[发明专利]一种泥浆用膨润土的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种膨润土的制备方法，具体涉及一种高粘度、低滤失量的泥浆用膨润土的制备方法。

背景技术

膨润土是一种以含蒙脱石为主的粘土。蒙脱石是由两层Si-O四面体中夹一层AL-(O，OH)八面体为构造单元组成的层状硅酸盐矿物。其结构有两个特点：①晶层间靠范德华力联结，这种作用力较弱；②四面体中部分                                               可被Al³⁺取代，八面体中的Al可被Fe、Mg 、Zn 等离子取代，使晶层平面上带负电。前者使水分子易于进入晶胞层间发生膨胀；后者使粘土颗粒表面能自发地吸附反电荷离子(阳离子)形成络合物或有机、无机复合物。当膨润土分散于水中时，由于表面吸附的阳离子在溶液主体中的浓度较低，它们有自晶层表面向外扩散的趋势；另一方面，它们又受带电晶层的静电吸引。这两个相反趋向的结果，使粘粒晶层外表面形成扩散双电层，并呈大气状分布。堆叠晶层间的阳离子则限制在面对面晶层表面中间的狭窄间隔内。

由于膨润土特定的层状结构，使其具有较大的比表面积，因此具有较强的吸附性，同时由于有亲水基团的存在，在水溶液中具有优良的分散性和悬浮性及粘结性，在一定浓度范围内，表现出优良的触变性。即在有外加搅拌时，悬浊液表现为流动性很好的溶胶液，停止搅拌后会自行排列成立体网状结构的凝胶，而不发生沉降和水析离。这种特性，特别适于配制钻井泥浆。

所谓泥浆用膨润土，就是用膨润土为主要原料配制泥浆，用以保护井壁、上返岩屑、冷却钻头等。无论石油钻井、地质勘探钻井或是地下开挖、盾构，顶管，都大量用膨润土配制钻井泥浆。膨润土是钻井泥浆的基本材料，世界上泥浆膨润土用量约150万t，我国为15～20万t。由于我国石油工业及开挖工程的发展对泥浆用膨润土的需求量逐年增多，目前，国内高品位泥浆用膨润土产量远远供不应求，膨润土在石油钻井方面应用前景广阔。

由于膨润土在钻井方面的广泛应用，膨润土企业大力开发该产品已成为不可阻挡的趋势。但由于钙基膨润土自身存在的高层电荷、难以改性等原矿性能，为泥浆用膨润土产品的开发，特别是高粘度、低滤失量的泥浆用膨润土产品的开发带来一定难度。

CN101224894A公开了“一种高粘度有机膨润土的制备方法”，该方法通过对膨润土原矿进行钠化、提纯、水热合成、压滤脱水和粉碎干燥操作步骤后获得质量稳定、性能优良的高粘度有机膨润土，可直接应用于油漆、油墨、石油钻井泥浆和高分子聚合物等作为增稠悬浮、流变和防流挂剂。该制备方法工艺工作连续，稳定性好，能稳定钠化提纯产品的质量。但该方法在原矿钠化后以水力旋流器与卧式螺旋离心机串联连接进行提纯操作，钠化改性半成品回收率不高，增加了工艺生产的复杂性，且该方法涉及水热合成步骤，对温度及溶液的酸碱性有一定的要求，工业可操作性不强，并增加了该产品生产的成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供的一种高粘度、低滤失量，且工艺简单、制备成本低廉，适于石油钻井及地质勘探钻井使用的泥浆用膨润土的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：一种泥浆用膨润土的制备方法，包括晾晒破碎、钠化改性、烘干碎散、增效磨粉工序，其特征在于该制备方法是在半成品中加入增效剂，所述的增效剂为氢氧化钠和高分子聚合物，钙基膨润土原矿料经晾晒破碎后，输送至碾压机中，加入钠化剂和水混合搅拌碾压得钠化物料，将钠化物料输送至干燥粉碎机中进行烘干碎散得半成品，再将增效剂混合到半成品中，经磨粉、包装得泥浆用膨润土成品；

所述晾晒后的矿料水份≤22%，所述破碎选用锤式破碎机，破碎后的矿料粒径≤25mm；

所述碾压机选用行星轮碾机或双螺旋挤压机，所述钠化剂选用碳酸钠或氟化钠，加入量为矿料质量的2.0%～5.0%，矿料与钠化剂混合4～6分钟后加水搅拌碾压，控制水份在22%～25%，碾压时间为15～30分钟；

所述钠化改性后的物料输送至强力干燥粉碎机中进行烘干碎散，控制物料水分≤12%；

所述氢氧化钠的加入量为半成品质量的1.0%～1.8%，所述高分子聚合物选用聚丙烯酰胺或羧甲基纤维素钠，加入量为半成品质量的0.5%～1.5%。

所述氢氧化钠的加入量为半成品质量的1.2%～1.5%，所述聚丙烯酰胺或羧甲基纤维素钠的加入量为半成品质量的0.8%～1.2%。