發(fā)布時間：2017-11-20 03:17

  本文關鍵詞：利用煤矸石制備陶粒支撐劑的研究

  更多相關文章： 煤矸石 鋁礬土 菱鎂尾礦 燒結 陶粒支撐劑

【摘要】：水力壓裂技術是目前油氣開采最為廣泛的應用技術手段,而支撐劑在這項技術中具有重要的作用。水力壓裂的效果、油氣井的壽命等都取決于支撐劑的質量。試驗實驗首先采用X-射線衍射、掃描電子顯微鏡和熱重分析等手段研究了煤矸石的受熱分解及高溫燒結特性、菱鎂尾礦分別與煤矸石和鋁礬土的燒結反應過程,探討了煤矸石含量和燒結溫度對燒結試樣性能的影響。在此基礎上初選配方,并以煤矸石和鋁礬土為主要原料,菱鎂尾礦為礦化劑,采用混合配料、粉體制備、滾制成球工藝制備陶粒支撐劑生坯,以燒結方法制備了低密度高強度的陶粒支撐劑。論文主要結論如下:煤矸石的受熱分解主要為高嶺石的受熱分解,單獨以煤矸石為原料需要高的燒結溫度高(1450℃以上),而且高于1450℃燒結時,燒結試樣中存在大量的方石英晶體,冷卻時導致試樣內(nèi)部產(chǎn)生裂紋,難以獲得力學性能高的材料。菱鎂尾礦的加入能降低煤矸石的燒結溫度,反應過程為菱鎂尾礦分解產(chǎn)生的氧化鎂和煤矸石試樣中的石英、莫來石反應生成堇青石,分解產(chǎn)生的二氧化碳,導致燒成試樣中含有較多的氣孔。菱鎂尾礦分解產(chǎn)生的氧化鎂也可先與鋁礬土中的氧化鋁先反應生成鎂鋁尖晶石,然后鎂鋁尖晶石與二氧化硅反應生成堇青石。在煤矸石-鋁礬土-菱鎂尾礦配方體系中,當煤矸石含量從85.46%降低至45.46%,燒結的塊體試樣顯氣孔率逐漸降低,強度逐漸增大,但由于燒成試樣中含有較多的液相,試樣酸溶解度較高。燒結溫度從1300℃升高至1450℃,燒結試樣的顯氣孔率逐漸降低,強度逐漸增大。在煤矸石含量為55.46%,鋁礬土含量為31.80%,菱鎂尾礦含量為12.74%,燒結制度為1450℃保溫2h的情況下,燒結的塊體試樣以莫來石和鎂鋁尖晶石為主晶相,試樣燒結較為致密,試樣中發(fā)育良好的棒狀莫來石晶粒相互交織穿插在一起,燒結試樣具有較高的抗折強度以及較高的抗腐蝕能力。采用該配方試制的陶粒支撐劑氣孔較多,導致試樣破碎率較高,進一步煤矸石含量降低至45.46%,鋁礬土含量增加至51.34%,菱鎂尾礦含量降低至3.20%,以此配方在1450℃保溫2h燒結的陶粒支撐劑以莫來石為主晶相,按中國石油化工集團公司企業(yè)標準測定,所獲得陶粒體積密度為1.49 g/cm3、視密度為2.75 g/cm3、69 MPa下的破碎率為9.5%、酸溶解度為5.24%,并且試樣圓、球度和篩分結果均滿足陶粒支撐劑標準的要求。綜上所述,利用煤矸石制備陶粒支撐劑是可行的。
【學位授予單位】：濟南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.7;TE357.12

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本文編號：1205890