一种基于钻屑的岩棉及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提出了一种基于钻屑的岩棉及其制备方法和应用；其制备原料包括：经脱甩处理和改性处理的岩屑

【技术实现步骤摘要】
一种基于钻屑的岩棉及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及岩棉制备
，尤其涉及一种基于钻屑的岩棉及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]岩棉起源于夏威夷
。
当夏威夷岛第一次火山喷发之后，岛上的居民在地上发现了一缕一缕融化后质地柔软的岩石，这就是最初人类认知的岩棉纤维，岩棉的生产过程，其实是模拟了夏威夷火山喷发这一自然过程，岩棉产品均采用优质玄武岩
、
白云石等为主要原材料，经
1450℃
以上高温熔化后采用国际先进的四轴离心机高速离心成纤维，同时喷入一定量粘结剂
、
防尘油
、
憎水剂后经集棉机收集
、
通过摆锤法工艺，加上三维法铺棉后进行固化
、
切割，形成不同规格和用途的岩棉产品
。
[0003]现有技术中通常使用玄武岩
、
白云石作为原料，辅以页岩
、
矿渣和焦炭等材料，在高温下离心生成岩棉纤维，然后再支撑岩棉产品
。
如，中国专利申请
CN 111331995 A
，将玄武岩
、
白云石
、
矿渣和焦炭进行混合，将玄武岩
、
白云石
、
矿渣和焦炭的混合物通入预热后的熔制炉内，将混合物融化成熔体待成纤，后制成无甲醛岩棉
。
如，中国专利
CN 104445908 B
中，采用岩棉材料原料按重量份包括玄武岩
70
‑
80、
石灰石5‑
8、
矿渣8‑
10、
焦炭
20
‑
30、
辅料3‑5份，这种配比容易熔融，成纤效果好，纤维分布均匀
。
辅料选自萤石
、
硅藻土或页岩，进一步提高熔融效果
。
[0004]而石油钻井中的钻屑，特别是深部地层的钻屑，实际为地层岩石的碎屑，是在钻井过程中，被钻头和钻井液破碎后形成的，其主要成份为砂岩
、
灰岩
、
泥岩
、
页岩等，也有玄武岩
、
白云石
。
而且，钻屑通常为钻井废弃物，在经过处理后进行排放或者其他用途，如铺路等
。
因此，使用钻屑作为原材料，经过一定的工艺生产岩棉，就能为钻屑的处理找到一个合适的方式，具有非常重要的意义
。
但钻屑通常在钻井过程中会被钻井液粘附包裹，并粘附一些小颗粒固体物，在生产岩棉时，会对生产工艺造成一定的影响
。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的上述问题，本专利技术提出了一种基于钻屑的岩棉及其制备方法和应用
。
[0006]第一方面，本专利技术提出了一种基于钻屑的岩棉，制备原料包括：经脱甩处理和改性处理的岩屑
、
粘结剂和憎水剂；
[0007]所述钻屑为水基钻井液钻屑和
/
或油基钻井液钻屑；优选地，所述钻屑为
3000
米以上的深部地层钻屑；所述钻屑用量为制备原料总量的
80
～
96wt
％；
[0008]所述粘结剂为丙烯酸树脂，所述粘结剂的添加量为制备原料总量的1～
5wt
％；
[0009]所述憎水剂为有机硅，所述憎水剂的添加量为制备原料总量的1～
3wt
％
。
[0010]作为本专利技术的具体实施方式，所述钻屑无论是水基钻井液钻屑还是油基钻井液钻屑，其主要成分包括灰岩
、
砂岩
、
泥岩或页岩
。
[0011]作为本专利技术的具体实施方式，所述脱甩处理为离心脱甩处理
。
钻屑经离心脱甩可以去除粘附的钻井液和固体颗粒，脱甩后的钻屑中钻井液和水分含量大幅降低，钻屑含水率
≤10
％，有利于下一步的熔融及岩棉制备过程的操作
。
[0012]作为本专利技术的具体实施方式，所述改性处理包括：向脱甩处理后的钻屑中加入改性剂和纤维矿物，混合后进行预烧结处理
。
[0013]作为本专利技术的具体实施方式，所述改性剂为十二烷基苯磺酸钠
、OP
‑
10、
大豆卵磷脂
、
聚乙二醇
、
吐温
‑
20
和硅烷偶联剂
KH550
中的至少一种；所述改性剂的添加量为制备原料总量的1～
3wt
％
。
改性剂的作用在于改变岩棉的润湿性，使岩棉具有很好的疏水性，形成产品后抗水能力更好
。
[0014]作为本专利技术的具体实施方式，所述纤维矿物为海泡石
、
硅藻土
、
凹凸棒土中的至少一种；所述纤维矿物的添加量为制备原料总量的1～
9wt
％
。
在预烧结处理时加入纤维矿物，可进一步提高成纤效果，纤维分布均匀
。
[0015]作为本专利技术的具体实施方式，所述预烧结处理温度为
200℃
～
650℃
，预烧结处理时间为1～
6h。
预烧结使改性剂和纤维矿物更好的与钻屑结合
。
[0016]作为本专利技术的具体实施方式，钻屑经过脱甩处理后，基本不含钻井液和水分，有利于下一步的熔融
。
同时，钻屑经过改性处理，表面含有表面活性剂，具有很好的疏水性，形成产品后抗水能力更好
。
再者，经过高温焙烧，油基钻屑本身所附着的油类得到热解脱附，钻屑清洁性进一步提高，有利于成品质量；焙烧时加入纤维矿物，可进一步提高成纤效果，纤维分布均匀
。
本专利技术制备的岩棉隔热性强
、
防水性好，可用于制备岩棉板
。
[0017]第二方面，本专利技术提供了所述的岩棉的制备方法，包括以下步骤：
[0018]S1
：将脱甩及改性处理后的钻屑进行熔化，得到熔体；
[0019]S2
：将步骤
S1
得到的熔体牵拉成纤维形状，并在纤维成型的过程中喷入粘结剂和憎水剂，得到岩棉一次毡；
[0020]S3
：将步骤
S2
得到的岩棉一次毡逐层叠铺进行压制，固化得到岩棉成品
。
[0021]作为本专利技术的具体实施方式，所述步骤
S1
中，所述脱甩及改性处理后的钻屑为水基钻井液钻屑和
/
或油基钻井液钻屑；优选地，所述钻屑为
3000
米以上的深部地层钻屑；其主要成分包括灰岩
、
砂岩
、
泥岩或页岩；所述钻屑用量为制备原料总量的
80
～
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于钻屑的岩棉，其特征在于，制备原料包括：经脱甩处理和改性处理的钻屑
、
粘结剂和憎水剂；所述钻屑为水基钻井液钻屑和
/
或油基钻井液钻屑；优选地，所述钻屑为
3000
米以上的深部地层钻屑；所述钻屑用量为制备原料总量的
80
～
96wt
％；所述粘结剂为丙烯酸树脂；所述粘结剂的添加量为制备原料总量的1～
5wt
％；所述憎水剂为有机硅；所述憎水剂的添加量为制备原料总量的1～
3wt
％
。2.
根据权利要求1所述的岩棉，其特征在于，所述脱甩处理为离心脱甩处理
。3.
根据权利要求1或2所述的岩棉，其特征在于，所述改性处理包括：向脱甩处理后的钻屑中加入改性剂和纤维矿物，混合后进行预烧结处理
。4.
根据权利要求3所述的岩棉，其特征在于，所述改性剂为十二烷基苯磺酸钠
、OP
‑
10、
大豆卵磷脂
、
聚乙二醇
、
吐温
‑
20
和硅烷偶联剂
KH550
中的至少一种；和
/
或所述改性剂的添加量为制备原料总量的1～
3wt
％
。5.
根据权利要求3或4所述的岩棉，其特征在于，所述纤维矿物为海泡石
、
硅藻土
、
凹凸棒土中的至少一种；和
/
或所述纤维矿物的添加量为制备原料总量的1～
9wt
％
。6.
根据权利要求3‑5任一项所述的岩棉，其特征在于，所述预烧结处理温度为
200℃
～
650℃
，预烧结处理时间为1～
6h。7.
一种权利要求1‑6任一项所述的岩棉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
：将脱甩及改性处理后的钻屑进行熔化，得到熔体；
S2
：将步骤
S1
得到的熔体牵拉成纤维形状，并在纤维成型的过程中喷入粘结剂和憎水剂，得到岩棉一次毡；
S3
：将步骤
S2
得到的岩棉一次毡逐层叠铺进行压制，固化得到岩棉成品
。8.
根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤
S1
中，所述脱甩及改性处理的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李公让，刘振东，李科，贾江鸿，王伟，李海斌，王旭东，于雷，罗云凤，李琼，向术芳，乔姝文，
申请(专利权)人：中石化胜利石油工程有限公司中石化胜利石油工程有限公司钻井液技术服务中心，
类型：发明
国别省市：