CN108397158A - 一种钻井固态废弃物的无害化处理方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环保技术领域,具体公开一种钻井固态废弃物的无害化处理方法及其应用。所述无害化处理方法至少包括以下步骤:(1)将钻井废液进行固液分离,得到固态废弃物;(2)在所述固态废弃物中加入激发剂和胶粘剂,混合,造粒得到废渣球;(3)将所述废渣球干燥,在200‑300℃条件下预热,在1200‑1300℃条件下烧结1‑2h;(4)将烧结后的废渣球进行降温处理,得到烧结陶粒。本发明将钻井固态废弃物中的有害元素固定、封存在烧结陶粒中,并将其转变为一种相对安全的可再生利用材料,制备的烧结陶粒密度为400‑1000kg/m3,毒性浸出率<0.1%,可作为轻骨料用于制备混凝土砌块或轻质墙体材料领域中的应用。
Description
技术领域
本发明涉及环保技术领域,尤其涉及一种钻井固态废弃物的无害化处理方法及其应用。
背景技术
石油钻井工程中使用钻井液起到携带岩屑、平衡压力、冷却润滑钻具、传递水动力等作用,主要是由膨润土、有机添加剂、水组成一种稳定的胶体体系。钻井结束后,钻井液返回地面形成钻井废弃物。2015年国家实施《环境保护法》后,就地掩埋的处理钻井废弃物的措施被禁止,钻井废弃物要求必须进行不落地处理,以最大限度实现消除危害、回收利用的目的。对钻井废弃物的处理,首先是破坏其稳定的胶体悬浮体系,实现固液分离,然后再分别对固态废弃物和废液进行深化处理。其中,固态废弃物由于含有各类有机化学物质、重金属等有害元素,因此如果任其扩散到土壤、河流或地下水体系中,将造成不可逆转的危害。固态废弃物中的有害物质经滤析、沉淀、浓缩等初步处理后,尚有部分难以去除,而这一部分有害物质也将带来潜在的长期危害。
发明内容
针对现有固态废弃物中有害元素难以去除等问题,本发明提供一种钻井固态废弃物的无害化处理方法。
以及,本发明还提供钻井固态废弃物的无害化处理方法制备的烧结陶粒,作为轻骨料,在制备混凝土砌块或轻质墙体材料领域中的应用。
为达到上述发明目的,本发明实施例采用了如下的技术方案:
一种钻井固态废弃物的无害化处理方法,所述无害化处理方法至少包括以下步骤:
(1)将钻井废液进行固液分离,得到固态废弃物;
(2)在所述固态废弃物中加入激发剂和胶粘剂,混合,造粒得到废渣球;
(3)将所述废渣球干燥,在200-300℃条件下预热,在1200-1300℃条件下烧结1-2h;
(4)将烧结后的废渣球进行降温处理,得到烧结陶粒。
相对于现有技术,本发明提供的钻井固态废弃物的无害化处理方法,将钻井固态废弃物中的有害元素固定、封存在烧结陶粒中,并将其转变为一种相对安全的可再生利用材料。且制备方法简单,能实现工业化生产,例如可以在回转窑中大规模烧制钻井废渣陶粒。这为钻井废弃物的大规模处理提供了一种简便、可靠的无害化处理途径。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种钻井固态废弃物的无害化处理方法,所述无害化处理方法至少包括以下步骤:
(1)将钻井废液进行固液分离,得到固态废弃物;
(2)在所述固态废弃物中加入激发剂和胶粘剂,混合,造粒得到废渣球;
(3)将所述废渣球干燥,在200-300℃条件下预热,在1200-1300℃条件下烧结1-2h;
(4)将烧结后的废渣球进行降温处理,得到烧结陶粒。
相对于现有技术,本发明提供的钻井固态废弃物的无害化处理方法,将钻井固态废弃物中的有害元素固定、封存在烧结陶粒中,并将其转变为一种相对安全的可再生利用材料。且制备方法简单,能实现工业化生产,例如可以在回转窑中大规模烧制钻井废渣陶粒。这为钻井废弃物的大规模处理提供了一种简便、可靠的无害化处理途径。
下面对上述无害化处理方法做进一步的解释说明:
具体的,优选地,所述激发剂为体积比为1:0.5-2的饱和碱溶液和水玻璃的混合物;所述激发剂为所述固态废弃物质量的10-30%。
饱和碱溶液和水玻璃和将固态废弃物中的活性矿物成分溶解、重聚。
优选地,所述胶粘剂为Al2O3、Fe2O3、CaCO3中的至少一种;所述胶粘剂为所述固态废弃物质量的5-10%。
胶粘剂用以提高成球效率、生料球强度和热稳定性,有效提高陶粒质量。
优选地,步骤(4)中所述降温处理过程为:烧结后首先降温至380-400℃,然后采用风吹法降温至常温,得到烧结陶粒。
优选地,步骤(4)中所述烧结后首先采用小于100℃/h的降温速率降温至380-400℃。
缓慢降温,防止降温过程中发生相变而产生体积收缩,引起烧结陶粒炸裂。
优选地,步骤(3)中所述预热时间为2-4h;所述干燥条件为:常温下干燥12-24h。
常温干燥后进行低温预热,可以去除部分水分,避免烧结过程中颗粒炸裂,提高烧结陶粒质量。
优选地,步骤(2)中所述废渣球的粒径为0.5-2cm。
优选地,所述激发剂为体积比为1:0.5-2的饱和碱溶液和水玻璃的混合物,且所述饱和碱溶液为饱和NaOH溶液或KOH溶液中的一种。
优选地,所述烧结陶粒密度为400-1000kg/m3。
以及,本发明还提供上述的钻井固态废弃物的无害化处理方法制备的烧结陶粒在制备混凝土砌块或轻质墙体材料领域中的应用。
为了更好的说明本发明实施例提供的,下面通过实施例做进一步的举例说明。
实施例1
本实施例提供一种钻井固态废弃物的无害化处理方法,所述无害化处理方法包括以下步骤:
(1)采用压滤法将钻井废液进行固液分离,得到10kg泥饼状的固态废弃物;
(2)在粉碎后的固态废弃物中加入激发剂和胶粘剂,混合搅拌15min,造粒得到粒径为0.5cm的废渣球,其中激发剂为500mL饱和NaOH溶液(1.0g/mL)和500mL浓度为1.0g/mL水玻璃的混合液,胶粘剂为0.2kg氧化铝和0.3kg碳酸钙的混合物;
(3)将所述废渣球室内晾干24小时,在干燥炉中300℃条件下预热2h,在电炉中1300℃条件下烧结1h;
(4)将烧结后的废渣球自然降温至400℃,然后从电炉中取出,风吹冷却至常温,得到烧结陶粒。
根据《GB-T 17431.1-2010轻集料及其试验方法》,测试烧结陶粒密度为648kg/m3,筒压强度为4.2Mpa。
根据《HJ 557-2010环境保护标准固体废物浸出毒性浸出方法:水平振荡法》测试烧结陶粒中毒性浸出率<0.1%。
实施例2
本实施例提供一种钻井固态废弃物的无害化处理方法,所述无害化处理方法包括以下步骤:
(1)将钻井废液进行固液分离,得到10kg固态废弃物;
(2)在粉碎后固态废弃物中加入激发剂和胶粘剂,混合搅拌15min,造粒得到粒径为2cm的废渣球,其中激发剂为1000mL饱和NaOH溶液(1.0g/mL)和2000mL浓度为1.0g/mL水玻璃的混合液,胶粘剂为0.7kg三氧化二铁和0.3kg碳酸钙的混合物;
(3)将所述废渣球室内晾干24小时,在干燥炉中200℃条件下预热4h,在电炉中1200℃条件下烧结2h;
(4)将烧结后的废渣球采取降温速率为50℃/h降温至400℃,然后从电炉中取出,风吹冷却至常温,得到烧结陶粒。
根据《GB-T 17431.1-2010轻集料及其试验方法》,测试烧结陶粒密度为838kg/m3,筒压强度为4.2Mpa。
根据《HJ 557-2010环境保护标准固体废物浸出毒性浸出方法:水平振荡法》测试烧结陶粒中毒性浸出率<0.1%。
实施例3
本实施例提供一种钻井固态废弃物的无害化处理方法,所述无害化处理方法包括以下步骤:
(1)将钻井废液进行固液分离,得到10kg固态废弃物;
(2)在粉碎后固态废弃物中加入激发剂和胶粘剂,混合搅拌15min,造粒得到粒径为1.5cm的废渣球,其中激发剂为1200mL饱和NaOH溶液(1.0g/mL)和600mL浓度为1.0g/mL水玻璃的混合液,胶粘剂为0.3kg三氧化二铁和0.4kg氧化铝的混合物;
(3)将所述废渣球室内晾干18小时,在干燥炉中250℃条件下预热3h,在电炉中1250℃条件下烧结1.5h;
(4)将烧结后的废渣球采取降温速率为80℃/h降温至400℃,然后从电炉中取出,风吹冷却至常温,得到烧结陶粒。
根据《GB-T 17431.1-2010轻集料及其试验方法》,测试烧结陶粒密度为759kg/m3,筒压强度为4.2Mpa。
根据《HJ 557-2010环境保护标准固体废物浸出毒性浸出方法:水平振荡法》测试烧结陶粒中毒性浸出率<0.1%。
为了更好的说明本发明实施例提供的烧结陶粒的特性,下面将实施例1、2、3制备的烧结陶粒用作轻骨料制备混凝土,水泥采用P.O.42.5,水泥:水:沙:轻骨料质量比为1:0.4:1.2:1.5,混凝土强度测试结果如下表1所示。
表1 测试结果
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
混凝土28天强度 | 31.6MPa | 31.3MPa | 32.6MPa |
由表1结果可知,本发明制备的烧结陶粒作为轻骨料制备混凝土,强度达标,且由实施例1-3中毒性浸出率测试结果可知,本发明制备的烧结陶粒无毒,用于混凝土的制备不存在安全隐患。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钻井固态废弃物的无害化处理方法,其特征在于:所述无害化处理方法至少包括以下步骤:
(1)将钻井废液进行固液分离,得到固态废弃物;
(2)在所述固态废弃物中加入激发剂和胶粘剂,混合,造粒得到废渣球;
(3)将所述废渣球干燥,在200-300℃条件下预热,在1200-1300℃条件下烧结1-2h;
(4)将烧结后的废渣球进行降温处理,得到烧结陶粒。
2.如权利要求1所述的钻井固态废弃物的无害化处理方法,其特征在于:所述激发剂为体积比为1:0.5-2的饱和碱溶液和水玻璃的混合物;和/或
所述激发剂为所述固态废弃物质量的10-30%。
3.如权利要求1所述的钻井固态废弃物的无害化处理方法,其特征在于:所述胶粘剂为Al2O3、Fe2O3、CaCO3中的至少一种;和/或
所述胶粘剂为所述固态废弃物质量的5-10%。
4.如权利要求1所述的钻井固态废弃物的无害化处理方法,其特征在于:步骤(4)中所述降温处理过程为:烧结后首先降温至380-400℃,然后采用风吹法降温至常温,得到烧结陶粒。
5.如权利要求1所述的钻井固态废弃物的无害化处理方法,其特征在于:步骤(4)中所述烧结后首先采用小于100℃/h的降温速率降温至380-400℃。
6.如权利要求1所述的钻井固态废弃物的无害化处理方法,其特征在于:步骤(3)中所述预热时间为2-4h;和/或
步骤(3)中所述干燥条件为:常温下干燥12-24h。
7.如权利要求1所述的钻井固态废弃物的无害化处理方法,其特征在于:步骤(2)中所述废渣球的粒径为0.5-2cm。
8.如权利要求2所述的钻井固态废弃物的无害化处理方法,其特征在于:所述激发剂为体积比为1:0.5-2的饱和碱溶液和水玻璃的混合物,且所述饱和碱溶液为饱和NaOH溶液或KOH溶液中的一种。
9.如权利要求1-8任一项所述的钻井固态废弃物的无害化处理方法,其特征在于:所述烧结陶粒密度为400-1000kg/m3。
10.如权利要求1-8任一项所述的钻井固态废弃物的无害化处理方法制备的烧结陶粒在制备混凝土砌块或轻质墙体材料领域中的应用。
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