專利名稱：一種穩(wěn)定材料及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種穩(wěn)定材料及其制備方法和用途。
背景技術(shù)：
鉆井廢棄物是石油勘探開發(fā)鉆井過(guò)程中遺留下來(lái)的最大量的廢棄污染物，主要為 由粘土、加重材料、各種化學(xué)處理劑、污水、污油及鉆屑等組成的多相穩(wěn)態(tài)膠體懸浮體系，危 害環(huán)境的主要成分是烴類、鹽類、各種聚合物、磺酸鹽、某些金屬離子(汞、銅、砷、鉻、鋅及 鉛)和重晶石中的雜質(zhì)，這些因素使得鉆井廢棄物成分復(fù)雜，各項(xiàng)污染指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)。如果 不對(duì)這些污染物進(jìn)行有效的處理，將導(dǎo)致對(duì)土壤、地表和地下水的污染，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的 影響和破壞，直接或間接對(duì)動(dòng)物、植物及人類健康產(chǎn)生危害。自上世紀(jì)70年代以來(lái)，美國(guó)、前蘇聯(lián)、加拿大和中國(guó)的一些研究部門圍繞著如何 處理鉆井廢棄物進(jìn)行了大量的研究工作，找到了一些處理鉆井廢棄物的方法，諸如固液分 離法、環(huán)空或地層注入法、土地分散耕施法、干燥焚燒法、化學(xué)固化法、生物降解法、轉(zhuǎn)化為 其它用途等，但是這些方法都存在成本高、應(yīng)用性差以及處理量小的不足。因此，需要一種處理大量鉆井廢棄物的低成本方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的是提供一種穩(wěn)定材料。本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種穩(wěn)定材料的制備方法。本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供穩(wěn)定材料用于處理鉆井廢棄物的用途。本發(fā)明的第四個(gè)目的是提供穩(wěn)定材料用于制造路基材料的用途。本發(fā)明的第五個(gè)目的是提供穩(wěn)定材料用于制造混凝土路面磚的用途。本發(fā)明的第六個(gè)目的是提供使用穩(wěn)定材料來(lái)處理鉆井廢棄物的方法。本發(fā)明的穩(wěn)定材料由下述重量份數(shù)配比的原料組成硫鋁酸鹽水泥70_85、普通 硅酸鹽水泥5-15、生石灰5-10、核心料5-10，其中核心料由2-5重量份的煅燒磷石膏粉、 0-2重量份的減水劑和2-8重量份的多孔載體混合而成。本發(fā)明中的硫鋁酸鹽水泥可以選用42. 5強(qiáng)度等級(jí)的快硬型硫鋁酸鹽水泥。本發(fā)明中的普通硅酸鹽水泥可以選用42. 5強(qiáng)度等級(jí)普通硅酸鹽水泥。本發(fā)明中的減水劑可以選擇本領(lǐng)域中常用的減水劑，如可以選擇萘系減水劑和聚 羧酸減水劑中的一種或兩種。本發(fā)明中的多孔載體是本領(lǐng)域中常用的多孔載體，如可以采用粉煤灰或沸石粉。本發(fā)明的穩(wěn)定材料的制備方法包括下述步驟先將所述重量份數(shù)的煅燒磷石膏 粉、減水劑和多孔載體混合制成核心料；接著，將所述重量份數(shù)的硫鋁酸鹽水泥和普通硅酸 鹽水泥混合均勻；以及再與所述重量份數(shù)的生石灰和核心料的混合物一起混合，即得。本發(fā)明的使用穩(wěn)定材料來(lái)處理鉆井廢棄物的方法包括取8wt% -30wt%的本發(fā) 明制得的穩(wěn)定材料加入要固化的油田鉆井廢棄物中充分混合后，攪拌3-10分鐘直至廢棄物失去流動(dòng)性，然后放置并養(yǎng)護(hù)3-7天。本發(fā)明的使用穩(wěn)定材料來(lái)制造路基材料的方法取本發(fā)明制得的穩(wěn)定材料 8-20 %、粉煤灰0-50 %與含水量為30 % -50 %的鉆井廢棄物30-70 %混合均勻，經(jīng)碾壓制得 路基材料。本發(fā)明的使用穩(wěn)定材料來(lái)制造混凝土路面磚的方法取本發(fā)明制得的穩(wěn)定材料 200-400kg/m3，并以10-20%的鉆井廢棄物替代砂或石子進(jìn)行混凝土的制備，并注意控制混 合料的含水量，采用壓實(shí)或者振動(dòng)成型的方法成型路面磚。本發(fā)明提供的穩(wěn)定材料在用于處理鉆井廢棄物時(shí)適應(yīng)性強(qiáng)，適用于不同的水基泥 漿、油基泥漿，可根據(jù)不同需求選擇與優(yōu)化穩(wěn)定材料在鉆井廢棄物中的摻入比例，加入量一 般為待處理的鉆井廢棄物的8wt% -30wt%。向鉆井廢棄物中加入本發(fā)明的穩(wěn)定材料，攪拌 后，鉆井廢棄物便在很短時(shí)間失去流動(dòng)性，形成穩(wěn)定的、具有一定強(qiáng)度的抗水體，從而限制 有害化學(xué)成分的揮發(fā)、擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)了鉆井廢棄物的無(wú)害化處理，從而達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。本發(fā)明提供的穩(wěn)定材料在處理鉆井廢棄物時(shí)使用方便，操作簡(jiǎn)單，固化時(shí)間和強(qiáng) 度可控。本發(fā)明提供的穩(wěn)定材料所用原材料為市售產(chǎn)品，制備工藝簡(jiǎn)單，只需按照設(shè)計(jì)配 比將不同原材料混合、攪拌均勻即可。本發(fā)明提供的穩(wěn)定材料不僅解決油田工業(yè)鉆井廢棄物的處置問(wèn)題，減少和避免對(duì) 環(huán)境造成污染，而且以該穩(wěn)定材料為基礎(chǔ)開發(fā)出的一系列新型綠色建筑材料，如路基材料 和路面磚可以有效地改善環(huán)境、保護(hù)資源和節(jié)約能源，從而實(shí)現(xiàn)了資源化利用。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步闡釋本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明 的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。以下實(shí)施例中使用的鉆井廢棄物取自江漢油田，該鉆井廢棄物的含水量為 35-50% ；硫鋁酸鹽水泥為42. 5強(qiáng)度等級(jí)快硬型硫鋁酸鹽水泥；普通硅酸鹽水泥為42. 5強(qiáng) 度等級(jí)普通硅酸鹽水泥；生石灰由石灰石煅燒制得而成，其有效鈣、鎂含量大于80% ；煅燒 磷石膏粉為磷化工廢棄物磷石膏在850°C下煅燒1小時(shí)而成，其余物質(zhì)均為市售。實(shí)施例1 先將2公斤的煅燒磷石膏粉和3公斤的粉煤灰混合制成核心料。接著將70公斤 的硫鋁酸鹽水泥和15公斤的普通硅酸鹽水泥混合均勻，然后再與10公斤的生石灰和上述 制得的5公斤的核心料一起加入球磨機(jī)中混合，即得穩(wěn)定材料。性能評(píng)價(jià)將8wt%的上述穩(wěn)定材料加入要固化的鉆井廢棄物中充分混合后，攪 拌廢棄物失去流動(dòng)性后，放置并養(yǎng)護(hù)7天，其膠結(jié)強(qiáng)度為0. SMpa0實(shí)施例2 先將5公斤的煅燒磷石膏粉、1公斤的萘系減水劑和4公斤的粉煤灰混合制成核心 料。接著將70公斤的硫鋁酸鹽水泥和10公斤的普通硅酸鹽水泥混合均勻，然后再與5公 斤的生石灰和上述制得的10公斤的核心料一起加入球磨機(jī)中混合，即得穩(wěn)定材料。性能評(píng)價(jià)將15wt%的穩(wěn)定材料加入要固化的鉆井廢棄物中充分混合后，攪拌廢 棄物失去流動(dòng)性后，放置并養(yǎng)護(hù)7天，其膠結(jié)強(qiáng)度為1. 5Mpa。
實(shí)施例3 先將5公斤的煅燒磷石膏粉、1公斤的萘系減水劑和4公斤的粉煤灰混合制成核心 料。接著將75公斤的硫鋁酸鹽水泥和5公斤的普通硅酸鹽水泥混合均勻，然后再與10公 斤的生石灰和上述制得的10公斤的核心料一起加入球磨機(jī)中混合，即得穩(wěn)定材料。性能評(píng)價(jià)將20wt%的穩(wěn)定材料加入要固化的鉆井廢棄物中充分混合后，攪拌廢 棄物失去流動(dòng)性后，放置并養(yǎng)護(hù)7天，其膠結(jié)強(qiáng)度為2. IMpa0實(shí)施例4 先將5公斤的煅燒磷石膏粉、2公斤的萘系減水劑和3公斤的沸石粉混合制成核心 料。接著將75公斤的硫鋁酸鹽水泥和10公斤的普通硅酸鹽水泥混合均勻，然后再與5公 斤的生石灰和上述制得的10公斤的核心料一起加入球磨機(jī)中混合，即得穩(wěn)定材料。性能評(píng)價(jià)將30wt%的穩(wěn)定材料加入要固化的鉆井廢棄物中充分混合后，攪拌廢 棄物失去流動(dòng)性后，放置并養(yǎng)護(hù)7天，其膠結(jié)強(qiáng)度為3. BMpa0通過(guò)穩(wěn)定材料中各組分的匹配及穩(wěn)定材料摻量的控制實(shí)現(xiàn)固化時(shí)間和強(qiáng)度可控。本發(fā)明的穩(wěn)定材料還可以用于其他用途。一、利用本發(fā)明的穩(wěn)定材料來(lái)制造路基材料路基材料制造實(shí)施例取20公斤的實(shí)施例3制得的穩(wěn)定材料、10公斤的粉煤灰與 70公斤的含水量為30% -50%的鉆井廢棄物混合均勻，經(jīng)碾壓制得路基材料。路基材料的評(píng)價(jià)(1)力學(xué)性能測(cè)試方法采用液壓式壓力試驗(yàn)機(jī)測(cè)定試件的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，其中無(wú)側(cè)限抗壓 強(qiáng)度按下式計(jì)算
權(quán)利要求
1.一種穩(wěn)定材料，其是由下述重量份數(shù)配比的原料組成 硫鋁酸鹽水泥70-85普通硅酸鹽水泥5-15 生石灰5-10 核心料5-10其中所述核心料由2-5重量份的煅燒磷石膏粉、0-2重量份的減水劑和2-8重量份的多 孔載體混合而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定材料，其中所述硫鋁酸鹽水泥是42.5強(qiáng)度等級(jí)的快硬型 硫鋁酸鹽水泥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定材料，其中所述普通硅酸鹽水泥是42.5強(qiáng)度等級(jí)普通硅 酸鹽水泥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定材料，其中所述減水劑選自萘系減水劑和聚羧酸減水 劑，且所述多孔載體是粉煤灰或沸石粉。
5.一種制備根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定材料的方法，其包括將所述重量份數(shù)的煅燒磷石膏粉、減水劑和多孔載體混合制成核心料； 接著，將所述重量份數(shù)的硫鋁酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥混合均勻；以及 再與所述重量份數(shù)的所述生石灰和所述核心料的混合物一起混合，即得。
6.權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定材料用于處理鉆井廢棄物的用途。
7.權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定材料用于制造路基材料的用途。
8.權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定材料用于制造混凝土路面磚中的用途。
9.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定材料來(lái)處理鉆井廢棄物的方法，其包括將8wt% -30wt%的所述穩(wěn)定材料加入要固化的鉆井廢棄物中充分混合后，攪拌3-10 分鐘直至廢棄物失去流動(dòng)性，然后放置并養(yǎng)護(hù)3-7天。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種穩(wěn)定材料。本發(fā)明的穩(wěn)定材料由下述重量份數(shù)配比的原料組成硫鋁酸鹽水泥70-85、普通硅酸鹽水泥5-15、生石灰5-10、核心料5-10，其中核心料由2-5重量份的煅燒磷石膏粉、0-2重量份的減水劑和2-8重量份的多孔載體混合而成。本發(fā)明還涉及穩(wěn)定材料的制備方法及其用于處理鉆井廢棄物、制造路基材料和制造混凝土路面磚的用途。
文檔編號(hào)C04B28/36GK102093029SQ201010577120
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者劉兵, 劉志東, 劉罡, 朱戰(zhàn)兵, 李相國(guó), 莫成孝, 項(xiàng)先忠 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海油田服務(wù)股份有限公司, 長(zhǎng)江大學(xué)