[发明专利]一种G级油井水泥及其加工工艺

说明书

本发明提供了一种利用煤矸石作为硅质材料生产优质G级油井水泥的方法。具体包括以下步骤：利用煤矸石作为硅质原材料，参与配料，经粉磨得到生料，再经过预热分解，经过高温煅烧冷却得到油井熟料，再与石膏一起粉磨得到油井水泥。本发明提供的方法实施后，原材料除石灰石外大都采用废渣，熟料烧成煤耗大幅下降。生料磨产量大幅提高，大大节省了能源，减少了CO₂的排放，节能减排，符合国家节能减排环保的理念。该方案不仅消耗了大量的废渣如煤矸石、粉煤灰和采矿废石等，减少了环境污染，另外，本发明提供的方案还能降低生产成本，提高经济效益。

技术领域

本发明涉及油井水泥生产领域，具体涉及一种利用煤矸石作为硅质材料生产优质G级油井水泥的方法。

背景技术

硅质原材料为油井水泥生产主要原材料，其硅含量和碱含量要求高。水泥厂一般采用优质硅砂作为油井水泥硅质原材料。其成本相对于煤矸石较高。而且由于硅砂的硅含量过高，铝含量偏低，往往会导致油井水泥熟料C₃A偏低，窑堆雪人严重，影响优质油井水泥的生产。

煤矸石是采煤过程排放的固体废物，其主要成分为SiO₂和Al₂O₃。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供一种利用煤矸石作为硅质材料生产优质G级油井水泥的方法。降低油井水泥生产成本，提高生料磨台时产量，降低烧成煤耗，稳定窑况，提高油井水泥性能。

本发明提供了一种G级油井水泥，该水泥的比表面积为300-310m2/kg，MgO含量为1.5±0.5％；SO₃含量为2.0±0.2％；游离液含量为4.8±0.5％；稠化时间为100-120min；38℃、8h水泥强度为4.5-5.1MPa；60℃、8h水泥强度为11.4-14.6MPa。

该水泥的原料配方包括如下重量份的原料组成：石灰石80-85份，粉煤灰0-2份，煤矸石10-13份，铁矿采矿废石3-5份，煤灰3-5份，天然二水石膏2-4份进一步优选为石灰石83.8份，粉煤灰0.6份，煤矸石11.2份，铁矿采矿废石4.4份，煤灰3.39份，天然二水石膏3份。

所述的煤矸石中的主要成分及质量分数为：SiO₂ 75-80％，Al₂O₃ 6-7％，Fe₂O₃ 2-3％，R₂O 0.65-0.80％。

本发明提供了一种利用煤矸石作为硅质材料生产G级油井水泥的方法。具体是利用煤矸石作为硅质原材料，参与配料，经粉磨得到生料，再经过预热分解，经过高温煅烧冷却得到油井熟料，在与石膏一起粉磨得到优质油井水泥。步骤如下：1)将石灰石，粉煤灰，煤矸石，铁矿采矿废石按重量比混合后粉磨，控制粉磨成品过80微米筛的筛余物≤18％，得到生料；

2)将步骤1)中的生料经混合均化，将均化好的生料通过5级预分解窑系统进行预热分解，控制生料的分解率为93±2％，然后将分解后的生料放入水泥回转炉中在1350-1400℃下煅烧，煅烧20-22min，煅烧采用煤作为燃料，煤煅烧后落入煤灰参与物理、化学反应，得到部分熔融物料，将该部分熔融物料以50～70℃/min的冷却速度冷却至60～100℃，得到油井水泥熟料；

3)将油井水泥熟料经过3-4天堆放冷却，冷却后与石膏混合后，粉磨，即可得到G级油井水泥。

利用所述发五级旋风预分解系统在预热分解过程中，控制分解炉出口860±5℃；C5出口855±5℃；物料入窑温度850±5℃；烟室温度1030±20℃、压力-250±50Pa；三次风温880±30℃、压力-550±100Pa；二次风温1050±30℃、窑头罩压力-30±10Pa。

本发明具有以下有益效果：