專利名稱：泥漿固化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種泥漿固化劑，屬于石油地質(zhì)鉆井防治污染方面的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，廢棄鉆井泥漿主要是由粘土、鉆屑、加重材料、化學(xué)添加劑、無(wú)機(jī)鹽、油組成多項(xiàng)穩(wěn)定懸浮液，PH值較高，導(dǎo)致環(huán)境污染的有害成分為油類、鹽類、殺菌劑、某些化學(xué)添加劑、重金屬(如汞、銅、鉻、鎘、鋅及鉛等)、高分子有機(jī)化合物生物降解產(chǎn)生的低分子有機(jī)化合物和堿性物質(zhì)。多年來(lái)國(guó)內(nèi)通常使用的泥漿固化劑，其主要成分是水泥、白灰、粉煤灰混合物，以上固化劑材料本身PH值為堿性，鉆井廢棄泥漿為強(qiáng)堿性，？!1值> 9，以上固化劑同泥漿混合后，生成的固化物浸出液PH值>9，超出《(污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)標(biāo)準(zhǔn)；其次， 固化物強(qiáng)度過(guò)大，相當(dāng)于水泥制品，使固化區(qū)域難以復(fù)耕；第三，泥漿中的重金屬離子，不能得到置換，固化后遇水浸泡容易游離，對(duì)環(huán)境造成的影響主要表現(xiàn)在(1)對(duì)地表水和地下水資源的污染；( 導(dǎo)致土壤的板結(jié)，主要是鹽、破和巖鹽地層的影響，對(duì)植物生長(zhǎng)不利，甚至無(wú)法生長(zhǎng)，致使土壤無(wú)法反耕，造成土壤的浪費(fèi)；C3)各種重金屬滯留于土壤，影響植物的生長(zhǎng)和微生物的繁殖，同時(shí)因植物吸收而富集，危害到人、畜的健康；(4)對(duì)水生動(dòng)物和飛禽的影響(化學(xué)添加劑和生物降解后的某些產(chǎn)物對(duì)水生動(dòng)物和飛禽的影響)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種泥漿固化劑。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種泥漿固化劑，其特征在于，該固化劑由硫鋁酸化合物、變性淀粉、粉煤灰、石膏、激發(fā)劑混合而成，各原料的重量百分比為一般配比硫鋁酸化合物 10%-50%;變性淀粉5%-40%;粉煤灰13%-60%;石膏激發(fā)劑1^-3%;優(yōu)選配比硫鋁酸化合物 34% ；變性淀粉；粉煤灰30% ；石膏 % ；激發(fā)劑3% ；根據(jù)泥漿的含水量和成份加入固化劑5% 35%，攪拌3-10分鐘泥漿失去流動(dòng)性后，放置M小時(shí)-7天后，泥漿即可固化。該固化劑具有三大作用，⑴固化劑本身水解和水化作用；⑵離子交換作用；⑶ 離子激發(fā)作用，固化劑本身水解和水化作用固化劑加入廢棄鉆井泥漿后，藥劑本身首先發(fā)生水解水化作用，所生成的各種水化物可繼續(xù)硬化并在鉆井泥漿中形成固化物，隨著水化過(guò)程的進(jìn)行，部分Ca(0H)2晶體和C-S-H凝膠體充填在固化物晶體中間，這種網(wǎng)狀結(jié)晶束縛了有機(jī)質(zhì)顆粒間的移動(dòng)，加固和改善了固化物的結(jié)構(gòu)，使得固化物強(qiáng)度進(jìn)一步提高；離子交換作用當(dāng)廢棄鉆井泥漿中摻入固化劑后，其外部吸附于礦物中的低價(jià)陽(yáng)離子被固化劑中溶出的高價(jià)陽(yáng)離子所置換，使礦物顆粒外圍結(jié)合水膜減薄，礦物顆粒間距減小，分子引力增強(qiáng)，形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，促進(jìn)廢棄鉆井泥漿膠體凝結(jié)和水穩(wěn)性的形成。離子交換的結(jié)果，使大量顆粒形成較大的顆粒團(tuán)塊而存在。隨著水化反應(yīng)不斷進(jìn)行，析出的 Ca2+ (鈣離子)超過(guò)交換需要量，與廢棄鉆井泥漿中Si02 ( 二氧化硅)、AI203 (三氧化二鋁) 進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成不溶于水的穩(wěn)定結(jié)晶礦物，這些重新結(jié)合的微晶化合物，依靠比較強(qiáng)的化學(xué)鍵結(jié)合，構(gòu)成結(jié)晶網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增加了固化物的強(qiáng)度和水穩(wěn)性；離子激發(fā)作用固化劑中的復(fù)合激發(fā)無(wú)素，同廢棄物中的Ca2+、A13具有潛力在活性的離子反應(yīng)，從而使固化物的強(qiáng)度和耐久性提高。生成的固化物具有微膨脹和補(bǔ)償收縮的作用，對(duì)改善固化物的收縮和開(kāi)裂缺點(diǎn)大為有利，固化物具有針狀晶體結(jié)構(gòu)并含有30-32 個(gè)分子的結(jié)晶體，可較多的吸收鉆井泥漿的水分，是一個(gè)穩(wěn)定性較高的礦物，大大增強(qiáng)了固化泥漿的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。本發(fā)明的有益效果是(1)固化物浸出液PH值6-9，在《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GB8978-1996)標(biāo)準(zhǔn)限值內(nèi)；(2)固化物同土壤類似，克服了土壤板結(jié)，能夠便于植物根部呼吸和水份的蒸發(fā)與下滲，抗壓強(qiáng)度能夠滿足復(fù)耕及油田車輛通行要求；C3)經(jīng)過(guò)離子置換、大分子包裹和粘連，泥漿中的重金屬離子被封固其中，無(wú)法游離，實(shí)現(xiàn)了無(wú)害化。
具體實(shí)施例方式
一種泥漿固化劑，該固化劑由硫鋁酸化合物、變性淀粉、粉煤灰、石膏、激發(fā)劑混合而成，各原料的重量百分比為一般配比
硫鋁酸化合物10% -50% ；
變性淀粉5% -40% ；
粉煤灰13% -60% ；
石膏1% -10% ；
激發(fā)劑1% -3% ；
優(yōu)選配比
硫鋁酸化合物34% ；
變性淀粉26% ；
粉煤灰30% ；
石膏7% ；
激發(fā)劑3% ；
根據(jù)泥漿的含水量和成份加入固化劑5%
35 %，攪拌3-10分鐘泥漿失去流動(dòng)性后，放置M小時(shí)-7天后，泥漿即可固化。固化劑本身水解和水化作用固化劑加入廢棄鉆井泥漿后，藥劑本身首先發(fā)生水解水化作用，所生成的各種水化物可繼續(xù)硬化并在鉆井泥漿中形成固化物，隨著水化過(guò)程的進(jìn)行，部分Ca(0H)2晶體和C-S-H凝膠體充填在固化物晶體中間，這種網(wǎng)狀結(jié)晶束縛了有機(jī)質(zhì)顆粒間的移動(dòng)，加固和改善了固化物的結(jié)構(gòu)，使得固化物強(qiáng)度進(jìn)一步提高。離子交換作用當(dāng)廢棄鉆井泥漿中摻入固化劑后，其外部吸附于礦物中的低價(jià)陽(yáng)離子被固化劑中溶出的高價(jià)陽(yáng)離子所置換，使礦物顆粒外圍結(jié)合水膜減薄，礦物顆粒間距減小，分子引力增強(qiáng)，形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，促進(jìn)廢棄鉆井泥漿膠體凝結(jié)和水穩(wěn)性的形成。離子交換的結(jié)果，使大量顆粒形成較大的顆粒團(tuán)塊而存在。隨著水化反應(yīng)不斷進(jìn)行，析出的 Ca2+ (鈣離子)超過(guò)交換需要量，與廢棄鉆井泥漿中Si02 ( 二氧化硅)、AI203 (三氧化二鋁) 進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成不溶于水的穩(wěn)定結(jié)晶礦物。這些重新結(jié)合的微晶化合物，依靠比較強(qiáng)的化學(xué)鍵結(jié)合，構(gòu)成結(jié)晶網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增加了固化物的強(qiáng)度和水穩(wěn)性。離子激發(fā)作用固化劑中的復(fù)合激發(fā)無(wú)素，同廢棄物中的Ca2+、A13具有潛力在活性的離子反應(yīng)，從而使固化物的強(qiáng)度和耐久性提高。生成的固化物具有微膨脹和補(bǔ)償收縮的作用，對(duì)改善固化物的收縮和開(kāi)裂缺點(diǎn)大為有利。固化物具有針狀晶體結(jié)構(gòu)并含有30-32 個(gè)分子的結(jié)晶體，可較多的吸收鉆井泥漿的水分，是一個(gè)穩(wěn)定性較高的礦物，大大增強(qiáng)了固化泥漿的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.一種泥漿固化劑，其特征在于，該固化劑由硫鋁酸化合物、變性淀粉、粉煤灰、石膏、 激發(fā)劑混合而成，各原料的重量百分比為一般配比硫鋁酸化合物 10^-50%; 變性淀粉5^-40%;粉煤灰13^-60%;石膏-10% ；激發(fā)劑優(yōu)選配比硫鋁酸化合物 34% ； 變性淀粉26% ；粉煤灰30% ；石膏7% ；激發(fā)劑3% ；根據(jù)泥漿的含水量和成份加入固化劑5% 35%，攪拌3-10分鐘泥漿失去流動(dòng)性后， 放置M小時(shí)-7天后，泥漿即可固化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泥漿固化劑，其特征在于，該固化劑具有三大作用，(1) 固化劑本身水解和水化作用；(2)離子交換作用；(3)離子激發(fā)作用，固化劑本身水解和水化作用固化劑加入廢棄鉆井泥漿后，藥劑本身首先發(fā)生水解水化作用，所生成的各種水化物可繼續(xù)硬化并在鉆井泥漿中形成固化物，隨著水化過(guò)程的進(jìn)行，部分Ca(0H)2晶體和 C-S-H凝膠體充填在固化物晶體中間，這種網(wǎng)狀結(jié)晶束縛了有機(jī)質(zhì)顆粒間的移動(dòng)，加固和改善了固化物的結(jié)構(gòu)，使得固化物強(qiáng)度進(jìn)一步提高；離子交換作用當(dāng)廢棄鉆井泥漿中摻入固化劑后，其外部吸附于礦物中的低價(jià)陽(yáng)離子被固化劑中溶出的高價(jià)陽(yáng)離子所置換，使礦物顆粒外圍結(jié)合水膜減薄，礦物顆粒間距減小， 分子引力增強(qiáng)，形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，促進(jìn)廢棄鉆井泥漿膠體凝結(jié)和水穩(wěn)性的形成。離子交換的結(jié)果，使大量顆粒形成較大的顆粒團(tuán)塊而存在。隨著水化反應(yīng)不斷進(jìn)行，析出的Ca2+(鈣離子)超過(guò)交換需要量，與廢棄鉆井泥漿中Si02 ( 二氧化硅)、AI203 (三氧化二鋁)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成不溶于水的穩(wěn)定結(jié)晶礦物，這些重新結(jié)合的微晶化合物，依靠比較強(qiáng)的化學(xué)鍵結(jié)合，構(gòu)成結(jié)晶網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增加了固化物的強(qiáng)度和水穩(wěn)性；離子激發(fā)作用固化劑中的復(fù)合激發(fā)無(wú)素，同廢棄物中的Ca2+、A13具有潛力在活性的離子反應(yīng)，從而使固化物的強(qiáng)度和耐久性提高。生成的固化物具有微膨脹和補(bǔ)償收縮的作用，對(duì)改善固化物的收縮和開(kāi)裂缺點(diǎn)大為有利，固化物具有針狀晶體結(jié)構(gòu)并含有30-32個(gè)分子的結(jié)晶體，可較多的吸收鉆井泥漿的水分，是一個(gè)穩(wěn)定性較高的礦物，大大增強(qiáng)了固化泥漿的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
全文摘要
一種泥漿固化劑，其特征在于，該固化劑由硫鋁酸化合物、變性淀粉、粉煤灰、石膏、激發(fā)劑混合而成，各原料的重量百分比為硫鋁酸化合物10％-50％；變性淀粉5％-40％；粉煤灰13％-60％；石膏1％-10％；激發(fā)劑1％-3％，根據(jù)泥漿的含水量和成份加入固化劑5％-35％，攪拌3-10分鐘泥漿失去流動(dòng)性后，放置24小時(shí)-7天后，泥漿即可固化。固化物浸出液pH值6-9，固化物同土壤類似，克服了土壤板結(jié)，能夠便于植物根部呼吸和水份的蒸發(fā)與下滲，抗壓強(qiáng)度能夠滿足復(fù)耕及油田車輛通行要求；經(jīng)過(guò)離子置換、大分子包裹和粘連，泥漿中的重金屬離子被封固其中，無(wú)法游離，實(shí)現(xiàn)了無(wú)害化。
文檔編號(hào)C04B28/36GK102320709SQ201110119118
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
發(fā)明者秦廣山 申請(qǐng)人:任丘市華北石油天華環(huán)保節(jié)能有限公司