[发明专利]一种钻井废弃物-粉煤灰-页岩基烧结制品及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种烧结制品，属于废弃资源循环利用领域，具体涉及一种钻井废弃物-粉煤灰-页岩基烧结制品及其制备方法。

背景技术

经济的飞速发展带来了资源、能源的巨大消耗，石油、天然气的需求量日益增加，石油、天然气的开采量也随之增加。钻井废泥浆是石油、天然气钻井过程中不断排出的废弃物，具有平衡地层压力，冷却润滑钻头钻具等多重功能。这些废泥浆为一种由黏土、加重材料、各种化学处理剂、污水、污油及钻屑等多种物质组成的胶体分散悬浮体系，其中含有的大量重金属、油类、盐类等污染物，对环境尤其是地下水构成严重危害。国内外一般采用回注、回填、坑内密封、注入安全地层、焚烧法、微生物法以及固化处理等方法处理钻井废泥浆。但这些方法仍存在一些不足之处，例如，回注、回填、坑内密封、注入安全地层等处理方法短期效果较好，但随着时间推移，有害物质仍然容易浸出，向外界泄漏，造成地层污染，对环境仍存在一定的风险性；焚烧法将可燃性固体废物氧化分解，可以减少容积、去除毒性、回收能量，但该方法费用很高；微生物法利用微生物将污染物消解掉，但该方法容易造成土壤板结、盐碱化等问题；常用的固化法是将有害物质固定在惰性材料中使其稳定的方法，该方法处理污泥量大、处理效果较好，但是工艺较为复杂、成本较高，若处理不当、监管不利，极易造成环境污染。

粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是火力发电厂排出的主要固体废弃物。粉煤灰的化学组成与粘土相似，其中SiO₂与Al₂O₃总量达到约70～90％(质量百分数)，理论上可以替代粘土生产烧结制品。被除尘器捕获的飞灰，以湿排形式排放后，将使飞灰中的有害成分溶入水中，最终污染地表水和地下水。

以上废弃物若不加处理直接排放，将会造成严重污染，甚至会危及人类生命健康。因此，合理有效地将上述废弃物加以利用，对于保护环境、发展循环经济、建设环境友好型社会等具有重要的现实和长远意义。

烧结制品由于其优良的耐久性、耐火性、耐腐蚀性等特性而受到人们的青睐。目前，我国房屋建筑材料中70％是墙体材料，其中粘土烧结砖占据主导地位。然而，生产粘土砖每年消耗大量粘土资源、破坏大量耕地。为保护耕地，从2010年起，全国各城市全面禁粘，利用固体废弃物制备烧结制品已经成为当下发展的重点。由于钻井废泥浆、粉煤灰具有与粘土类似的化学组成，故利用其替代粘土制备烧结制品应该是一种高效利用钻井废泥浆、粉煤灰等废弃物的处理方法。且钻井废泥浆与粉煤灰内均含有残余可燃物，可起内燃料的作用，从而可降低制品的生产热耗。此外，制备烧结制品过程中，物料在高温下产生的液相可以有效地固化重金属等有害物质，具有良好的环保效益。

因此，利用钻井废泥浆、粉煤灰等废弃物替代粘土生产墙体材料，是一种将钻井废泥浆与粉煤灰资源化利用的有益途径，有利于减少环境污染，减少资源与能源消耗，保护耕地，为全社会的节能与减排做出贡献。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用钻井废弃物与粉煤灰制备的烧结制品及其制备方法，该制品具有利用钻井废泥浆和粉煤灰、保护环境、节约土地资源、密度低、强度高等优点。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种钻井废弃物-粉煤灰-页岩基烧结制品，其特征是该烧结制品主要由下列原料按下述质量百分比烧结而成：钻井废弃物10～30％、粉煤灰10～30％、页岩35～65％、助熔增韧剂2～5％。

所述的钻井废弃物由钻井废泥浆经烘干、粉磨制得；粒径小于0.15mm。

所述的助熔增韧剂为长石与云母的混合物，二者的质量比为1～2∶1；所述的助熔增韧剂的粒径小于0.15mm。

一种钻井废弃物-粉煤灰-页岩基烧结制品的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：

1)配料：首先按照钻井废弃物10～30％、粉煤灰10～30％、页岩35～65％、助熔增韧剂2～5％的质量百分比选取各原料，并混合均匀；

2)陈化：加入固体原料总量8～10％的水陈化3天；

3)成型：通过真空挤出机成型为坯体；

4)干燥：置于室温下自然干燥2～3天，再于100±5℃温度下干燥1～2天；

5)烧成：以2～3℃/min的升温速率升温至400℃左右，再以3～5℃/min的升温速率升温至900～1050℃，保温2～5小时，随炉冷却后即制得烧结制品。

所制得的烧结制品密度为1.7～1.9g/cm³，抗压强度为15～30MPa。

本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：