CN109574603A - 用水基岩屑制备的免烧制品及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用水基岩屑制备的免烧制品及其制备方法。免烧制品由如下体积份数的组份构成：水基岩屑55~68；碎石20~28；固化剂8~16。本发明既能有效消耗水基岩屑，又能满足油气田建设需要，并且将对环境影响的风险降低到可控程度。

Description

用水基岩屑制备的免烧制品及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种免烧制品及其制备方法，尤其涉及一种用水基岩屑制备的免烧制品及其制备方法。

背景技术

石油工业的蓬勃发展，对国民经济起了重要作用，但在石油天然气勘探开发钻井过程中，不可避免地产生大量废弃物，形成对环境的潜在污染。随钻水基岩屑是油田勘探开发过程中的主要污染源之一，它是一种含粘土、加重材料、各种化学处理剂、污水、污油及钻屑的多相稳态胶体悬浮体系，其危害环境的主要成分是烃类、盐类、各种聚合物、木质素磺酸盐、某些金属离子如汞、铜、砷、铬、锌、铅及重晶石中的杂质。如果不对这些废弃泥浆加以处理，任意排放，或者管理、处理不当，长期堆积经雨水淋滤渗入地下，将对其周边的土壤、植被、地表水和地下水造成严重污染，尤其是其中的重金属及其化合物，可以长期积累于水环境或生物中，给人类生活带来潜在的危害。

钻井水基岩屑是石油天然气工业的主要污染源之一，其废物处理是目前困扰油田的一大难题。在陆上钻井中应用最多的就是就地固化掩埋，该法的优点是工艺简单、成本较低，缺点是只适应一些大坑池地区的废弃岩屑处理，但钻井作业经常处在一些环境敏感地区，尤其对环保的需求较高，传统的掩埋方法由于渗透液、重金属离子等的渗滤、溶出和迁移并不能实现真正的岩屑无害化处理，随着国家的法津法规日益健全，环保要求的提高和油田环保意识的增强，水基岩屑的处理技术的发展势在必行。因此水基岩屑作为建筑材料的资源化利用技术的开发迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种用水基岩屑制备的免烧制品及其制备方法。本发明既能有效消耗水基岩屑，又能满足油气田建设需要，并且将对环境影响的风险降低到可控程度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用水基岩屑制备的免烧制品，其特征在于，由如下体积份数的组份构成：

水基岩屑 55~68；

碎石 20~28；

固化剂 8~16；

水 2~4。

所述组份优选体积配比范围为：

水基岩屑 60~65；

碎石 23~26；

固化剂 10~12；

水 2~4。

所述组份最佳体积配比为：

水基岩屑 65；

碎石 23；

固化剂 10；

水 2。

所述碎石采用强度在Mpa20以上，颗粒直径在2-4cm的规格。

一种用水基岩屑制备的免烧制品的制备方法，其特征在于：将水基岩屑、碎石及固化剂在常温下按所给定的比例进行调和，调和时间为30至60秒，再经压制设备以相应模具制备成免烧砖或砌块，压制设备功率需在15Kw以上。

所述水基岩屑含水率在50%以下的直接用作免烧制品制备，含水率在50%以上的水基岩屑采用破胶干化剂进行破胶脱水降水，经过脱水降水到50%以下后用于免烧制品制备。

所述调和采用强制搅拌机拌和，拌和时间为30至60秒，搅拌速度为35转/分，出料容量为500L。

所述搅拌前需将搅拌筒清理干净，岩屑进入搅拌机前需进行捣碎，呈颗粒状，碎石颗粒直径为1-2毫米。

采用本发明的优点在于：

1、中和岩屑颗粒表面电荷，压缩双电层，从而改善密实度。根据泥浆的形成机理，粘土矿物因晶格取代，使其表面带负电荷，通过固化剂中能产生高价反离子的活性电解质材料中和岩屑颗粒表面电荷，通过增大溶液中的反离子强度来减小扩散层厚度，由于扩散层减薄，颗粒相撞时的距离减少，相互间的吸引力变大。使岩屑中的水分与岩屑颗粒分离，从而增强岩屑的密实度。

2、微晶种结晶生长，形成穿插网络结构，从而提高固化体强度。钻井废泥浆固结体是以钙矾石晶体和硫铁酸钙为结构骨架，未水化的其它物质颗粒以及钻井废泥浆中不溶性物质作为微集料填充于空隙中，使固结物内部结构毛细孔隙“细化”，而三硫型水化硫铝酸钙[3CaO·AL2O3·3CaSO4·32H2O]和水化硫铁酸钙[3(3CaO·AL2O3·Fe2O3·3CaSO4·32H2O)]凝胶作为“粘结剂”将各项结合成整体，形成具有一定抗压强度的固结物，从而将废泥浆中的有害物质固定在固结物中。

3、螯合产物吸附有害离子，从而控制有毒有害产物浸出。本发明基于分离稀土中的金属离子吸附剂改良而成，目的在于收集岩屑水分中的重金属离子，实现固液分离，吸附剂可根据岩屑成分分析加以选择，包括螯合树脂、硅胶螯合剂等。

4、本发明中使用的固化剂材料能够规避传统岩屑或废泥浆的固化大多使用无机胶凝材料（水泥），固化体低强高渗，渗滤液危害大，使用量大，成本高的不利缺点，它基于岩屑或废泥浆的物理与化学特性，调整固化剂组成与特性，固化体高强无渗滤液，工程性能优异，固化剂使用量小，成本相对较低。

5、根据本发明配方制作的水基岩屑免烧制品，作为路基填料时，填料的最小强度（CBR）≥2%，免烧砖及砌块强度在15Mpa以上，浸出液符合GB8978-1996《污水综合排放标准》一级标准。可用于后续钻井土建项目建设使用。既节省了占地面积，又节约了建设成本。

综上，本发明可实现真正意义上的水基岩屑无害化、资源化、减量化应用。如若推广到川渝地区，苏里格、新疆地区将彻底解决水基岩屑的污染及处理成本过高，污染环境等现实问题，因此该工艺的成功研制将带来可观的市场应用环境，前景可观。

具体实施方式

实施例1

一种用水基岩屑制备的免烧制品，由如下体积份数的组份构成：

水基岩屑 55~68；

碎石 20~28；

固化剂 8~16；

水 2~4。

所述组份优选体积配比范围为：

水基岩屑 60~65；

碎石 23~26；

固化剂 10~12；

水 2~4。

优选配比具有以下优点：

1.经处理后的岩屑固化原料在性能的稳定上较有保障。通过缩小组分的原料选择范围，能使批量生产的岩屑固化原料在强度、环保指标上处于较为稳定的范围内，从根本上保证了免烧制品的质量。

2.能更好测算加工的原料消耗及成本。在进行集中规模化生产时，缩小组分的原料选择范围，可以较好的测算原料中固化剂以及碎石的需求量，利于材料组织以及成本控制。

所述组份最佳体积配比为：

水基岩屑 65；

碎石 23；

固化剂 10；

水 2。

所述最佳配比组分是在优选配比的范围内，在环保指标满足要求的前提下，使岩屑耗量、制品物理强度以及成本等各项指标达到最优的平衡点。

所述碎石采用强度在Mpa20以上，颗粒直径在2-4cm的规格。

所述固化剂可采用专利号201710701578 .3公开的处理剂。

一种用水基岩屑制备的免烧制品的制备方法，包括：将水基岩屑、碎石及固化剂在常温下按所给定的比例进行调和，调和时间为30至60秒，再经压制设备以相应模具制备成免烧砖或砌块。

所述水基岩屑含水率在50%以下的直接用作免烧制品制备，含水率在50%以上的水基岩屑采用破胶干化剂进行破胶脱水降水，经过脱水降水到50%以下后用于免烧制品制备。

所述调和方式采用强制搅拌机拌和。本次实施选用拌合设备为JS150型滚筒式强制搅拌机，拌和时间为30至60秒，搅拌速度为35转/分，出料容量为500L。搅拌前需将搅拌筒清理干净，岩屑进入搅拌机前需进行捣碎，呈颗粒状，碎石颗粒直径为1-2毫米。

实施例2

本发明水基岩屑免烧制品是由以下组分制成的，用量为体积份：

水基岩屑 55

碎石 28

固化剂 16。

所述固化剂由土壤固化技术发展而来，由特种无机/有机材料、特种固化材料构成。是一项在岩屑里加入适量的固化剂，使岩屑、水、固化材料之间发生一系列的水解和水化反应，在岩屑颗粒表面产生胶凝物质、结晶物质等，使固化体具备一定的结构强度等特性，并能够得到有效利用的新兴产品。

按上述各组分配制成本发明的水基岩屑免烧制品的方法是：

将水基岩屑、碎石及固化剂在常温下按所给定的比例进行调和，调和方式一般采用强制搅拌机拌和，拌和时间为30至60秒。调和完成后即可用作路基填料使用，再经压制设备以相应模具制作成免烧砖及砌块。

调和方式采用强制搅拌机拌和。搅拌前需将搅拌筒清理干净，岩屑进入搅拌机前需进行捣碎，呈颗粒状，涉及的出料容量、搅拌转速等指标均参考所选用搅拌机型号的标准技术参数。

组分中的水基岩屑以含水率的不同处理方式不同，含水率在50%以下的水基岩屑可直接用作免烧制品制作，含水率在50%以上的水基岩屑采用破胶干化剂进行破胶脱水降水，经过脱水降水后的岩屑可用于免烧制品制作。组分中的碎石宜采用强度在Mpa20以上，颗粒直径在2-4cm的规格。组分中的固化剂由特种无机/有机材料、特种固化材料构成，是固化各类土壤、泥浆和油田废弃物等的高效、环保处理材料。

在实现岩屑资源再生利用的基础上，为满足就地生产、就地消耗的利用原则，制成品主要是满足石油钻井土建项目建设需要，因此岩屑制成的免烧砖及砌块除强度指标外，还需达到以下标准：

Claims (8)

1.一种用水基岩屑制备的免烧制品，其特征在于，由如下体积份数的组份构成：

水基岩屑 55~68；

碎石 20~28；

固化剂 8~16；

水 2~4。

2.根据权利要求1所述的用水基岩屑制备的免烧制品，其特征在于：所述组份优选体积配比范围为：

水基岩屑 60~65；

碎石 23~26；

固化剂 10~12；

水 2~4。

3.根据权利要求2所述的用水基岩屑制备的免烧制品，其特征在于：所述组份最佳体积配比为：

水基岩屑 65；

碎石 23；

固化剂 10；

水 2。

4.根据权利要求3所述的用水基岩屑制备的免烧制品，其特征在于：所述碎石采用强度在Mpa20以上，颗粒直径在2-4cm的规格。

5.根据权利要求1所述的用水基岩屑制备的免烧制品的制备方法，其特征在于：将水基岩屑、碎石及固化剂在常温下按所给定的比例进行调和，调和时间为30至60秒，再经压制设备以相应模具制备成免烧砖或砌块，压制设备功率需在15Kw以上。

6.根据权利要求5所述的用水基岩屑制备的免烧制品的制备方法，其特征在于：所述水基岩屑含水率在50%以下的直接用作免烧制品制备，含水率在50%以上的水基岩屑采用破胶干化剂进行破胶脱水降水，经过脱水降水到50%以下后用于免烧制品制备。

7.根据权利要求6所述的用水基岩屑制备的免烧制品的制备方法，其特征在于：所述调和采用强制搅拌机拌和，拌和时间为30至60秒，搅拌速度为35转/分，出料容量为500L。

8.根据权利要求7所述的用水基岩屑制备的免烧制品的制备方法，其特征在于：所述搅拌前需将搅拌筒清理干净，岩屑进入搅拌机前需进行捣碎，呈颗粒状，碎石颗粒直径为1-2毫米。