一种钻井泥浆用四氧化三锰的制备方法
技术领域
本发明涉及石油钻井领域，具体涉及一种钻井泥浆用四氧化三锰的制备方法。
背景技术
美国专利US8668772公开了一种用于钻井泥浆的四氧化三锰。其通过细化产品粒度以及采用分散剂以提高四氧化三锰的流动性。其缺点是其产品是浆料，不好包装、运输。使用前仍需对该产品每袋都要混合均匀后再进行含固量测定，才能进行计量调浆使用，导致使用前工序复杂，成本高。
专利EP 1776435采用喷雾干燥，其产品因含水量较高容易再聚集而产生结团，由于含水的四氧化三锰具有较强的粘附性，在使用螺旋输送机给料仓加料时，四氧化三锰容易粘附在螺旋桨和输送筒壁上，影响计量的准确性。
现在使用在软磁铁氧体的电子级四氧化三锰，由于所需纯度很高，国内企业多采用以高纯电解金属锰为原料的悬浮液氧化法进行生产，该生产工艺产生大量的废水，废水中含有大量的杂质，原槽废水含Mn>400ppm、Mg>30ppm、Ca>10ppm、Na>10ppm、Cl->150ppm、NH4+>12ppm等，其中Mn、NH4+对环境影响较大，所以很多企业为尽量减少废水排放，尽量将废水循环使用，而其中的杂质Mg、Ca、Na、Cl-导致除杂工艺复杂，成本很高。
发明内容
针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种钻井泥浆用四氧化三锰的制备方法，以解决背景技术提出的问题。
本发明提供如下技术方案：
一种钻井泥浆用四氧化三锰的制备方法，制备方法包括如下步骤：
S1、用气流磨在氮气气氛保护下，将电解金属锰破碎，调整气流磨自带的分级轮转速，将破碎的电解金属锰粉分级成极细颗粒的高活性电解金属锰粉。
S2、在四氧化三锰反应釜中加入含Mn、Mg、Ca、Na、Cl-、NH4+杂质的四氧化三锰生产废水。
S3、在四氧化三锰反应釜中加入催化剂和反应用活化剂，搅拌均匀。
S4、用布料斗将极细颗粒的高活性电解金属锰粉分散缓慢加入到四氧化三锰反应釜中，用搅拌桨快速搅拌，同时将空气通入悬浮液中，高活性电解金属锰粉在催化剂的作用下，与空气反应，15个小时左右生成含Mg、Ca、Na、Cl-、NH4+杂质的四氧化三锰浆液。
S5、用闪蒸炉将四氧化三锰浆液去除水分，得到含水量极低的四氧化三锰粉末。
S6、筛分后得到用于钻井泥浆的四氧化三锰。
使用时，用含有调浆用活化剂的水将用于钻井泥浆的四氧化三锰调浆，以增加四氧化三锰泥浆的流动性。
优选地，极细颗粒的高活性电解金属锰粉的粒度小于0.074mm。
优选地，四氧化三锰生产废水为电子级四氧化三锰生产的原液废水或循环使用一次后的废水。
优选地，催化剂为氯化铵。
优选地，催化剂的加入量为悬浮液重量比0.0002~0.0005:1。
优选地，反应用活化剂为氢氧化铵。
优选地，反应用活化剂的加入量为悬浮液重量比0.0001~0.0002:1。
优选地，搅拌桨为高速剪切搅拌桨。
优选地，调浆用活化剂为三聚磷酸钠。
本发明具备以下有益效果：
用本发明制备的四氧化三锰松装密度高，比表面积低，含水量极低，不易聚合，流动性好，使用时计量准确，虽然杂质含量高，但这些杂质均不影响其做为钻井泥浆的使用用途，提高了钻井泥浆用四氧化三锰的流动性问题和计量准确性问题，解决了电子级四氧化三锰生产废水的处理问题。用此制备方法反应后的四氧化三锰浆液含固率高，采用闪蒸炉干燥，产品含水量极低，能耗小，成本低。
附图说明：
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例中制备的工艺流程图；
图2为本发明实施例一中制备的四氧化三锰扫描电镜图；
图3为本发明实施例一中制备的四氧化三锰粒度分布图；
图4为本发明实施例四中制备的四氧化三锰粒度分布图；
图5为本发明实施例六中制备的四氧化三锰扫描电镜图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明做进一步的说明：
实施例一：
一种钻井泥浆用四氧化三锰的制备方法，制备方法包括如下步骤：
S1、用气流磨在氮气气氛保护下，将电解金属锰破碎，调整气流磨自带的分级轮转速，将破碎的电解金属锰粉分级成0.045mm以下的高活性电解金属锰粉。
S2、在四氧化三锰反应釜中加入含Mn、Mg、Ca、Na、Cl-、NH4+杂质的四氧化三锰生产原液废水800kg。
S3、在四氧化三锰反应釜中加入催化剂氯化铵和反应用活化剂氢氧化铵，氯化铵的加入量为悬浮液重量比0.0004:1，氢氧化铵的加入量为悬浮液重量比0.0001:1，搅拌均匀。
S4、用布料斗将0.045mm以下的高活性电解金属锰粉500kg分散缓慢加入到四氧化三锰反应釜中，用高速剪切搅拌桨快速搅拌，同时将空气通入悬浮液中，高活性电解金属锰粉在催化剂的作用下，与空气反应，15个小时左右生成含Mg、Ca、Na、Cl-、NH4+杂质的四氧化三锰浆液。
S5、用闪蒸炉将四氧化三锰浆液去除水分，得到含水量极低的四氧化三锰粉末。
S6、筛分后得到用于钻井泥浆的四氧化三锰。
使用时，用含有三聚磷酸钠10%摩尔浓度的水将用于钻井泥浆的四氧化三锰调浆，以增加四氧化三锰泥浆的流动性。
实施例二：
一种钻井泥浆用四氧化三锰的制备方法，制备方法包括如下步骤：
S1、用气流磨在氮气气氛保护下，将电解金属锰破碎，调整气流磨自带的分级轮转速，将破碎的电解金属锰粉分级成0.045mm以下的高活性电解金属锰粉。
S2、在四氧化三锰反应釜中加入含Mn、Mg、Ca、Na、Cl-、NH4+杂质的四氧化三锰生产一次循环废水800kg。
S3、在四氧化三锰反应釜中加入催化剂氯化铵和反应用活化剂氢氧化铵，氯化铵的加入量为悬浮液重量比0.0004:1，氢氧化铵的加入量为悬浮液重量比0.0001:1，搅拌均匀。
S4、用布料斗将0.045mm以下的高活性电解金属锰粉500kg分散缓慢加入到四氧化三锰反应釜中，用高速剪切搅拌桨快速搅拌，同时将空气通入悬浮液中，高活性电解金属锰粉在催化剂的作用下，与空气反应，15个小时左右生成含Mg、Ca、Na、Cl-、NH4+杂质的四氧化三锰浆液。
S5、用闪蒸炉将四氧化三锰浆液去除水分，得到含水量极低的四氧化三锰粉末。
S6、筛分后得到用于钻井泥浆的四氧化三锰。
使用时，用含有三聚磷酸钠10%摩尔浓度的水将用于钻井泥浆的四氧化三锰调浆，以增加四氧化三锰泥浆的流动性。
实施例三：
一种钻井泥浆用四氧化三锰的制备方法，制备方法包括如下步骤：
S1、用气流磨在氮气气氛保护下，将电解金属锰破碎，调整气流磨自带的分级轮转速，将破碎的电解金属锰粉分级成0.045mm以下的高活性电解金属锰粉。
S2、在四氧化三锰反应釜中加入含Mn、Mg、Ca、Na、Cl-、NH4+杂质的四氧化三锰生产原液废水800kg。
S3、在四氧化三锰反应釜中加入催化剂氯化铵和反应用活化剂氢氧化铵，氯化铵的加入量为悬浮液重量比0.0001:1，氢氧化铵的加入量为悬浮液重量比0.0001:1，搅拌均匀。
S4、用布料斗将0.045mm以下的高活性电解金属锰粉500kg分散缓慢加入到四氧化三锰反应釜中，用高速剪切搅拌桨快速搅拌，同时将空气通入悬浮液中，高活性电解金属锰粉在催化剂的作用下，与空气反应，28个小时左右生成含Mg、Ca、Na、Cl-、NH4+杂质的四氧化三锰浆液。
S5、用闪蒸炉将四氧化三锰浆液去除水分，得到含水量极低的四氧化三锰粉末。
S6、筛分后得到用于钻井泥浆的四氧化三锰。
使用时，用含有三聚磷酸钠10%摩尔浓度的水将用于钻井泥浆的四氧化三锰调浆，以增加四氧化三锰泥浆的流动性。
实施例四：
一种钻井泥浆用四氧化三锰的制备方法，制备方法包括如下步骤：
S1、用气流磨在氮气气氛保护下，将电解金属锰破碎，调整气流磨自带的分级轮转速，将破碎的电解金属锰粉分级成0.074mm以下的高活性电解金属锰粉。
S2、在四氧化三锰反应釜中加入含Mn、Mg、Ca、Na、Cl-、NH4+杂质的四氧化三锰生产原液废水800kg。
S3、在四氧化三锰反应釜中加入催化剂氯化铵和反应用活化剂氢氧化铵，氯化铵的加入量为悬浮液重量比0.0004:1，氢氧化铵的加入量为悬浮液重量比0.0001:1，搅拌均匀。
S4、用布料斗将0.045mm以下的高活性电解金属锰粉300kg分散缓慢加入到四氧化三锰反应釜中，用高速剪切搅拌桨快速搅拌，同时将空气通入悬浮液中，高活性电解金属锰粉在催化剂的作用下，与空气反应，18个小时左右生成含Mg、Ca、Na、Cl-、NH4+杂质的四氧化三锰浆液。
S5、用闪蒸炉将四氧化三锰浆液去除水分，得到含水量极低的四氧化三锰粉末。
S6、筛分后得到用于钻井泥浆的四氧化三锰。
使用时，用含有三聚磷酸钠10%摩尔浓度的水将用于钻井泥浆的四氧化三锰调浆，以增加四氧化三锰泥浆的流动性。
实施例五：
一种钻井泥浆用四氧化三锰的制备方法，制备方法包括如下步骤：
S1、用气流磨在氮气气氛保护下，将电解金属锰破碎，调整气流磨自带的分级轮转速，将破碎的电解金属锰粉分级成0.045mm以下的高活性电解金属锰粉。
S2、在四氧化三锰反应釜中加入含Mn、Mg、Ca、Na、Cl-、NH4+杂质的四氧化三锰生产原液废水800kg。
S3、在四氧化三锰反应釜中加入催化剂氯化铵和反应用活化剂氢氧化铵，氯化铵的加入量为悬浮液重量比0.0004:1，氢氧化铵的加入量为悬浮液重量比0.0001:1，搅拌均匀。
S4、用布料斗将0.045mm以下的高活性电解金属锰粉300kg分散缓慢加入到四氧化三锰反应釜中，用高速剪切搅拌桨快速搅拌，同时将空气通入悬浮液中，高活性电解金属锰粉在催化剂的作用下，与空气反应，11个小时左右生成含Mg、Ca、Na、Cl-、NH4+杂质的四氧化三锰浆液。
S5、用闪蒸炉将分两次将四氧化三锰浆液去除水分，得到含水量极低的四氧化三锰粉末。
S6、筛分后得到用于钻井泥浆的四氧化三锰。
使用时，用含有三聚磷酸钠10%摩尔浓度的水将用于钻井泥浆的四氧化三锰调浆，以增加四氧化三锰泥浆的流动性。
实施例六：
一种钻井泥浆用四氧化三锰的制备方法，制备方法包括如下步骤：
S1、用气流磨在氮气气氛保护下，将电解金属锰破碎，调整气流磨自带的分级轮转速，将破碎的电解金属锰粉分级成0.026mm以下的高活性电解金属锰粉。
S2、在四氧化三锰反应釜中加入含Mn、Mg、Ca、Na、Cl-、NH4+杂质的四氧化三锰生产原液废水800kg。
S3、在四氧化三锰反应釜中加入催化剂氯化铵和反应用活化剂氢氧化铵，氯化铵的加入量为悬浮液重量比0.0004:1，氢氧化铵的加入量为悬浮液重量比0.0001:1，搅拌均匀。
S4、用布料斗将0.045mm以下的高活性电解金属锰粉500kg分散缓慢加入到四氧化三锰反应釜中，用高速剪切搅拌桨快速搅拌，同时将空气通入悬浮液中，高活性电解金属锰粉在催化剂的作用下，与空气反应，12个小时左右生成含Mg、Ca、Na、Cl-、NH4+杂质的四氧化三锰浆液。
S5、用闪蒸炉将四氧化三锰浆液去除水分，得到含水量极低的四氧化三锰粉末。
S6、筛分后得到用于钻井泥浆的四氧化三锰。
使用时，用含有三聚磷酸钠10%摩尔浓度的水将用于钻井泥浆的四氧化三锰调浆，以增加四氧化三锰泥浆的流动性。
对比例一：
一种钻井泥浆用四氧化三锰的制备方法，制备方法包括如下步骤：
S1、用气流磨在氮气气氛保护下，将电解金属锰破碎，调整气流磨自带的分级轮转速，将破碎的电解金属锰粉分级成0.045mm以下的高活性电解金属锰粉。
S2、在四氧化三锰反应釜中加入含Mn、Mg、Ca、Na、Cl-、NH4+杂质的四氧化三锰生产原液废水800kg。
S3、在四氧化三锰反应釜中加入催化剂氯化铵和反应用活化剂氢氧化铵，氯化铵的加入量为悬浮液重量比0.0004:1，氢氧化铵的加加入量为悬浮液重量比0.0001:1，搅拌均匀。
S4、用布料斗将0.045mm以下的高活性电解金属锰粉500kg分散缓慢加入到四氧化三锰反应釜中，用高速剪切搅拌桨快速搅拌，同时将空气通入悬浮液中，高活性电解金属锰粉在催化剂的作用下，与空气反应，15个小时左右生成含Mg、Ca、Na、Cl-、NH4+杂质的四氧化三锰浆液。
S5、用闪蒸炉将四氧化三锰浆液去除水分，得到含水量极低的四氧化三锰粉末。
不筛分，有闪蒸设备粘附后掉落的块状四氧化三锰，不符合钻井用四氧化三锰质量要求。
对比例二：
一种钻井泥浆用四氧化三锰的制备方法，制备方法包括如下步骤：
S1、用辊磨机将电解金属锰破碎，用直线筛将破碎的电解金属锰粉分级成0.045mm以下的电解金属锰粉。
S2、在四氧化三锰反应釜中加入含Mn、Mg、Ca、Na、Cl-、NH4+杂质的四氧化三锰生产原液废水800kg。
S3、在四氧化三锰反应釜中加入催化剂氯化铵和反应用活化剂氢氧化铵，氯化铵的加入量为悬浮液重量比0.0004:1，氢氧化铵的加入量为悬浮液重量比0.0001:1，搅拌均匀。
S4、用布料斗将0.045mm以下的电解金属锰粉300kg分散缓慢加入到四氧化三锰反应釜中，用高速剪切搅拌桨快速搅拌，同时将空气通入悬浮液中，电解金属锰粉在催化剂的作用下，与空气反应，反应未成功。
表一为实施例的四氧化三锰产品性能。
表一
