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        立式錐型混料機(jī)在陶粒行業(yè)混料效果的研究*

        2015-10-17 07:19:56王菊俠
        陶瓷 2015年7期
        關(guān)鍵詞:效果

        王菊俠 劉 挺 趙 爽 王 超 鄭 鵬

        (陜西省石油化工研究設(shè)計(jì)院 西安 710054)

        前言

        在進(jìn)行石油和天然氣開采時(shí),采用陶粒支撐劑作為油氣井裂縫的支撐材料,可以提高油氣產(chǎn)量。隨著低滲透油氣田越來越多,使得陶粒支撐劑得到了廣泛的應(yīng)用。研究表明,陶粒支撐劑可使油井產(chǎn)量提高30%~50%,并可延長(zhǎng)其服務(wù)年限[1~3]。由此可見,陶粒支撐劑的質(zhì)量對(duì)油氣田的開發(fā)有重要的意義。目前生產(chǎn)的陶粒支撐劑主要采用高鋁礬土與礦化劑、成形劑等原料加以混合,經(jīng)造粒、煅燒而成。燒結(jié)制品的性能在很大程度上取決于混合料的混合質(zhì)量,即混合料中各組元分布的均勻程度與存在狀態(tài),同時(shí)混合料的混合質(zhì)量還影響壓制工藝和燒結(jié)工藝。國(guó)內(nèi)主要采用機(jī)械混合法混料,陶粒生產(chǎn)混料的均勻度,在配方確定后是影響成品質(zhì)量的一個(gè)重要因素,影響混合均勻度的參數(shù)有混料機(jī)的類型、轉(zhuǎn)速、填充系數(shù)、混料時(shí)間以及混合料組元的顆粒性狀、細(xì)度、密度和混合時(shí)所用的添加劑的特性等[4]。各原輔料所含金屬成分不同,密度不同,加之因含量差異大、粒度小,短時(shí)間混料均勻度很難達(dá)到理想狀態(tài),混料時(shí)間過長(zhǎng)又增加了生產(chǎn)成本。因此,合適的混料方式和時(shí)間顯得尤為重要。

        筆者針對(duì)陜西某石油壓裂材料有限公司生產(chǎn)的石油壓裂支撐劑陶粒砂生產(chǎn)線使用的上海申銀集團(tuán)15 m3立式錐型混料機(jī)的混料效果進(jìn)行研究,獲得理想的混料方式和混料時(shí)間,降低了生產(chǎn)成本,提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

        1 材料與實(shí)驗(yàn)方法

        1.1 材料

        1)鋁礬土。產(chǎn)地為山西陽泉;細(xì)度為325目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)通過率>99.5%。

        2)輔料A。產(chǎn)地為河南;細(xì)度為325目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)通過率>99.5%。

        1.2 混料設(shè)備

        VSH-B型立式錐型混料機(jī)的主要設(shè)備參數(shù)如表1所示。

        表1 VSH-B型立式錐型混料機(jī)主要設(shè)備參數(shù)

        注:設(shè)備為上海申銀機(jī)械(集團(tuán))有限公司生產(chǎn)。

        1.3 試驗(yàn)方法

        采用電子自動(dòng)配料系統(tǒng)進(jìn)行配料,各物料按配方要求稱量后,通過U型螺旋輸送至混料機(jī)混合。立式混料機(jī)采用V型混料倉,沿著混料倉壁安裝2個(gè)可進(jìn)行公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)的混料螺旋,借助螺旋攪拌并將物料揚(yáng)起,在多次這樣的運(yùn)動(dòng)中達(dá)到將物料混勻的目的。為了既經(jīng)濟(jì)又能獲得較好的混料效果,筆者分別對(duì)物料在3種不同給料方式下混合15 min、20 min、25 min、30 min、35 min、40 min、45 min、50 min后,選擇12個(gè)點(diǎn)取樣,混合后進(jìn)行檢測(cè)比對(duì)。因組分A含量較低,對(duì)產(chǎn)品性能影響比較明顯,因此,為了驗(yàn)證給料方式對(duì)混料性能的影響,本實(shí)驗(yàn)研究組分A在不同時(shí)間3種給料方式下混合料中的含量來評(píng)價(jià)混料效果。

        圖1 混料機(jī)示意圖

        根據(jù)物料混合均勻度對(duì)成品質(zhì)量的影響以及混合料中各組分的含量,本實(shí)驗(yàn)采取分析含量較少的輔料A的含量來評(píng)定混合效果,根據(jù)配方計(jì)算出混合料中組分A的含量為2.8。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        根據(jù)配方要求將各個(gè)組分用稱量斗準(zhǔn)備稱量,打開混料機(jī)分別同時(shí)開始給料(中間給輔料A),先給鋁礬土再給輔料A,3種方式進(jìn)行給料,物料全部進(jìn)入混料機(jī)后開始計(jì)時(shí),在不同時(shí)間點(diǎn)停機(jī)取樣進(jìn)行成分檢測(cè)。

        2.1.1 同時(shí)給料方式混料

        給料方式一。將稱量好的原輔材料,同時(shí)開始放料,在原料全部進(jìn)入混料倉后開始計(jì)時(shí),不同時(shí)間點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

        表2 同時(shí)給料方式下不同混料時(shí)間輔料A的檢測(cè)結(jié)果(%)

        2.1.2 分別給料方式混料

        表3 分別給料方式下的混料不同時(shí)間后輔料A的檢測(cè)結(jié)果(%)

        給料方式二。先將鋁礬土完全放入混料倉后,再將輔料A放入混料倉,然后開始計(jì)時(shí)混料,具體混料結(jié)果如表3所示。

        2.1.3 中間給料(輔料A的輸料)方式混料

        給料方式三。調(diào)整給料時(shí)間,輔料A在鋁礬土下料3 min后開始給料,在鋁礬土給料完畢前1 min完成給料,然后檢測(cè)其在不同混料時(shí)間下輔料A的含量,具體結(jié)果如表4所示。

        表4 中間給輔料A的給料方式混料不同時(shí)間后輔料A的檢測(cè)結(jié)果(%)

        2.2 結(jié)果分析

        由上述結(jié)果可以看出:給料方式一,隨著時(shí)間增加,輔料A的含量緩慢上升,在混料時(shí)間達(dá)到50 min時(shí),混合料中輔料A的含量最接近理論計(jì)算結(jié)果;給料方式二,輔料A的含量隨時(shí)間的增加也在緩慢上升,但是其含量變化波動(dòng)較大,在混料時(shí)間為50 min時(shí),其混料效果遠(yuǎn)沒有達(dá)到混料要求;給料方式三,在混料時(shí)間為30 min時(shí),混料效果達(dá)到了理論計(jì)算結(jié)果,且隨著混料時(shí)間的延長(zhǎng),其輔料A的含量不再明顯波動(dòng)。

        影響粉末混合效果的因素有很多,物料的物理性狀,如細(xì)度、密度、流動(dòng)性等,這些都對(duì)其混合效果有很大的影響,物料的磁性、靜電等也會(huì)影響其混合效果。本實(shí)驗(yàn)中鋁礬土和輔料A細(xì)度相同,流動(dòng)性一致,而且均不攜帶靜電,但是輔料A的密度略大于鋁礬土,其含量很小,可以排除其對(duì)混料效果的影響。

        由上述結(jié)果可以看出,本實(shí)驗(yàn)中給料方式不同,物料的混料效果也不同。給料方式三優(yōu)于給料方式一,給料方式二最差。在給料方式二中,物料分開給料,在混料倉中上下界限分明,而立式混料機(jī)主要是通過圓周運(yùn)動(dòng)和螺旋翻動(dòng)將料由底部提至料面后分散開,多次運(yùn)動(dòng)后混合均勻。給料方式二中,輔料A堆積在一起,混合時(shí)不容易分散開,造成不同混料時(shí)間下的檢測(cè)結(jié)果波動(dòng)較大,混料時(shí)間為50 min時(shí),其混料效果還未達(dá)到理論計(jì)算結(jié)果,要將輔料A均勻分布在整個(gè)料倉內(nèi)就需要更長(zhǎng)的混料時(shí)間,這樣就降低了混料機(jī)的工作效率,提高了混料的生產(chǎn)成本。給料方式三中,輔料A在加料時(shí)已經(jīng)在料倉切面分布比較均勻,經(jīng)過30 min的圓周攪拌和螺旋翻動(dòng)后容易達(dá)到均勻分布。由此可以看出,給料方式三,將含量較少的輔料A在給料時(shí)與主料進(jìn)行一定程度的混合,更容易獲得均勻的混合料,其最佳的混料時(shí)間為30 min。

        3 結(jié)語

        影響混料機(jī)混料效率和混料效果的因素還有很多,在目前環(huán)境下,含量較少的輔料A給料時(shí)與主料進(jìn)行一定程度的混合,在混料時(shí)間為30 min時(shí)混料效果最佳,生產(chǎn)成本最低,隨著條件發(fā)生變化影響效率還可能有所差異。

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