立式锥型混料机在陶粒行业混料效果的研究

王菊侠刘挺赵爽王超郑鹏

（陕西省石油化工研究设计院西安710054）

立式锥型混料机在陶粒行业混料效果的研究

王菊侠刘挺赵爽王超郑鹏

（陕西省石油化工研究设计院西安710054）

本文研究了不同加料方式和混合时间对立式锥形混料机混合陶粒生产原料效果的影响。研究表明：加料时含量较少的辅料A与主料一定程度的混合，可提高混合效果，在30min时混料效果最佳，生产成本最低。

陶粒支撑剂混料效果研究

1 引言

在石油和天然气开采时，采用陶粒支撑剂作为油气井裂缝的支撑材料，从而提高油气产量。随着低渗透油气田越来越多，使得陶粒支撑剂得到了广泛的使用，研究表明，陶粒支撑剂可使油井产量提高30%～50%，并可延长其服务年限[1-3]。由此可以看出，陶粒支撑剂的质量对油气田的开发有重要的意义。目前生产陶粒支撑剂主要采用高铝矾土配合矿化剂、成型剂等原料混合，经造粒、煅烧而成。烧结制品的性能在很大程度上取决于混合料的混合质量，即混合料中各组元分布的均匀程度与存在状态，同时混合料的混合质量还影响压制工艺和烧结工艺。国内主要采用机械混合法混料，陶粒生产混料的均匀度，在配方确定后是影响成品质量的一个重要因素，影响混合均匀度的参数有混料机的类型、转速、填充系数、混料时间以及混合料组员的颗粒性状、细度、密度和混合时所用的添加剂的特性等[4]。各原辅料料所含金属成分不同，比重不同，加之因含量差异大、粒度小，短时间混料均匀度很难达到理想状态，混料时间过长又增加了生产成本。因此，合适的混料方式和时间显得尤为重要。

本文针对陕西延长石油压裂材料有限公司生产石油压裂支撑剂陶粒砂生产线使用的上海申银集团15m3立式锥型混料机的混料效果进行研究，获得最佳混料混料方式和混料时间，降低生产成本，提高产品质量。

2 材料与实验方法

2.1 材料

（1）铝矾土：产地：山西阳泉；细度：325目标准筛网通过率＞99.5%。

（2）辅料A：产地：河南；细度：325目标准筛网通过率＞99.5%。

2.2 混料设备混料设备参数见表1。

表1 VSH-B型立式锥型混料机主要设备参数

2.3 试验方法

采用电子自动配料系统进行配料，各物料按配方要求称量后，通过U型螺旋输送至混料机混合。立式混料机采用V型混料仓，沿着混料仓壁安装两个可进行公转和自转的混料螺旋，借助螺旋搅拌并将物料扬起，在多次这样的运动中达到将物料混匀的目的。为了既经济又能获得较好的混料效果，分别对在物料在三种不同给料方式下混合15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min后，选择12个点取样，混合后进行检测比对。因组分A含量较低，对产品性能影响比较明显，因此，为了验证上料方式对混料性能的影响，本实验研究组分A在不同时间下三种给料方式下载混合料中的含量来评价混料效果。

根据物料混合均匀度对成品质量的影响以及混合料中各组分的含量，本实验采取分析含量较少的辅料A的含量来评定混合效果，根据配方计算混合料中组分A的含量量为2.8。

3 结果与讨论

3.1 实验结果

根据配方要求将各个组分在称量斗里面称好，打开混料机分别进行同时开始下料，中间下辅料A,先下铝矾土再下辅料A，三种方式进行下料，物料全部进入混料机后开始计时，在不同时间下停机取样进行成分检测。

3.1.1 同时下料方式混料

下料方式一：将称量好的原辅材料，同时开始放料，在原料全部进入混料仓后开始计时，不同时间的检测结果，见表2。

图1 混料机示意图

表2 同时下料方式下不同混料时间辅料A的检测结果

3.1.2 分别下料方式下的混料结果

下料方式二：铝矾土和辅料A,先将铝矾土完全放入混料仓后，再将辅料A放入混料仓，然后开始计时混料，具体混料结果见表3。

表3 分别下料方式下的混料不同时间后辅料A的检测结果

3.1.3 中间下料辅料A的下料方式的混料结果

下料方式三：铝矾土和辅料A,调整下料时间，使得辅料A在铝矾土下料3min后开始下料，在铝矾土下料完毕前1min完成下料，然后检测其在不同混料时间下辅料A的含量，具体结果见表4。

表4 中间下辅料A的下料方式混料不同时间后辅料A的检测结果

3.2 结果分析

由上述结果可以看出，下料方式一随着时间增加，辅料A的含量缓慢上升，在混料时间达到50min时，混合料中辅料A的含量最接近理论计算结果；下料方式二辅料A的含量随时间的增加也在缓慢上升，但是其含量变化波动较大，在混料时间为50min时，其混料效果远煤油达到混料要求；下料方式三在混料时间为30 min时，混料效果达到了理论计算结果，且随着时间的增加，其辅料A的含量不在明显波动。

影响粉末混合效果的因素有很多，物料的物理性状，如细度、比重、流动性等，这些都对其混合效果有很大的影响，物料的磁性、静电等也会影响其混合效果。本实验中铝矾土和辅料A细度相同，流动性一致，而且均不携带静电，但是辅料A的比重略大于铝矾土，但是其含量很小，可以排除其对混料效果的影响。由上述结果可以看出，本实验中下料方式不同，物料的混料效果也不同。下料方式三优于下料方式一，下料方式二最差，在下料方式二中，物料分开下，在混料仓中上下界限分明，而立式混料机主要是通过圆周运动和螺旋将料由底部提至料面后分散开，多次运动后混合均匀。下料方式二中，辅料A堆积在一起，混合时不容易分散开，造成不同混料时间下的检测结果波动较大，混料时间50 min时，其混料效果还未达到理论计算结果，要将辅料A均匀分布在整个料仓内就需要更长的时间，降低了混料机的工作效率提高了混料的生产成本。下料方式三种，辅料A在加料时已经在料仓切面分布比较均匀，经过30min的圆周搅拌和螺旋翻动后容易达到均匀分布。由此可以看出，下料方式三，将含量较少的辅料A在下料时与主料进行一定程度的混合，更容易获得均匀的混合料，最佳的混料时间为30min。

4 结论

下料方式对立式锥形混料机的混料效率和混料效果有很大的影响，含量较少的辅料A下料时与主料一定程度的混合，在30min时混料效果最佳，生产成本最低。

[1]压裂支撑剂的性能指标及性能测试推荐方法.中华人民共和国石油天然气行业标准SY∕T 5108-2006.

[2]P.S.Hammond,Settling AND slumping in a Newtonian slurry,and implications for proppant placement during hydraulic fracturingofgaswells,Chem.Eng.Sci.50(20)(1995)3247-3260.

[3]Q.ZWen,S.C Zhang,L.Wang,Y.S Liu,The effect of proppant embedment upon the long-term conductivity of fractures Petrol Sciand Eng.55(2007)221-222.

[4]陈文革.粉末混合质量的评定及影响因素.电工合金，1988（1）：28-30.

收稿：2015-05-18

10.16206∕j.cnki.65-1136∕tg.2015.06.040