[发明专利]一种固废基烧结支撑剂节能提效制备方法

说明书

本发明公开了一种固废基烧结支撑剂节能提效制备方法，属于油气压裂支撑剂制备领域。通过添加少量氧化锆，利用煤基固废烧结油气压裂支撑剂的制备方法：具体方法如下：以粉煤灰、煤矸石、高岭土为原料，通过分析原料化学组成，外加少量添加剂。经混合，挤出成粒，高速离心滚圆成球，烘干，烧结成品工艺。制备出细颗粒油气压裂支撑剂。本发明方法简单，成本低廉，性能优异，具有广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明属于油气压裂支撑剂制备领域，具体涉及一种固废基烧结支撑剂及制备方法。

背景技术

石油和天然气是我国工业发展需求的重要能源，当前我国是世界第一油气资源使用国，2019年我国天然气表观消费量达到3100亿立方米，2018年国内产量约为1603亿立方米。2019年我国石油总产量3.47亿吨，消费量6.96亿吨。巨大的油气资源需求缺口不能仅仅依靠进口解决，开采新的油气资源势在必行。提高油气开采率的有效技术是使用水力压裂支撑剂，因此支撑剂的需求缺口巨大。目前市场上使用的支撑剂主要还是天然石英碎粉，形状不规则，强度不高。随着国家对自然资源开采的控制和环保政策的出台，研发新的支撑剂并能减少或避免环境生态的破坏成为一种必然。

几十年来工业快速发展产生的大量无机工业固废储量巨大，主要以煤矸石、粉煤灰和各种尾矿为主。这些工业固废化学成分主要为硅、铝、钙、镁、铁等氧化物。理论上可以烧结制备支撑剂，由于新的造球设备可以确保支撑剂圆度高，强度可控，耐化学腐蚀性可调，因此成为解决支撑剂的主要方法。近些年，这方面的研究颇多。如燧石粘土与煤矸石在1350℃烧结支撑剂筒压强度可达35MPa，密度仅为1.29g/cm³；陈平利用煤矸石矿渣粉煤灰，引入复合矿化剂在1300-1400℃烧结支撑剂压强可达150MPa以上。郝建英利用煅烧焦宝石和煤矸石混合在1400℃烧结支撑剂筒压强度达到52MPa，视密度为2.79g/cm³。烧结型支撑剂的最主要指标压强与烧结温度有着密切联系，在烧结成型的条件下，往往烧结温度越高，压强越高。同时也意味着能耗越高。虽然利用工业固废烧结支撑剂总体成本可以控制，但是随着国家节能减排政策的实施。这些依靠高温烧结提高支撑剂性能的制备方法显然不合适宜。企业也不愿意接受此种技术并推广应用。近些年有部分研究者转向研究低温烧结型支撑剂，如用粉煤灰、矾土为原料，氧化锰和白云石为助剂在1200℃烧结出密度为2.47g/cm³，压强为35MPa的轻型支撑剂。这些研究卓有成效，性能指标完全可以满足油气开展使用。但是低温烧结可以节省能源消耗，显然也会使支撑剂压强和其他综合性能下降。

发明内容

针对现有技术制备支撑剂的烧结温度高能耗高的问题，本发明提供了一种低节能同时又提高性能的固废基烧结支撑剂制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种固废基烧结支撑剂，包括以下质量份数的成分：粉煤灰1-4份，煤矸石1-4份，高岭土1-3份，添加剂0-2份。

进一步，粉煤灰2-4份，煤矸石1-3份，高岭土1-3份，添加剂0-1份。

进一步，所述粉煤灰含有如下组成：SiO₂20-55％，Al₂O₃10-30％，CaO₂1.0-6.0％，MgO 0.10-2.0％，TiO₂2.0％，Na₂O1.0％，K₂O2.0％，Fe₂O₃3.0-9.0％。

进一步，所述煤矸石含有如下组成：SiO₂20-55％，Al₂O₃10-30％，CaO₂1.0-6.0％，MgO 0.10-2.0％，TiO₂2.0％，Na₂O1.0％，K₂O3.0％，Fe₂O₃3.0-9.0％。