CN102849831A

CN102849831A - 一种复合絮凝剂的配方

Info

Publication number: CN102849831A
Application number: CN2012102551565A
Authority: CN
Inventors: 杨昌英; 陈益人; 黄金; 傅磊; 晏名勋; 刘汉涛; 张荣华; 魏青; 赵良容
Original assignee: Black whirlwind engineering machinery Development Co Ltd; China Three Gorges University CTGU
Current assignee: Black whirlwind engineering machinery Development Co Ltd; China Three Gorges University CTGU
Priority date: 2012-07-23
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2013-01-02

Abstract

一种复合絮凝剂的配方，它由以下重量份配比的组分组成：六偏磷酸钠3～6；阴离子型聚丙烯酰胺1～3。本发明提供的一种复合絮凝剂的配方，由于采用无机物六偏磷酸钠和有机物阴离子型聚丙烯酰胺复配形成无机-有机高分子复合配剂，处理泥浆时，可形成协同效应，达到高效、快速絮凝的目的，可以解决大批量废弃泥浆的快速处理问题。

Description

一种复合絮凝剂的配方

技术领域

本发明涉及一种絮凝剂配方，尤其是一种用于快速处理高粘度工程废浆的复合絮凝剂的配方。

背景技术

在石油与天然气的开采钻探以及修井过程中，将产生大量的钻井废泥浆。泥浆的用量与钻孔直径、钻孔深度及处理方式有关，一般为成孔体积的3～5倍。有些工程泥浆用量可在3000m³以上。巨大的泥浆用量造成施工结束后存在大量废弃泥浆需要处理。以往的处理方式主要是直接排放或直接填埋。近年来由于钻井深度的增加，由此导致的钻井周期的延长，以及磺化泥浆的大量推广使用，造成废泥浆中污染物的浓度越来越高并且会对周围环境的土壤、地表水和地下水造成严重的污染。

目前国内外主要处理废弃钻井泥浆的方法有：坑内填埋、土地耕作法、注入安全地层法、坑内密封法、固液分离法、固化处理法等，其中固液分离法是最具发展前景的。由于泥浆是用粘土或膨润土加化学处理剂调配而成，主要是由直径小于20μm 的超细颗粒与水组成了胶体分散体系，具有相当的稳定性，靠自然沉降难以做到泥水分离。固液分离法是利用化学脱稳与固液分离原理处理废弃泥浆，向废弃钻井液中加入一定量的凝聚剂和絮凝剂, 破坏泥浆体系的化学稳定性使水与固相颗粒分离，再利用固控设备使体系经化学脱稳后的自由水与固相颗粒分离。

现有的絮凝剂分为无机絮凝剂、有机絮凝剂和微生物絮凝剂。无机絮凝剂为多价金属盐类，主要有铁盐(FeCl₃、FeSO₄等及其聚合物)和铝盐(A1₂S(O₄)₃、AlC1₃等及其聚合物，如聚合氯化铝、聚合硫酸铝，具有成本低、高效、适应性强等优点，因此得到了迅速发展和广泛应用，但它们在使用过程中的不安全性和对环境造成的二次污染越来越受到人们的关注。有机絮凝剂主要是聚丙烯酰胺等有机高分子，本身无毒，是一种常用的絮凝剂。微生物絮凝剂是一类由微生物产生的具有絮凝活性的代谢产物，具有絮凝范围广、活性高、安全无毒、不会造成二次污染，缺点是处理周期长。

近几年，泥浆的快速脱水处理成为一个研究热点领域，但适用于高粘度泥浆的化学絮凝处理未有成熟的技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种复合絮凝剂的配方，可以解决大批量废弃泥浆的快速处理问题，方便调配、运输及储存，使用方便，经济效益明显。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种复合絮凝剂的配方，它由以下重量份配比的组分组成：

六偏磷酸钠 3～6；阴离子型聚丙烯酰胺 1～3。

其中各组分的重量份配比为：

六偏磷酸钠 4.5；阴离子型聚丙烯酰胺 2。

六偏磷酸钠为工业级，化学式为 (NaPO₃)₆，是NaPO₃ 聚合体的一种，是无机物。

阴离子型聚丙烯酰胺为有机物，其分子量为500万，缩写名为：APAM或HPAM，化学式为：(CH₂CH)_nCONH₂，阴离子型的分子链上带有可电离的负电荷基团，在水中可电离成聚阴离子和小的阳离子，能吸收无机污泥所带正电荷。

将上述重量份的六偏磷酸钠和阴离子型聚丙烯酰胺充分混合后即得本发明的复合絮凝剂，密闭放置3～4天，无结块现象，对实验效果没有明显影响。但若暴露在空气中，容易结块，实验效果也会明显下降。因此，试剂混配后，因注意密闭，防潮，及时使用。

本发明的使用方法包括如下步骤：

在工程施工现场，向配制好的复合絮凝剂中加水配制成质量浓度为5～8‰的稀液，以30～40 ml稀液对应1L待处理泥浆的剂量加入到废浆中，边加边搅拌（使用非金属搅拌材质），废浆5分钟出水达30～40%（泥浆体积比），将泥浆上清液回收使用或直接排放，将重浆进入压滤程序即可。

本发明提供的一种复合絮凝剂的配方，有益效果如下：

1、由于采用无机物六偏磷酸钠和有机物阴离子型聚丙烯酰胺复配形成无机-有机高分子复合配剂，处理泥浆时，可形成协同效应，达到高效、快速絮凝的目的，可以解决大批量废弃泥浆的快速处理问题，尤其适用于pH值8～12；比重1.1～1.3；粘度16～21s（以工程用粘度测试漏斗测定，500 ml）的工程泥浆。

2、复合絮凝剂组成中，由于未加入任何重金属盐，压滤产生的水，经测量其重金属含量远低于国家一级排放标准，COD指标低于国家一级排放标准，总有机碳低于国家一级排放标准，压滤后滤饼含水分低，滤水符合国家排放指标，滤饼和滤水属于环境友好产物。

泥浆絮凝上清液环境关键指标数据如下表所示：

从上述测试结果表明，泥浆经过本配方复配的复合絮凝剂化学处理絮凝后，助滤的滤液符合废水排放标准，虽有个别指标，如砷、汞的含量未测得，但化学处理试剂中未涉及这两种物质。测试数据中，滤液中磷酸盐含量高于国家废水排放标准，但未处理泥浆的上清液磷酸盐含量更高，基本上是国家标准的两倍，而滤液中反而含量低一些，可见，磷酸盐主要来自泥浆本身，而不是来自于化学处理试剂。

3、配方的各组分均为市售价格较便宜的商品，且每立方米泥浆所需复合絮凝剂用量少，处理成本低，经计算，处理成本大约1.3元/M³泥浆，极大地降低了处理成本，有利于大规模推广应用。

4、由于各组分均为粉末固体，固相混合后所得的复合絮凝剂也为粉末固体，所占体积小，化学性质稳定，适于长期存放，运输及储存方便。

5、只需将各组分混配均匀后即可使用，配制操作程序简单，使用方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明实施例五的絮凝剂稀液用量与泥浆比重的关系曲线图。

具体实施方式

实施例一

配制复合絮凝剂：称取工业级六偏磷酸钠3克，阴离子型聚丙烯酰胺1克，混合均匀配制成复合絮凝剂，向复合絮凝剂中加水配制成质量浓度为5‰的稀液。

实验室配制泥浆：将100g膨润土加到1024 ml水中，机械搅拌至均匀；加入适量纯碱，至pH值达到10～11；静置24小时以上，加原土，调至比重为1.18。经测定，泥浆粘度21s，pH 值为9～10。

实验：取上述配制好的泥浆100 ml，于搅拌过程中加入上述配置好的复合絮凝剂稀液3.0ml，5分钟后，测量絮凝后的泥浆上清液体积达到36ml，下层剩余重浆泥浆体积为64 ml。

实施例二

配制复合絮凝剂：称取工业级六偏磷酸钠4.5克，阴离子型聚丙烯酰胺2克，混合均匀配制成复合絮凝剂，向复合絮凝剂中加水配制成质量浓度为6.5‰的稀液。

实验：取上述配制好的泥浆100 ml，于搅拌过程中加入上述配置好的复合絮凝剂稀液3.8ml，5分钟后，测量絮凝后的泥浆上清液体积达到38ml，下层剩余重浆泥浆体积为62ml。

实施例三

配制复合絮凝剂：称取工业级六偏磷酸钠6克，阴离子型聚丙烯酰胺3克，混合均匀配制成复合絮凝剂，向复合絮凝剂中加水配制成质量浓度为8‰的稀液。

实验：取上述配制好的泥浆100 ml，于搅拌过程中加入上述配置好的复合絮凝剂稀液4.0ml，5分钟后，测量絮凝后的泥浆上清液体积达到40ml，下层剩余重浆泥浆体积为60ml。

实施例四

计算不同粘度的工程泥浆所需复配试剂用量：

以某工地二次溢流的泥浆为基础，加水、纯碱等调节泥浆至所需的粘度。取调节好的泥浆100 ml，边搅拌，边加入配置好的质量浓度为4.5‰的复合絮凝剂稀液，

直至泥浆明显聚结沉降，记下所需试剂用量。结果如下表：

Figure 2012102551565100002DEST_PATH_IMAGE002

公式说明：X表示“每100ml泥浆所需配剂的用量”；

配剂构成中，1代表阴离子聚丙烯酰胺的克数，3.5代表六偏磷酸钠的克数；

试剂成本中，0.015元为每克阴离子聚丙烯酰胺成本；0.0065为每克六偏磷酸钠成本。

从上表的数据可知，粘度是泥浆沉降处理的重要因素，复合絮凝剂稀液的用量随着泥浆粘度的增加而变大。

实施例五

对不同比重的泥浆进行絮凝实验，记录6.5‰复合絮凝剂稀液（2‰阴离子聚丙烯酰胺+ 4.5‰六偏磷酸钠）的用量，作出的絮凝剂稀液用量与泥浆比重的关系曲线如图1所示：

由图1的絮凝剂稀液用量与泥浆比重的关系曲线可以看出，随着泥浆比重增加，泥浆沉降所需的复配试剂稀液用量随之增加。因此，针对不同比重的泥浆，复合絮凝剂稀液的用量需要作出相应的调整。

实施例六

泥浆三参数正交试验

在正交实验过程中，因为三因素相互制约，无法完全实现设计的实验。在比重、pH调节过程中，粘度变化很小，因此，此处先实现比重、pH两组参数，同时记录实际的黏度。

根据正交实验原理，设计了以下实验：

Figure 2012102551565100002DEST_PATH_IMAGE004

按以下九个实验点进行实验：

（1）A1B1C1、（2）A1B2C2、（3）A1B3C3、（4）A2B1C2、（5）A2B2C3、（6）A2B3C1、（7）A3B1C3、（8）A3B2C1、（9）A3B3C2

按同样实验方案处理相同的泥浆，记录配方用量，出水时间，出水量。

实验参数及结果见下表：

Figure 2012102551565100002DEST_PATH_IMAGE005

由上述实验结果可知，泥浆的参数不同，复合絮凝剂均适用，但当泥浆的比重，粘度发生改变时，复合絮凝剂所需的用量发生明显改变。对低比重泥浆（比重在1.18及以下），泥浆pH值的改变对复合絮凝剂用量影响不大，但当泥浆比重上升到1.19以后，泥浆pH值的改变对复合絮凝剂用量影响较大，中性的泥浆需要的复合絮凝剂用量明显增大，可以采用加入工业纯碱，增大碱性后可以明显减少复合絮凝剂的用量。

Claims

1. 一种复合絮凝剂的配方，其特征在于它由以下重量份配比的组分组成：

六偏磷酸钠 3～6；阴离子型聚丙烯酰胺 1～3。

2.根据权利要求1所述的一种复合絮凝剂的配方，其特征在于各组分的重量份配比为：

六偏磷酸钠 4.5；阴离子型聚丙烯酰胺 2。

3.根据权利要求1或2所述的一种复合絮凝剂的配方，其特征在于：六偏磷酸钠为工业级。