本發(fā)明涉及石油、化工和環(huán)保，尤其涉及一種基于油基巖屑的陶粒支撐劑的制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著中國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，能源需求不斷增加，頁巖氣作為一種新型能源，已經(jīng)成為中國新能源經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要動力之一。據(jù)最新勘察數(shù)據(jù)顯示，四川省頁巖氣資源量超40萬億立方米，技術(shù)可采資源量約9萬億立方米，經(jīng)濟(jì)可采資源量約5萬億立方米，資源量和可采量均居全國首位。在頁巖氣勘探開發(fā)過程中，會產(chǎn)生大量的油基巖屑廢棄物，此類廢棄物含油量較高，且含有重金屬、難降解有機(jī)物和其他有毒有害物質(zhì)，這些污染物對環(huán)境會造成嚴(yán)重污染與破壞，根據(jù)國家法律法規(guī)要求必須對油基巖屑進(jìn)行安全處置。油基巖屑的預(yù)處理技術(shù)主要有固化、熱解、離心、焚燒、萃取、微生物處理等，其中熱解析、熱脫附技術(shù)是目前頁巖氣開發(fā)過程中最常用且最高效的預(yù)處理方式。然而，經(jīng)熱解析、熱脫附和化學(xué)清洗等技術(shù)處理后的油基巖屑剩余固相仍為危險(xiǎn)廢物；另一方面油基巖屑的利用也存在著較多難點(diǎn)，通常的利用方式主要為制備普通混凝土、用作水泥熟料原材料、加工后用作生活燃料和制備人造沸石等，但以上資源化產(chǎn)品附加值仍較低，且處理能力和效果非常有限。因此，實(shí)現(xiàn)油基巖屑剩余固相的無害化處置和利用是促進(jìn)當(dāng)前頁巖氣勘探開發(fā)環(huán)境保護(hù)和降低成本的一種重要手段，是當(dāng)前危廢處理發(fā)展的重要方向和必然趨勢。

2、陶粒支撐劑是石油和天然氣等開采壓裂施工中的關(guān)鍵材料。傳統(tǒng)的陶粒制備通常以高品位鋁礬土為主的不可再生資源為原料焙燒而成，尋找適宜的可替代原材料是實(shí)現(xiàn)資源可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。油基巖屑剩余固相中硅鋁質(zhì)含量較高，可作為制備陶粒支撐劑的原料，固硫灰、赤泥、廢棄氧化鋁耐火材料等為富鋁的工業(yè)廢棄物，探索利用多種工業(yè)廢棄物協(xié)同處理油基巖屑剩余固相的陶粒支撐劑制備理論與方法，可實(shí)現(xiàn)廢棄物的無害化處理和利用，變廢為寶，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

3、目前，專利cn?106747371?a公開了一種采用熱解析后油基鉆屑?xì)堅(jiān)苽溆H油陶粒支撐劑的方法。該陶粒支撐劑的主要原料組成為5～50份油基鉆屑熱解析殘?jiān)?、鋁礬土10～60份、鉀長石5～20份、膨潤土3～20份和少量以外摻形式加入的玻璃粉(占其他原料總質(zhì)量的0～20％)。制備過程主要有兩步：高溫?zé)Y(jié)和負(fù)載改性。原料球磨過篩后滾制成型，再高溫?zé)疲郎厮俾蕿?～7℃/min，燒結(jié)溫度為1040～1260℃，保溫時(shí)間為1-3h，燒結(jié)完成后冷卻過篩成30～100目的陶粒產(chǎn)品。燒制好的陶粒采用h2so4溶液(ph≤3)浸泡12～24h，用水沖洗至中性后烘干，并采用1：8：10的鋁酸酯偶聯(lián)劑、水、乙醇配制的改性溶液進(jìn)行負(fù)載改性，負(fù)載改性溫度為60～90℃、時(shí)間為20～60min。該方法制得的陶粒支撐劑具有親油特性，抗壓強(qiáng)度較高。

4、然而，上述發(fā)明中，除油基鉆屑外，燒結(jié)部分采用的主要原材料——鋁礬土、鉀長石和膨潤土(總摻入比例高達(dá)50％～95％)為天然礦產(chǎn)資源，制備成本高，不可再生資源消耗多。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種基于油基巖屑的陶粒支撐劑的制備方法，該陶粒支撐劑制備成本低，能滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的使用性能，最大限度地?zé)o害化處理頁巖氣巖屑?xì)堅(jiān)?，并協(xié)同處置赤泥、固硫灰、廢棄氧化鋁耐火材料和廢棄氧化鎂耐火材料等工業(yè)廢棄物，解決目前的天然資源日益緊張、環(huán)境污染嚴(yán)重的難題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

2、本發(fā)明提供了一種基于油基巖屑的陶粒支撐劑，所述陶粒支撐劑的制備包括以下重量百分比的原料：

3、油基巖屑25～40份、固硫灰5～20份、赤泥2～10份、廢棄氧化鋁耐火材料30～50份、廢棄氧化鎂耐火材料1～5份、五氧化二釩0.5～3份和甲基纖維素0.5～1份。

4、進(jìn)一步地，所述油基巖屑、廢棄氧化鋁耐火材料、廢棄氧化鎂耐火材料和赤泥的尺寸均小于2mm。

5、進(jìn)一步地，所述的陶粒支撐劑體積密度≤1.7g/cm3，視密度≤3.0g/cm3，52mpa應(yīng)力條件下破碎率≤9％，圓度和球度≥0.8，酸溶解度≤7％，濁度≤100ntu。

6、進(jìn)一步地，所述陶粒支撐劑的結(jié)構(gòu)以剛玉和纖維狀莫來石為主要晶相，其中，所述纖維狀莫來石的晶須和剛玉交叉形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

7、本發(fā)明還提供了一種基于油基巖屑的陶粒支撐劑的制備方法，所述方法包括：

8、稱取油基巖屑25～40份、固硫灰5～20份、赤泥2～10份、廢棄氧化鋁耐火材料30～50份、廢棄氧化鎂耐火材料1～5份和五氧化二釩0.5～3份并混合均勻，得到混合料；

9、將所述混合料加入到球磨罐中研磨后，過濾得到漿料；

10、所述漿料靜置后，得到沉淀物，并烘干所述沉淀物；

11、將烘干后的沉淀物與甲基纖維素0.5～1份混合并研磨分散，得到陶粒支撐劑生料；

12、將所述陶粒支撐劑生料進(jìn)行造粒，得到坯料球；

13、所述坯料球進(jìn)行焙燒、冷卻后，得到陶粒支撐劑。

14、進(jìn)一步地，所述混合料加入到球磨罐中研磨包括：

15、球磨罐中剛玉球：混合料：水質(zhì)量比為2:：1：1～5：1：1。

16、進(jìn)一步地，所述漿料的粒徑均小于75μm；

17、所述陶粒支撐劑生料粒徑均小于0.25mm。

18、進(jìn)一步地，所述造粒包括：

19、將陶粒支撐劑生料邊噴水邊攪拌成坯料球，其中所述水為60～70℃的熱水；

20、將坯料球放入干燥箱中烘干后，用振篩機(jī)篩分，篩出目標(biāo)粒徑的坯料球。

21、進(jìn)一步地，所述焙燒條件包括：

22、從室溫升至500℃，保溫20-60min，接著升至1250℃～1350℃，保溫1～2h。

23、進(jìn)一步地，所述冷卻條件包括：

24、1200℃以上以2-10℃/min的速度降溫，1200℃以下隨爐冷卻至室溫。

25、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：

26、油基巖屑?xì)堅(jiān)鼡搅靠蛇_(dá)25％～40％，采用其制備的陶粒支撐劑具有粒徑可控、圓球度高、低密度、抗破碎能力和耐腐蝕能力較強(qiáng)的特點(diǎn)，各性能指標(biāo)滿足sy/t?5108-2014標(biāo)準(zhǔn)中7.5k破碎等級的技術(shù)要求。

27、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

28、(1)本發(fā)明提出了一種陶粒支撐劑，該陶粒支撐劑以油基巖屑?xì)堅(jiān)鼮橹饕希瑢?shí)現(xiàn)了危險(xiǎn)廢棄物的有效處置和安全利用；

29、(2)本發(fā)明提出了一種陶粒支撐劑，原料中固廢總利用量占比原料總質(zhì)量(除水外)90％以上，采用復(fù)合工業(yè)廢棄物協(xié)同處理固體危廢，固廢利用率高，制備成本低；

30、(3)本發(fā)明提出了一種陶粒支撐劑，支撐劑的主要礦物組成為剛玉和纖維狀的莫來石，莫來石晶須和剛玉形成了交錯(cuò)的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為陶粒支撐劑的強(qiáng)度提供了支撐。

31、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書以及附圖中所指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種基于油基巖屑的陶粒支撐劑，其特征在于，所述陶粒支撐劑的制備包括以下重量百分比的原料：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于油基巖屑的陶粒支撐劑，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于油基巖屑的陶粒支撐劑，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于油基巖屑的陶粒支撐劑，其特征在于，

5.一種基于油基巖屑的陶粒支撐劑的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于油基巖屑的陶粒支撐劑的制備方法，其特征在于，所述混合料加入到球磨罐中研磨包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于油基巖屑的陶粒支撐劑的制備方法，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于油基巖屑的陶粒支撐劑的制備方法，其特征在于，所述造粒包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8述的一種基于油基巖屑的陶粒支撐劑的制備方法，其特征在于，所述焙燒條件包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9述的一種基于油基巖屑的陶粒支撐劑的制備方法，其特征在于，所述冷卻條件包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于油基巖屑的陶粒支撐劑及其制備方法，所述陶粒支撐劑的制備包括以下重量百分比的原料：油基巖屑25～40份、固硫灰5～20份、赤泥2～10份、廢棄氧化鋁耐火材料30～50份、廢棄氧化鎂耐火材料1～5份、五氧化二釩0.5～3份和甲基纖維素0.5～1份。本發(fā)明陶粒支撐劑，原料中固廢總利用量占比原料總質(zhì)量(除水外)90％以上，采用復(fù)合工業(yè)廢棄物協(xié)同處理固體危廢，固廢利用率高，制備成本低；該陶粒支撐劑的主要礦物組成為剛玉和纖維狀的莫來石，莫來石晶須和剛玉形成了交錯(cuò)的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為陶粒支撐劑的強(qiáng)度提供了支撐。

技術(shù)研發(fā)人員：李輝,魯新,曾明友,楊元意,蔣學(xué)彬,陳立云,劉漢軍,文煒濤,喻建勝,王榮,孫玉,張薇,譙抗逆,鄭亮,趙猛,沈栩銳,王烽宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國石油天然氣集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21