一种通过SiC模板法综合利用水基岩屑的方法技术

本发明专利技术公开了一种通过SiC模板法综合利用水基岩屑的方法。以水基岩屑A和水基岩屑B为原料、SiC晶种为模板，将水基岩屑A、水基岩屑B和SiC晶种进行配料，配料后球磨混匀，得到混合粉料；混合粉料加入造粒机进行喷雾造粒，得到粒度为20/140目的物料；所得物料进行干燥，得到圆球型生坯；将圆球型生坯进行热处理，得到产品高强度新型支撑剂。本发明专利技术技术方案经过合理配比，利用常压热处理，获得具有高强度的球形力学材料—新型支撑剂。因此，本发明专利技术实现了水基岩屑的循环再利用，有利于解决环境污染问题，有望用于油气开采领域。有望用于油气开采领域。

A method of comprehensive utilization of water-based rock cuttings by SiC template method

【技术实现步骤摘要】
一种通过SiC模板法综合利用水基岩屑的方法
一、
：
[0001]本专利技术属于环境保护和资源循环利用
，具体涉及一种通过SiC模板法综合利用水基岩屑的方法。
二、
技术介绍
：
[0002]水基岩屑是一类石油勘探开发中产生的固体废物，主要成分为页岩、膨润土、润滑剂和氯化物等。产生的水基岩屑如果不处理或处理不当，容易诱发环境污染、危害人类身体健康。近年来，随着我国对环境问题的不断重视，要求固体废物需要减量化、环保化和资源化。调查表明，我国尚不具备高效率、大规模、工业化处理水基岩屑的能力。因此，迫切需要开发水基岩屑无害化和资源化处理的新途径。
[0003]水基岩屑化学组成中含有Al2O3和SiO2，这两种成分是生产刚玉和莫来石的基本原料。刚玉和莫来石通过合适的配比，可以获得耐火等结构材料。SiC模板法可以诱导生产莫来石，并提高莫来石含量，从而提高材料的力学性能。
三、
技术实现思路
：
[0004]本专利技术要解决的技术问题是：根据目前水基岩屑现有处理状况，本专利技术提供一种通过SiC模板法综合利用水基岩屑的方法。本专利技术技术方案以水基岩屑为原料、SiC晶种为模板，经过合理配比，利用常压热处理，获得具有高强度的球形力学材料—新型支撑剂。因此，本专利技术实现了水基岩屑的循环再利用，有利于解决环境污染问题，有望用于油气开采领域。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术采取的技术方案是：
[0006]本专利技术提供一种通过SiC模板法综合利用水基岩屑的方法，所述综合利用方法包括以下步骤：
[0007]a、以水基岩屑A和水基岩屑B为原料、SiC晶种为模板，将水基岩屑A、水基岩屑B和SiC晶种进行配料，配料后进行球磨混匀，得到混合粉料；
[0008]b、将步骤a所得混合粉料加入造粒机进行喷雾造粒，得到粒度为20/140目的物料；
[0009]c、将步骤b所得物料进行干燥，干燥后得到圆球型生坯；
[0010]d、将所得圆球型生坯进行热处理，热处理后得到产品高强度新型支撑剂。
[0011]根据上述的通过SiC模板法综合利用水基岩屑的方法，步骤a中所述水基岩屑A、水基岩屑B和SiC晶种三者之间的质量配比为100：10：2～10。
[0012]根据上述的通过SiC模板法综合利用水基岩屑的方法，步骤a所述水基岩屑B中含有CaO和MgO，且质量分数均大于10％(所述水基岩屑A为常规通用水基岩屑，其成分不作规定)。
[0013]根据上述的通过SiC模板法综合利用水基岩屑的方法，步骤a中所述球磨混匀是采用球磨机进行混合，混合过程中球磨机的转速为100～300r/min、球磨时间为12～48h。
[0014]根据上述的通过SiC模板法综合利用水基岩屑的方法，步骤b中所述喷雾造粒采用
的设备是圆锅造粒机，所述圆锅造粒机的频率为50Hz、转速为20～30r/min。
[0015]根据上述的通过SiC模板法综合利用水基岩屑的方法，步骤c中所述干燥采用鼓风干燥箱进行干燥，干燥温度为60～80℃、干燥时间12～48h(干燥至所得产物水分含量≤2％)。
[0016]根据上述的通过SiC模板法综合利用水基岩屑的方法，步骤d中所述热处理的具体过程为：将圆球型生坯加入马弗炉中，先以1～2℃/min的速率加热升温至1250℃，在此温度下烧结5min；然后以5℃/min的速率进行降温，降温至1200℃条件下保温2h；最后随炉冷却至室温。
[0017]本专利技术的积极有益效果：
[0018]本专利技术处理的水基岩屑作为环境污染物、钻井废物，对环境治理、资源利用提出了较大的挑战。目前，仅通过填埋、焚烧、制砖方式进行处理，会造成环境二次污染、资源利用率低的问题。如果将水基岩屑作为原料或配料制备有价值和使用价值的工程材料，那么有望实现资源循环利用，并在一定程度上降低水基岩屑对环境的危害。通常原来需要一定的组成设计和微观设计，才能制备质量合格的工程材料，特别是制备力学工程材料—压裂支撑剂，需要高硬度、高韧性的相组成。但是，水基岩屑的固有成分难以自发获得高硬度、高韧性的相组成。由此需要通过微观设计，实现利用水基岩屑制备压裂支撑剂。
[0019]1、本专利技术技术方案利用SiC晶种较大的长径比，诱导水基岩屑固有成分Al2O3和SiO2在烧结过程中形成莫来石相3Al2O3·
2SiO2。因为莫来石相具有高硬度、高韧性的特点，故而获得了高力学性能的压裂支撑剂(破碎率为3.28％)。
[0020]2、本专利技术提供的通过SiC模板法综合利用水基岩屑的方法，能够实现水基岩屑循环再利用，有利于解决环境污染问题，有望用于油气开采领域。
[0021]综上所述，本专利技术通过SiC晶种模板作用，诱导生产莫来石，并提高莫来石含量，从而提高材料的力学性能。
四、附图说明：
[0022]图1本专利技术实施例5制备所得高强度新型支撑剂的XRD图。
[0023]图2本专利技术实施例5制备所得高强度新型支撑剂的SEM图；
[0024]图中M表示莫来石相。
五、具体实施方式：
[0025]以下结合实施例进一步阐述本专利技术，但并不限制本专利技术技术方案保护的范围。
[0026]以下实施例中，采用的水基岩屑A和水基岩屑B中各化学成分及其含量详见表1。
[0027]表1水基岩屑A和水基岩屑B中各化学成分及其含量
[0028][0029]实施例1(对比实施例)：
[0030]一种综合利用水基岩屑的方法，所述综合利用方法的详细步骤如下：
[0031]a、以水基岩屑A和水基岩屑B为原料，将100kg水基岩屑A和10kg水基岩屑B进行配料，配料后采用球磨机进行混合，混合过程中球磨机的转速为200r/min、时间为24h，球磨混匀后，得到混合粉料；
[0032]b、将步骤a所得混合粉料加入圆锅造粒机进行喷雾造粒，所述圆锅造粒机的频率为50Hz、转速为25～30r/min；造粒后得到粒度为20/140目的物料；
[0033]c、将步骤b所得物料采用鼓风干燥箱进行干燥，干燥温度为80℃、干燥至所得产物水分含量≤2％，得到0.8cm的圆球型生坯；
[0034]d、将所得圆球型生坯加入马弗炉中进行热处理，先以2℃/min的速率加热升温至1250℃，在此温度下烧结5min；然后以5℃/min的速率进行降温，降温至1200℃条件下保温2h；最后随炉冷却至室温，得到样品编号为1#，其性能详见表2所示。
[0035]实施例2：
[0036]本专利技术通过SiC模板法综合利用水基岩屑的方法，所述综合利用方法的详细步骤如下：
[0037]a、以水基岩屑A和水基岩屑B为原料，SiC晶种为模板，将100kg水基岩屑A、10kg水基岩屑B和2kg SiC晶种进行配料，配料后采用球磨机进行混合，混合过程中球磨机的转速为260r/min、球磨时间为20h，球磨混匀后，得到混合粉料；
[0038]b、将步骤a所得混合粉料加入圆锅造粒机进行喷雾本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过SiC模板法综合利用水基岩屑的方法，其特征在于，所述综合利用方法包括以下步骤：a、以水基岩屑A和水基岩屑B为原料、SiC晶种为模板，将水基岩屑A、水基岩屑B和SiC晶种进行配料，配料后进行球磨混匀，得到混合粉料；b、将步骤a所得混合粉料加入造粒机进行喷雾造粒，得到粒度为20/140目的物料；c、将步骤b所得物料进行干燥，干燥后得到圆球型生坯；d、将所得圆球型生坯进行热处理，热处理后得到产品高强度新型支撑剂。2.根据权利要求1所述的通过SiC模板法综合利用水基岩屑的方法，其特征在于：步骤a中所述水基岩屑A、水基岩屑B和SiC晶种三者之间的质量配比为100：10：2～10。3.根据权利要求1所述的通过SiC模板法综合利用水基岩屑的方法，其特征在于：步骤a所述水基岩屑B中含有CaO和MgO，且质量分数均大于10％。4.根据权利要求1所述的通过SiC模板法综合利用水基岩...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚东涛，樊治海，蔡克，靳权，刘钊，常春丽，刘现伟，刘元煦，王君霞，沈立峰，
申请(专利权)人：中国石油集团工程材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：