以油基鉆屑?xì)堅苽涞拿鉄u的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以油基鉆屑?xì)堅苽涞拿鉄u。是將水泥、集料、油基鉆屑?xì)堅头勖夯一旌蠑嚢杈鶆虻霉滔嗷旌狭?，再向固相混合料中加入水混合攪拌均勻得半干狀混合料，將半干狀混合料送至免燒磚機內(nèi)充模、壓制成型、脫模，將脫模后的磚坯自然養(yǎng)護而得；各組份的重量百分比為，水泥5～8%、集料19～76%、油基鉆屑?xì)堅?0～60%、粉煤灰2～6%、水3～11%。本發(fā)明不但能夠制造出合格的建筑用磚，而且有效地實現(xiàn)了油基鉆屑?xì)堅陌踩h(huán)保處置和資源化綜合利用，使油基鉆屑?xì)堅辉僬加猛恋睾臀廴经h(huán)境。
【專利說明】
以油基鉆屑?xì)堅苽涞拿鉄u
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種建筑材料，特別是一種建筑用磚。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國是頁巖氣資源大國，資源豐富，開發(fā)潛力大，商業(yè)條件好，發(fā)展前景廣闊。開發(fā) 利用好頁巖氣對滿足我國不斷增長的能源需求、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、提高能源效率、促進(jìn)節(jié)能減 排和促進(jìn)經(jīng)濟社會發(fā)展意義重大。目前，我國正大力推進(jìn)頁巖氣勘探開發(fā)工作，以我國第一 個實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)的大型頁巖氣田一涪陵頁巖氣田為例，已布置了200多口頁巖氣 井，建成了產(chǎn)能50億立方/年。頁巖氣勘探開發(fā)的核心技術(shù)是水平井分段壓裂技術(shù)，水平段 頁巖氣層鉆井采用以柴油作為基液，添加其他試劑組成的油基鉆井液，在鉆井過程中切削 地層巖石而產(chǎn)生的碎肩通過油基鉆井液帶出，產(chǎn)生油基鉆肩。據(jù)統(tǒng)計，單口井的油基鉆肩產(chǎn) 生量約200~250立方米，而油基鉆肩屬于危險固體廢物，環(huán)境危害性大，處理難度大、處理 成本高。
[0003] 目前油基鉆肩采取的處理措施為:通過在鉆井平臺集中收集后運輸至油基鉆肩回 收利用站，采用熱解析技術(shù)處理，即通過半自動設(shè)備投加到加熱反應(yīng)爐內(nèi)并加入分離劑攪 拌，加熱至270°C左右反應(yīng)約10小時，實現(xiàn)油、鉆肩的分離。使處理后的油基鉆肩含油率控制 在0.3%以下，所得到的灰黑色粉末即是油基鉆肩殘渣，然后再對其進(jìn)行固化填埋處置。
[0004] 油基鉆肩殘渣的粒徑為0.05~0.8mm，其含有（質(zhì)量百分比含量）：Si〇2 45%~ 59%、Ca0 5%~14%、Al2〇3 6%~11%、S03 0.8%~1.5%、Mg0 1%~3%、Fe2〇3 2%~ 3%、K2〇 1%~3%、Na2〇 0.2%~1.0%，燒失量為8%~10%;其放射性核素含量符合 GB6566-2010建筑主體材料核素含量指標(biāo)，即IRa< 1 ? OBq/Kg、I 1 ? OBq/Kg。
[0005] 但目前油基鉆肩殘渣采取的固化填埋處理方式存在如下問題：固化占地面積大、 數(shù)量多、土建成本高；固化作業(yè)若施工質(zhì)量有缺陷，還存在一定的環(huán)境污染風(fēng)險。故頁巖氣 勘探開發(fā)中產(chǎn)生的油基鉆肩殘渣的安全環(huán)保處置和資源化綜合利用是當(dāng)前迫切需要解決 的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種以油基鉆肩殘渣制備的免燒磚，以實現(xiàn)油基鉆肩殘渣的 安全環(huán)保處置和資源化綜合利用問題。
[0007] 本發(fā)明所述以油基鉆肩殘渣制備的免燒磚，是將水泥、集料、油基鉆肩殘渣和粉煤 灰混合攪拌均勻得固相混合料，再向固相混合料中加入水混合攪拌均勻得半干狀混合料， 將半干狀混合料送至免燒磚機內(nèi)充模、壓制成型、脫模，將脫模后的磚坯自然養(yǎng)護而得;各 組份的重量百分比為，水泥5~8%、集料19~76%、油基鉆肩殘渣10~60%、粉煤灰2~6%、 水3~11 % 〇
[0008] 所述的水泥為普通硅酸鹽水泥，滿足GB 175-2007中的相關(guān)規(guī)定。其在加水后不斷 生成水化硅酸鈣和鈣礬石等，不僅為磚體提供主要強度支撐來源，同時其不斷產(chǎn)生的氫氧 化鈣可用來作為粉煤灰活性激發(fā)的堿度。
[0009] 所述的集料為符合JGJ52-2006規(guī)定要求的各種惰性砂，為磚體的骨架。
[0010] 所述的粉煤灰可優(yōu)選燃煤電廠煙道中排出的粉塵，為符合GB/T1596-2005的n級F 類粉煤灰，其具有潛在的水硬性活性，能在后期發(fā)生反應(yīng)增加磚體的強度。
[0011] 所述的油基鉆肩殘渣是指：在頁巖氣勘探開發(fā)水平井鉆井過程中將產(chǎn)生油基鉆 肩，將該油基鉆肩采用熱解析技術(shù)處理，使處理后的油基鉆肩含油率控制在0.3%以下，所 得到的灰黑色粉末，其粒徑為0.05~0.8mm，其含有（質(zhì)量百分比含量）：Si〇2 45 %~59%、 CaO 5%~14%、Al2〇3 6%~11%、S03 0.8%~1.5%、Mg0 1%~3%、Fe2〇3 2%~3%、K20 1 %~3%、Na20 0.2%~1.0%，燒失量為8%~10%。
[0012] 如圖1所示，油基鉆肩殘渣的成分以Si、Ca、Al等元素為主，可作為火山灰質(zhì)材料使 用，具備了制備免燒磚的元素和化學(xué)組分。
[0013] 按GB/T17671-1999水泥膠砂強度檢驗方法，參照GB/T 18046-2000中的活性指數(shù) 試驗方法，分別測試摻30%油基鉆肩殘渣等質(zhì)量替代水泥的28天膠砂抗壓強度(心)和標(biāo)準(zhǔn) 硅酸鹽水泥28天抗壓強度(R 2)，測試結(jié)果見表1。結(jié)果顯示油基鉆肩熱解殘渣的燒失量符合 標(biāo)準(zhǔn)的10%以內(nèi)，S〇3含量也達(dá)標(biāo)，活性指數(shù)= Ri/R2 = 71.5%，活性指數(shù)較好，也基本具備了 作為免燒磚原料的基礎(chǔ)。
[0014]表1活性指數(shù)測試結(jié)果
[0016] 油基鉆肩殘渣含Si02 45%~59%、Ca0 5%~14%、Al2〇3 6~11%，粒徑為0.05~ 0.8mm，既可作為細(xì)集料來使用，又可作為一種活性摻合料，參與水泥的水化反應(yīng)，如硅質(zhì)材 料與水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣之間反應(yīng)生成水化硅酸鈣，鋁質(zhì)材料與水泥中的硫酸鹽反應(yīng)生 成水化硫鋁酸鈣等等，此類水化產(chǎn)物均可形成對整個體系的強度支持。另一方面，合理的配 比還可以改善整個混合料的級配，不僅能提高建筑用磚強度，還可使其內(nèi)部更加密實，增加 其耐久性能。
[0017] 本發(fā)明所述免燒磚采用油基鉆肩殘渣作為摻合料，不但能夠制造出合格的建筑用 磚，而且有效地實現(xiàn)了油基鉆肩殘渣的安全環(huán)保處置和資源化綜合利用，使油基鉆肩殘渣 不再占用土地和污染環(huán)境，并且利用油基鉆肩殘渣作為摻合料制備的免燒磚，其早期強度 較高，養(yǎng)護時間短，可大大提高生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明所述的油基鉆肩殘渣EDS能譜分析圖。
【具體實施方式】
[0019] 實施例1:
[0020] 將60 %的油基鉆肩殘渣、19%的機制砂投入兩倉配料攪拌機中攪拌均勻，通過輸 送機至強制攪拌機內(nèi)，同時將8%的水泥、2%的粉煤灰也通過螺旋輸送機輸送至強制攪拌 機內(nèi)，充分混合攪拌均勻得固相混合料;再將11%的水加入該固相混合料內(nèi)，得半干狀混合 料，將半干狀混合料送至免燒磚機內(nèi)充模，以13MPa的成型壓力靜壓成型后，脫模，將脫模后 的磚坯自然養(yǎng)護而得。
[0021]所述的水泥為普通硅酸鹽水泥，滿足GB 175-2007中的相關(guān)規(guī)定;機制砂細(xì)度模數(shù) 為3.2，顆粒級配良好;粉煤灰為燃煤電廠煙道中排出的粉塵，符合GB/T1596-2005的II級F 類。
[0022] 實施例2:
[0023]將50%的油基鉆肩殘渣、31 %的機制砂投入兩倉配料攪拌機中攪拌均勻，通過輸 送機至強制攪拌機內(nèi)，同時將7%的水泥、3%的粉煤灰也通過螺旋輸送機輸送至強制攪拌 機內(nèi)，充分混合攪拌均勻得固相混合料;再將9%的水加入該固相混合料內(nèi)，得半干狀混合 料，將半干狀混合料送至免燒磚機內(nèi)充模，以12MPa的成型壓力靜壓成型后，脫模，將脫模后 的磚坯自然養(yǎng)護而得。
[0024]所述的水泥為普通硅酸鹽水泥，滿足GB 175-2007中的相關(guān)規(guī)定;機制砂細(xì)度模數(shù) 為3.2，顆粒級配良好;粉煤灰為燃煤電廠煙道中排出的粉塵，符合GB/T1596-2005的II級F 類。
[0025] 實施例3:
[0026]將40%的油基鉆肩殘渣、43%的河砂投入兩倉配料攪拌機中攪拌均勻，通過輸送 機至強制攪拌機內(nèi)；同時將6%的水泥、4%的粉煤灰也通過螺旋輸送機輸送至強制攪拌機 內(nèi)，充分混合攪拌均勻得固相混合料;再將7%的水加入該固相混合料內(nèi)，得半干狀混合料， 將半干狀混合料送至免燒磚機內(nèi)充模，以llMPa的成型壓力靜壓成型后，脫模，將脫模后的 磚坯自然養(yǎng)護而得。
[0027]所述的水泥為普通硅酸鹽水泥，滿足GB 175-2007中的相關(guān)規(guī)定;河砂細(xì)度模數(shù)為 3.2，顆粒級配良好;粉煤灰為燃煤電廠煙道中排出的粉塵，符合GB/T1596-2005的II級F類。 [0028] 實施例4:
[0029]將30%的油基鉆肩殘渣、54%的河砂投入兩倉配料攪拌機中攪拌均勻，通過輸送 機至強制攪拌機內(nèi)；同時將6%的水泥、5%的粉煤灰也通過螺旋輸送機輸送至強制攪拌機 內(nèi)，充分混合攪拌均勻得固相混合料;再將5%的水加入該固相混合料內(nèi)，得半干狀混合料， 將半干狀混合料送至免燒磚機內(nèi)充模，以llMPa的成型壓力靜壓成型后，脫模，將脫模后的 磚坯自然養(yǎng)護而得。
[0030] 所述的水泥為普通硅酸鹽水泥，滿足GB 175-2007中的相關(guān)規(guī)定;河砂細(xì)度模數(shù)為 3.2，顆粒級配良好;粉煤灰為燃煤電廠煙道中排出的粉塵，符合GB/T1596-2005的II級F類。
[0031] 上述本發(fā)明4個實施例的各原料配比如表2所示;各實施例所制得的免燒磚的各項 基本性能如表3所示。
[0032] 實施例5:
[0033]將20%的油基鉆肩殘渣、65%的河砂投入兩倉配料攪拌機中攪拌均勻，通過輸送 機至強制攪拌機內(nèi)；同時將5%的水泥、6%的粉煤灰也通過螺旋輸送機輸送至強制攪拌機 內(nèi)，充分混合攪拌均勻得固相混合料;再將4%的水加入該固相混合料內(nèi)，得半干狀混合料， 將半干狀混合料送至免燒磚機內(nèi)充模，以l〇MPa的成型壓力靜壓成型后，脫模，將脫模后的 磚坯自然養(yǎng)護而得。
[0034]所述的水泥為普通硅酸鹽水泥，滿足GB 175-2007中的相關(guān)規(guī)定;機制砂細(xì)度模數(shù) 為3.2，顆粒級配良好;粉煤灰為燃煤電廠煙道中排出的粉塵，符合GB/T1596-2005的II級F 類。
[0035] 實施例6:
[0036]將10%的油基鉆肩殘渣、76%的河砂投入兩倉配料攪拌機中攪拌均勻，通過輸送 機至強制攪拌機內(nèi)；同時將5%的水泥、6%的粉煤灰也通過螺旋輸送機輸送至強制攪拌機 內(nèi)，充分混合攪拌均勻得固相混合料;再將3%的水加入該固相混合料內(nèi)，得半干狀混合料， 將半干狀混合料送至免燒磚機內(nèi)充模，以l〇MPa的成型壓力靜壓成型后，脫模，將脫模后的 磚坯自然養(yǎng)護而得。
[0037]所述的水泥為普通硅酸鹽水泥，滿足GB 175-2007中的相關(guān)規(guī)定;機制砂細(xì)度模數(shù) 為3.2，顆粒級配良好;粉煤灰為燃煤電廠煙道中排出的粉塵，符合GB/T1596-2005的II級F 類。
[0038] 上述本發(fā)明6個實施例的各原料配比如表2所示;各實施例所制得的免燒磚的各項 基本性能如表3所示。
[0039] 表2本發(fā)明6個實施例的各原料配比
[0041]表3 6個實施例制得免燒磚的各項基本性能
[0042]
[0043] 表2中的水固比是指水與集料、油基鉆肩殘渣、水泥和粉煤灰總量的重量比。
[0044] 由表3可知，自然養(yǎng)護的試塊早期(7天)強度較高，各試塊的7天強度即可滿足搬運 的要求，且多數(shù)超過28天強度的一半。28天抗壓強度為10.4~17.9MPa，能分別滿足GB5101-2003中MU10~MU20型號建筑用磚相應(yīng)的強度要求。各試塊凍融強度損失率均低于2%，無凍 壞現(xiàn)象，可應(yīng)用于建筑用磚;各實例免燒磚的放射性也合格;并且本發(fā)明的免燒磚浸出液中 的重金屬濃度及相關(guān)指標(biāo)遠(yuǎn)低于《GB5085.7-2007危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)通則》和《GB8978-1996 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，不會對環(huán)境造成二次污染，實現(xiàn)了對頁巖氣油基鉆肩殘渣的無害化和 資源化綜合利用。
【主權(quán)項】
1. 以油基鉆肩殘渣制備的免燒磚，其特征在于：是將水泥、集料、油基鉆肩殘渣和粉煤 灰混合攪拌均勻得固相混合料，再向固相混合料中加入水混合攪拌均勻得半干狀混合料， 將半干狀混合料送至免燒磚機內(nèi)充模、壓制成型、脫模，將脫模后的磚坯自然養(yǎng)護而得;各 組份的重量百分比為，水泥5~8%、集料19~76%、油基鉆肩殘渣10~60%、粉煤灰2~6%、水3 ~11% 〇2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述以油基鉆肩殘渣制備的免燒磚，其特征在于:所述的水泥為普通 硅酸鹽水泥，滿足GB 175-2007中的相關(guān)規(guī)定。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述以油基鉆肩殘渣制備的免燒磚，其特征在于:所述的集料為符合 JGJ52-2006規(guī)定要求的各種惰性砂。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述以油基鉆肩殘渣制備的免燒磚，其特征在于:所述的粉煤灰為燃 煤電廠煙道中排出的粉塵，符合GB/T1596-2005的Π 級F類。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述以油基鉆肩殘渣制備的免燒磚，其特征在于:所述壓制成型采用 靜壓成型，靜壓成型的成型壓力為10~13MPa。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述以油基鉆肩殘渣制備的免燒磚，其特征在于:所述的惰性砂為機 制砂和/或河砂，細(xì)度模數(shù)為3.2，顆粒級配良好。
【文檔編號】C04B18/12GK105967595SQ201610303360
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月9日
【發(fā)明人】周伯均, 金吉中, 周澤軍, 張召基, 何勇, 熊德明, 王朝強, 張春
【申請人】中石化重慶涪陵頁巖氣勘探開發(fā)有限公司, 重慶市涪陵頁巖氣環(huán)保研發(fā)與技術(shù)服務(wù)中心