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鄭州陶粒

陶粒砂各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用

陶粒是一種人造輕集料，是一種外殼堅(jiān)硬，表面有一層隔水保氣的釉層，內(nèi)部具有微孔多孔的陶質(zhì)粒狀物。它是以頁(yè)巖、海泥粘土、泥巖、粉煤灰、煤矸石等為原料，經(jīng)加工成料（球）再燒脹成的人造輕骨料，其粒徑小于5mm者為陶砂，大于5mm者為陶粒。

為了使油氣井產(chǎn)量有所增加，并增加油氣層的可滲性，我們常在其勘探開(kāi)采時(shí)加入一定分量的壓裂支撐劑，籍此來(lái)增加開(kāi)采油氣的利潤(rùn)。我們把位于距地面適度距離的巖層石塊的縫隙里常處于分裂形態(tài)的支撐物體稱(chēng)為石油壓裂支撐劑。它對(duì)于兩側(cè)的裂縫壁有著十分重大的意義，即便泵注已經(jīng)暫停，油氣井深處壓力變的低于閉合壓力，石油壓裂支撐劑仍可以使油氣井口的縫隙時(shí)刻呈現(xiàn)分裂形態(tài)。而就目前來(lái)講，水利壓裂技術(shù)已經(jīng)得到長(zhǎng)足的提高，合成支撐劑的主要資源亦變?yōu)樘樟?。此篇論文從以陶粒為原料的支撐劑發(fā)展歷程角度入手，從而進(jìn)一步促進(jìn)陶粒支撐劑日后的發(fā)展。

制作陶粒支撐劑的方法

在目前來(lái)講，應(yīng)用面大的支撐劑類(lèi)型多是石英砂為材料的支撐劑與以陶粒為材料的支撐劑。石英砂支撐劑的優(yōu)點(diǎn)是密實(shí)、便于輸送、成本不高等，而其也存在一定缺點(diǎn)，如不牢固、不利于滲油、不利于保存、不光滑等，因此以石英砂為原材料的支撐劑多在深度淺、油氣層低、閉合壓力低的壓裂地區(qū)使用。與之相反的，原材料為陶瓷的陶粒支撐劑則多見(jiàn)于深度大、不利滲透、溫度高且閉合壓力高的壓裂地區(qū)。則適用于埋藏較深、滲透性較低、閉合壓力較高及溫度較高的水力壓裂中。陶粒支撐劑有熔融噴吹和燒結(jié)兩種制作方法，它的形態(tài)多為球形顆粒狀。

經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展歷程，我國(guó)石油壓裂技術(shù)得到了不斷的完善，而其完善也為中國(guó)油氣開(kāi)采和增產(chǎn)提供了必要條件。隨著其在我國(guó)石油領(lǐng)域的大幅采用，我國(guó)對(duì)支撐劑的需求大幅增加。市場(chǎng)的擴(kuò)大使我們不但重視數(shù)量，也開(kāi)始關(guān)注其質(zhì)量。就目前來(lái)說(shuō)我國(guó)對(duì)陶粒支撐劑的需求相對(duì)更大一些，這也是我國(guó)油氣增產(chǎn)的必要保障。經(jīng)探究得出，我國(guó)陶粒支撐劑制作方法目前主要為燒結(jié)法，原材料也多采取工業(yè)廢料，這不但能提高陶粒支撐劑的性能和質(zhì)量，同時(shí)降低支撐劑制作費(fèi)用，減少了工業(yè)廢料對(duì)環(huán)境的污染，可謂是一舉多得的事情。

除此之外陶粒砂還被廣泛地應(yīng)用于水處理中。

陶粒填料在水處理方面的應(yīng)用主要包括用做過(guò)濾材料和生物載體。作為過(guò)濾材料，可利用陶粒吸水不吸油的特點(diǎn)，在各大油田中應(yīng)用。因?yàn)樘樟瞥晒?，其表面?huì)有一層想陶瓷表面一樣的釉層，雖然并不是完全隔絕內(nèi)外，但是足以隔絕油脂，所以才能在油田中得到廣泛的應(yīng)用。作為生物膜載體，可利用陶粒比表面積大、機(jī)械強(qiáng)度高的物理特性和親微生物的性能，在生物膜處理工藝中應(yīng)用。
陶粒填料在水處理領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，無(wú)論是好氧、兼氧還是厭氧方法中，陶粒填料都發(fā)揮著極其重要的作用。這表明陶粒有極強(qiáng)的適應(yīng)性。它在生物膜反應(yīng)器的作用主要有：是微生物生長(zhǎng)繁殖的載體，為微生物提供穩(wěn)定的棲息環(huán)境；是生物膜與處理水接觸的場(chǎng)所，且能對(duì)水流有強(qiáng)制性的紊動(dòng)剪切力，有利于處理水的再分布；可以截留處理水中的部分懸浮物質(zhì)，減少出水的懸浮物濃度。生物膜對(duì)陶粒填料的基本要求是輕質(zhì)、孔隙率高、機(jī)械強(qiáng)度高、價(jià)格低廉等。除此之外，陶粒填料能易于微生物生長(zhǎng)或刺激微生物的活性。目前的研究主要有：一是反應(yīng)器的啟動(dòng)，即陶粒掛膜的性能測(cè)試；二是微生物對(duì)廢水或廢氣去除效率的問(wèn)題。陶粒研究的關(guān)鍵是制備工藝的控制，而應(yīng)用則主要包括好氧和厭氧生物膜處理工藝，如負(fù)荷生物濾池（包括普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池等）；好氧接觸氧化濾池（如曝氣生物濾池）；厭氧生物濾池；好氧或厭氧流化床等。

生物陶粒濾料采用一段曝氣生物濾池（C/N）處理城市污水，出水水質(zhì)能達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996）中規(guī)定的城鎮(zhèn)二級(jí)污水征處理廠的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。采用二段曝氣生物濾池（C/N濾池+N濾池）處理城市污水可以起到深度處理的作用。生物膜對(duì)陶粒填料的基本要求是輕質(zhì)、孔隙率高、機(jī)械強(qiáng)度高、價(jià)格低廉等。除此之外，陶粒填料能易于微生物生長(zhǎng)或刺激微生物的活性。目前的研究主要有：反應(yīng)器的啟動(dòng)，即陶粒掛膜的性能測(cè)試；微生物對(duì)廢水或廢氣去除效率的問(wèn)題。而且這些研究已經(jīng)有了初步的成果，在實(shí)用性反面無(wú)需擔(dān)心，以后便是慢慢的推廣了。

陶粒研究的關(guān)鍵是制備工藝的控制，而應(yīng)用則主要包括好氧和厭氧生物膜處理工藝，如負(fù)荷生物濾池（包括普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池等）；好氧接觸氧化濾池（如曝氣生物濾池）；厭氧生物濾池；好氧或厭氧流化床等。

由于陶粒還具有強(qiáng)度高、保溫隔音效果好、防火、耐化學(xué)腐蝕、抗震性好、施工適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)良性能，還被應(yīng)用于建筑、冶金、化工、農(nóng)業(yè)等部門(mén)。在西方國(guó)家陶粒的生產(chǎn)和應(yīng)用已經(jīng)經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的歷史，不僅產(chǎn)量高而且應(yīng)用普遍。對(duì)陶粒的研制，我國(guó)也已經(jīng)歷了四十年的時(shí)間。特別是九十年代以來(lái)陶粒以飛快的步伐、良好的勢(shì)頭向前發(fā)展。如今我廠生產(chǎn)的陶粒已經(jīng)覆蓋了國(guó)內(nèi)大部分地區(qū)，質(zhì)量廣受好評(píng)。

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