CN101805161B - 钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂 - Google Patents
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Abstract
钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂，应用于石油钻井固体废弃物资源化处理制作免烧砖。各组分重量份为：聚合氯化铝3.3～8；磷石膏6～25；生石灰10～26；粉煤灰20～60；硫酸亚铁4.4～12。利用钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂制备免烧砖的方法是：制免烧砖各组分重量份为：钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂10～22；钻井固体废弃物30～55；粗骨料35～45，混合均匀，通过免烧制砖机挤压成形，养护14～21天，制成免烧砖。效果是：能制备免烧砖，经免烧砖采样并做浸水实验，分析得出各项污染物指标均达到一级标准。根据JC422-1991标准检验，该样品所检项目达到标准要求。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻井技术领域，特别涉及钻井固体废弃物资源化处理，是一种钻井固体废弃物制作免烧砖胶结剂。
背景技术
目前，钻井固体废弃物主要包含钻井废泥浆和钻井岩屑。钻井废泥浆为含水量大的稳定凝胶体系，主要由膨润土、重晶石和泥浆处理剂等组成，另还混有少量岩屑和钻井用添加剂，一般含水率在90％左右，膨润土约占5％。钻井岩屑主要为钻井过程产生的地层岩屑。
钻井固体废弃物免烧砖针对钻井固体废弃物综合利用技术研究的技术。由于钻井泥浆具有含土量低、重晶石粉含量高的特点，加入适量粗骨料作为泥浆砖的加固原料，通过胶粘剂在高压力作用下形成高强度整体，使钻井固体废弃物的污染物在砖体中固化。
钻井固体废物制作的免烧砖能够达到国家建筑行业的相关标准，废物利用在建筑材料上是符合当前国家环保节能政策的处理措施。西南油气田所属井站，地理位置以丘陵山区为主，钻井固体废物制作的免烧砖能够有效的利用在井场地面建设，具有一定的经济和社会效益。
题为“一种利用油田污泥制成的免烧砖及其生产方法”CN1526529的专利材料中，采用添加固化剂、河沙、水泥、粉煤灰、水，在压力机上施以500-700KN的压力制成型，脱模，干燥，制成成品。利用水泥中的C2S、C3S等矿物质发生的水化作用形成水化硅酸钙，依靠固化剂辅助形成稳定的胶结结构。但钻井固体废弃物通过添加水泥作为胶结剂制作的免烧砖。由于钻井废泥浆是含水量很大的稳定凝胶体系，添加普通硅酸盐水泥制泥浆砖后，不易养护，钻井废弃泥浆体内水化反应不均匀，局部水份损失快，容易出现裂纹；砖体脆性较高，强度受影响；油污较重的部分，养护过程中砖体容易变形，成品率较低；同时将水泥作为胶粘剂，增加了原材料耗量，增加了成本。
发明内容
本发明的目的是：提供一种钻井固体废物制免烧砖胶结剂，制作一种钻井固体废弃物制作免烧砖胶结剂克服钻井固体废弃物制做的免烧砖容易产生裂纹、变形、强度低、成本高的问题。而且，制备的免烧砖抗压强度达到普通砖MU10标准，浸泡水质达到国家污水综合排放标准一级标准。
本发明采用的技术方案是：钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂，其特征在于：各组分的重量份分别为：聚合氯化铝3.3～8份；磷石膏6～25份；生石灰10～26份；粉煤灰20～60份；硫酸亚铁4.4～12份。所采用的原料均为固体工业级。将各组分混合搅拌均匀，得到钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂。
将上述组合物混合配制在一起，称之为钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂。
制免烧砖各组分重量份为：钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂10～22份；钻井固体废弃物30～55份；粗骨料35～45份，将各组分混合均匀，通过免烧制砖机挤压成形，养护14～21天，制成免烧砖。该剂制作的免烧砖抗压强度能够达到普通砖MU10标准，浸泡水质达到国家污水综合排放标准一级标准。本领域技术人员对免烧砖养护熟知，不详细叙述。
粗骨料包括粒径在4.75～9.75mm的废砖屑、炉渣、冶炼渣、煤矸石、尾矿、河沙或风化石。
对于聚合氯化铝在钻井固体废物制免烧砖胶结剂的作用，聚合氯化铝是成本较低的无机絮凝剂，具有较好的吸附脱稳的作用，吸附钻井固体废物中胶体微粒及悬浮物表面的电荷，降低了Zeta电位，使胶体粒子由原来的相斥变成相吸，破坏了胶团的稳定性，促使胶体微粒相互碰撞，从而形成絮状混凝沉淀，使高分子油污和化学添加剂能够充分包裹在砖体微粒晶体内，减少污染物的浸出；同时也能使钻井固体废弃物中的水份充分析出，能参与水化反映，使制作的砖体不易龟裂。
添加的生石灰同时调节了钻井固废的Ph值，在中性-弱碱性环境下，能更好的发挥聚合氯化铝的絮凝效果。添加的生石灰同时提高体系中的Ca离子，从而提高粉煤灰的活化效率。
粉煤灰本身没有胶凝性能，在常温、常压下、和有水存在时，它所含的大量铝酸盐玻璃体中的活性组分，具有能与Ca(OH)2发生火山灰反应，并生成具有强度的胶凝物质。通过化学激发剂来激发粉煤灰的活性胶凝性能，选用磷石膏和硫酸亚铁能较好的起到粉煤灰激化剂的作用。
本发明通过添加磷石膏、硫酸亚铁、生石灰采用化学活化的方法激发粉煤灰的胶凝性能，在制作免烧砖的过程中，通过高压力的机械挤压，增加颗粒接触表面积，以加快水化反应速度；反应生成的钙矾石晶体在高强度外加压力之下，晶体结构孔隙变越小，强度越高，钙矾石的存在减少了钻井固体废弃物中的水份有余参与水化反映而产生的孔隙量，降低了砖体中的平均孔径，同时加大水化硫铝酸钙和水化硫铁酸钙凝胶的接触面，达到增大砖体强度，防止砖体变形的目的。
本发明的有益效果：本发明钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂，能制备免烧砖，经免烧砖采样并做浸水实验，按《工业固体废物浸出毒性试验方法标准》(GB5086)的采样和浸泡方法，取浸出液分析，分析得出各项污染物指标均达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的一级标准。通过四川省建材产品质量监督检验中心检验认证。根据JC422-1991标准检验，该样品所检项目达到标准要求，该样品所检项目判为合格。
具体实施方式
实施例1：钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂，各组分重量份为：聚合氯化铝4份；磷石膏7份；生石灰24份；粉煤灰60份；硫酸亚铁5份，将各组分混合搅拌均匀，得到钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂。
利用钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂制备免烧砖的方法是：制免烧砖各组分重量份为：钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂15份；龙岗9井、广安10井、广安143井、广安002-H2-X3井和磨西005-H12井五口井钻井固体废弃物37份；粗骨料48份，混合均匀，通过免烧制砖机挤压成形，养护19天，制成免烧砖。粗骨料采用的是粒径在4.75～5.75mm的废砖屑。
通过液压挤压成型的免烧砖按照《非烧结普通黏土砖》JC422-1991标准和《固化废物浸出毒物浸出方法》GB 5086-1997进行分析。按照《非烧结普通黏土砖》JC422-1991标准，所检验的物理性能、力学性能、抗冻性、放射性均达到标准规定值范围。
实施例2：钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂，各组分重量比为：聚合氯化铝5份；磷石膏10份；生石灰21份；粉煤灰50份；硫酸亚铁7份。将各组分混合搅拌均匀。
利用钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂制备免烧砖的方法是：制免烧砖各组分重量比为：钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂20份；钻井固体废弃物40份；粗骨料40份，混合均匀，通过免烧制砖机挤压成形，养护20天，制成6000匹免烧砖用于四川邛崃县地震受灾民居重建。粗骨料采用的是粒径在5.75～6.75mm的煤矸石。
实施例3：钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂，各组分重量比为：聚合氯化铝3.6份；磷石膏13份；生石灰19份；粉煤灰44份；硫酸亚铁5份。将各组分混合搅拌均匀。
利用钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂制备免烧砖的方法是：制免烧砖各组分重量比为：钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂17份；钻井固体废弃物43份；粗骨料40份，混合均匀，通过免烧制砖机挤压成形，养护20天，制成免烧砖。粗骨料采用的是粒径在6.75～7.75mm的煤矸石。
实施例4：钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂，各组分重量比为：聚合氯化铝6份；磷石膏21份；生石灰16份；粉煤灰48份；硫酸亚铁6份。将各组分混合搅拌均匀。
利用钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂制备免烧砖的方法是：制免烧砖各组分重量比为：钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂22份；钻井固体废弃物40份；粗骨料38份，混合均匀，通过免烧制砖机挤压成形，养护20天，制成免烧砖。粗骨料采用的是粒径在6.75～7.75mm的河沙。
实施例5：钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂，各组分重量比为：聚合氯化铝7份；磷石膏8份；生石灰21份；粉煤灰52份；硫酸亚铁7份。将各组分混合搅拌均匀。
利用钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂制备免烧砖的方法是：制免烧砖各组分重量比为：钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂22份；钻井固体废弃物50份；粗骨料35份，混合均匀，通过免烧制砖机挤压成形，养护20天，制成免烧砖。粗骨料采用的是粒径在7.75～8.75mm的风化石。
实施例6：钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂，各组分重量比为：聚合氯化铝4份；磷石膏17份；生石灰23份；粉煤灰41份；硫酸亚铁6份。将各组分混合搅拌均匀。
利用钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂制备免烧砖的方法是：制免烧砖各组分重量比为：钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂18份；钻井固体废弃物40份；粗骨料42份，混合均匀，通过免烧制砖机挤压成形，养护20天，制成免烧砖。粗骨料采用的是粒径在8.75～9.75mm的风化石。
Claims (3)
1.一种钻井固体废弃物制免烧砖所用的胶结剂，其特征在于：各组分重量份为：聚合氯化铝3.3～8；磷石膏6～25；生石灰10～26；粉煤灰20～60；硫酸亚铁4.4～12。
2.一种利用权利要求1所述的钻井固体废弃物制免烧砖所用的胶结剂制免烧砖的方法，其特征是：制免烧砖各组分重量份为：钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂10～22份；钻井固体废弃物30～55份；粗骨料35～45份，将各组分混合均匀，通过免烧制砖机挤压成形，养护14～21天，制成免烧砖。
3.根据权利要求2所述的利用钻井固体废弃物制免烧砖所用的胶结剂制免烧砖的方法，其特征是：所述的粗骨料是：粒径在4.75～9.75mm的废砖屑、炉渣、冶炼渣、煤矸石、尾矿渣、河沙或风化石。
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