[发明专利]制备陶粒支撑剂的原料组合物和陶粒支撑剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制备陶粒支撑剂的原料组合物，由该原料组合物制备陶粒支撑剂的方法，以及由该方法制备的陶粒支撑剂。

背景技术

目前石油和天然气开采所使用的陶粒支撑剂主要为中等密度中等强度和高强度高密度产品，随着石油和天然气开采的技术难度增大，具有高强度低密度的陶粒支撑剂的使用将会愈来愈多。

CN101701149A公开了一种低密度陶粒支撑剂，其特征在于由下列重量百分比的原料按常规方法制成：高岭土62-75%、A1₂O₃含量为80-85%的铝矾土17-30%、二氧化锰1-6%、氧化镁0.5-2%。

CN1393424A公开了一种高强度陶粒支撑剂的制造方法，它以100重量份轻烧铝矾土（三氧化二铝含量≥75%）为基料，加入如下辅料，粘土2-15份，镧系金属氧化物1-10份，二氧化锰0.3-3份，氧化镁0.1-3份；基、辅料混合后共磨成细粉，然后加水松解后在成球机制成球粒，再送入窑炉按烧结温度1100-1500℃，烧结时间0.5-5小时，烧制得成品。

目前制备高强度低密度陶粒支撑剂的方法主要是使用三氧化二铝含量较高的优质高岭土或铝矾土为主要原料（作为陶粒支撑剂的高岭土或铝矾土原料的三氧化二铝含量一般在70重量%以上，以三氧化二铁计的铁化合物的含量一般小于1重量%），通过添加氧化镁或氧化锰等添加剂进行配料来生产，但是由于优质高岭土或铝矾土资源和分布有限，以及需要添加氧化镁或氧化锰等添加剂，使得制得的高强度低密度陶粒支撑剂的成本较高，如何在获得高强度低密度陶粒支撑剂的同时，降低生产成本，成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于制备陶粒支撑剂的原料组合物，该原料组合物用于制备高强度低密度的陶粒支撑剂。

本发明的另一个目的是提供一种用上述制备陶粒支撑剂的原料组合物制备陶粒支撑剂的方法。

本发明的第三个目的是提供根据上述方法制备的陶粒支撑剂。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于制备陶粒支撑剂的原料组合物，其中，该原料组合物含有铝土矿、粉煤灰和磷矿石，相对于100重量份的铝土矿，粉煤灰的含量为3-7重量份，磷矿石的含量为2-5重量份。

本发明还提供了一种制备陶粒支撑剂的方法，该方法包括将上述用于制备陶粒支撑剂的原料组合物依次成型和焙烧。

本发明还提供了一种由上述方法制备的陶粒支撑剂。

在采用本发明提供的原料组合物制备陶粒支撑剂的过程中，加入一定量的粉煤灰能够降低陶粒支撑剂的密度，而加入一定量的磷矿石，能够促进原料组合物的烧结，进一步提高制备的陶粒支撑剂的强度，从而采用本发明提供的原料组合物能够制得在52MPa闭合压力下的破碎率≤5％、视密度≤2.68g/cm³、体积密度≤1.55g/cm³的陶粒支撑剂。本领域所说的高强度低密度陶粒支撑剂，通常是指在52MPa闭合压力下，破碎率≤5％、视密度＜2.70g/cm³、体积密度＜1.60g/cm³的陶粒支撑剂。由此说明采用本发明提供的原料组合物制备得到的陶粒支撑剂具有高强度低密度的特点。而且，本发明提供的用于制备陶粒支撑剂的原料组合物，通过添加磷矿石和工业废渣粉煤灰与铝土矿组合获得的陶粒支撑剂，不仅能满足石油和天然气开采的需求，还实现了工业废渣粉煤灰的资源化高效利用，降低了生产成本。

另外，本发明提供的用于制备陶粒支撑剂的原料组合物，还可以采用在铝土矿开采过程中产生的大量的氧化铝含量较低、杂质含量较高的中低品位铝土矿（通常指三氧化二铝含量为65重量%以下的铝土矿）为原料，与粉煤灰和磷矿石组合来制备高强度低密度的陶粒支撑剂，这不仅拓宽了高强度低密度的陶粒支撑剂的原料来源，更进一步大大降低了生产成本。

此外，本发明优选情况下，在用于制备陶粒支撑剂的原料组合物中加入锂盐，能与磷矿石在焙烧过程中产生协同作用，进一步促进原料组合物的烧结，使得制造的陶粒支撑剂具有更高的强度。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种用于制备陶粒支撑剂的原料组合物，其中，该原料组合物含有铝土矿、粉煤灰和磷矿石，相对于100重量份的铝土矿，粉煤灰的含量为3-7重量份，磷矿石的含量为2-5重量份。