[發明專利]一種泥漿用膨潤土的制備方法

無效

• 申請號: 201210449921.7
• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN102897783A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 王鴿;謝愛虎;郭海盈;葉永波;徐光亮
• 申請（專利權）人: 湖北中非膨潤土有限公司
• 主分類號: C01B33/40
• 分類號: C01B33/40
• 代理公司: 武漢荊楚聯合知識產權代理有限公司 42215
• 代理人: 王健

技術領域

本發明涉及一種膨潤土的制備方法，具體涉及一種高粘度、低濾失量的泥漿用膨潤土的制備方法。

背景技術

膨潤土是一種以含蒙脫石為主的粘土。蒙脫石是由兩層Si-O四面體中夾一層AL-(O，OH)八面體為構造單元組成的層狀硅酸鹽礦物。其結構有兩個特點：①晶層間靠范德華力聯結，這種作用力較弱；②四面體中部分???????????????????????????????????????????????可被Al³⁺取代，八面體中的Al可被Fe、Mg?、Zn?等離子取代，使晶層平面上帶負電。前者使水分子易于進入晶胞層間發生膨脹；后者使粘土顆粒表面能自發地吸附反電荷離子(陽離子)形成絡合物或有機、無機復合物。當膨潤土分散于水中時，由于表面吸附的陽離子在溶液主體中的濃度較低，它們有自晶層表面向外擴散的趨勢；另一方面，它們又受帶電晶層的靜電吸引。這兩個相反趨向的結果，使粘粒晶層外表面形成擴散雙電層，并呈大氣狀分布。堆疊晶層間的陽離子則限制在面對面晶層表面中間的狹窄間隔內。

由于膨潤土特定的層狀結構，使其具有較大的比表面積，因此具有較強的吸附性，同時由于有親水基團的存在，在水溶液中具有優良的分散性和懸浮性及粘結性，在一定濃度范圍內，表現出優良的觸變性。即在有外加攪拌時，懸濁液表現為流動性很好的溶膠液，停止攪拌后會自行排列成立體網狀結構的凝膠，而不發生沉降和水析離。這種特性，特別適于配制鉆井泥漿。

所謂泥漿用膨潤土，就是用膨潤土為主要原料配制泥漿，用以保護井壁、上返巖屑、冷卻鉆頭等。無論石油鉆井、地質勘探鉆井或是地下開挖、盾構，頂管，都大量用膨潤土配制鉆井泥漿。膨潤土是鉆井泥漿的基本材料，世界上泥漿膨潤土用量約150萬t，我國為15～20萬t。由于我國石油工業及開挖工程的發展對泥漿用膨潤土的需求量逐年增多，目前，國內高品位泥漿用膨潤土產量遠遠供不應求，膨潤土在石油鉆井方面應用前景廣闊。

由于膨潤土在鉆井方面的廣泛應用，膨潤土企業大力開發該產品已成為不可阻擋的趨勢。但由于鈣基膨潤土自身存在的高層電荷、難以改性等原礦性能，為泥漿用膨潤土產品的開發，特別是高粘度、低濾失量的泥漿用膨潤土產品的開發帶來一定難度。

CN101224894A公開了“一種高粘度有機膨潤土的制備方法”，該方法通過對膨潤土原礦進行鈉化、提純、水熱合成、壓濾脫水和粉碎干燥操作步驟后獲得質量穩定、性能優良的高粘度有機膨潤土，可直接應用于油漆、油墨、石油鉆井泥漿和高分子聚合物等作為增稠懸浮、流變和防流掛劑。該制備方法工藝工作連續，穩定性好，能穩定鈉化提純產品的質量。但該方法在原礦鈉化后以水力旋流器與臥式螺旋離心機串聯連接進行提純操作，鈉化改性半成品回收率不高，增加了工藝生產的復雜性，且該方法涉及水熱合成步驟，對溫度及溶液的酸堿性有一定的要求，工業可操作性不強，并增加了該產品生產的成本。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足而提供的一種高粘度、低濾失量，且工藝簡單、制備成本低廉，適于石油鉆井及地質勘探鉆井使用的泥漿用膨潤土的制備方法。

本發明的目的是這樣實現的：一種泥漿用膨潤土的制備方法，包括晾曬破碎、鈉化改性、烘干碎散、增效磨粉工序，其特征在于該制備方法是在半成品中加入增效劑，所述的增效劑為氫氧化鈉和高分子聚合物，鈣基膨潤土原礦料經晾曬破碎后，輸送至碾壓機中，加入鈉化劑和水混合攪拌碾壓得鈉化物料，將鈉化物料輸送至干燥粉碎機中進行烘干碎散得半成品，再將增效劑混合到半成品中，經磨粉、包裝得泥漿用膨潤土成品；

所述晾曬后的礦料水份≤22%，所述破碎選用錘式破碎機，破碎后的礦料粒徑≤25mm；

所述碾壓機選用行星輪碾機或雙螺旋擠壓機，所述鈉化劑選用碳酸鈉或氟化鈉，加入量為礦料質量的2.0%～5.0%，礦料與鈉化劑混合4～6分鐘后加水攪拌碾壓，控制水份在22%～25%，碾壓時間為15～30分鐘；

所述鈉化改性后的物料輸送至強力干燥粉碎機中進行烘干碎散，控制物料水分≤12%；

所述氫氧化鈉的加入量為半成品質量的1.0%～1.8%，所述高分子聚合物選用聚丙烯酰胺或羧甲基纖維素鈉，加入量為半成品質量的0.5%～1.5%。

所述氫氧化鈉的加入量為半成品質量的1.2%～1.5%，所述聚丙烯酰胺或羧甲基纖維素鈉的加入量為半成品質量的0.8%～1.2%。