[发明专利]一种利用垃圾焚烧飞灰制备压裂砂的方法

说明书

本发明公开了一种利用垃圾焚烧飞灰制备压裂砂的方法。包括如下步骤：将垃圾焚烧飞灰、铝矾土、锰矿粉烘干处理，用行星式球磨机分别磨粉过325目标准筛网；按比例将所得原料充分混匀，在圆盘制粒机中喷雾成球，过筛得到粒径大小20‑40目的压裂支撑剂半成品；将半成品放入瓷方舟中，于烘箱中烘干；将烘干半成品置于马弗炉中1200℃‑1400℃下烧结1‑3h，随炉冷却至室温，过筛得到粒径大小为20‑40目的压裂支撑剂产品。本发明以垃圾焚烧飞灰、铝矾土、锰矿粉混合物，通过一系列方法将其制备为压裂砂，得到了近乎球形的高强度低密度颗粒。本发明制备方法简单，易于工业化生产，所得产物可以满足压裂支撑剂的性能要求。

技术领域

本发明属于垃圾资源化技术领域，具体涉及一种利用垃圾焚烧飞灰制备压裂砂的方法。

背景技术

我国35.8％的陆地石油资源分布在山林、戈壁、高原、沼泽等环境相对较为恶劣的地方，且大部分储藏在3000m以深，开采起来比较困难。现各国渗透力，井浅的油田几乎开采殆尽，目前开钻的油气井在逐渐加深，渗透力也越来越弱，必须通过压裂来开采。油气压裂开采技术作为一种新型天然气、石油开采技术，可以延长油气井产气年限，提高油气产率，对低渗透矿床的作用尤为突出。

压裂砂是油田压裂开采时必不可少的一种原材料，全名为石油、天然气钻井压裂支撑剂。压裂砂是一种球形颗粒，强度较高，通常以陶瓷材料作为原材料制备。在水力压裂时，压裂砂可以支撑岩石开裂的缝隙，为油气的逸出形成通道。高强度高品质的压裂支撑剂可以提高油气60％的产出率，延长井5-10年的使用时间。根据我国已探明石油资源的总量，当采收率提高一个百分点时，采储量可提高2亿吨。

在该技术不断发展过程中，压裂砂材质与性能也在不断发生变化。研究者曾探索过的材料有玻璃球、塑料球、铝球等。经过反复的实验论证，以上大部分材料被逐渐淘汰，最终确定了覆膜支撑剂、石英砂支撑剂与陶粒支撑剂这三大类。石英砂支撑剂易破碎强度低，而且碎屑会将裂缝堵塞，使导流率降低，无法满足深井开采的需要，且工艺复杂，生产成本高。烧结而成的陶粒支撑剂相对而言性价比比较高，化学稳定性好，强度也高，因而被油田采用的越来越广泛，当然，陶粒支撑剂也存在一定的不足，比如密度高，容易损坏设备等。本发明方法属于陶粒支撑剂的范畴。

随着经济和人口的快速增长，垃圾产量也随之飞速增长。目前垃圾处理主要有垃圾填埋和垃圾焚烧发电两种方式。目前我国大部分地区开始开展垃圾焚烧发电，在垃圾焚烧发电运行中，产生了大量飞灰(约为垃圾焚烧量20％)，仍需进行填埋，占用了大量的土地，并存在较大的环境风险。目前常见的方式是将飞灰制砖，但可能会受市场季节性销售影响，存在滞销的问题，会严重影响垃圾焚烧处理的正常运行。因此，目前急需开展垃圾焚烧发电飞灰高附加值资源化利用技术研究，实现飞灰“零填埋”。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用垃圾焚烧飞灰制备压裂砂的方法，既可以减少飞灰填埋量避免污染环境，又能对飞灰进行资源化利用，所得压裂砂成本低廉、性价比高、球度好、密度低、优异的抗破碎性能、耐腐蚀性能、易于工业化生产。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种利用垃圾焚烧飞灰制备压裂砂的方法，包括如下步骤：

1)将垃圾焚烧飞灰、铝矾土、锰矿粉烘干处理，用行星式球磨机分别磨粉过325目标准筛网；

2)按比例将步骤1所得原料充分混匀，在圆盘制粒机中喷雾成球，过筛得到粒径大小20-40目的压裂支撑剂半成品；

3)将半成品放入瓷方舟中，于烘箱中烘干；

4)将烘干半成品置于马弗炉中1200℃-1400℃下烧结1-3h，随炉冷却至室温，过筛得到粒径大小为20-40目的压裂支撑剂产品。

按上述方案，所属垃圾焚烧飞灰主要成分如下