CN105198385A - 一种利用油田废弃钻井泥浆制备环保陶瓷滤料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环保新材料生产技术领域，特别公开了一种利用油田废弃钻井泥浆制备环保陶瓷滤料的方法。该方法将油田废弃钻井泥浆经过干燥后磨成细粉备用，然后以油田废弃钻井泥浆为主要原料，并配合赤泥作为粘结剂及废玻璃粉或尾矿砂作为烧结助剂，经配料、成球、干燥、烧成等工序制得而成。本发明油田废弃钻井泥浆利用率高，有利于环保，且得到的陶瓷滤球内部空隙发达、表面粗糙、强度高、耐酸耐碱性能好。

Description

一种利用油田废弃钻井泥浆制备环保陶瓷滤料的方法
（一）技术领域
本发明涉及环保新材料生产技术领域，特别涉及一种利用油田废弃钻井泥浆制备环保陶瓷滤料的方法。
（二）背景技术
陶瓷滤料属于一种新型的过滤材料，其相对于传统的石英砂、核桃壳、无烟粉等，具有孔隙率高、吸附性好、机械强度高、耐磨损、化学性能稳定、过滤周期长、耐反冲洗、不易造成二次污染等优点。因此，陶瓷滤料现已成为水处理行业的新一代滤料，其需求量逐年增加。
废弃钻井液是石油工业的主要污染物之一。它是一种含有粘土、加重材料、各类化学处理剂、污水、污油及钻屑的多相稳定胶体体系，其中含有大量不同毒性、不同自然降解性的污染物，如果处理不当，将会导致土壤、地表及地下水的污染，对环境和人体健康造成直接或间接的危害。目前，国内外对废弃钻井泥浆的处理技术主要有：简单处理后直接排放、注入安全地层或井的环形空间、集中处理、回填、坑内密封、土地耕作、固一液分离、微生物处理、固化、焚烧等。但这些方法对油田废弃钻井泥浆的处理非常有限，有些成本较高，有些处理起来工艺较复杂，有些甚至可能造成二次污染等。美国专利《PROCESSFORBREAKINGANEMULSION》(US2001/6214236)利用加热破乳的方式治理油田废水，但这种方法由于要外加破乳剂成本较高，且还有又可能出现新的环境问题。《石油钻井环境保护技术综述》一文介绍了坑内密封的方法，但这种方法极有可能由于密封不严或塑料膜破损等原因造成后期二次污染（蔡利山，西部探矿工程，2002(3)，132-134）。
（三）发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种利用率高、无二次污染、附加值高的利用油田废弃钻井泥浆制备环保陶瓷滤料的方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种利用油田废弃钻井泥浆制备环保陶瓷滤料的方法，以油田废弃钻井泥浆为主要原料，包括如下步骤：
（1）将原料按以下重量百分比称量配比：油田废弃钻井泥浆20-70%、铝矾土10-60%、赤泥10-40%、废玻璃粉0-20%；另外添加甲基纤维素作为粘结剂；
（2）将上述原料分别在球磨机中球磨2-3小时，其中，油田废弃钻井泥浆、赤泥和废玻璃费过250目筛，甲基纤维素过100目筛，然后在混料机中混合得到坯料，备用；
（3）将上述坯料先放入成球机中滚动5-10min，然后边滚动边喷入PVA水溶液，直至形成0.2-0.5mm的球核后，再交替放入坯料和PVA水溶液，直至形成0.6-8mm的球状滤料，PVA水溶液加入总量为坯料总质量的8-10%；
（4）将成型的滤料放入80-110℃的热风干燥器中干燥8-10小时，然后放入梭式窑或隧道窑中，于1100-1230℃烧制，得到产品。
本发明的更优技术方案为：
所述油田废弃钻井泥浆为含水率小于3%的粉料。
步骤（1）中，甲基纤维素占原料总质量的0-1%，甲基纤维素的分子量为4000-11000。
步骤（3）中，PVA水溶液的质量浓度为0.1-2.0%。
步骤（4）中，梭式窑或隧道窑的升温速率为2-5℃/min，烧制时间为12-16h，高温保温时间为2h。
本发明具有以下优点：
（1）本发明利用CMC粉料的粘结、溶解和吸湿等特性与PVA水溶液的团聚、粘结和吸附等特性相结合的办法用来提高一些可塑性和成球性能较差的粉料成球，为不易成球的粉料提供了一条成球途径；
（2）本发明首次采用赤泥、铝矾土或废玻璃粉与油田废弃钻井泥浆一道配制陶瓷滤球配方，其可以在1100-1230℃烧制出高强度和高气孔率的陶瓷滤料；
（3）本发明为油田废弃钻井泥浆和赤泥的大量综合无害化利用提供了一条有效途径，具有较好的经济效益和环保效益。
本发明钻井泥浆利用率高，有利于环保，且得到的陶瓷滤球内部空隙发达、表面粗糙、强度高、耐酸耐碱性能好。
（四）附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明实施例1所得环保陶瓷滤料的扫描电镜图片。
（五）具体实施方式
本发明利用油田废弃钻井泥浆、铝矾土、赤泥及废玻璃粉制备的环保陶瓷滤球，从成型角度上讲不只限于滤球，还包括环保烧结砖或多孔砖等，亦包括轻质环保陶瓷滤球。因此凡采用等同替换或等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：
（1）配料，将原料按以下重量百分数称量配比：油田废弃钻井泥浆30%、铝矾土40%、赤泥20%、废玻璃粉10%；外加CMC作为粘结剂，CMC的加入量为油田废弃钻井泥浆、铝矾土、赤泥、废玻璃粉总质量的0.2%；
（2）球磨混合，将上述原料分别在球磨机中球磨2小时，其中油田废弃钻井泥浆、赤泥、废玻璃粉和铝矾土过250目，粘结剂CMC过100目，然后在混料机中混合得到坯料，备用；
（3）成球，将上述坯料先放入成球机中滚动8min，然后边滚动边喷入PVA水溶液，直至形成0.5mm的球核后，再交替放入坯料和PVA水溶液，此时坯球会逐步长大，直到最后形成所需直径的球（指直径为0.6-8mm的滤球）；PVA水溶液加入总量为坯料总质量的8%；
（4）干燥与烧成，将成型好的滤料放入80℃的热风干燥器中干燥3小时，然后放入梭式窑或隧道窑中，于1160℃烧成，得到环保陶瓷滤料。
实施例2：
（1）配料，将原料按以下重量百分数称量配比：油田废弃钻井泥浆50%、铝矾土20%、赤泥20%、废玻璃粉10%；外加CMC作为粘结剂，CMC的加入量为油田废弃钻井泥浆、铝矾土、赤泥、废玻璃粉总质量的0.1%；
（2）球磨混合，将上述原料分别在球磨机中球磨2小时，其中油田废弃钻井泥浆、赤泥、废玻璃粉和铝矾土过250目，粘结剂CMC过100目，然后在混料机中混合得到坯料，备用；
（3）成球，将上述坯料先放入成球机中滚动5min，然后边滚动边喷入PVA水溶液，直至形成0.5mm的球核后，再交替放入坯料和PVA水溶液，此时坯球会逐步长大，直到最后形成所需直径的球（指直径为0.6-8mm的滤球）；PVA水溶液加入总量为坯料总质量的8%；
（4）干燥与烧成，将成型好的滤料放入110℃的热风干燥器中干燥2小时，然后放入梭式窑或隧道窑中，于1100℃烧成，得到环保陶瓷滤料。
实施例3：
（1）配料，将原料按以下重量百分数称量配比：油田废弃钻井泥浆20%、铝矾土50%、赤泥20%、废玻璃粉10%；外加CMC作为粘结剂，CMC的加入量为油田废弃钻井泥浆、铝矾土、赤泥、废玻璃粉总质量的0.3%；
（2）球磨混合，将上述原料分别在球磨机中球磨3小时，其中油田废弃钻井泥浆、赤泥、废玻璃粉和铝矾土过250目，粘结剂CMC过100目，然后在混料机中混合得到坯料，备用；
（3）成球，将上述坯料先放入成球机中滚动10min，然后边滚动边喷入PVA水溶液，直至形成0.3mm的球核后，再交替放入坯料和PVA水溶液，此时坯球会逐步长大，直到最后形成所需直径的球（指直径为0.6-8mm的滤球）；PVA水溶液加入总量为坯料总质量的10%；
（4）干燥与烧成，将成型好的滤料放入100℃的热风干燥器中干燥3小时，然后放入梭式窑或隧道窑中，于1230℃烧成，得到环保陶瓷滤料。
实施例4：
（1）配料，将原料按以下重量百分数称量配比：油田废弃钻井泥浆40%、铝矾土30%、赤泥25%、废玻璃粉5%；外加CMC作为粘结剂，CMC的加入量为油田废弃钻井泥浆、铝矾土、赤泥、废玻璃粉总质量的0.2%；
（2）球磨混合，将上述原料分别在球磨机中球磨2.5小时，其中油田废弃钻井泥浆、赤泥、废玻璃粉和铝矾土过250目，粘结剂CMC过100目，然后在混料机中混合得到坯料，备用；
（3）成球，将上述坯料先放入成球机中滚动10min，然后边滚动边喷入PVA水溶液，直至形成0.5mm的球核后，再交替放入坯料和PVA水溶液，此时坯球会逐步长大，直到最后形成所需直径的球（指直径为0.6-8mm的滤球）；PVA水溶液加入总量为坯料总质量的9%；
（4）干燥与烧成，将成型好的滤料放入110℃的热风干燥器中干燥2小时，然后放入梭式窑或隧道窑中，于1180℃烧成，得到环保陶瓷滤料。
实施例5：
（1）配料，将原料按以下重量百分数称量配比：油田废弃钻井泥浆50%、铝矾土20%、赤泥30%、废玻璃粉0%；外加CMC作为粘结剂，CMC的加入量为油田废弃钻井泥浆、铝矾土、赤泥、废玻璃粉总质量的0.1%；
（2）球磨混合，将上述原料分别在球磨机中球磨2小时，其中油田废弃钻井泥浆、赤泥、废玻璃粉和铝矾土过250目，粘结剂CMC过100目，然后在混料机中混合得到坯料，备用；
（3）成球，将上述坯料先放入成球机中滚动8min，然后边滚动边喷入PVA水溶液，直至形成0.2mm的球核后，再交替放入坯料和PVA水溶液，此时坯球会逐步长大，直到最后形成所需直径的球（指直径为0.6-8mm的滤球）；PVA水溶液加入总量为坯料总质量的8%；
（4）干燥与烧成，将成型好的滤料放入110℃的热风干燥器中干燥2小时，然后放入梭式窑或隧道窑中，于1120℃烧成，得到环保陶瓷滤料。
本发明实施例1、2、3、4、5所制备的环保陶瓷滤球，其物理化学性能测试如下表：

Claims (5)

1.一种利用油田废弃钻井泥浆制备环保陶瓷滤料的方法，以油田废弃钻井泥浆为主要原料，其特征为，包括如下步骤：（1）将原料按以下重量百分比称量配比：油田废弃钻井泥浆20-70%、铝矾土10-60%、赤泥10-40%、废玻璃粉0-20%；另外添加甲基纤维素作为粘结剂；（2）将上述原料分别在球磨机中球磨2-3小时，其中，油田废弃钻井泥浆、赤泥和废玻璃费过250目筛，甲基纤维素过100目筛，然后在混料机中混合得到坯料，备用；（3）将上述坯料先放入成球机中滚动5-10min，然后边滚动边喷入PVA水溶液，直至形成0.2-0.5mm的球核后，再交替放入坯料和PVA水溶液，直至形成0.6-8mm的球状滤料，PVA水溶液加入总量为坯料总质量的8-10%；（4）将成型的滤料放入80-110℃的热风干燥器中干燥8-10小时，然后放入梭式窑或隧道窑中，于1100-1230℃烧制，得到产品。
2.根据权利要求1所述的利用油田废弃钻井泥浆制备环保陶瓷滤料的方法，其特征在于：所述油田废弃钻井泥浆为含水率小于3%的粉料。
3.根据权利要求1所述的利用油田废弃钻井泥浆制备环保陶瓷滤料的方法，其特征在于：步骤（1）中，甲基纤维素占原料总质量的0-1%，甲基纤维素的分子量为4000-11000。
4.根据权利要求1所述的利用油田废弃钻井泥浆制备环保陶瓷滤料的方法，其特征在于：步骤（3）中，PVA水溶液的质量浓度为0.1-2.0%。
5.根据权利要求1所述的利用油田废弃钻井泥浆制备环保陶瓷滤料的方法，其特征在于：步骤（4）中，梭式窑或隧道窑的升温速率为2-5℃/min，烧制时间为12-16h，高温保温时间为2h。
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