一种工业废渣制备快硬早强油井水泥的加工方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种快硬早强油井水泥。
【背景技术】
[0002] 能源作为人类赖以生存的基础，是人类发展的驱动力。石油是一种不可再生资源， 属于一次能源，在当今世界能源组成中占着举足轻重的地位。因此做好石油的开采工作，显 得尤为重要。在石油开采过程中，固井工作是保证安全开采的前提条件。为规范固井油田 水泥的性能要求，我国依据API油井水泥标准制定GB10238-2005。由于石油开采地形和环 境的复杂性，GB10238-2005规定的油井水泥性能有时不能完全满足实际固井条件的需求， 如更高的早期强度、更短的凝结时间、更好的外加剂适应性等等。
[0003] 目前，国内外针对快硬早强油井水泥的研究可以归结为以下三点：第一，制备快 硬早强型油井水泥熟料；第二，使用多种外加剂；第三，外掺特种矿物掺合料。申请号为 03117563. 5专利"快硬早强油井水泥"讲述其熟料矿物组成结构百分比，外掺一定的石灰 石、煤矸石和尾矿。该水泥消耗了一定的工业废渣，各种性能指标也较好，但是熟料的原材 料未做明确要求，无法判断其成本。申请号为201210424696. 1专利所述"一种制备快硬早 强水泥熟料的方法"采用石灰石、铝土矿选尾矿、普通粉煤灰和石膏作为生料，煅烧成快硬 早强的贝利特硫铝酸盐水泥熟料，不属于硅酸盐水泥熟料范畴。申请号为201210128015. 7 专利所述"一种快硬早强水硬性胶凝材料的制备方法"，其生料由氧化钙残渣、铝矾土、磷石 膏、硫铁矿烧渣组成，制成的熟料也不属于硅酸盐水泥熟料范畴。此方法虽然可以消纳大量 工业废渣，但由于水泥生产的区域性，在相同地区的工业废渣不能同时满足实际生产需求， 与此同时对现有水泥窑系统的控制具有不稳定和难实现性。申请号为201310662548. 8专 利所述的"高性能铝酸钙油井水泥"由铝酸钙油井水泥、硅粉、微硅粉、流型调节剂、降失水 剂、缓凝剂组成，其7d抗压强度能达到80MPa。该种水泥虽然具有较高的早期强度，但是使 用的外加剂量大、种类多，同时特种矿物外掺量也大，其生产成本较高。
[0004] 目前人类对自身生存环境的要求越来越高，生态文明建设也愈演愈烈。水泥行业 作为处理各种工业废渣的前沿，对于工业废渣利用起着至关重要的作用。磷渣、钢渣作为 "十二五"大宗工业废渣处理中的重要组成部分，虽然目前有很多的研究报道，但是在制备 油井水泥熟料中比较少见。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种在G级油井水泥的基础上制备快硬早强油井水泥的方法。
[0006] -种工业废渣制备快硬早强油井水泥的加工方法，生料包括以下原材料：钙质原 料、硅质原料、钙质原料、硅灰、石膏；铁质原料包括石灰石、磷渣、钢渣；硅质原料包括红砂 岩、磷渣；铁质原料使用增钙渣；生料重量份配比为： 石灰石60~75红砂岩10~15磷渣3~6 钢渣4~7 增钙渣1~5 ; 加工方法为：将各组分生料经过生料粉磨系统粉磨均化；将均化后生料入窑煅烧成熟 料；然后将熟料粉磨，在熟料粉磨过程中在熟料中添加0. 5~2. 5%硅灰、2. 5~4. 5%石膏粉磨 即成。
[0007] 熟料质量控制指标为：ΚΗ=0· 930±0· 02 ;SM=2. 75±0· 10 ;頂=0· 80±0· 1 ; C3A彡2. 5% ;15~30min稠度彡20Bc ;稠化时间90~110min ;38°C、8h常压下抗压强度彡8MPa ; 38°C、24h常压下抗压强度彡20MPa。
[0008] 本发明优点：在实际生产中G级油井水泥生产一般采用的高品位的石灰石、优质 的硅质原材料和铁矿石。我公司在实际G级油井水泥的过程中，结合生产硅酸盐水泥的经 验。在生料配料中，以磷渣、钢渣替代部分石灰石原料，红砂岩作为硅质原料；钢渣、增钙渣 部分替代铁矿石作为铁质校正原料。由于钢渣、磷渣和增钙渣中的CaO、MgO以非碳酸盐形 式存在，在熟料煅烧过程中可以减少〇)2的排放；同时钢渣和磷渣在熟料煅烧过程中起晶种 作用，降低熟料煅烧温度，从而减少单位熟料的能耗。
[0009]
【具体实施方式】
[0010] 依据各原燃材料的化学组成，设计熟料三率值分别为：KH=O. 930±0. 02 ; SM=2. 75±0. 10 ;頂=0. 80±0. 1。各原材料的质量百分数分别为：石灰石73. 0%，红砂岩 12. 0%，磷渣5%，钢渣7%，增钙渣3%。将各原材料粉磨后，经过预均化处理后，在Φ 4*60m水 泥窑中经高温煅烧，冷却后生成油井水泥熟料。在油井熟料粉磨过程中，外掺1%硅灰和3% 石膏，最后获得比表面积为295~305m2/kg的快硬早强油井水泥。相同生料配比下四批次试 样的化学成分和矿物组成如表1，各项物理性能如表2。与G级油井水泥外加剂配伍性对比 如表3。
【主权项】
1. 一种工业废渣制备快硬早强油井水泥的加工方法，其特征在于 生料包括以下原材料：妈质原料、娃质原料、妈质原料、娃灰、石膏；铁质原料包括石灰 石、磷渣、钢渣；硅质原料包括红砂岩、磷渣；铁质原料使用增钙渣；生料重量份配比为： 石灰石60~75红砂岩10~15磷渣3~6 钢渣4~7 增钙渣1~5 ; 加工方法为：将各组分生料经过生料粉磨系统粉磨均化；将均化后生料入窑煅烧成熟 料；然后将熟料粉磨，在熟料粉磨过程中在熟料中添加〇. 5~2. 5%硅灰、2. 5~4. 5%石膏粉磨 即成。2. 根据权利要求1所述的一种工业废渣制备快硬早强油井水泥，其特征在于：熟料质 量控制指标为：KH=0. 930±0. 02 ;SM=2. 75±0. 10 ;頂=0? 80±0.1 ;C3A 彡 2. 5% ; 15~30min稠度彡20Bc ;稠化时间90~110min ;38°C、8h常压下抗压强度彡8MPa ;38°C、 24h常压下抗压强度彡20MPa。
【专利摘要】一种工业废渣制备快硬早强油井水泥<b>的加工方法</b>，生料重量份配比为：石灰石60~75；红砂岩10~15；磷渣3~6；钢渣4~7；增钙渣1~5；<b>加工方法为</b><b>:</b><b>将</b>各组分生料经过生料粉磨系统粉磨均化；将均化后生料入窑煅烧成熟料；然后<b>将</b>熟料粉磨,在熟料粉磨过程中在熟料中添加0.5~2.5%硅灰、2.5~4.5%石膏粉磨即成。本发明优点：由于钢渣、磷渣和增钙渣中的CaO、MgO以非碳酸盐形式存在，在熟料煅烧过程中可以减少CO2的排放；同时钢渣和磷渣在熟料煅烧过程中起晶种作用，降低熟料煅烧温度，从而减少单位熟料的能耗。
【IPC分类】C04B7/147, C04B7/36
【公开号】CN105000814
【申请号】CN201510392758
【发明人】邹兴芳, 夏枫, 童昊, 郭成洲, 陆小黑, 张德华, 刘生超, 杨莉荣
【申请人】葛洲坝集团水泥有限公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月7日