[发明专利]一种利用铜尾矿制备的超低密度陶粒支撑剂

说明书

技术领域

本发明一种利用铜尾矿制备的超低密度陶粒支撑剂，并涉及所述支撑剂的制备方法，属于油田压裂用陶粒支撑剂技术领域。

背景技术

选矿中分选作业的产物中有用目标组分含量最低的部分称为尾矿。在当前的技术经济条件下，已不宜再进一步分选。但随着生产科学技术的发展，有用目标组分还可能有进一步回收利用的经济价值。尾矿并不是完全无用的废料，往往含有可作其他用途的组分，可以综合利用。实现无废料排放，是矿产资源得到充分利用和保护生态环境的需要。

我国正处在工业化、城市化加速发展阶段，矿产资源消耗量大，对外依存度较高。但全球矿产品价格持续上涨，增加了矿产品需求企业的生产成本，同时又加大了资源安全压力。

在全球矿产资源供应紧张的局势下，全球发达国家发现，矿产资源加工利用后剩下的残渣、尾矿中，蕴含着二次利用的商机。而我国是矿业大国，开发利用好长期累积的大量尾矿，既可“变废为宝”，又可有效缓解资源和环境压力。

尾矿是采矿企业在一定技术经济条件下排出的“废弃物”，但同时又是潜在的二次资源，当技术、经济条件允许时，可再次进行有效开发。据统计，2000年以前，我国矿山产出的尾矿总量为50.26亿吨，其中，铁矿尾矿量为26.14亿吨，主要有色金属的尾矿量为21.09亿吨，黄金尾矿量为2.72亿吨，其他0.31亿吨。2000年我国矿山年排放尾矿达到6亿吨，按此推算，现有尾矿的总量80亿吨左右。显然，尾矿只是放错了地方的资源。据中国矿业联合会尾矿综合治理办公室估计，我国尾矿潜在价值约1300亿元，其开发利用所带来的将是一本万利的经济效益，具有极大的诱惑力。

目前，国内已经有不少关于将尾矿用于石油压裂支撑剂的研究。如专利“利用镁矿尾矿、铁矿尾矿、硼泥制备的支撑剂”、专利“一种低密度中强度石油压裂支撑剂及其制备”、专利“一种利用镁矿和硼矿的尾矿制备的支撑剂及其制备方法”，涉及到镁矿尾矿、硼尾矿和铁矿尾矿的利用。

我国原生的铜矿资源相对极缺，但铜尾矿二次资源量却相当大。据统计，2007年间全国铜尾矿排放大约为24亿，且年产出量呈逐年增加的趋势。我国铜尾矿的成分中除铜品位较高外，其普遍特征是粒度细、类型多、成分杂、以氧化铜矿物和铝硅酸盐为主。铜尾矿的成分其中铜含量0.3%，银为30克/每吨，锌占0.35%，铅为0.6%，矿物成分主要有方解石、斜长石、透辉石、角闪石、阳起石、石榴子石、黄铜矿、石英、绿泥石、磁矿石、磁黄铁矿等，属于硅铝酸盐型尾矿。大致划分，各类铁氧化物（主要是氧化铁和三氧化二铁）占0.73-42.9%、SiO₂占18.6-63.7%、Al₂O₃占1.73-13.25%，各地区的铜尾矿含量差异较大。

从成分分析，铁氧化物含量低于7-8%，SiO₂含量高于50%的铜尾矿，完全可以替代部分石英石或粘土。但是对于采用铝矾土做主料的超低密度陶粒支撑剂而言，铜尾矿的利用量显然不能过高，对于铜尾矿的再利用没有太大的实际意义。

如果是铁低硅高的铜尾矿，过高的铜尾矿的应用相当于增加了石英的含量，会进一步降低支撑剂的强度，即使采用在先申请201210453012.0“一种超低密度陶粒支撑剂及其制备方法”的方法，也很难保证产品的强度达标。而本申请采用的铜尾矿的成分含量，铁氧化物含量在27.4-32.5%之间，SiO₂含量则在18.6-24.5%，Al₂O₃占1.73-1.92%。从成分上看，硅含量相对少很对。但是在实际实施过程中，采用铜尾矿大量代替铝矾土，有两个难以解决的问题，一是产品的破碎率升高，二是体积密度和视密度升高。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种大量采用铜尾矿制备超低密度陶粒支撑剂的方法，具体还要解决大量利用高铁铜尾矿导致的支撑剂破碎率、体积密度和视密度升高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种利用铜尾矿制备超低密度陶粒支撑剂，所采用原料的重量份配比为：

铝矾土35-40份、铜尾矿40-45份、石英石8-10份、白云石1-5份、粘土1-2份；

其中铜尾矿的指标为铁氧化物含量27.4-32.5wt%，SiO₂含量18.6-24.5wt%，Al₂O₃1.73-1.92wt%；