1309991 ， 九、發明說明： .【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種利用鑽井作業過程所產生之廢棄 物進行造粒及製作成透水性材料之方法，特別是指一種利 用油氣鑽探、地質鑽探等鑽井作業過程所產生廢泥聚與地 質鑽屑混合廢棄物，經資源化再利用製作成透水性材^， 以供作為地面鋪設基材、濾材、生物附著床等相關用途。 【先前技術】 _ 按’目前對於廢棄物之避免產生已成現今國際間普遍 所採納的廢棄物質處s基本原貝,】，廢棄物減量、：身源化再 利用終將成為無法抵擔的趨勢，尤其在本國因地狹人稠、 資源匿之，對於任何廢棄物不論以焚化處理，抑或掩埋處 置，所衍生的處理成本將曰益倍增，也為環境帶來沈重的 負荷。因此’廢棄物質的資源化再利用成為政府近年來積 極推廣的工作，不論在產業界或學術研究單位，各類廢棄 物的再利用方法逐漸被開發、應用，國内產業綠色生產意 識漸興，例如，焚化灰渣、建築廢材、廢玻璃、廢棄塑膠' 廢輪胎、廢鑄砂等物質再利用成各類資源化產品。 依據中以油股份有限公5Ί探採事業料年來進行 天然氣鑽探所產生之廢泥漿與地質鑽屬混合廢棄物統計， 每口井以掩埋處理之費用在數百萬元至千餘萬元不等，在 鑽井作業所產生之廢棄物其處理成本相當龐大，若無法有 效利用該廢棄物進行資源再利用、回收或製成其他用途， 則勢必會造成鐵井或開挖過程相當大的成本貞擔，且必須 6 B09991 面對廢棄物掩埋、棄置或處理程序是人 故如何將鑽井所產生之廢棄物加以付合法源之問題， 符合環保概念，為現今業界相备 文進行= 貝源利用，並 【發明内容】 胃_之課題及研究方向。 爰是，本發明之主要目的，旨 業過程所產生之廢棄物製作成透水性材料一種利用鑽井作 油氣鑽探或地質鑽探過程所產生混合廢棄巧鑽 及地質鑽屑）進行資源化再利用發明，以’ 供作地面賴基材、濾、材、生物附著床等相關 者。 曰 本發明之次一目的，旨在提供一種鑽井 生之廢棄物製作成透水性材料之方法，係以鑽t =產 物為主要原料且不使用化學黏合劑’使廢棄物再 達90%，以達兼具環保及經濟效益者。 ^鬲 為達上述之目的，本發明之利用鑽井作業過 之廢棄物製作成透水性材料之方法，其包括下列步驟生 (β)將廢棄物以1〇〇〜丨⑽^烘乾去除水分， 粒徑範圍約0.001〜2職的乾燥顆粒粉末，以形成主體房製成 料；⑴絲㈣絲顆㈣末進行造粒，並製成= c 將熟粒料混拌約5〜15 _的黏土及 的水以形成漿料，並將混拌均勻之漿料置如模具中； ⑷以50〜150 kgf/cm2壓力壓定成型 坏體； 力成濕 7 1309991 成品⑷將科如_〜测t高溫誠—透水性基材 製杨⑽料研磨方式 塊破碎方法之其_。 式係為水霧凝集粉末方法或成 破碎ί研:::施例中’該成塊破碎方法係將乾燥凝結塊 破碎f研磨至粒徑成型約於需要之大小（〇 5〜1〇随）。 及8〜、(e)將祕料混拌約5〜15 wt%的黏土 ^ 水以形絲料，其黏土混拌最佳比例為8〜12 义，水为此拌最佳比例為8〜20%。 n5J：^ 另v驟（d )將濕坏體以高溫燒成其 為麵且燒結時間為U 3小時取私…皿度 而上述將廢棄物乾燥顆粒粉末進行造粒 料係以水霧凝集粉末方法進行造粒方法，針對透=基二 :枓粒徑多:圍約0.01_以下的乾燥顆粒粉末，製作成熟粒 料方法，其步驟包括： (a)將乾躁顆粒粉末盛放一平盤容器中· ⑻將平盤容器置於水平搖錢器中，以⑽〜剔 rjpin轉速進行搖盪；
Cd於搖中在平盤容器上方進行水霧喷灑， 8 1309991 使乾燥顆粒粉末凝集成粒狀，以形成顆粒初核，· ⑷停止喷灑水霧，並持續以1〇〇〜_ _轉速搖 =粒初機钱更大聽，待難初餘徑成型約 於〇. 5〜10 mm停止搖盪，即形成生粒料，· (e)將上述生粒料進行燒製以形成熟粒料。 在-較佳實施例巾，該步驟（a)之 放於平盤容器中之盛放厚度超過2咖。” / μ盛 在一理想實_中，該步驟⑴其 粒徑小於0.5 mm。 務1德之水滴 該步驟㈤其水平·_ +之最麵鄕 〜谓rpm。 在另-較佳實施例中，該步驟（e 製溫度為_〜刪。c，且燒製時間卜5小時科最佳燒 【實施方式】 兹為便於貴審杳委昌合b宙、往 & 造、使用及其特徵有更^声貝月^進一步對本發明之構 發明人塞屮；Γΐ 明確、詳實的認識與瞭解， X舉出較佳之實施例，配合圖式詳細說明如下： 在油氣鑽探、地質鑽探及水井鑽鑿 產生廢泥«與地質鑽屑混合廢棄物生性=將 產生之_物又多為地作業過程所 所產生之廢棄物而言，應屬於少量、低毒性=多:業 依據我國職署所公告奸隸㈣試驗rT=t 1309991 * Characteristic Leaching Procedure ’ 簡稱 TCLP)，分軒 -三口油氣鑽探井產生廢泥漿與地質鑽屑混合廢棄物，結果 如表1。 由有害事業廢棄物認定標準」附表2所列管制檫率 中之有害物質項目，八項重金屬及苯的分析結果顯示，其 毒性溶出試驗值均低於有害事業廢棄物認定標準管制值了 顯示鑽探過程所產生之鑽屑、廢泥漿等廢棄物應可視為〜 般事業廢棄物，而非有害事業廢棄物。而另以全含量消化 籲方式77析其重金屬成分，結果顯示混合廢棄物樣品中主要 的^屬成分為鐵及紹，其他如每、鎮、納、卸、猛亦含相
Γ309991
Ca 51. 18 44. 77 405 — Cd ND ND ND 1.0 Cr 0. 23 0. 21 0. 01 5. 0 Cu ND ND ND 15. 0 Fe 4. 48 0. 24 2. 32 — K 8. 73 15. 70 11. 26 一 Li ND ND ND — Mg 1. 33 2. 72 12. 67 — Mn 4. 00 0. 95 11. 76 — Ni ND ND 0. 77 — Pb 0. 14 ND ND 5. 0 Zn 0. 06 ND 0. 20 — As 0. 04 0. 04 ND 5. 0 Hg ND ND ND 0. 2 ΤΡΗ 153. 1 3. 612 ND 一 苯 0. 085 ND ND 0· 5 曱苯 0.468 ND ND — 乙苯 0. 110 ND ND — 二甲苯 2. 39 ND ND — 註：ΤΡΗ、苯、甲苯、乙苯及二甲苯等分析項目為全量分 析，單位為：mg/kg。 管制值係指「有害事業廢棄物認定標準」附表三所列溶出 標準。 11 Ϊ309991 附表2 總固體含量（％) 揮發固體含量（％) 固定性固體含量（％)
樣品名稱 含水率（％) 灰份（％) 可燃份（％)
:本發月之方法係將油氣鑽探井之混合廢棄物樣品 以火、相於100〜1()51供乾（約24小時），並經研磨後，進 仃粉末粒徑分析，其結果顯示於圖5 (Α)至（c)。由圖5 ⑷可看ώ，經前處理後，i E井廢棄物乾燥粉末之粒押 約在0.001〜〇.425mm範圍間，其中主要分佈於〇 〇〇5〜 〇.〇38咖’佔整體的63%以上；而2料廢㈣乾燥粉末 則約在0.001〜〇.425mm粒徑範圍間（參圖5 (Β^，其中 79=以上分佈於〇._〜〇. G1_;而3號井廢棄物，其分 佈範圍與1號井相似，都在Q.謝〜G 425mra㈤（參圖5 (C))’而多數分佈於〇.〇2〜0. 15mm，佔76%以上。 十經研磨處理之乾燥粉末樣品另以X光繞射進行礦物相 鑑定分析該混合廢棄物成份包括：重晶石、石英，白雲母、 方解石、南嶺石、斜長石、伊萊石/膨潤石混層石廣物及綠泥 石等。 請參圖1所示’本發明之利用鑽井作業過程所產生之 12 1309991 成透水性材料之方法，而本實施例中係以將廢 :步透水磚為例，首先係將現場鑽井混合廢棄物經 取除雜質、粗大顆粒。並依步驟(a)自鑽井現場 小心廢棄物生料，以棋箱於1〇〇〜1〇5。〇供乾（約Μ ，顆粒於/經研磨後’製成粒徑範圍约G.GG卜2腿的乾燥 顆粒it ^成主體原料；再如步驟⑴將廢棄物乾燥 枱末進行造粒，並製成熟粒料。
較佳實施财’該造粒方式係可採水霧凝集粉末 法^仃造粒成生粒料，絲㈣崎製成熟粒料。 '^帛2至3圖所tf ’該水霧凝⑽末方法進行造粒 針對原料粒徑範圍約㈣随以下的乾燥顆粒粉末， 熟粒料方法，其步驟包括：將乾燥粉末4盛放一平 今益2中’且盛放厚度超過2mm。並將平盤容器2置於 2旋轉震堡器1 2中，以1⑽〜期咖轉速（最佳搖盪轉 逮為150〜200 rpm)進行搖盡，於搖盈過程中在平盤容器 13 1 上方利用―水㈣灑11 1進行錢轉6,使乾燥粉末°4 2 凝集成粒狀，以形成顆粒初核。上述水霧6噴灑時之 粒徑小於0.5 mm。 @ 待停止喷灑水霧6，並持續以1〇〇〜3〇〇 rpm轉速搖 盪’使顆粒初核凝集成更大成形顆粒5，待成形顆粒5初 核粒徑成型約於0.5〜10 mm停止㈣，即形成生粒料並進 行燒製以形成熟粒料，而生粒料最佳燒製溫度為8〇〇〜 1000°C ’且燒製時間1〜5小時。 待燒製完成形成熟粒料後即進行步驟（c )，取上述掣 Γ309991 程之熟粒料，添加約5〜丨5 %黏土，再加入1 〇〜2 Ο %水， • 充分混拌均勻，為透水缚槳料。在一理想實施例中，熟粒 料及黏土混拌比例最佳約為8〜〗2wt% ’其水混拌比例最 佳約為8〜20%的，以形成混拌均勻之漿料填充入所須形 狀模具中待成型步驟。 上述漿料置入模具中後即進行成型步驟，以50〜150 kgf/cm2壓力壓定成塑（最佳壓定成型之壓力為75〜 115kgf/cm2。）以形成濕坏體，待成型後脫模取出透水磚 • 試體濕坯。 將透水磚試體濕坯S入咼溫爐内燒成，將濕坏體以 1000〜1500t：高溫燒成2小時，取出即完成透水性基材成 品（請參圖4)。 --- —.. 表3利用鑽井廢棄物製成透水性基材成品性質檢測结果 廢棄物來源 1號井 2號井 3號井 產品使用廢棄物比 率，％ 90 89 89 抗壓強度，kgf/cm2 362 ~~ —. 499 1097 本發明係為首次針對油氣鑽探或地質鑽探過程所產 生混合廢棄物（廢鑽井泥漿及地負鑽屑）進行資源化再利 用發明，製成透水性基材之抗壓強度可達350〜1200 kgf/cm2,透水係數（15°C )範圍 1χ1〇一3〜5χ1〇〜2 cm/sec(參 •表3)。且僅以鑽井混合廢棄物為主要原料不需使用化學黏 合劑，使廢棄物再利用率高達近90%。 Ϊ309991 水係i ~r-—— _______ cm/sec(15°C ) 3.9〇χ1〇-3 5.37x10-3 8. 1〇χ1〇-3 * —— ___________ 因近年來許多先進國家鑑於都市地面水泥化日趨嚴 重，-旦降雨’雨水即成逕流且迅速流失，造成地下水資 源回補不足或地下水涵養貧乏等問題，因此利用本發明之 透水性基材作為土地、道路舖面，使降雨由地表吸收，減 少雨水的逕流量，減低排水系統的負荷、補充地下水，增 加水分涵養之功能並減少都市熱島效應等作用。 # 而本發明所完成之透水性基材適用於舖設目前大多 使用於荷重條件較溫和的行人步道，例如：街道、徒步區、 車站前的廣場或公園廣場等的開放空間。而車道的透水性 舖》又主要適用於輕量父通道路，例如：停車場，商店街 或住宅地等行人與車輛共同通行道路等。 旦且於許多在運動設施中，具有透水機能的舖設，也可 ^里，用，例如：田徑賽場的跑道、棒球場等球場及學校 操場等。此外，關私有地例如：建地寬廣的卫場内部份 •道路或停車場，住宅地内外的停車場等也可適用透水性舖 設。 而現有透水性材料相關產品與技術中相關發明有如 我國公告第292275號專利案「垃圾焚化灰渣製造透水基材 方法」、公告第225906號專利案「環保透水磚結構及其製 法」、公告苐513 5 0 3號專利案「保水透水碑之製法」以及 專利申s青案第91132148號「環保回收廢塑料製成植草磚及 透水碑產品系列及其製造方法」等。雖揭露了透水性材料 15 1309991 • 相關產品之技術，但對於利用鑽井作業過程所產生之廢棄 • 物所製作透水性材料之類似技術目前在業界尚未有開發， 上述專利案多半係以垃圾焚化所剩餘之灰潰及多種材料之 結合來達成，亦並非利用鑽井作業過程所產生之廢棄物回 收再利用。 故本發明除可有效利用油氣鑽探或地質鑽探過程所 產生混合廢棄物（廢鑽井泥漿及地質鑽屑）進行資源化再 利用，並製作成透水性材料以供作為地面鋪設基材、濾、材、 • 生物附著床等相關用途或多種場所舖設，使產品使用廢棄 物比率幾近90%極具利用效率，並大為降低處理廢棄物之 成本，俾達一兼具環保及經濟效益之目的者。 惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不 能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利 範圍及發明說明書内容所作之簡單的等效變化與修飾，皆 應仍屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 • 第1圖，係本發明鑽井混合廢棄物製作成透水基材之 流程圖； 第2圖，係本發明之乾燥粉末水霧喷灑造粒設備配置 不意圖， 第3圖，係本發明之鑽井混合廢棄物製成透水基材粒 料之不意圖， 第4圖，係本發明之鑽井混合廢棄物製成透水基材成 品之不意圖， 16 Γ309991 第5圖，係本發明之各號井鑽井廢棄物雷射分析圖。 【主要元件符號說明】 1 ··水霧喷灑器 2··平盤容器 3··水平旋轉震盪器 4·.乾燥粉末 5··成形顆粒 6 · ·水霧
17