[发明专利]球形金属矿粉及其制备方法与应用以及水泥浆组合物

权利要求书

1.一种球形金属矿粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在文丘里混合器中，将所述金属矿粉与压缩气体进行混合，得到混合料，所述压缩气体为压缩的具有助燃性的气体；

(2)将所述混合料传输至燃烧器中，并从燃烧器的喷嘴喷出，与燃料接触进行燃烧，冷凝后得到球形金属矿粉。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)中，所述金属矿粉的D10为1-4μm，优选为2-3μm；所述金属矿粉的D50为2-6μm，优选为3-5μm；所述金属矿粉的D90为6-10μm，优选为7-9μm；

所述方法还包括使用金属矿制备金属矿粉，使用金属矿制备金属矿粉的方法为研磨和/或分级；

优选地，所述金属矿为赤铁矿、磁铁矿、锰矿和钛矿中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤(1)中，相对于每升压缩气体，所述金属矿粉的用量为2-14g，优选为6-10g；

优选地，所述压缩气体的压力为0.1-0.3MPa，优选为0.15-0.25MPa；

优选地，所述压缩气体的流速为5-15m/s，优选为8-12m/s；

优选地，所述压缩气体为压缩空气；

优选地，所述压缩气体呈脉冲式流动或湍流流动。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，步骤(2)中，所述燃烧产生的火焰的温度不低于1600℃，优选为2000-2400℃；

优选地，混合料从燃烧器的喷嘴喷出的速率为1-10m/s，优选为3-6m/s。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述火焰呈放射状；

优选地，所述火焰具有0-30°的夹角，优选为10-20°的夹角；

优选地，相对于每克的金属矿粉，所述燃料的用量为0.1-0.8g，优选为0.2-0.6g；

优选地，所述燃料包括天然气，优选由体积比是2-2.2：1的天然气和氧气提供。

6.一种由权利要求1-5中任意一项所述的制备方法制得的球形金属矿粉，所述球形金属矿粉的D10为0.5-3μm，优选为1-2μm；所述球形金属矿粉的D50为1-3μm，优选为1.5-2.5μm；所述球形金属矿粉的D90为2-4μm，优选为2.5-3.5μm。

7.一种球形赤铁矿粉，其特征在于，该球形赤铁矿粉中氧化铁的含量至少为90重量％，优选为92-98重量％；球形赤铁矿粉的比重为4.6-5.1g/cm³，优选为4.6-5g/cm³；所述球形赤铁矿粉的D10为0.5-3μm，优选为1-2μm；所述球形赤铁矿粉的D50为1-3μm，优选为1.5-2.5μm；所述球形赤铁矿粉的D90为2-4μm，优选为2.5-3.5μm。

8.一种权利要求6所述的球形金属矿粉或权利要求7所述的球形赤铁矿粉作为加重剂在水泥浆、隔离液和钻井液中任一项中的应用。

9.一种水泥浆组合物，该水泥浆组合物含有水泥，其特征在于，相对于100重量份的水泥，所述水泥浆组合物还含有2-10重量份的降失水剂、0.1-0.7重量份的缓凝剂、0.1-2.5重量份的分散剂、0.05-0.5重量份的消泡剂、50-120重量份的加重剂、30-60重量份的水；

所述加重剂包含权利要求6所述的球形金属矿粉或权利要求7所述的球形赤铁矿粉；

优选地，相对于100重量份的水泥，所述水泥浆组合物还含有4-8重量份的降失水剂、0.2-0.5重量份的缓凝剂、0.2-1.5重量份的分散剂、0.1-0.4重量份的消泡剂、60-100重量份的加重剂、40-55重量份的水；

优选地，所述加重剂由权利要求6所述的球形金属矿粉或权利要求7所述的球形赤铁矿粉和铁粉组成；

更优选地，所述加重剂中，球形金属矿粉或球形赤铁矿粉与铁粉的重量比为1:5-5:1，优选为1:3-3:1；

优选地，所述铁粉的D50为50-100μm，优选为60-80μm。

10.根据权利要求9所述的水泥浆组合物，其中，所述降失水剂选自羧甲基纤维素、羟乙基纤维、羧甲基羟乙基基纤维素、非离子型聚合物和阴离子型聚合物中的至少一种；

所述缓凝剂选自木质素磺酸盐类缓凝剂、糖蜜缓凝剂和羟基羧酸及其盐类缓凝剂中的至少一种；

所述分散剂选自磺化酮醛缩合类分散剂、萘系减阻剂分散剂、聚羧酸系分散剂和AMPS聚合类分散剂中至少一种；

所述消泡剂选自矿物油类、醇类、脂肪酸、脂肪酸酯类、酰胺类、磷酸酯类、有机硅类、聚醚类和聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂中的至少一种。