CN105618460A - 含油钻屑降解固化一体化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含油钻屑降解固化一体化处理方法。具体实施步骤如下：固硫灰、含油钻屑、助磨剂按一定比例混合装入球磨机中球磨，球磨后的样品加入一定量的添加剂，加水混合，搅拌均匀，振实，脱模，养护。在球磨过程中，含油钻屑中的油类物质得到有效降解，含油率可降至1%以下。含油钻屑固化体抗压强度可达36？MPa，固化体浸出液中石油类含量低于《污水综合排放标准》GB8978-1996的一级排放要求，重金属浸出浓度均远低于GB？5085.3-2007标准限值。本发明无需添加水泥等其它固化材料，具有工艺简单、易于操作、油类物质降解效率高和固化体机械强度高等优点，可实现含油钻屑除水-降解-固化的一体化，达到了“以废治废”的效果。
Description
技术领域
本发明属于页岩气开采技术领域，涉及含油钻屑无害化处理技术领域，具体为含油钻屑处理的一种新工艺。
背景技术
含油钻屑是在页岩气开采过程中产生的含油固体废弃物，具有①含油率高，除油困难；②产生量大、可综合利用方式少；③含水率高，处理难度大；④含有重金属离子，如汞、铜、砷、铬、锌及铅等，已被《国家危险废物名录》明确列为危险废物。目前国内外处理含油钻屑主要有溶剂萃取技术、高温裂解技术、焚烧技术、物化分离技术、微生物处理技术和固化技术等。
溶剂萃取技术是通过溶质在两种互不相溶（或部分互溶）的液相之间分配不同的性质来实现液体混合物溶质之间的分离和提纯。这种方式能够较为彻底的回收含油钻屑中的油类物质并进行加工再利用，但其工艺流程极为复杂，成本较高，处理周期长。例如中国专利CN104438286A提供了一种用乳化剂和酸来进行萃取的方法，该方法能实现含油钻屑中油的分离，但操作较复杂，实验条件严格，后期的不当排放也容易造成二次污染。
高温裂解技术是在绝氧的条件下将含油钻屑加热到一定程度，废物中的轻组分油类和水分受热首先蒸发出来，不能蒸发的重组分油类通过加热分解作用转化为轻组分，烃类物质在复杂的水合和裂化反应中分离出来，再以气态形式蒸发出来，并冷凝回收，从而实现油与钻屑的分离。该方法能够回收原油，对害物降解较彻底，但设备能耗大，成本相对较高。
焚烧技术是一种简单而比较实用的含油废物处理方法，有显著的废物减量化的优点。但焚烧处置会产生大量飞灰，易造成二次污染。例如中国专利CN104566397A提供了一种用焚烧法来处理含油钻屑的方法。该方法提出先在600～850℃、缺氧条件下将含油钻屑裂解，再在1000～1200℃的富氧环境下燃烧达到脱油的效果，但焚烧所需的高温要求将消耗大量能量，同时焚烧过程中产生的气体（如CO2、SO2）易造成二次污染。
物化分离技术是目前国内相对成熟的处理工艺，既可以采用药剂分离方法也可以采用机械分离方法。该方法设备能耗低，可回收部分原油，但分离效果有限且后续水处理难度大。
微生物处理技术是利用微生物细菌对含油钻屑进行土壤可耕作式功能修复和改善，利用微生物将含油钻屑中的石油烃类降解为无害的土壤成分。例如中国专利CN201510627566提供了一种用生物法来处理钻井废弃泥浆。该方法可将钻井废弃泥浆中的石油烃类彻底降解，处理成本低，但处理周期长，后期固化体占地面积大。
固化技术是通过物理化学方法将含油钻屑固化或包容在惰性固化基材中的一种无害化处理方式，这种处理方法能较大程度地减少含油岩屑中有害离子和有机物对土壤的侵蚀和沥滤，从而减少对环境的影响和危害，且工业化和规模化的可能性大。目前的固化技术需要添加水泥等其他固化材料混合，成本较高。如中国专利CN103480639A提供的一种油基钻屑的复合固化稳定化处理方法，需加入一定质量的硅酸盐水泥、硫酸铝、石灰等进行固化。该处理技术对含油钻屑只有固化稳定作用，不能实现含油钻屑的降解，同时水泥固化存在增容比高、长期稳定性不好等缺陷。
发明内容
有鉴于此，本发明针对目前常用油基钻屑处理技术方法存在的问题和不足，发明了一种含油钻屑降解固化一体化的处理方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
按质量计，将助磨剂15～30%、固硫灰25～30%、含油钻屑40～60%，混合均匀装填到球磨机中球磨。再向球磨后的样品中加入0%~5%的添加剂，按照0.3～0.65的水灰比加水混合，振实成型，脱模置于常温或高温环境中养护；
进一步，所述助磨剂可以是钢渣、电石渣、生石灰的一种或多种；
进一步，所述固硫灰为循环硫化床固硫灰；所述含油钻屑为页岩气钻井过程中产生的，按质量计含水量5%～10%，含油量15%～20%；
进一步，所述固硫灰掺量为25～30%；所述含油钻屑掺量为40～60%；
进一步，所述添加剂为沸石、硅胶、高岭土、蒙脱石的一种或多种，添加剂掺量为0%~5%；
进一步，所述原料中的助磨剂和固硫灰在球磨过程中能够吸水，降低含油钻屑中的含水量；添加剂对含油钻屑中的油类物质有一定固定作用；球磨能激活固硫灰中的硅铝成分，固化含油钻屑中的有毒有害物质。
本发明的有益效果在于：（1）本发明以固硫灰为材料对含油钻屑进行固化处理，不需添加硅酸盐水泥等其他常规固化材料，达到了“以废治废”的效果；（2）本发明可实现含油钻屑除水-降解-固化的一体化；（3）本发明中的添加剂对含油钻屑中的油类物质有吸附稳定作用，可实现含油钻屑的双重固化；（4）本发明制备的固化体固化效果好，固化体抗压强度可达36MPa，具有较高的安全性，可进一步开展建材利用；（5）本方法工艺简单，易于操作，运行成本低。
具体实施方式。
实施例1：
含油钻屑50%+钢渣25%+固硫灰25%（按质量计）装入球磨机（球磨转速450r/min），球磨5h，混合物含油率降为0.972%。混合物水灰比0.4充分混合搅拌，浇筑成型。温度60℃，湿度90％养护28天，固化体浸出液中石油类浓度为3.749mg/L。
实施例2：
含油钻屑40%+钢渣29%+固硫灰30%（按质量计）装入球磨机（球磨转速450r/min），球磨5h，混合物含油率为1.228%。向混合物中加入1%4A沸石，按照水灰比0.4充分混合搅拌，浇筑成型。温度60℃，湿度90％养护28天，固化体浸出液中石油类浓度为2.918mg/L。
实施例3：
含油钻屑45%+生石灰22%+固硫灰30%（按质量计）装入球磨机（球磨转速450r/min），球磨5h，混合物含油率降为1.555%。向混合物中加入3%4A沸石，按照水灰比0.4充分混合搅拌，浇筑成型。温度60℃，湿度90％养护28天，固化体浸出液中石油类浓度为1.317mg/L。
实施例4：
含油钻屑60%+生石灰10%+固硫灰25%（按质量计）装入球磨机（球磨转速450r/min），球磨5h，混合物含油率为1.856%。向混合物中加入5%蒙脱石，按照水灰比0.4充分混合搅拌，浇筑成型。温度60℃，湿度90％养护28天，固化体浸出液中石油类浓度为1.218mg/L。
需要说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (6)
1.含油钻屑降解固化一体化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按质量计，取助磨剂15～30%、固硫灰25～30%、含油钻屑40～60%，混合均匀；
（2）将步骤（1）的混合物装入球磨机中球磨；
（3）在球磨后的样品中加入0%~5%的添加剂，按照0.3～0.65的水灰比加水混合，振实成型，脱模，养护。
2.根据权利要求1所述含油钻屑降解固化一体化处理方法，其特征在于：所述助磨剂可为钢渣、电石渣、生石灰的一种或多种，助磨剂掺量为15～30%。
3.根据权利要求1所述含油钻屑降解固化一体化处理方法，其特征在于：所述固硫灰为循环硫化床固硫灰，固硫灰掺量为25～30%；所述含油钻屑为页岩气钻井过程中产生的，按质量计含水量5%～10%，含油量15%～20%，含油钻屑掺量为40～60%。
4.根据权利要求1所述含油钻屑降解固化一体化处理方法，其特征在于：所述球磨过程中球磨时间2h以上，球磨转速450r/min以上。
5.根据权利要求1所述含油钻屑降解固化一体化处理方法，其特征在于：所述添加剂为沸石、硅胶、高岭土、蒙脱石的一种或多种，添加剂掺量为0%~5%。
6.根据权利要求1所述含油钻屑降解固化一体化处理方法，其特征在于：所述水灰比为0.3～0.65，搅拌时间15min以上，常温或高温养护。
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