硅酸盐学报

煤矸石掺量对陶粒支撑剂性能的影响

作者：田玉明1 2 朱保顺1 力国民1 王凯悦1 周毅1 武雅乔1 高云峰1 白频波3

单位：(1. 太原科技大学材料科学与工程学院太原 030024 2. 山西工程职业技术学院太原 030009 3. 阳泉市长青石油压裂支撑剂有限公司山西阳泉 045200)

关键词：煤矸石陶粒支撑剂莫来石烧结温度

分类号：TQ174.9

出版年,卷(期):页码：2019,47(3):0-0

DOI：

摘要：

以铝矾土和煤矸石为主要原料，通过调整二者质量比(1:1，2:3和3:7)，经造粒成球、不同温度烧结制备得到陶粒支撑剂。结果表明：当煤矸石掺入量为60% (质量分数)、35 MPa闭合压力下，满足破碎率行业标准的烧结温度范围为1 250~1 450 ℃，在该温度区间内，随着烧结温度的升高，样品的结晶相转变为棒状莫来石相，形成一种致密的网状交联结构，进而提高了陶粒支撑剂的抗破碎能力；当烧结温度为1 450 ℃时，体积密度及视密度分别为1.49和2.76 g/cm3，破碎率指标达到最低值3.0%，证实利用煤矸石替代铝矾土可以制备出用于煤层气井开采用的陶粒支撑剂。

Ceramic proppants were prepared with bauxite and coal gangue at different sintering temperatures and mass ratios of bauxite and coal gangue (i.e., 1:1, 2:3, 3:7). The results show that the sintering temperature available for the preparation is from 1 250 to 1 450 ℃ at 35 MPa and a mass ratio of bauxite and coal gangue of 2:3. The crystalline phase transforms into a rod-shaped mullite phase to form the cross-linked structure when the sintering temperature increases, thus improving the densification and crush resistance of proppants. The bulk density and apparent density are 1.49 and 2.76 g/cm3, respectively, at a breakage ratio of 3.0% and a sintering temperature of 1 450 ℃. It is indicated that the proppants used in the exploitation of coalbed methane wells could be prepared with a part of coal gangue instead of bauxite.

基金项目：

国家自然科学基金(51802212)；山西省研究生联合培养基地人才培养项目(2018JD34)；太原科技大学博士科研启动基金(20152030)；山西省自然科学基金(201601D102019)；山西省研究生教育改革研究课题(2018JG071)资助。

作者简介：

参考文献：

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