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专利名称：压裂支撑剂石英砂干法生产粉体净化处理器

专利类型：实用新型专利

专利申请号：CN202110163998.7

专利申请（专利权）人：张鹏飞,田敏,张奥
权利人地址：云南省昭通市昭阳区龙泉路龙泉小区22号附125号

专利发明（设计）人：张鹏飞,田敏,张奥

专利摘要：本申请公开了一种压裂支撑剂石英砂干法生产粉体净化处理器，包括：圆柱外筒、内筒、锥形外筒、抽吸风机，内筒设置于圆柱外筒内，内筒的顶面开设第二出料口；圆柱外筒的第一端面上开设安装通孔；内筒的第一端容纳设置于安装通孔内；圆柱外筒第一端余下区域封闭；圆柱外筒的侧壁上开设进料口。该装置结构简单，分离效率高，能有效实现对破碎整形后石英矿颗粒中所含片状微粒的分离筛。绕涫视糜诠ひ祷蠊婺Ｉ。

主权利要求：压裂支撑剂石英砂干法生产粉体净化处理器
技术领域
[0001] 本申请涉及一种压裂支撑剂石英砂干法生产粉体净化处理器，属于压裂支撑剂制造技术领域。
背景技术
[0002] 石英砂压裂支撑剂的主要化学成分是SiO2，该压裂支撑剂通过直接破碎石英砂矿至所需粒径制得，主要用于页岩油气的开采中。该类型压裂支撑剂以石英砂为原料无需以海砂或河沙为原料，故无需经过烘干工序，耗能少，设备占地面积。迷衔凼⒖笊杀镜。
[0003] 压裂支撑剂颗粒表面形貌需为饱满圆形颗粒，该形貌下颗粒的力学性能较好，为制得具有较好力学性能和形貌特点的压裂支撑剂，现有技术中还采用对陶瓷颗粒改性的方法制得压裂支撑剂，该方法制得的压裂支撑剂价格高昂，生产周期长，生产设备投入高无法实现大规模工业化生产。以石英砂为原料经过研磨后制得的压裂支撑剂相对陶瓷颗粒改性制得的压裂支撑剂具有明显的优势。
[0004] 在研磨石英砂矿时，所得颗粒物料中混有较大比例的片状微粒，由于此类微粒堆积后无法形成有效支撑，故无法作为压裂支撑剂使用，破碎石英矿物料中片状微粒占比过高后，将严重影响石英砂压裂支撑剂的使用效果。
[0005] 采用现有筛分装置或旋风分离装置分离粉体物料时，片状微粒会堵塞筛网上的筛孔，完全无法进行筛分，同时片状微粒本身质量并不比形貌满足要求的颗粒轻，仅采用现有旋风分离装置无法进行有效分离。采用现有各类分离筛分装置分离后，所得物料的浊度均较高，将分离后所得物料分散于水中，经检测其FTU(浊度)可高达500，完全无法作为压裂支撑剂使用。
发明内容
[0006] 本申请提供了一种压裂支撑剂石英砂干法生产粉体净化处理器，用于解决现有技术中存在破碎后石英砂矿无法将其中所含片状微粒与形貌饱满微粒进行有效分离，导致破碎后石英砂无法直接作为压裂支撑剂使用的技术问题。
[0007] 本申请提供了一种压裂支撑剂石英砂干法生产粉体净化处理器，包括：圆柱外筒、内筒、锥形外筒、抽吸风机，内筒设置于圆柱外筒内，内筒的顶面开设第二出料口；圆柱外筒的第一端面上开设安装通孔；内筒的第一端容纳设置于安装通孔内；圆柱外筒第一端余下区域封闭；圆柱外筒的侧壁上开设进料口；
[0008] 抽吸风机的进气端与内筒顶面的第二出料口管路连通；
[0009] 锥形外筒的顶面与圆柱外筒的底面周缘相连接；锥形外筒的底面横截面直径小于锥形外筒的顶面横截面直径；锥形外筒的底面上开设第一出料口；第二出料口的直径小于内筒顶面直径；
[0010] 第二出料口用于排出片状微粒；第一出料口用于排出形貌为球体的微粒物料。
[0011] 优选的，进料口所进物料的平均粒径为20～350目。
[0012] 优选的，圆柱外筒与锥形外筒的长度比为0.7～1:1；圆柱外筒横截面的直径为1.4～1.6m。
[0013] 优选的，锥形外筒的锥度为7～20°。
[0014] 优选的，内筒第一端的横截面直径大于内筒第二端面的横截面直径；内筒的锥度为2～4°。
[0015] 优选的，抽吸风机功率为17～19kw。
[0016] 优选的，进料物料的平均粒径为20目～50目时，内筒与圆柱外筒第二端面的间距为70～80cm；进料物料的平均粒径为51目～350目时，内筒与圆柱外筒第二端面的间距为20～30cm。
[0017] 优选的，圆柱外筒与锥形外筒的总长为3～4m时，物料进料流速为3～5吨/小时。
[0018] 优选的，包括：进料管，进料管的第一端与圆柱外筒外壁上设置的进料口相切连通；
[0019] 进料管的第二端垂直圆柱外筒横截面的水平直径向外延伸。
[0020] 优选的，进料管的第二端上设置连接法兰。
[0021] 本申请能产生的有益效果包括：
[0022] 1)本申请所提供的压裂支撑剂石英砂干法生产粉体净化处理器，在圆柱外筒内设置内筒，利用不同形貌颗粒受到气力后在圆柱外筒内运行路径的不同，实现对片状微粒与圆形饱满颗粒分离。能实现对破碎石英砂矿微粒中饱满圆颗粒与片状颗粒的分离，该分离后微粒分散于水中后，FTU小于150，说明该物料中圆形形貌颗粒占比大于98％。
[0023] 2)本申请所提供的压裂支撑剂石英砂干法生产粉体净化处理器，该装置结构简单，分离效率高，能有效实现对破碎整形后石英矿颗粒中所含片状微粒的分离筛。绕涫视糜诠ひ祷蠊婺Ｉ。
附图说明
[0024] 图1为本申请提供的压裂支撑剂石英砂干法生产粉体净化处理器主视内部剖视结构示意图；
[0025] 图2为本申请提供的处理器俯视结构示意图；
[0026] 图3为本申请提供的进料管上安装的连接法兰主视结构示意图；
[0027] 图例说明：
[0028] 10、圆柱外筒；21、内筒；14、进料管；141、连接法兰；11、锥形外筒；12、第一出料口；22、第二出料口。

具体实施方式
[0029] 下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
[0030] 参见图1～2，本申请提供的压裂支撑剂石英砂干法生产粉体净化处理器，包括：圆柱外筒10、内筒21、锥形外筒11、抽吸风机，内筒21设置于圆柱外筒10内，内筒21的顶面开设第二出料口22；圆柱外筒10的第一端面上开设安装通孔；内筒21的第一端容纳设置于安装通孔内；圆柱外筒10第一端余下区域封闭；圆柱外筒10的侧壁上开设进料口；
[0031] 抽吸风机的进气端与内筒21顶面的第二出料口22管路连通；
[0032] 锥形外筒11的顶面与圆柱外筒10的底面周缘相连接；锥形外筒11的底面横截面直径小于锥形外筒11的顶面横截面直径；锥形外筒11的底面上开设第一出料口12；第二出料口22的直径小于内筒21顶面直径；
[0033] 第二出料口22用于排出片状微粒；第一出料口12用于排出形貌为球体的微粒物料。
[0034] 通过在矩形筒内部设置内筒21，能利用气力输送颗粒物料在矩形筒内不同的运行路径，实现对物料中所含片状物料的有效分离，保证分离效率，减少分离收，物料中所含片状物料的比例，降低合格物料的浊度。
[0035] 根据需要可以在圆柱外筒10侧壁上的进料口上设置进料管14，便于实现进料。所用锥形外筒11的横截面为圆形。
[0036] 通过将第二出料口22直径设置的小于内筒21顶面直径，能减少体积较小的圆球状微粒筒第二出料口22排出，提高物料中可用物料的回收率。
[0037] 本申请中所处理石英砂为采用CN202010167132.9压裂支撑剂用石英砂干法生产微粒整形机中公开装置整形后所得的石英砂颗粒物料。
[0038] 优选的，包括：进料管14，进料管14的第一端与圆柱外筒10外壁上设置的进料口相切连通；进料管14的第二端垂直圆柱外筒10横截面的水平直径向外延伸。
[0039] 此处所述圆柱外筒10的横截面为圆形，该圆形的水平直径是指将该横截面圆形的圆心角分隔为2个180°中水平直径。
[0040] 按此设置能使得进入圆柱外筒的物料在气流的输送下，以螺旋路径在圆柱外筒内运动，在气力输送的作用下，片状物料进入内筒21中并从内筒21顶面开设的排气口排出。
[0041] 参见图3，优选的，进料管14的第二端上设置连接法兰141，连接法兰141能便于进料管14与进料装置的出料管相连通。
[0042] 优选的，进料口所进物料的平均粒径为20～350目，更优选为40～200目。按此粒径进行分离，能使分离物料主要粒径集中度提高，减少片状物料占比，提高物料质量。
[0043] 优选的，圆柱外筒10与锥形外筒11的长度比为0.7～1:1；圆柱外筒10横截面直径为1.4～1.6m。按此比例设置锥形外筒11和圆柱外筒10，能有效延长外形饱满粒径在筒内运行路径长度，在锥形外筒11内部实现颗粒间相互碰撞摩擦，实现对微粒的二次整形，提高分离后合格物料的排出量比例。
[0044] 优选的，锥形外筒11的锥度为7～20°。按此锥度设置锥形外筒11能有效延长合格微粒在锥形外筒11内的运动路径，同时增强微粒与筒壁的碰撞接触、摩擦几率，提高出料后合格微粒所占比例。
[0045] 优选的，内筒21的侧壁具有锥度；内筒21第一端的横截面直径大于内筒21第二端面的横截面直径；内筒21的锥度为2～4°。按此设置能使得进入内筒21的片状颗粒物料，在内筒21内与筒壁接触摩擦后，对片状程度较小的微粒通过整形实现对形貌改变，从而提高分离后，物料中合格颗粒占比，减少物料的浪费，提高物料回收利用率。
[0046] 优选的，抽吸风机功率为17～19kw采用该功率的风机，能在不干扰形貌合格颗粒在锥形筒中的运动的同时，实现对片状物料的有效抽吸，在圆柱外筒10内实现对不同形貌颗粒的第一次分离。
[0047] 优选的，进料物料的平均粒径为20目～50目时，内筒21与圆柱外筒10第二端面的间距为70～80cm；进料物料的平均粒径为51目～350目时，内筒21与圆柱外筒10第二端面的间距为20～30cm。
[0048] 按此设置内筒21与锥形外筒11的间距，能有效提高对不同粒径物料的分离净化效果，提高分离后合格物料中形貌合格物料的比例。
[0049] 优选的，圆柱外筒10与锥形外筒11的总长为3～4m时，物料进料流速为3～5吨/小时。按此设置能避免物料进入过快过多，导致分离效果降低的问题。
[0050] 此处的总长是指圆柱外筒10的轴向长度与锥形外筒11的轴向长度之和。
[0051] 实施例
[0052] 以下实施例如无特殊说明均购自商业渠道。
[0053] 以下实施例中，所用石英砂为采用CN202010167132.9压裂支撑剂用石英砂干法生产微粒整形机中公开装置整形后所得石英砂颗粒。
[0054] 制得产品的力学性能测试，按现有压裂支撑剂常用装填使用方法进行装填后，检测，在此不累述。
[0055] 实施例1
[0056] 采用上述装置对平均粒径为60目的石英砂进行分离。该装置包括：圆柱外筒10、内筒21、锥形外筒11、抽吸风机，内筒21设置于圆柱外筒10内，内筒21的顶面开设第二出料口22；圆柱外筒10的第一端面上开设安装通孔；内筒21的第一端容纳设置于安装通孔内；圆柱外筒10第一端余下区域封闭；圆柱外筒10的侧壁上开设进料口；

[0057] 抽吸风机的进气端与内筒21顶面的第二出料口22管路连通；
[0058] 锥形外筒11的顶面与圆柱外筒10的底面周缘相连接；锥形外筒11的底面横截面直径小于锥形外筒11的顶面横截面直径；锥形外筒11的底面上开设第一出料口12；第二出料口22的直径小于内筒21顶面直径；
[0059] 第二出料口22用于排出片状微粒；第一出料口12用于排出形貌为球体的微粒物料。
[0060] 包括：进料管14，进料管14的第一端与圆柱外筒10外壁上设置的进料口相切连通；进料管14的第二端垂直圆柱外筒10横截面的水平直径向外延伸。

[0061] 进料管14的第二端上设置连接法兰141。圆柱外筒10与锥形外筒11的长度比为0.7：1；圆柱外筒10横截面直径为1.5m。

[0062] 锥形外筒11的锥度为15°。
[0063] 内筒21的锥度为3°；
[0064] 抽吸风机功率为18kw。
[0065] 进料物料的平均粒径为30目时，内筒21与圆柱外筒10第二端面的间距为75cm；
[0066] 圆柱外筒10与锥形外筒11的总长为3m时，物料进料流速为3吨/小时。
[0067] 完成分离后，取分离后所得合格物料30g，分散于100ml水中，静置半小时后，再搅拌1分钟后，水处于旋转状态下，合格物料静止时，采用溶液浊度仪对溶液的浊度进行测量，3
所得FTU为120。所制得产品装填后使用时，装填体积密度为1.6g/cm ，圆球度为0.9，在
29MPa压力下使用后，颗粒出现破碎。

[0068] 实施例2
[0069] 与实施例1的区别在于：进料口进料石英砂平均粒径为20～350目；圆柱外筒10与锥形外筒11的长度比为1:1；圆柱外筒10横截面直径为1.4m。
[0070] 锥形外筒11的锥度为7°。
[0071] 内筒21的锥度为2°；
[0072] 抽吸风机功率为17kw。
[0073] 进料物料的平均粒径为20目时，内筒21与圆柱外筒10第二端面的间距为70cm；进料物料的平均粒径为51目时，内筒21与圆柱外筒10第二端面的间距为20cm。
[0074] 圆柱外筒10与锥形外筒11的总长为4m时，物料进料流速为5吨/小时。
[0075] 经测试所得物料的FTU为130。所制得产品装填后使用时，装填体积密度为1.7g/3
cm，圆球度为1.0，在30MPa压力下使用后，颗粒出现破碎。

[0076] 实施例3
[0077] 与实施例1的区别在于：进料口进料石英砂平均粒径为350目；圆柱外筒10与锥形外筒11的长度比为0.7：1；圆柱外筒10横截面直径为1.6m。
[0078] 锥形外筒11的锥度为20°。
[0079] 内筒21的锥度为4°；
[0080] 抽吸风机功率为19kw。
[0081] 进料物料的平均粒径为50目时，内筒21与圆柱外筒10第二端面的间距为80cm；进料物料的平均粒径为350目时，内筒21与圆柱外筒10第二端面的间距为30cm。
[0082] 圆柱外筒10与锥形外筒11的总长为4m时，物料进料流速为5吨/小时。
[0083] 经测试所得物料的FTU为140。所制得产品装填后使用时，装填体积密度为1.5g/3
cm，圆球度为0.8，在28MPa压力下使用后，颗粒出现破碎。

[0084] 对比例1
[0085] 与实施例1的区别在于，采用旋风分离器对石英砂进行分离。分离后物料FTU为500。

[0086] 对比例2
[0087] 与实施例1的区别在于，采用筛网对石英砂进行分离。石英砂堵塞筛孔，无法实现分离。
[0088] 由以上各例可知，本申请提供装置能较好的实现对石英砂物料中所含片状颗粒的分离，从而减少片状颗粒或粉尘在物料中的占比，提高物料质量，降低成品浊度，采用低成本装置及方法制得满足压裂支撑剂所需的产品。
[0089] 在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、“优选实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本申请的范围内。
[0090] 尽管这里参照本申请的多个解释性实施例对本申请进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开说明书和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

专利地区：云南

专利申请日期：2021-02-05

专利公开日期：2023-07-28

专利公告号：CN112958296B