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CN105967649A - 以油基钻屑残渣制备烧结砖的方法 - Google Patents

以油基钻屑残渣制备烧结砖的方法 Download PDF

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CN105967649A
CN105967649A CN201610301735.7A CN201610301735A CN105967649A CN 105967649 A CN105967649 A CN 105967649A CN 201610301735 A CN201610301735 A CN 201610301735A CN 105967649 A CN105967649 A CN 105967649A
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周伯均
金吉中
周泽军
张召基
何勇
熊德明
王朝强
张春
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Sinopec Chongqing Fuling Shale Gas Exploration and Development Co Ltd
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Chongqing Fuling Shale Gas Environmental Protection Research And Development And Technical Service Center
Sinopec Chongqing Fuling Shale Gas Exploration and Development Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种以油基钻屑残渣制备烧结砖的方法。是分别将页岩和煤矸石粉碎成粒径小于或等于1.0mm的页岩粉和煤矸石粉，将页岩粉、煤矸石粉、油基钻屑残渣和粉煤灰混合搅拌均匀得固相混合料，再向固相混合料中加入水混合搅拌均匀得半干状混合料，将半干状混合料输送至真空挤压砖机中真空挤压成型，并切制成砖坯，经干燥、焙烧、冷却而成；所述半干状混合料中各组份的重量百分比为：页岩粉27～65%、煤矸石粉6～9%、油基钻屑残渣9～45%、粉煤灰2～6%、水11～19%。本发明不但能够制造出合格的建筑用砖，而且有效地实现了油基钻屑残渣的安全环保处置和资源化综合利用，使油基钻屑残渣不再占用土地和污染环境。

Description

以油基钻屑残渣制备烧结砖的方法
技术领域
本发明涉及建筑用砖的制备方法，特别是以油基钻屑残渣制备烧结砖的方法。
背景技术
我国是页岩气资源大国，资源丰富，开发潜力大，商业条件好，发展前景广阔。开发利用好页岩气对满足我国不断增长的能源需求、优化能源结构、提高能源效率、促进节能减排和促进经济社会发展意义重大。目前，我国正大力推进页岩气勘探开发工作，以我国第一个实现大规模商业化开发的大型页岩气田—涪陵页岩气田为例，已布置了200多口页岩气井，建成了产能50亿立方/年。页岩气勘探开发的核心技术是水平井分段压裂技术，水平段页岩气层钻井采用以柴油作为基液，添加其他试剂组成的油基钻井液，在钻井过程中切削地层岩石而产生的碎屑通过油基钻井液带出，产生油基钻屑。据统计，单口井的油基钻屑产生量约200～250立方米，而油基钻屑属于危险固体废物，环境危害性大，处理难度大、处理成本高。
目前油基钻屑采取的处理措施为：通过在钻井平台集中收集后运输至油基钻屑回收利用站，采用热解析技术处理，即通过半自动设备投加到加热反应炉内并加入分离剂搅拌，加热至270℃左右反应约10小时，实现油、钻屑的分离。使处理后的油基钻屑含油率控制在0.3％以下，所得到的灰黑色粉末即是油基钻屑残渣，然后再对其进行固化填埋处置。
油基钻屑残渣的粒径为0.05～0.8mm，其含有(质量百分比含量)：SiO245％～59％、CaO 5％～14％、Al2O36％～11％、SO30.8％～1.5％、MgO 1％～3％、Fe2O32％～3％、K2O1％～3％、Na2O 0.2％～1.0％，烧失量为8％～10％；其放射性核素含量符合GB6566-2010建筑主体材料核素含量指标，即IRa≤1.0Bq/Kg、Iγ≤1.0Bq/Kg。
但目前油基钻屑残渣采取的固化填埋处理方式存在如下问题：固化占地面积大、数量多、土建成本高；固化作业若施工质量有缺陷，还存在一定的环境污染风险。故页岩气勘探开发中产生的油基钻屑残渣的安全环保处置和资源化综合利用是当前迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种以油基钻屑残渣制备烧结砖的方法，以实现油基钻屑残渣的安全环保处置和资源化综合利用。
本发明所述以油基钻屑残渣制备烧结砖的方法，是分别将页岩和煤矸石粉碎成粒径小于或等于1.0mm的页岩粉和煤矸石粉，将页岩粉、煤矸石粉、油基钻屑残渣和粉煤灰混合搅拌均匀得固相混合料，再向固相混合料中加入水混合搅拌均匀得半干状混合料，将半干状混合料输送至真空挤压砖机中真空挤压成型，并切制成砖坯，经干燥、焙烧、冷却而成；所述半干状混合料中各组份的重量百分比为：页岩粉27～65％、煤矸石粉6～9％、油基钻屑残渣9～45％、粉煤灰2～6％、水11～19％。
真空挤压成型时的压力为11～14MPa。
所述焙烧在隧道窑中进行，隧道窑中部的温度为880℃～1000℃，砖坯在隧道窑中部的停留时间为96～110分钟。隧道窑中部的温度即是隧道窑内的最高温度。
所述的粉煤灰可优选燃煤电厂烟道中排出的粉尘，为符合GB/T1596-2005的Ⅱ级F类粉煤灰。
所述的油基钻屑残渣是指：在页岩气勘探开发水平井钻井过程中将产生油基钻屑，将该油基钻屑采用热解析技术处理，使处理后的油基钻屑含油率控制在0.3％以下，所得到的灰黑色粉末，其粒径为0.05～0.8mm，其含有(质量百分比含量)：SiO245％～59％、CaO 5％～14％、Al2O36％～11％、SO30.8％～1.5％、MgO 1％～3％、Fe2O32％～3％、K2O1％～3％、Na2O 0.2％～1.0％，烧失量为8％～10％。
本发明所用油基钻屑残渣化学组分与页岩较为类似，故所制砖坯在隧道窑内焙烧过程中，在低温阶段去脱原料中的吸附水及结合水，有机物燃烧；当温度在700～800℃时，高岭石、伊利石矿物脱水，晶体结构被破坏；当温度在800～900℃时，坯体中的长石不断熔融，并熔解残渣中分解物和细石英，坯体中的长石不断熔融，并熔解黏土分解物和细石英，从而促进残渣中矿物的分解和莫来石的形成；当温度在900～1000℃时，钙长石、赤铁矿及液态玻璃相生成越来越多，气孔间有较多的细小晶相和玻璃相物质填充最终坯体达到最致密状态，烧结成砖。
本发明采用油基钻屑残渣和其它廉价资源作为制砖原料，不但能够制造出合格的建筑用砖，而且有效地解决了油基钻屑残渣的处置和资源化利用问题，使油基钻屑残渣不再占用土地和污染环境，并且制成的砖具备了粘土烧结成品砖的性能，具有抗压强度好，不变形，价廉等优点。由于油基钻屑残渣和煤矸石在烧成时本身会产生一定的温度，所以烧成温度较低，节约了能源。
具体实施方式
实施例1：
以油基钻屑残渣制备烧结砖的方法是：
分别将页岩和煤矸石粉碎成粒径为1.0mm的页岩粉和煤矸石粉，将页岩粉、煤矸石粉、油基钻屑残渣和粉煤灰混合搅拌均匀得固相混合料，再向固相混合料中加入水混合搅拌均匀得半干状混合料，该半干状混合料中各组份的重量百分比为：页岩粉27％、煤矸石粉7％、油基钻屑残渣45％、粉煤灰2％、水19％。
将半干状混合料输送至真空挤压砖机中真空挤压成型，成型压力为14MPa，将成型的物料切制成砖坯，经干燥后在隧道窑中进行焙烧，隧道窑中部的温度为880℃，砖坯在隧道窑中部停留96分钟，冷却后即得成品砖。
所述的粉煤灰为燃煤电厂烟道中排出的粉尘，符合GB/T1596-2005的Ⅱ级F类。
实施例2：
以油基钻屑残渣制备烧结砖的方法是：
分别将页岩和煤矸石粉碎成粒径为1.0mm的页岩粉和煤矸石粉，将页岩粉、煤矸石粉、油基钻屑残渣和粉煤灰混合搅拌均匀得固相混合料，再向固相混合料中加入水混合搅拌均匀得半干状混合料，该半干状混合料中各组份的重量百分比为：页岩粉39％、煤矸石粉6％、油基钻屑残渣35％、粉煤灰3％、水17％。
将半干状混合料输送至真空挤压砖机中真空挤压成型，成型压力为13MPa，将成型的物料切制成砖坯，经干燥后在隧道窑中进行焙烧，隧道窑中部的温度为900℃，砖坯在隧道窑中部停留100分钟，冷却后即得成品砖。
所述的粉煤灰为燃煤电厂烟道中排出的粉尘，符合GB/T1596-2005的Ⅱ级F类。
实施例3：
以油基钻屑残渣制备烧结砖的方法是：
分别将页岩和煤矸石粉碎成粒径为0.8mm的页岩粉和煤矸石粉，将页岩粉、煤矸石粉、油基钻屑残渣和粉煤灰混合搅拌均匀得固相混合料，再向固相混合料中加入水混合搅拌均匀得半干状混合料，该半干状混合料中各组份的重量百分比为：页岩粉49％、煤矸石粉7％、油基钻屑残渣25％、粉煤灰4％、水15％。
将半干状混合料输送至真空挤压砖机中真空挤压成型，成型压力为13MPa，将成型的物料切制成砖坯，经干燥后在隧道窑中进行焙烧，隧道窑中部的温度为950℃，砖坯在隧道窑中部停留105分钟，冷却后即得成品砖。
所述的粉煤灰为燃煤电厂烟道中排出的粉尘，符合GB/T1596-2005的Ⅱ级F类。
实施例4：
以油基钻屑残渣制备烧结砖的方法是：
分别将页岩和煤矸石粉碎成粒径为0.5mm的页岩粉和煤矸石粉，将页岩粉、煤矸石粉、油基钻屑残渣和粉煤灰混合搅拌均匀得固相混合料，再向固相混合料中加入水混合搅拌均匀得半干状混合料，该半干状混合料中各组份的重量百分比为：页岩粉57％、煤矸石粉8％、油基钻屑残渣18％、粉煤灰5％、水12％。
将半干状混合料输送至真空挤压砖机中真空挤压成型，成型压力为12MPa，将成型的物料切制成砖坯，经干燥后在隧道窑中进行焙烧，隧道窑中部的温度为1000℃，砖坯在隧道窑中部停留110分钟，冷却后即得成品砖。
所述的粉煤灰为燃煤电厂烟道中排出的粉尘，符合GB/T1596-2005的Ⅱ级F类。
实施例5：
以油基钻屑残渣制备烧结砖的方法是：
分别将页岩和煤矸石粉碎成粒径为0.2mm的页岩粉和煤矸石粉，将页岩粉、煤矸石粉、油基钻屑残渣和粉煤灰混合搅拌均匀得固相混合料，再向固相混合料中加入水混合搅拌均匀得半干状混合料，该半干状混合料中各组份的重量百分比为：页岩粉65％、煤矸石粉9％、油基钻屑残渣9％、粉煤灰6％、水11％。
将半干状混合料输送至真空挤压砖机中真空挤压成型，成型压力为11MPa，将成型的物料切制成砖坯，经干燥后在隧道窑中进行焙烧，隧道窑中部的温度为980℃，砖坯在隧道窑中部停留107分钟，冷却后即得成品砖。
所述的粉煤灰为燃煤电厂烟道中排出的粉尘，符合GB/T1596-2005的Ⅱ级F类。
上述本发明5个实施例的各原料配比如表1所示；各实施例所制得的烧结砖的各项基本性能如表2所示。
表1本发明5个实施例的各原料配比
表2 5个实施例制得烧结砖的各项基本性能
由表2可知，本发明制得的烧结砖的出窑抗压强度为10.4～19.0MPa，能够满足GB5101-2003《烧结普通砖》中MU10～MU20型号建筑用砖相应的强度要求。各实施例烧结砖的冻融后抗压强度损失率均低于2％，并在水中长期(半年)浸泡无软化和质量损失现象，可应用于建筑用砖。并且所制得的烧结砖浸出液中的重金属浓度及相关指标远低于《GB5085.7-2007危险废物鉴别标准通则》和《GB8978-1996污水综合排放标准》，不会对环境造成二次污染，实现了对页岩气油基钻屑残渣的无害化和资源化综合利用。

Claims (4)

1.以油基钻屑残渣制备烧结砖的方法，其特征在于：分别将页岩和煤矸石粉碎成粒径小于或等于1.0mm的页岩粉和煤矸石粉，将页岩粉、煤矸石粉、油基钻屑残渣和粉煤灰混合搅拌均匀得固相混合料，再向固相混合料中加入水混合搅拌均匀得半干状混合料，将半干状混合料输送至真空挤压砖机中真空挤压成型，并切制成砖坯，经干燥、焙烧、冷却而成；所述半干状混合料中各组份的重量百分比为：页岩粉27～65%、煤矸石粉6～9%、油基钻屑残渣9～45%、粉煤灰2～6%、水11～19%。
2.根据权利要求1所述以油基钻屑残渣制备烧结砖的方法，其特征在于：真空挤压成型时的压力为11～14MPa。
3.根据权利要求1所述以油基钻屑残渣制备烧结砖的方法，其特征在于：所述焙烧在隧道窑中进行，隧道窑中部的温度为880℃~1000℃，砖坯在隧道窑中部的停留时间为96~110分钟。
4.根据权利要求1所述以油基钻屑残渣制备烧结砖的方法，其特征在于：所述的粉煤灰为燃煤电厂烟道中排出的粉尘，符合 GB/T1596-2005 的Ⅱ级 F类。
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