(57)【要約】【課題】セラムサイトプロパントに樹脂膜を被覆することによって被覆プロパントを提供すること。【解決手段】本発明は、凝集体と凝集体を被覆するための樹脂層材料とを含む被覆プロパントであって、凝集体は原材料としての産業廃棄物から製造されたものであり、樹脂層材料はエポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤とを含むものである、被覆プロパントを開示する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝集体１５０〜３００重量部と前記凝集体を被覆するための樹脂層材料１０〜２０重量部とを含む被覆プロパントであって、
前記凝集体は原材料としての産業廃棄物から製造されたものであり、
前記樹脂層材料はエポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤とを含むものである、
被覆プロパント。
【請求項２】
前記エポキシ樹脂硬化剤は≧２の官能度を有する、請求項１記載の被覆プロパント。
【請求項３】
前記エポキシ樹脂硬化剤は、前記樹脂層材料の全重量に対して２０〜３５重量％の量で用いられる、請求項１記載の被覆プロパント。
【請求項４】
前記凝集体は０．１００ｍｍ〜３．１００ｍｍの粒子径を有する、請求項１記載の被覆プロパント。
【請求項５】
請求項１記載の被覆プロパントを製造する方法であって、
（ａ）前記凝集体を砂混練機に注ぎ入れるステップと、
（ｂ）前記エポキシ樹脂と前記エポキシ樹脂硬化剤とを混合し、溶剤を加え、そして均一に撹拌して十分に溶解させ混合物を得るステップと、
（ｃ）前記エポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤との混合物を前記凝集体に加え、撹拌し、そして十分に硬化させるステップと、
（ｄ）空気乾燥を行い、そして均一に分散させるステップと、
（ｅ）ふるい分けそしてパッケージングを行うステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被覆プロパントの分野に関する。特に、原材料としての産業廃棄物から製造される被覆プロパントに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロパントはフラクチャリング専用の固形粒子である。フラクチャリング後、プロパントは破砕した岩の壁面に対してこれが再び閉じないように支持することができ、得られる水圧フラクチャーは坑井へと導く流れ誘導路となる。１９７７年、米国は、高い圧縮強度および高い閉鎖圧力下での高い流れ誘導性という特性を有する、焼結ボーキサイトと呼ばれる人工プロパントを開発した。中国では、主材料としてのボーキサイトを焼結または噴出させることによって製造されるこれらの人工プロパントをまとめてセラムサイト（ｃｅｒａｍｓｉｔｅ）と言う。国内および外国でのセラムサイトプロパントの相対密度は２．７０〜３．６０の範囲、およびその嵩密度は１．６０〜２．１０ｇ／ｃｍ3であって、共に天然珪砂より大きい。
【０００３】
中国での鋼鉄およびアルミナ産業の急速な発展につれて、産業廃棄物およびボーキサイト尾鉱の廃棄量もまた増加しており、このため生態学的環境を破壊しまた人々の日常生活に深刻な影響を及ぼしている。産業廃棄物および尾鉱を十分に再利用し、生態学的環境を向上させ、危害を利益に転じ、そして廃棄物を有用なものに転じるために、産業廃棄物および尾鉱からセラムサイトプロパントを製造する計画が提案されている。この方法によって得られるセラムサイトプロパントは高い強度を有し、中深度の坑井および浅い坑井では様々な地層での適用で大きな成功を収めているが、深い坑井のフラクチャリングに適用すると、セラムサイトは高い閉鎖圧力下で壊れて大量のデブリおよび微細粉状砂が生じ得る。微細粉状砂はフラクチャー内を移動して流路を塞ぎ、このためフラクチャーの流れ誘導性を大いに悪化させる。被覆プロパントは、セラムサイトプロパント凝集体の表面にポリマー材料層を被覆することによって製造され、低い相対密度、高い強度、低い破壊率（ｂｒｅａｋｉｎｇ  ｒａｔｅ）、および良好な丸み、球形度および化学的不活性という特性を有する。しかし、このような製品の被覆工程では、セラムサイトを加熱する必要があり、エネルギー消費を招く。また製造工程中に煙およびガスが発生し、環境汚染を招く。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の先行技術の問題に鑑みて、本発明はセラムサイトプロパントに樹脂膜を被覆することによって被覆プロパントを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によって解決すべき技術的な問題は以下の技術的解決法によって解決される。
【０００６】
凝集体と凝集体を被覆するための樹脂層材料とを含む被覆プロパントであって、凝集体は原材料としての産業廃棄物および尾鉱廃棄物から選択される廃棄物から製造されたものであり、樹脂層材料はエポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤とを含むものである。
【０００７】
好ましくは、１５０〜３００重量部の凝集体および１０〜２０重量部の樹脂層材料が用いられる。
【０００８】
エポキシ樹脂硬化剤は≧２の官能度を有する。官能度が≧２のエポキシ樹脂硬化剤は良好な反応活性を有し、プロパント表面被覆層の樹脂膜本体の表面の総合的な性能および化学的不活性を向上させることができる。
【０００９】
エポキシ樹脂硬化剤は、樹脂層材料の全重量に対して２０〜３５重量％の量で用いられる。
【００１０】
凝集体は０．１００ｍｍ〜３．１００ｍｍの粒子径を有する。
【００１１】
産業廃棄物は、主要原材料としての産業廃棄物から、以下のステップ、
（１）産業廃棄物３５〜５０重量部を計量し、連続的に乾式粉砕して産業廃棄物を壊すステップと、
（２）ステップ（１）から得られたものを２５〜４５重量部のカオリンおよび０．１〜３重量部のボールミル粉砕助剤と共にボールミル内に置き、水を加えて十分に混合して混合材料を得るステップと、
（３）ステップ（２）の混合材料を乾燥させ、これからペレットを形成するステップと、
（４）４〜８重量部の焼結助剤を加え、高温で焼結してセラムサイトブランクを得るステップと、
（５）１〜５重量部のアルミナ粉末をセラムサイトブランクに加えて研磨し、粉末を除去して凝集体を得るステップと、を通して製造される。
【００１２】
使用済み産業廃棄物は、様々な源からのアルミニウムに富んだ廃棄物および鉄に富んだ廃棄物を含んでもよく、好ましくは溶鉱炉スラグである。
【００１３】
溶鉱炉スラグは主に、珪酸二カルシウム、珪酸三カルシウム、珪酸マグネシウム、珪酸アルミニウム、珪酸マンガンおよび少量の珪酸鉄からなり、ＳｉＯ2：４０〜５０％、ＣａＯ：２０〜２５％、Ａｌ2Ｏ3：１５〜１８％、ＭｇＯ：１５〜２０％、およびＦｅ2Ｏ3：１〜３％の化学組成を有する。スラグは磁石による鉄除去工程を経る必要がある。
【００１４】
被覆プロパントは以下のステップ、
（ａ）凝集体を砂混練機に注ぎ入れるステップと、
（ｂ）エポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤とを混合し、溶剤を加え、そして均一に撹拌して十分に溶解させ混合物を得るステップと、
（ｃ）エポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤との混合物を凝集体に加え、撹拌し、そして十分に硬化させるステップと、
（ｄ）空気乾燥を行い、そして均一に分散させるステップと、
（ｅ）ふるい分けそしてパッケージングを行うステップと、によって製造される。
【００１５】
本発明の被覆プロパントは、セラムサイトプロパント凝集体の表面にポリマー材料層を被覆することによって製造され、簡単な製造工程、低い製品相対密度、高い強度、低い破壊率、良好な球形度および化学的不活性、および製造中無汚染であるという利点を有する。本発明の被覆プロパントは油田およびガス田フラクチャリングにおいて広く用いられ、フラクチャリング流体の使用量を減らし、フラクチャー流れ誘導性を向上させ、そしてフラクチャリングの有効期間を延ばすことができる。また本発明の被覆プロパントは石油収率の向上を支援することができ、低浸透性油田開発を行う場合に非常に重要である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下の例示的な特定の実施形態によって本発明をさらに説明するが、本発明は下記の特定の実施形態によって制限されない。
【実施例】
【００１７】
調製例１
セラムサイトプロパント凝集体１の調製
４０重量部の溶鉱炉スラグを計量し、ハンマー粉砕機に加えて約３０分間粉砕して、スラグ粗粉末材料を得て取り出した。３５重量部のカオリンおよび２重量部のボールミル粉砕助剤をそれぞれ計量し、スラグ粗粉末材料と共にボールミルに加え、次に５０重量部の水を加えた。得られたものを約４５分間ボールミル粉砕して混合粉末材料を得た。得られた粉末材料をディスク造粒機に加え、水蒸気を吹き付けて粒状にして顆粒を得た。顆粒を１２０メッシュのふるいでふるい分け、次に７重量部の焼結助剤と共に回転炉に加え、１２８０〜１３５０℃で焼結させてセラムサイトブランクを製造した。５重量部のアルミナ粉末を加えてセラムサイトブランクを研磨し、次にアルミナ粉末を除去してセラムサイトプロパント凝集体１を得た。
【００１８】
調製例２
セラムサイトプロパント凝集体２の調製
４５重量部の溶鉱炉スラグを計量し、ハンマー粉砕機に加えて約３０分間粉砕して、スラグ粗粉末材料を得て取り出した。３７重量部のカオリンおよび１．５重量部のボールミル粉砕助剤をそれぞれ計量し、スラグ粗粉末材料と共にボールミルに加え、次に６０重量部の水を加えた。得られたものを約４５分間ボールミル粉砕して混合粉末材料を得た。得られた粉末材料をディスク造粒機に加え、水蒸気を吹き付けて粒状にして顆粒を得た。顆粒を１２０メッシュのふるいでふるい分け、次に９重量部の焼結助剤と共に回転炉に加え、１２８０〜１３５０℃で焼結させてセラムサイトブランクを製造した。４重量部のアルミナ粉末を加えてセラムサイトブランクを研磨し、次にアルミナ粉末を除去してセラムサイトプロパント凝集体２を得た。
【００１９】
調製例３
セラムサイトプロパント凝集体３の調製
５３重量部の溶鉱炉スラグを計量し、ハンマー粉砕機に加えて約３５分間粉砕して、スラグ粗粉末材料を得て取り出した。４０重量部のカオリンおよび２重量部のボールミル粉砕助剤をそれぞれ計量し、スラグ粗粉末材料と共にボールミルに加え、次に５５重量部の水を加えた。得られたものを約４０分間ボールミル粉砕して混合粉末材料を得た。得られた粉末材料をディスク造粒機に加え、水蒸気を吹き付けて粒状にして顆粒を得た。顆粒を１２０メッシュのふるいでふるい分け、次に８重量部の焼結助剤と共に回転炉に加え、１２８０〜１３５０℃で焼結させてセラムサイトブランクを製造した。５．５重量部のアルミナ粉末を加えてセラムサイトブランクを研磨し、次にアルミナ粉末を除去してセラムサイトプロパント凝集体３を得た。
【００２０】
調製例４
セラムサイトプロパント凝集体４の調製
４９重量部の溶鉱炉スラグを計量し、ハンマー粉砕機に加えて約４０分間粉砕して、スラグ粗粉末材料を得て取り出した。３２重量部のカオリンおよび１重量部のボールミル粉砕助剤をそれぞれ計量し、スラグ粗粉末材料と共にボールミルに加え、次に５０重量部の水を加えた。得られたものを約３０分間ボールミル粉砕して混合粉末材料を得た。得られた粉末材料をディスク造粒機に加え、水蒸気を吹き付けて粒状にして顆粒を得た。顆粒を１２０メッシュのふるいでふるい分け、次に５重量部の焼結助剤と共に回転炉に加え、１２８０〜１３５０℃で焼結させてセラムサイトブランクを製造した。４重量部のアルミナ粉末を加えてセラムサイトブランクを研磨し、次にアルミナ粉末を除去してセラムサイトプロパント凝集体４を得た。
【００２１】
調製例５
セラムサイトプロパント凝集体５の調製
４４重量部の溶鉱炉スラグを計量し、ハンマー粉砕機に加えて約４０分間粉砕して、スラグ粗粉末材料を得て取り出した。３８重量部のカオリンおよび１．５重量部のボールミル粉砕助剤をそれぞれ計量し、スラグ粗粉末材料と共にボールミルに加え、次に５０重量部の水を加えた。得られたものを約３０分間ボールミル粉砕して混合粉末材料を得た。得られた粉末材料をディスク造粒機に加え、水蒸気を吹き付けて粒状にして顆粒を得た。顆粒を１２０メッシュのふるいでふるい分け、次に６重量部の焼結助剤と共に回転炉に加え、１２８０〜１３５０℃で焼結させてセラムサイトブランクを製造した。４．７重量部のアルミナ粉末を加えてセラムサイトブランクを研磨し、次にアルミナ粉末を除去してセラムサイトプロパント凝集体５を得た。
【００２２】
実施例１
２００重量部の凝集体１、１５重量部のエポキシ樹脂および３重量部の硬化剤を計量した。凝集体を砂混練ケトル内に入れて２００℃に加熱し、次に約１００ｒｐｍの回転速度で１時間砂混練した。エポキシ樹脂をこれに加え、温度を１５０℃に下げた後硬化剤を加えた。得られたものをさらに７０ｒｐｍの回転速度で３０分間砂混練し、次に温度を５０℃に下げて、得られたものを取り出して被覆プロパント１を得た。
【００２３】
実施例２
２６０重量部の凝集体２、２０重量部のエポキシ樹脂および６重量部の硬化剤を計量した。凝集体を砂混練ケトル内に入れて２００℃に加熱し、次に約１００ｒｐｍの回転速度で１．５時間砂混練した。エポキシ樹脂をこれに加え、温度を１５０℃に下げた後硬化剤を加えた。得られたものをさらに７０ｒｐｍの回転速度で４５分間砂混練し、次に温度を５０℃に下げて、得られたものを取り出して被覆プロパント２を得た。
【００２４】
実施例３
３００重量部の凝集体３、２０重量部のエポキシ樹脂および７重量部の硬化剤を計量した。凝集体を砂混練ケトル内に入れて２００℃に加熱し、次に約１００ｒｐｍの回転速度で１．５時間砂混練した。エポキシ樹脂をこれに加え、温度を１５０℃に下げた後硬化剤を加えた。得られたものをさらに７０ｒｐｍの回転速度で１時間砂混練し、次に温度を５０℃に下げて、得られたものを取り出して被覆プロパント３を得た。
【００２５】
実施例４
２００重量部の凝集体４、１５重量部のエポキシ樹脂および３．５重量部の硬化剤を計量した。凝集体を砂混練ケトル内に入れて２００℃に加熱し、次に約１００ｒｐｍの回転速度で４５分間砂混練した。エポキシ樹脂をこれに加え、温度を１５０℃に下げた後硬化剤を加えた。得られたものをさらに７０ｒｐｍの回転速度で１時間砂混練し、次に温度を５０℃に下げて、得られたものを取り出して被覆プロパント４を得た。
【００２６】
実施例５
２１０重量部の凝集体５、１８重量部のエポキシ樹脂および４重量部の硬化剤を計量した。凝集体を砂混練ケトル内に入れて２００℃に加熱し、次に約１００ｒｐｍの回転速度で４５分間砂混練した。エポキシ樹脂をこれに加え、温度を１５０℃に下げた後硬化剤を加えた。得られたものをさらに７０ｒｐｍの回転速度で１時間砂混練し、次に温度を５０℃に下げて、得られたものを取り出して被覆プロパント５を得た。
【００２７】
実施例１〜５で調製した被覆プロパントの特性を以下の表１に示した。
【００２８】
【表１】
2020143173.tif 000002
【００２９】
表１のデータから分かるように、セラムサイトプロパント凝集体の表面にエポキシ樹脂膜を本発明に示す比率で被覆することによって、本発明の被覆プロパントは、従来の被覆プロパントおよび非被覆凝集体に比べて、密度がさらに減少する一方でより高い強度および耐酸性を実現する。
【００３０】
実施例６
２００重量部の凝集体１を砂混練機に注ぎ入れた。次に、１５重量部のエポキシ樹脂と３重量部のエポキシ樹脂硬化剤とを混合し、溶剤を加え、そして均一に撹拌して十分に溶解させ混合物を得た。次に、得られた混合物を凝集体１に加え、撹拌し、そして十分に硬化させた。得られたものを空気乾燥し、そして均一に分散させた。得られたものをふるい分けして、被覆プロパント６を得た。
【００３１】
実施例７
「２００重量部の凝集体１」を「２６０重量部の凝集体２」とし、「１５重量部のエポキシ樹脂」を「２０重量部のエポキシ樹脂」とし、「３重量部のエポキシ樹脂硬化剤」を「６重量部のエポキシ樹脂硬化剤」とした以外は、実施例６と同様に処理して、被覆プロパント７を得た。
【００３２】
実施例８
「２００重量部の凝集体１」を「３００重量部の凝集体３」とし、「１５重量部のエポキシ樹脂」を「２０重量部のエポキシ樹脂」とし、「３重量部のエポキシ樹脂硬化剤」を「７重量部のエポキシ樹脂硬化剤」とした以外は、実施例６と同様に処理して、被覆プロパント８を得た。
【００３３】
実施例９
「２００重量部の凝集体１」を「２００重量部の凝集体４」とし、「３重量部のエポキシ樹脂硬化剤」を「３．５重量部のエポキシ樹脂硬化剤」とした以外は、実施例６と同様に処理して、被覆プロパント９を得た。
【００３４】
実施例１０
「２００重量部の凝集体１」を「２１０重量部の凝集体５」とし、「１５重量部のエポキシ樹脂」を「１８重量部のエポキシ樹脂」とし、「３重量部のエポキシ樹脂硬化剤」を「４重量部のエポキシ樹脂硬化剤」とした以外は、実施例６と同様に処理して、被覆プロパント１０を得た。
【００３５】
実施例６〜１０で調製した被覆プロパントの特性は、それぞれ、表１に示す実施例１〜５のデータと同様であった。