[发明专利]一种添加橄榄石的轻质陶粒砂及其制备工艺

说明书

本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种添加橄榄石的轻质陶粒砂及其制备工艺，包括以下重量百分比的原料：铝矾土45‑55wt%、焦宝石30‑40 wt%，橄榄石7‑12 wt%，镁渣1‑6 wt%、锰矿石粉1‑5 wt%；其中铝矾土为中低品位的铝矾土，以中低品位的铝矾土作为主料，填补了高铝矾土短缺的空缺，实现了中低品级铝矾土的合理利用，在制备时控制混合机的转速以助于形成圆球度好的半成品胚球，从而制得具有优良力学性能陶粒砂。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种添加橄榄石的轻质陶粒砂及其制备工艺。

背景技术：

石油天然气深层开采时，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，用高铝支撑材料随同高压溶液进入地层充填在岩层裂隙中，起到支撑裂隙不因压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，延长油气井服务年限。

支撑剂作为油气开采压裂施工的关键材料，是一种高附加值的产品，其性能优劣决定压裂技术的成功与否，对压裂技术的发展起着至关重要的作用；影响陶粒质量的一个因素就是在烧制陶粒前由于半成品的含水量较高，在烧制陶粒时出现裂纹甚至开裂，因此需要对其半成品进行烘干处理，现有的烘干装置用回转窑对半成品进行搅拌并通过热风干燥，这种方式由于其结构上存在缺陷，工作效率低且半成品并未与热风充分接触，热交换效率低。

随着油气开采的发展，油气井的深度也逐渐加深，开采难度变大，对支撑剂的性能要求也越来越高，不仅需要较高的强度，还对密度有一定的限制；目前常用的陶粒砂是利用粘土、铝矾土、板岩、页岩等材质制成的，其中利用铝矾土为主要原料生产的陶粒砂是近些年发展起来的陶粒品种，同时也是目前需求量较大的陶粒砂品种；然而随着陶粒的应用量越来越大，造成铝矾土资源开采过量，铝矾土的储量逐渐减少，甚至一些地区已出现了资源短缺现象；但是以煤矸石、建筑垃圾等材料制备的陶粒的品质和性能仍有待提高，因此深入研究陶粒支撑剂的相关技术，寻找合适的替代品制备陶粒支撑剂从而缓解陶粒支撑剂企业对高铝矾土的依赖，为支撑剂的生产提供新的思路。

发明内容：

针对目前陶粒生产存在的缺陷和问题，本发明提供一种添加橄榄石的陶粒砂及其制备工艺。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种添加橄榄石的轻质陶粒砂，包括以下重量百分比的原料：铝矾土45-55wt%、焦宝石30-40 wt%，橄榄石7-12 wt%，镁渣1-6 wt%、锰矿石粉1-5 wt%。

上述的一种添加橄榄石的轻质陶粒砂，包括以下重量百分比的原料：铝矾土50wt%、焦宝石35 wt%，橄榄石10 wt%，镁渣2 wt%、锰矿石粉3 wt%。

上述的一种添加橄榄石的轻质陶粒砂，所述橄榄石中FeO的含量不大于8 wt%。

上述的一种添加橄榄石的轻质陶粒砂，所述铝矾土为中低品位铝矾土，其48.7wt%≤AL₂O₃≤67 wt%，14.1 wt%≤SiO₂≤33.8 wt%。

上述的一种添加橄榄石的轻质陶粒砂，所述焦宝石中Al₂O₃含量为38.5wt%、SiO₂含量为40.8wt%。

上述的一种添加橄榄石的轻质陶粒砂，所述镁渣中CaO含量为28.7wt%，MgO含量为23.3wt%。

上述的一种添加橄榄石的轻质陶粒砂，所述锰矿石粉中40 wt%≤Mn₂O₃≤50 wt%。

本发明还提供一种添加橄榄石的轻质陶粒砂的制备工艺，包括以下步骤：