剂。5.根据权利要求4所述的煤矸石陶粒支撑剂，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊荣，李华彬，
申请(专利权)人：攀枝花秉扬科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51