低密度高強(qiáng)度陶瓷顆粒及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種密度小于1.48g/m3的超低密度高強(qiáng)度的陶瓷顆粒。低密度高強(qiáng)度的陶瓷顆粒，其組成成分的重量百分比含量為：鋁土礦：60-90%、硅渣：0-30%、釩鈦化合物：0-10%和燒結(jié)助劑：3-7%。本發(fā)明充分利用豐富的三級(jí)鋁土礦資源以及工業(yè)廢棄物，其中的有益元素通過(guò)燒結(jié)過(guò)程的固相反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)陶瓷顆粒礦相重新構(gòu)建，形成均勻分布的低密度高強(qiáng)度的硅酸鹽化合物，從而減少對(duì)優(yōu)質(zhì)高品位鋁土礦資源的依賴(lài)，增強(qiáng)陶瓷顆粒產(chǎn)品的強(qiáng)度與抗破碎能力。本發(fā)明在增強(qiáng)陶粒顆粒產(chǎn)品的強(qiáng)度和抗破碎能力的同時(shí)，確保密度小于1.48g/m3，從而得到一種可用作石油壓力支撐劑的超低密度高強(qiáng)度的陶瓷顆粒。
【專(zhuān)利說(shuō)明】低密度高強(qiáng)度陶瓷顆粒及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種陶瓷顆粒及其制造方法，特別是涉及一種可用作石油壓力支撐劑的超低密度高強(qiáng)度的陶瓷顆粒及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石油壓力支撐劑是一種用于油氣田鉆采過(guò)程中的壓裂用的主要材料，其礦物組成和使用功能屬陶瓷材料，主要用于填充到低滲透礦床的巖層裂縫中，起支撐裂縫不因應(yīng)力釋放而閉合的作用，讓油氣從裂縫通道中流出，從而保證油、氣的高導(dǎo)流能力，增加油、氣井產(chǎn)量。陶瓷顆粒在油氣田開(kāi)采應(yīng)用過(guò)程中與壓力液的性能(如粘度、流變性等)及泵送條件(如排量、設(shè)備功率)密切相關(guān)，將直接決定開(kāi)采成本和油氣產(chǎn)量。在能滿足油氣田壓裂工藝要求的前提下，超低密度、高強(qiáng)度陶瓷顆粒是壓力支撐劑未來(lái)發(fā)展的重要方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種密度小于1.48g/m3的超低密度高強(qiáng)度的陶瓷顆粒。
[0004]本發(fā)明還要提供一種上述陶瓷顆粒的制造方法。 [0005]本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:低密度高強(qiáng)度的陶瓷顆粒，其組成成分的重量百分比含量為:鋁土礦:60-90%、硅渣:0-30%、釩鈦化合物:0-10%和燒結(jié)助劑:3-7% ο
[0006]進(jìn)一步的，其中硅渣:2_30%。
[0007]進(jìn)一步的，所述鋁土礦中Al2O3的含量為30-55%，所述硅渣中SiO2的含量為8_95%，所述釩鈦化合物中釩鈦的總含量為5-10%
[0008]進(jìn)一步的，所述鋁土礦中Al2O3的含量為大于或等于30%但小于38%。
[0009]進(jìn)一步的，所述鋁土礦采用三級(jí)鋁土礦，所述硅渣采用硅石或石英砂，所述釩鈦化合物采用低品位鑰;鈦磁鐵礦。
[0010]進(jìn)一步的，其密度小于1.48g/m3。
[0011]采用上述的低密度高強(qiáng)度的陶瓷顆粒構(gòu)成的石油壓力支撐劑。
[0012]低密度高強(qiáng)度的陶瓷顆粒的制造方法，該方法包括以下步驟:1)將各組成成分分另帽細(xì)；2)按比例配料，攪拌，混合均勻；3)造粒成球；4)高溫?zé)Y(jié)。
[0013]進(jìn)一步的，步驟3)所述造粒成球的水分為9-12%。
[0014]進(jìn)一步的，步驟4)所述燒結(jié)的溫度在1300-1500°C，燒結(jié)時(shí)間為3_6h。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明充分利用豐富的三級(jí)鋁土礦資源以及工業(yè)廢棄物，其中的有益元素通過(guò)燒結(jié)過(guò)程的固相反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)陶瓷顆粒礦相重新構(gòu)建，形成均勻分布的低密度高強(qiáng)度的硅酸鹽化合物，從而減少對(duì)優(yōu)質(zhì)高品位鋁土礦資源的依賴(lài)，增強(qiáng)陶瓷顆粒產(chǎn)品的強(qiáng)度與抗破碎能力。本發(fā)明產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，顆粒物相中含高強(qiáng)度的鋁化物(如硅酸鋁)、釩鈦化合物(如碳化釩)，比普通的密度為2%以上支撐劑的耐酸溶解性提高2.5%以上，顆粒破碎率降低1.5%以上，破碎強(qiáng)度及硬度均符合技術(shù)要求，并在增強(qiáng)陶粒顆粒產(chǎn)品的強(qiáng)度和抗破碎能力的同時(shí)，確保密度小于1.48g/m3，從而得到一種可用作石油壓力支撐劑的超低密度高強(qiáng)度的陶瓷顆粒。
【具體實(shí)施方式】 [0016]實(shí)施例1:
[0017]選用重量百分比含量(以下同)為80%的三級(jí)(按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)礦種品位的劃分，以下同)鋁土礦(其中Al2O3含量是37%)、10%的硅渣(其中SiO2的含量為10%)、5%的釩鈦化合物(其中釩鈦的總含量為5%)和5%的燒結(jié)助劑，將各組成成分磨細(xì)，將磨細(xì)的粉料攪拌后混合均勻，控制水分含量為10%，造粒后在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度控制在1350-1400°C，燒結(jié)時(shí)間4h，得到本發(fā)明的低密度高強(qiáng)度陶瓷顆粒。
[0018]檢測(cè)產(chǎn)品的酸溶解度(行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5108-2006)為5%，密度小于1.47g/cm3,顆粒粒徑為30-50目，破碎壓力為69MPa，破碎率為6.5%，符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5108-2006。
[0019]實(shí)施例2:
[0020]選用60%的三級(jí)鋁土礦(其中Al2O3含量是45%)、30%的硅渣(其中SiO2的含量為50%),3%的釩鈦化合物(其中釩鈦的總含量為10%)和7%的燒結(jié)助劑，將各組成成分磨細(xì)，將磨細(xì)的分料進(jìn)行攪拌后混合均勻，控制水分含量為9%，造粒后在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度控制在1360-1480°C，燒結(jié)時(shí)間為5h，得到本發(fā)明的低密度高強(qiáng)度陶瓷顆粒。
[0021]檢測(cè)產(chǎn)品的酸溶解度為5%，密度小于1.48/cm3,顆粒粒徑為30_60目，破碎壓力為69MPa，破碎率為5.9%，符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5108-2006。
[0022]實(shí)施例3:
[0023]選用90%的三級(jí)鋁土礦(其中Al2O3含量是30%)、2%的硅渣(其中SiO2的含量為82%),5%的釩鈦化合物(其中釩鈦的總含量為8%)和3%的燒結(jié)助劑，將各組成成分磨細(xì)，將磨細(xì)的分料進(jìn)行攪拌后混合均勻，控制水分含量為9.5%，造粒后在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度控制在1370-1430°C，燒結(jié)時(shí)間為6h，得到本發(fā)明的低密度高強(qiáng)度陶瓷顆粒。
[0024]檢測(cè)產(chǎn)品的酸溶解度為5%，密度小于1.46/cm3,顆粒粒徑為40_70目，破碎壓力86MPa，破碎率為7.5%，符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5108-2006。
【權(quán)利要求】
1.低密度高強(qiáng)度的陶瓷顆粒，其特征在于，其組成成分的重量百分比含量為:鋁土礦:60-90%、硅渣:0-30%、釩鈦化合物:0-10%和燒結(jié)助劑:3-7%。
2.如權(quán)利要求1所述的低密度高強(qiáng)度的陶瓷顆粒，其特征在于，其中硅渣:2-30%。
3.如權(quán)利要求1所述的低密度高強(qiáng)度的陶瓷顆粒，其特征在于，所述鋁土礦中Al2O3的含量為30-55%，所述硅渣中Si02的含量為8-95%，所述釩鈦化合物中釩鈦的總含量為5-10%ο
4.如權(quán)利要求1所述的低密度高強(qiáng)度的陶瓷顆粒，其特征在于，所述鋁土礦中Al2O3的含量為大于或等于30%但小于38%。
5.如權(quán)利要求1所述的低密度高強(qiáng)度的陶瓷顆粒，其特征在于，所述鋁土礦采用三級(jí)鋁土礦，所述硅渣采用硅石或石英砂，所述釩鈦化合物采用低品位釩鈦磁鐵礦。
6.如權(quán)利要求1所述的低密度高強(qiáng)度的陶瓷顆粒，其特征在于，其密度小于1.48g/m3。
7.采用權(quán)利要求1-6任一權(quán)利要求所述的低密度高強(qiáng)度的陶瓷顆粒構(gòu)成的石油壓力支撐劑。
8.如權(quán)利要求1所述的低密度高強(qiáng)度的陶瓷顆粒的制造方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 1)將各組成成分分別磨細(xì)； 2)按比例配料，攪拌，混合均勻； 3 )造粒成球； 4)高溫?zé)Y(jié)。
9.如權(quán)利要求8所述的低密度高強(qiáng)度的陶瓷顆粒的制造方法，其特征在于，步驟3)所述造粒成球的水分為9-12%。
10.如權(quán)利要求8所述的低密度高強(qiáng)度的陶瓷顆粒的制造方法，其特征在于，步驟4)所述燒結(jié)的溫度在1300-1500°C，燒結(jié)時(shí)間為3-6h。
【文檔編號(hào)】C04B35/14GK103922710SQ201410160891
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】樊榮 申請(qǐng)人:攀枝花秉揚(yáng)科技開(kāi)發(fā)有限公司