專利名稱：用油田含油鈣質(zhì)污泥制備水泥熟料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油田含油鈣質(zhì)污泥資源化處理的方法，具體涉及一種用油田含油鈣質(zhì)污泥制備水泥熟料的方法。
背景技術(shù)：
有些油田為解決油田采油設(shè)備的腐蝕問題而采用的技術(shù)使油田出產(chǎn)一種含油的鈣質(zhì)污泥。含油鈣質(zhì)污泥是一種粘稠的濕泥，呈土黃色。當(dāng)呈濕態(tài)時，具有很好的可塑性；但完全干燥后，干的含油鈣質(zhì)污泥不再容易溶解或分散在水中。這是一種工業(yè)廢棄物，目前尚無處理良方。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種資源化處理油田含油鈣質(zhì)污泥的方法，將油田含油鈣質(zhì)污泥作為主原料制備水泥熟料。
本發(fā)明的技術(shù)方案是用油田含油鈣質(zhì)污泥制備水泥熟料的方法，其步驟如下1).將油田含油鈣質(zhì)污泥用水洗去鈉；2).按900℃焙燒后的去鈉油田含油鈣質(zhì)污泥與生石灰、石英砂、Fe2O3粉進(jìn)行配料組成水泥生料的物料，所述的各組份按重量份分別為去鈉油田含油鈣質(zhì)污泥35.48-47.39、生石灰33.74-43.64、石英砂13.50-16.40、Fe2O3粉2.2-5.32，對物料進(jìn)行混合粉磨后燒結(jié)；3).燒結(jié)好的熟料塊粉磨，過0.08mm孔徑的篩，得產(chǎn)品；所述的900℃焙燒后的去鈉油田含油鈣質(zhì)污泥的化學(xué)組成為SiO26.76-12.07wt％、Al2O35.15-15.54wt％、Fe2O31.36-5.20wt％、CaO 54.31-71.16wt％、MgO 9.59-11.37wt％。
本發(fā)明用廢棄物油田含油鈣質(zhì)污泥為主原料，用水洗去鈉，晾干，或者就濕泥進(jìn)行配方形成水泥生料；配以其它一些原料，成功制備出普通硅酸鹽水泥熟料。該水泥熟料配以其它物料，如粉煤灰，形成粉煤灰硅酸鹽水泥，或其它普通硅酸鹽水泥。由于油田含油鈣質(zhì)污泥含較大量的水、油和CO2等不參加形成水泥熟料反應(yīng)的物質(zhì)，配制水泥生料時，應(yīng)根據(jù)經(jīng)過900℃焙燒的油田含油鈣質(zhì)污泥的化學(xué)成分設(shè)計水泥生料的配方。按中原油田的污泥年產(chǎn)量(約2.9萬立方米干含油鈣質(zhì)污泥)，一個小型水泥廠就可以將這每年的2.9萬立方米干污泥消耗光。投資者不但可以贏得直接的經(jīng)濟(jì)利益，而且還成功處理了一種工業(yè)廢物。
具體實(shí)施例方式
油田含油鈣質(zhì)污泥的特征1.物態(tài)特征含油鈣質(zhì)污泥是一種土黃色的粘稠濕泥，具有很好的可塑性，但當(dāng)完全干燥時卻不再容易分散在水中。該污泥含有較高的Na，該組分對水泥的安定性有不良影響，屬須清除者。將含油鈣質(zhì)污泥用清水清洗，靜置后去除上清液；反復(fù)清洗4次后烘干。清洗前后干泥中Na和Cl的含量列于表1。表1表明Na在污泥中以NaCl的形式存在，清洗后基本被完全去除。
表1 清洗前后干含油鈣質(zhì)污泥中Na和Cl的含量(wt％)Na2O Cl清洗后 0.58 0.38清洗前 5.17 7.44去Na干含油鈣質(zhì)污泥的基本物相組成如表2所示。
表2 含油鈣質(zhì)污泥的基本物相組成(wt％)油+揮發(fā)分 去Na含油鈣質(zhì)污泥焙燒基(900℃)42.33 57.672.去Na含油鈣質(zhì)污泥焙燒基的化學(xué)成分特征去Na含油鈣質(zhì)污泥焙燒基的化學(xué)成分是配制水泥熟料的基礎(chǔ)，其分析結(jié)果列于表3中。
表3 去Na含油鈣質(zhì)污泥焙燒基的化學(xué)組成(wt％)SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO 燒失 總量6.76-12.075.15-15.54 1.36-5.20 54.31-71.16 9.59-11.37 0.93-1.51 100由于油田含油鈣質(zhì)污泥含較大量的水、油和CO2等不參加形成水泥熟料反應(yīng)的物質(zhì)，配制水泥生料時，應(yīng)根據(jù)經(jīng)過900℃焙燒的油田含油鈣質(zhì)污泥的化學(xué)成分設(shè)計水泥生料的配方。
用油田含油鈣質(zhì)污泥制備水泥熟料的方法，其步驟如下1).將油田含油鈣質(zhì)污泥用水洗去鈉；2).按900℃焙燒后的去鈉油田含油鈣質(zhì)污泥與生石灰、石英砂、Fe2O3粉進(jìn)行配料組成水泥生料的物料，所述的各組份按重量份分別為去鈉油田含油鈣質(zhì)污泥35.48-47.39、生石灰33.74-43.64、石英砂13.50-16.40、Fe2O3粉2.2-5.32，對物料進(jìn)行混合粉磨后燒結(jié)；3).燒結(jié)好的熟料塊粉磨，過0.08mm孔徑的篩，得產(chǎn)品；所述的900℃焙燒后的去鈉油田含油鈣質(zhì)污泥的化學(xué)組成為SiO26.76-12.07wt％、Al2O35.15-15.54wt％、Fe2O31.36-5.20wt％、CaO 54.31-71.16wt％、MgO 9.59-11.37wt％。
實(shí)施例1表4是用去Na含油鈣質(zhì)干污泥為原料之一的水泥熟料配方(配方1)的化學(xué)組成及其該配方的率值。表5是配方1水泥生料的物料組成。我國合格水泥熟料率值KH，IM和SM的含義和及其范圍列于下KH(石灰飽和系數(shù))＝(CaO-1.65Al2O3-0.35Fe2O3)/2.8SiO2，范圍0.86-0.90；IM(鋁率)＝SiO2/(Al2O3+Fe2O3)，范圍1.00-1.50；SM(硅鋁)＝Al2O3/Fe2O3，范圍1.80-2.20。
以上率值主要適用于立窯生產(chǎn)的水泥(小型水泥廠)。生產(chǎn)合格水泥必須嚴(yán)格按率值去設(shè)計水泥熟料/生料的配方，即無論使用何種原料，最終水泥熟料的率值一定要落在上述的率值范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明各配方中所使用的不同原料及其數(shù)量嚴(yán)格受限于上述率值的范圍。
表4 含油鈣質(zhì)污泥水泥熟料的化學(xué)組成(wt％)及其率值SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其它 總量 KH(0.86-0.90) IM(1.00-1.50) SM(1.80-2.20)20.406.76 4.51 62.72 4.950.66 100.00 0.871.501.81表5 配方1去Na含油鈣質(zhì)污泥水泥熟料的原料配方(kg)去Na干含油鈣質(zhì)污泥CaO(生石灰粉)石英砂Fe2O3粉75.46 39.0815.15 2.251.將按配方1(表5)配制的生料進(jìn)行粉磨均混，然后在1300-1350℃保溫2小時。將燒結(jié)的熟料迅速降溫冷卻。
2.將燒結(jié)的熟料充分粉磨，使之90％通過0.08mm孔徑的篩。至此，含油鈣質(zhì)污泥普通硅酸鹽水泥熟料制成。
實(shí)施例2實(shí)施例2是在表4和表5(配方1)的基礎(chǔ)上，用含F(xiàn)e2O346.43wt％的低品位鐵礦石替代Fe2O3(高純鐵礦石)粉，從而形成配方2(表8)。
表6 低品位鐵礦石的化學(xué)組成

表7 含油鈣質(zhì)污泥水泥熟料的化學(xué)組成(wt％)及其率值SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO其它 總量 KH(0.86-0.90) IM(1.00-1.50) SM(1.80-2.20)20.626.70 4.48 62.76 4.680.75 100.00 0.87 1.501.84表8 配方2去Na含油鈣質(zhì)污泥水泥熟料的原料配方(kg)去Na干含油鈣質(zhì)污泥 CaO(生石灰粉)石英砂低品位鐵礦石粉71.3540.4113.50 4.941.將按配方2(表8)配制的生料進(jìn)行粉磨均混，然后在1300-1350℃保溫2小時。將燒結(jié)的熟料迅速降溫冷卻。
2.將燒結(jié)的熟料充分粉磨，使之90％通過0.08mm孔徑的篩。至此，含油鈣質(zhì)污泥普通硅酸鹽水泥熟料制成。
實(shí)施例3實(shí)施例3是在配方2的基礎(chǔ)上，用河沙替代SiO2粉而形成的配方3(表11)。
表9 河沙的化學(xué)組成

表10 含油鈣質(zhì)污泥水泥熟料的化學(xué)組成(wt％)及其率值SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO其它 總量 KH(0.86-0.90) IM(1.00-1.50) SM(1.80-2.20)20.616.82 4.58 63.09 4.15 0.75 100.00 0.87 1.49 1.81表11 配方3去Na含油鈣質(zhì)污泥水泥熟料的原料配方(kg)去Na干含油鈣質(zhì)污泥CaO(生石灰粉)河砂 低品位鐵礦石粉61.52 43.6415.565.321.將按配方3(表11)配制的生料進(jìn)行粉磨均混，然后在1300-1350℃保溫2小時。將燒結(jié)的熟料迅速降溫冷卻。
2.將燒結(jié)的熟料充分粉磨，使之90％通過0.08mm孔徑的篩。至此，含油鈣質(zhì)污泥普通硅酸鹽水泥熟料制成。
實(shí)施例4實(shí)施例4是在配方3的基礎(chǔ)上，采用含水100wt％的濕去Na含油鈣質(zhì)污泥代替干去Na含油鈣質(zhì)污泥而形成的配方4(表12)。
表12 配方4濕去Na含油鈣質(zhì)污泥水泥熟料的原料配方(kg)去Na干含油鈣質(zhì)污泥CaO(生石灰粉)河砂 低品位鐵礦石粉123.0443.6415.565.321.將按配方4(表11)配制的生料在洗泥池中進(jìn)行混料，然后烘干，再在1300-1350℃保溫2小時。將燒結(jié)的熟料迅速降溫冷卻。
3.將燒結(jié)的熟料充分粉磨，使之90％通過0.08mm孔徑的篩。至此，含油鈣質(zhì)污泥普通硅4.酸鹽水泥熟料制成。
含油鈣質(zhì)污泥普通硅酸鹽水泥熟料的燒制工藝過程1.按配方配制的生料粉磨；2.生料在1300-1350℃燒結(jié)兩小時，然后迅速將燒結(jié)料迅速冷卻；3.冷卻的燒結(jié)料粉磨到一定細(xì)度，即得合格水泥熟料；4.將水泥熟料與其它物料按一定比例混合即形成各種普通硅酸鹽水泥。含油鈣質(zhì)污泥普通硅酸鹽水泥熟料的有關(guān)性質(zhì)a)凝結(jié)時間將制成的水泥熟料按水∶水泥熟料＝1∶3(體積)的比例攪拌均勻，然后將之倒入直徑＝2.5cm，高＝1.2cm的模具中。初凝時間為30分鐘，終凝時間為10小時。
b)力學(xué)性質(zhì)水泥塊3天和14天的抗壓強(qiáng)度分別為28.6MPa和48.86Mpa。該力學(xué)性質(zhì)已達(dá)到并超過目前商品普通硅酸鹽水泥的力學(xué)性質(zhì)。
權(quán)利要求
1.用油田含油鈣質(zhì)污泥制備水泥熟料的方法，其特征是步驟如下1).將油田含油鈣質(zhì)污泥用水洗去鈉，2).按900℃焙燒后的去鈉油田含油鈣質(zhì)污泥與生石灰、石英砂、Fe2O3粉進(jìn)行配料組成水泥生料的物料，所述的各組份按重量份分別為去鈉油田含油鈣質(zhì)污泥35.48-47.39、生石灰33.74-43.64、石英砂13.50-16.40、Fe2O3粉2.2-5.32，對物料進(jìn)行混合粉磨后燒結(jié)；3).燒結(jié)好的熟料塊粉磨，過0.08mm孔徑的篩，得產(chǎn)品；所述的900℃焙燒后的去鈉油田含油鈣質(zhì)污泥的化學(xué)組成為SiO26.76-12.07wt％、Al2O35.15-15.54wt％、Fe2O31.36-5.20wt％、CaO 54.31-71.16wt％、MgO 9.59-11.37wt％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用油田含油鈣質(zhì)污泥制備水泥熟料的方法，其特征是所述的步驟2)中Fe2O3粉可以用Fe2O346.43wt％的低品位鐵礦石替換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用油田含油鈣質(zhì)污泥制備水泥熟料的方法，其特征是所述的步驟2)中石英砂可用河沙替換。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種油田含油鈣質(zhì)污泥資源化處理的方法，具體涉及一種用油田含油鈣質(zhì)污泥制備水泥熟料的方法。用油田含油鈣質(zhì)污泥制備水泥熟料的方法，其特征是步驟如下1).將油田含油鈣質(zhì)污泥用水洗去鈉，2).按900℃焙燒后的去鈉油田含油鈣質(zhì)污泥與生石灰、石英砂、Fe
文檔編號C04B7/30GK1587158SQ200410060678
公開日2005年3月2日 申請日期2004年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月3日
發(fā)明者何涌 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)