[发明专利]一种以高钙固硫灰为原料制备陶粒支撑剂的方法

说明书

一种以高钙固硫灰为原料制备陶粒支撑剂的方法，具体步骤包括：混合料的湿磨制粉，混合细料的烘干分散，造粒，烘干及筛分，烧结与筛分；其中原料为高钙固硫灰、中品位铝矾土且以水玻璃为粘结剂，本发明制造陶粒支撑剂的方法优势如下：将高钙固硫灰进行废物回收利用，提高产品附加值；原料成本低，烧结温度低；此方法制备的陶粒支撑剂的使用性能高。

技术领域

本发明涉及燃煤电厂炉内脱硫产生的高钙固硫灰资源化利用环保领域以 及石油、天然气的压裂开采技术领域，具体为一种以高钙固硫灰为原料制备 陶粒支撑剂的方法。

背景技术

高钙固硫灰是燃煤发电厂采用洁净燃烧技术，在燃烧高硫煤过程中加入 脱硫剂(主要成分是石灰石)以键合SO₂而产生的一种固体颗粒，其中的CaO 与SO₃含量都高于普通粉煤灰。随着电力工业的发展和对环保的要求，会有越 来越多的高钙粉煤灰排出。因此，加强高钙粉煤灰利用的研究，更好的开发 利用这一资源，并促进环境的保护是十分必要的。

石油压裂支撑剂是使地层深处岩石裂隙保持裂开状态的支撑物，其作用 在于支撑裂缝的两壁，以使停止泵注后，在井底压力下降到小于闭合压力时 通向油气井眼的裂缝依然保持张开。油气井中注入压裂支撑剂的目的是提高 油层的渗透能力，增加产油量。自1947年水力压裂技术在美国试验成功至今 60多年的发展过程中，支撑剂材料也发生了很大变化。20世纪50-60年代， 金属铝球、塑料球、核桃壳、玻璃球都曾经作为支撑剂材料使用，但由于它 们自身的缺陷已经被淘汰。目前所使用的支撑剂主要是石英砂和陶粒。

作为石油压裂支撑剂，石英砂具有密度相对较低、便于施工泵送，价格 低廉的优点。但是，也存在强度较低、易于破碎、圆球度和表面光洁度低， 不利于导油渗透的缺点。因此，石英砂仅适用于浅井、低闭合压力油气层的 水力压裂。对于深层低渗透油气藏，由于油气层埋藏较深，地层闭合压力高， 温度也较高，主要使用人造陶粒支撑剂。

陶粒支撑剂是用陶瓷原料制备的球形颗粒。根据制备工艺可以分为两类： 熔融喷吹法和烧结法。熔融喷吹法制备的陶粒是将铝矾土、辅助材料等混合 料，经过高温熔化，高压气体喷吹成珠而得到的。熔融喷吹法一般采用了三 级以下铝矾土为主要原料，添加少量无机添加剂，经电弧炉熔融喷吹成球， 具有抗压强度高，破碎率低，密度适中和成本低等特点，特别适用于3000～ 4500m的油、气井压裂使用。尽管熔融喷吹法制备的支撑剂在实际中有所应 用，但是，用该方法制备陶粒支撑剂存在能耗高、成球不易控制、支撑剂强 度低等缺陷，目前已很少被采用。烧结法是采用陶瓷原料和传统的陶瓷工艺 制备致密陶粒支撑剂的技术，以铝矾土等矿物原料配合一定量的助熔剂，经 粉磨、成球和烧成，制备了性能优良的高强度低密度陶粒支撑剂。

基于上述陶粒支撑剂制备原料及制备工艺的不足，本发明提出以高钙固 硫灰为主要原料来制备陶粒支撑剂的技术思路。

发明内容

本发明的目的是提供一种低密度高强度的陶粒支撑剂的制备方法，该制 备方法是以高钙固硫灰为主要原料，铝矾土为添加剂，一定浓度的水玻璃溶 液为粘结剂，通过磨粉、造粒、烧结、筛分等工艺完成。本发明能有效的解 决燃煤电厂高钙固硫粉资源化难以堆放的问题，也为陶粒支撑剂的制备提供 低成本原料的制备方法。

一种以高钙固硫灰为原料制备陶粒支撑剂的方法，具体步骤如下：

混合料的湿磨制粉：将高钙固硫灰、中品位铝矾土混匀后，加水后湿磨， 将混合料磨至10um～20um粒径大小，其中混合料与水的质量比为1∶1～2∶1；

混合细料的烘干分散：将湿磨后的混合料放入烘箱烘干至粉料无粘连后， 再次将混合细料放在球磨机中使混合料分散，得到粒径大小符合造粒条件的 混合细粉；