本發(fā)明涉及鉆井廢棄物治理
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種鉆井廢棄物干化劑及其制備方法和使用方法。
背景技術(shù)：
：在石油、天然氣或其他礦物的深層鉆探和開采鉆井過程中，會不可避免地產(chǎn)生大量鉆井廢棄物(鉆井廢棄物主要是鉆井廢棄泥漿和鉆屑)。這些鉆井廢棄物中含有大量的化學(xué)助劑(例如：烴類、鹽類、各種聚合物、表面活性劑、有機(jī)處理劑及堿類物質(zhì)等)、污水、污油、鉆屑、重金屬(例如：汞、銅、砷、鉻、鋅、鉛及重晶石中的雜質(zhì))等有害物質(zhì)，并且cod(chemicaloxygendemand，化學(xué)需氧量)較高。如果對這些鉆井廢棄物不進(jìn)行安全的無害化處理或處理不當(dāng)，那么會對排放點(diǎn)及附近地帶的環(huán)境產(chǎn)生長期的不良影響，給人類生活帶來極大危害，對生態(tài)環(huán)境造成持續(xù)的、甚至是不可挽回的嚴(yán)重破壞。鉆井廢棄物中的鉆井廢棄泥漿和鉆屑這兩類廢棄物均是液相和固相物質(zhì)緊密穩(wěn)定結(jié)合的膠狀體系，成分復(fù)雜、外觀呈粘稠狀流體或半流體、色度大、級配差、粘度大，液相物含量高，自然干結(jié)過程極其緩慢，干結(jié)物遇水浸濕后易再度回泥。鉆井廢棄物在排放初期一般采用混凝劑和機(jī)械相配合的處理方法，這可以將一部分鉆井廢棄泥漿和鉆屑固液分離，而分離出來的固相物仍含有60％左右的液相物，此時的鉆井廢棄物為穩(wěn)定的膠凍狀，其中含有大量的各種鉆井液，這些鉆井液連同大量的水分與顆粒牢牢吸附，形成十分穩(wěn)定的膠狀體系，自然狀態(tài)下無法將其分離，干化和破膠的難度非常大，這增加了進(jìn)一步消除污染及進(jìn)行固化成型等處理的難度。在現(xiàn)在技術(shù)中，對這些鉆井廢棄物主要有以下處理方法：(1)傳統(tǒng)的處理方法是向這些鉆井廢棄物中投放水泥、石灰、粉煤灰、礦粉、粘土等固化材料進(jìn)行處理，這些材料會吸干一部分水分，使得鉆井廢棄物的流動性變差，便于拾取和運(yùn)輸，再將這些鉆井廢棄物進(jìn)行堆放或填埋。但這些鉆井廢棄物固體顆粒上吸附著大量鉆井液中的表面活性劑，顆粒周邊的電層和水膜厚度大、穩(wěn)定性高，無法與外界物質(zhì)融合，很多固化材料無法對其包裹形成連續(xù)相固化；再加上這些鉆井液中大多成分對水泥等固化材料有緩凝作用，很多固化材料因長時間得不到水化而失效，投放量很大，效果卻不理想；此外，流動性變差的鉆井廢棄物仍具有較大粘度，遇水后仍然會回泥，因此填埋和堆放仍然存在危險性污染。(2)近些年出現(xiàn)了采用一些專用泥漿固化劑產(chǎn)品(例如：公布號為cn1884155a的中國發(fā)明專利中所公開的石油鉆井廢棄泥漿固化劑)對這些鉆井廢棄物進(jìn)行處理的方法。但這些專用泥漿固化劑產(chǎn)品及處理方法至少存在以下問題：①這些專用泥漿固化劑產(chǎn)品主要成分是一些固化材料，經(jīng)這些專用泥漿固化劑產(chǎn)品處理后的鉆井廢棄物雖失去流動性，但仍然是粘稠狀膠體，固化后變成潮濕土塊，可塑性很差，強(qiáng)度也不穩(wěn)定，終端處置時選擇面較窄，只適合填埋。②這些專用泥漿固化劑用量都比較大，最大量達(dá)到鉆井廢棄物總質(zhì)量的40％，增加了原料、運(yùn)輸、人工等成本。③這些專用泥漿固化劑在使用過程中其他輔料用量都較大，需要固化前或固化時添加一定量的沙石料，增加了成本和廢棄物的終端量。④對鉆井廢棄物的液相含量有一定要求，過高的液相含量不適合使用這些專用泥漿固化劑，需要先進(jìn)行固液分離，這些專用泥漿固化劑通常僅適用于液相含量不超過70％的鉆井廢棄物。⑤這些專用泥漿固化劑的原材料比較復(fù)雜，采購、生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)難度大，成本高。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足之處，本發(fā)明提供了一種鉆井廢棄物干化劑及其制備方法和使用方法，不僅能夠?qū)@井廢棄物處理成松散干燥、干凈整潔、可塑性大、終端處置面寬的物料，而且用量小、成本低、可操作性強(qiáng)，適用于液相含量不超過97％的鉆井廢棄物，還可以省去排放初期的固液分離環(huán)節(jié)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種鉆井廢棄物干化劑，包括分別獨(dú)立包裝的第一組分和第二組分，并且第一組分與第二組分的重量比為0.1～5:1～10；其中，所述的第一組分由硫酸鎂、氨基磺酸、氯化鎂和硫化鋁組成，并且按照重量比計，硫酸鎂:氨基磺酸:氯化鎂:硫化鋁＝60～80:0.5～5:10～30:5～15；所述的第二組分為cao含量大于70％的生石灰。優(yōu)選地，所述的第一組分是細(xì)度為3mm篩子篩余量不超過1％的粉末。優(yōu)選地，所述的第二組分是細(xì)度為20～200目的生石灰粉末。一種鉆井廢棄物干化劑的制備方法，包括以下步驟：步驟a、按照硫酸鎂:氨基磺酸:氯化鎂:硫化鋁＝60～80:0.5～5:10～30:5～15的重量比，將硫酸鎂、氨基磺酸、氯化鎂和硫化鋁混合在一起，并以每分鐘20～100轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速攪拌5～15分鐘，從而得到第一組分；將cao含量大于70％的生石灰作為第二組分；步驟b、分別將第一組分和第二組分獨(dú)立包裝，并使第一組分與第二組分的重量比為0.1～5:1～10，從而即制得上述技術(shù)方案中所述的鉆井廢棄物干化劑。優(yōu)選地，在步驟a中，分別將硫酸鎂、氨基磺酸、氯化鎂和硫化鋁粉碎成細(xì)度為3mm篩子篩余量不超過1％的粉末，然后將硫酸鎂、氨基磺酸、氯化鎂和硫化鋁混合在一起。優(yōu)選地，在步驟a中，將cao含量大于70％的生石灰粉碎成細(xì)度20～200目的生石灰粉末作為第二組分。一種鉆井廢棄物干化劑的使用方法，包括：取上述技術(shù)方案中所述的鉆井廢棄物干化劑，并將所述鉆井廢棄物干化劑中的第一組分和第二組分分別加入到鉆井廢棄物中，然后攪拌混合均勻，再放置72小時，從而即實(shí)現(xiàn)鉆井廢棄物的干化處理；其中，每100重量份鉆井廢棄物使用所述鉆井廢棄物干化劑的第一組分0.1～5重量份，使用所述鉆井廢棄物干化劑的第二組分1～10重量份。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的鉆井廢棄物干化劑以硫酸鎂、氨基磺酸、氯化鎂和硫化鋁按照重量比60～80:0.5～5:10～30:5～15混合作為第一組分，以cao含量大于70％的生石灰作為第二組分，當(dāng)將第一組分和第二組分分別加入到鉆井廢棄物中后，只需簡單攪拌幾秒鐘即可開始反應(yīng)，鉆井廢棄物立即失去流動性，變成蜂窩狀的塊狀土，放置72小時后即成為干燥、松散且已消除污染的干化料，因此本發(fā)明所提供的鉆井廢棄物干化劑不僅能夠?qū)@井廢棄物處理成松散干燥、干凈整潔、可塑性大、終端處置面寬的物料，而且用量小、成本低、可操作性強(qiáng)，適用于液相含量不超過97％的鉆井廢棄物，還可以省去排放初期的固液分離環(huán)節(jié)。具體實(shí)施方式下面對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。下面對本發(fā)明所提供的鉆井廢棄物干化劑及其制備方法和使用方法進(jìn)行詳細(xì)描述。一種鉆井廢棄物干化劑，包括分別獨(dú)立包裝的第一組分和第二組分，并且第一組分與第二組分的重量比為0.1～5:1～10。其中，所述的第一組分由硫酸鎂、氨基磺酸、氯化鎂和硫化鋁組成，并且按照重量比計，硫酸鎂:氨基磺酸:氯化鎂:硫化鋁＝60～80:0.5～5:10～30:5～15；所述的第二組分為cao含量大于70％的生石灰。在實(shí)際應(yīng)用中，所述的第一組分最好是細(xì)度為3mm篩子篩余量不超過1％的粉末，而所述的第二組分最好是細(xì)度為20～200目的生石灰粉末，這可以提高攪拌混合的均勻度，提升反應(yīng)效率。硫酸鎂、氨基磺酸、氯化鎂和硫化鋁均可以采用現(xiàn)有技術(shù)中可商業(yè)購買的工業(yè)級固態(tài)產(chǎn)品。具體地，該鉆井廢棄物干化劑的制備方法可以包括以下步驟：步驟a、按照硫酸鎂:氨基磺酸:氯化鎂:硫化鋁＝60～80:0.5～5:10～30:5～15的重量比，將硫酸鎂、氨基磺酸、氯化鎂和硫化鋁混合在一起，并以每分鐘20～100轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速攪拌5～15分鐘，從而得到第一組分；將cao含量大于70％的生石灰作為第二組分。在實(shí)際應(yīng)用中，最好將cao含量大于70％的生石灰粉碎成細(xì)度20～200目的生石灰粉末作為第二組分，并且最好分別將硫酸鎂、氨基磺酸、氯化鎂和硫化鋁粉碎成細(xì)度為3mm篩子篩余量不超過1％的粉末，然后將硫酸鎂、氨基磺酸、氯化鎂和硫化鋁混合在一起，這可以提高攪拌混合的均勻度，提升反應(yīng)效率。步驟b、分別將第一組分和第二組分獨(dú)立包裝，并使第一組分與第二組分的重量比為0.1～5:1～10，從而即制得所述的鉆井廢棄物干化劑。進(jìn)一步地，該鉆井廢棄物干化劑的使用方法可以包括：取上述技術(shù)方案中所述的鉆井廢棄物干化劑，然后按照每100重量份鉆井廢棄物(所述的鉆井廢棄物可以是液相含量不超過97％的鉆井廢棄物)使用0.1～5重量份所述鉆井廢棄物干化劑的第一組分和1～10重量份所述鉆井廢棄物干化劑的第二組分的比例，將所述鉆井廢棄物干化劑中的第一組分和第二組分分別加入到鉆井廢棄物中(所述第一組分和第二組分分別加入到鉆井廢棄物中是指第一組分和第二組分在加入前不提前混合，但可以同時加入，也可以先后添加)，然后攪拌混合均勻，再放置72小時，從而即可實(shí)現(xiàn)鉆井廢棄物的干化處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的鉆井廢棄物干化劑至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)當(dāng)將本發(fā)明所提供的鉆井廢棄物干化劑中的第一組分和第二組分分別加入到鉆井廢棄物中后，只需簡單攪拌幾秒鐘即可開始反應(yīng)，鉆井廢棄物立即失去流動性，變成蜂窩狀的塊狀土，放置72小時后即成為干燥、松散且已消除污染的干化料，因此本發(fā)明所提供的鉆井廢棄物干化劑無需動用大型的離心、壓濾、烘干等設(shè)備，能夠有效節(jié)省人力、物力、場地和能耗。(2)現(xiàn)有技術(shù)中需要先對鉆井廢棄物進(jìn)行固液分離，然后再分別對固液分離后的固相和液相進(jìn)行單獨(dú)處理；而本發(fā)明所提供的鉆井廢棄物干化劑并不是將鉆井廢棄物簡單的固液分離式干化，而是將固相和液相一并處理，中間沒有二次污染。(3)經(jīng)過本發(fā)明所提供的鉆井廢棄物干化劑干化處理過的鉆井廢棄物可以作為制磚、鋪路的材料，也可以填埋或無害堆放，去向?qū)挿骸?4)在本發(fā)明所提供的鉆井廢棄物干化劑中，第一組分中的硫酸鎂和硫化鋁其陽離子會將鉆井廢棄物中的顆粒吸附，并迅速將顆粒周圍吸附的水分子替換，使其脫離鉆井廢棄物顆粒表面，變成游離水，通過自然蒸發(fā)即可散失，而鉆井廢棄物的膠體連續(xù)性被打破，膠體顆粒間的相互吸附能力變?nèi)?，鉆井廢棄物變得松散，這加速了水分蒸發(fā)；第一組分中的氨基磺酸水解后會變?yōu)閺?qiáng)酸，可以有效調(diào)整鉆井廢棄物的ph值(鉆井廢棄物基本都是強(qiáng)堿性的)；第一組分中的氯化鎂可與第二組分的石灰里面的氧化鈣和氧化鎂形成結(jié)晶相復(fù)鹽和mg(oh)2膠凝體，這會使干化后的鉆井廢棄物具有一定的硬度，遇水不會回泥，即使將這些鉆井廢棄物的干化料做成磚或其他材料也會具有很強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度，有助于實(shí)現(xiàn)資源化處理。第一組分中硫酸鎂、氨基磺酸、氯化鎂、硫化鋁這四者的組分配比以及第一組分與第二組分的組分配比不僅能使各原料的作用得到充分發(fā)揮，使該鉆井廢棄物干化劑取得遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的消污干化效果，而且能有效較低成本。綜上可見，本發(fā)明實(shí)施例不僅能夠?qū)@井廢棄物處理成松散干燥、干凈整潔、可塑性大、終端處置面寬的物料，而且用量小、成本低、可操作性強(qiáng)，適用于液相含量不超過97％的鉆井廢棄物，還可以省去排放初期的固液分離環(huán)節(jié)。為了更加清晰地展現(xiàn)出本發(fā)明所提供的技術(shù)方案及所產(chǎn)生的技術(shù)效果，下面以具體實(shí)施例對本發(fā)明所提供的鉆井廢棄物干化劑及其制備方法和使用方法進(jìn)行詳細(xì)描述。實(shí)施例1一種鉆井廢棄物干化劑，包括分別獨(dú)立包裝的第一組分和第二組分，并且第一組分與第二組分的重量比為3:7。其中，所述的第一組分由硫酸鎂、氨基磺酸、氯化鎂和硫化鋁組成，并且按照重量比計，硫酸鎂:氨基磺酸:氯化鎂:硫化鋁＝80:2:13:5。所述的第二組分為cao含量大于80％且細(xì)度為120目的生石灰。具體地，采用上述本發(fā)明實(shí)施例1所提供的鉆井廢棄物干化劑對某鉆井廢棄物a進(jìn)行消污干化處理，其具體方法可以包括：按照每100重量份鉆井廢棄物a使用3重量份第一組分和7重量份第二組分的比例，將所述鉆井廢棄物干化劑中的第一組分和第二組分分別加入到鉆井廢棄物a中，然后攪拌混合均勻，再放置72小時，從而即可實(shí)現(xiàn)對該鉆井廢棄物a的消污干化處理。進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例1所提供的鉆井廢棄物干化劑對該鉆井廢棄物a的消污干化效果可以如下表1所示：表1：由表1可以看出：本發(fā)明實(shí)施例1所提供的鉆井廢棄物干化劑對該鉆井廢棄物a具有很好的消污干化效果，該鉆井廢棄物a已經(jīng)從流動狀態(tài)變成松散狀干化料。實(shí)施例2一種鉆井廢棄物干化劑，包括分別獨(dú)立包裝的第一組分和第二組分，并且第一組分與第二組分的重量比為3:7。其中，所述的第一組分由硫酸鎂、氨基磺酸、氯化鎂和硫化鋁組成，并且按照重量比計，硫酸鎂:氨基磺酸:氯化鎂:硫化鋁＝80:5:10:5。所述的第二組分為cao含量大于80％且細(xì)度為120目的生石灰。具體地，采用上述本發(fā)明實(shí)施例2所提供的鉆井廢棄物干化劑對某鉆井廢棄物b進(jìn)行消污干化處理，其具體方法可以包括：按照每100重量份鉆井廢棄物b使用3重量份第一組分和7重量份第二組分的比例，將所述鉆井廢棄物干化劑中的第一組分和第二組分分別加入到鉆井廢棄物b中，然后攪拌混合均勻，再放置72小時，從而即可實(shí)現(xiàn)對該鉆井廢棄物b的消污干化處理。進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例2所提供的鉆井廢棄物干化劑對該鉆井廢棄物b的消污干化效果可以如下表2所示：表2：序號項(xiàng)目指標(biāo)降低率1液相含量21.1％75.41％2ph6.6249.08％3cod50.5mg/l96.43％4石油類0.08mg/l96％5總汞40.9μg/l31.67％6總鎘33.1μg/l34％7總鉻85.0μg/l11.46％8總砷116.9μg/l40.91％9總鉛182.1μg/l12.92％由表2可以看出：本發(fā)明實(shí)施例2所提供的鉆井廢棄物干化劑對該鉆井廢棄物b具有很好的消污干化效果，該鉆井廢棄物b已經(jīng)從流動狀態(tài)變成松散狀干化料。實(shí)施例3一種鉆井廢棄物干化劑，包括分別獨(dú)立包裝的第一組分和第二組分，并且第一組分與第二組分的重量比為3:7。其中，所述的第一組分由硫酸鎂、氨基磺酸、氯化鎂和硫化鋁組成，并且按照重量比計，硫酸鎂:氨基磺酸:氯化鎂:硫化鋁＝70:2:13:15。所述的第二組分為cao含量大于80％且細(xì)度為120目的生石灰。具體地，采用上述本發(fā)明實(shí)施例3所提供的鉆井廢棄物干化劑對某鉆井廢棄物c進(jìn)行消污干化處理，其具體方法可以包括：按照每100重量份鉆井廢棄物c使用3重量份第一組分和7重量份第二組分的比例，將所述鉆井廢棄物干化劑中的第一組分和第二組分分別加入到鉆井廢棄物c中，然后攪拌混合均勻，再放置72小時，從而即可實(shí)現(xiàn)對該鉆井廢棄物c的消污干化處理。進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例3所提供的鉆井廢棄物干化劑對該鉆井廢棄物c的消污干化效果可以如下表3所示：表3：序號項(xiàng)目指標(biāo)降低率1液相含量29.6％65.5％2ph8.1637.23％3cod52.2mg/l96.27％4石油類0.06mg/l97％5總汞0.25μg/l99.58％6總鎘7.02μg/l85.96％7總鉻1.85μg/l98.07％8總砷12.0μg/l93.94％9總鉛76.0μg/l63.63％由表3可以看出：本發(fā)明實(shí)施例3所提供的鉆井廢棄物干化劑對該鉆井廢棄物c具有很好的消污干化效果，該鉆井廢棄物c已經(jīng)從流動狀態(tài)變成松散狀干化料。實(shí)施例4一種鉆井廢棄物干化劑，包括分別獨(dú)立包裝的第一組分和第二組分，并且第一組分與第二組分的重量比為3:7。其中，所述的第一組分由硫酸鎂、氨基磺酸、氯化鎂和硫化鋁組成，并且按照重量比計，硫酸鎂:氨基磺酸:氯化鎂:硫化鋁＝60:2:30:8。所述的第二組分為cao含量大于80％且細(xì)度為120目的生石灰。具體地，采用上述本發(fā)明實(shí)施例4所提供的鉆井廢棄物干化劑對某鉆井廢棄物d進(jìn)行消污干化處理，其具體方法可以包括：按照每100重量份鉆井廢棄物d使用3重量份第一組分和7重量份第二組分的比例，將所述鉆井廢棄物干化劑中的第一組分和第二組分分別加入到鉆井廢棄物d中，然后攪拌混合均勻，再放置72小時，從而即可實(shí)現(xiàn)對該鉆井廢棄物d的消污干化處理。進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例4所提供的鉆井廢棄物干化劑對該鉆井廢棄物d的消污干化效果可以如下表4所示：表4：序號項(xiàng)目指標(biāo)降低率1液相含量33.4％61.07％2ph8.6633.38％3cod44.2mg/l96.84％4石油類0.03mg/l98.5％5總汞1.45μg/l97.58％6總鎘17.2μg/l65.60％7總鉻15.8μg/l83.54％8總砷29.5μg/l85.10％9總鉛51.1μg/l63.63％由表4可以看出：本發(fā)明實(shí)施例4所提供的鉆井廢棄物干化劑對該鉆井廢棄物d具有很好的消污干化效果，該鉆井廢棄物d已經(jīng)從流動狀態(tài)變成松散狀干化料。綜上可見，本發(fā)明實(shí)施例不僅能夠?qū)@井廢棄物處理成松散干燥、干凈整潔、可塑性大、終端處置面寬的物料，而且用量小、成本低、可操作性強(qiáng)，適用于液相含量不超過97％的鉆井廢棄物，還可以省去排放初期的固液分離環(huán)節(jié)。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
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的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁12