以油基鉆屑殘渣制備燒結磚的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以油基鉆屑殘渣制備燒結磚的方法。是分別將頁巖和煤矸石粉碎成粒徑小于或等于1.0mm的頁巖粉和煤矸石粉，將頁巖粉、煤矸石粉、油基鉆屑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，將半干狀混合料輸送至真空擠壓磚機中真空擠壓成型，并切制成磚坯，經(jīng)干燥、焙燒、冷卻而成；所述半干狀混合料中各組份的重量百分比為：頁巖粉27～65%、煤矸石粉6～9%、油基鉆屑殘渣9～45%、粉煤灰2～6%、水11～19%。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)了油基鉆屑殘渣的安全環(huán)保處置和資源化綜合利用，使油基鉆屑殘渣不再占用土地和污染環(huán)境。
【專利說明】
以油基鉆屑殘渣制備燒結磚的方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及建筑用磚的制備方法，特別是以油基鉆肩殘渣制備燒結磚的方法。
【背景技術】
[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)化能源結構、提高能源效率、促進節(jié)能減 排和促進經(jīng)濟社會發(fā)展意義重大。目前，我國正大力推進頁巖氣勘探開發(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)的核心技術是水平井分段壓裂技術，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，采用熱解析技術處理，即通過半自動設備投加到加熱反應爐內并加入分離劑攪 拌，加熱至270°C左右反應約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（質量百分比含量）：Si〇245%~ 59%、Ca0 5%~14%、Al2〇36%~ll%、S〇3〇.8%~1.5%、Mg0 1%~3%、Fe2〇32%~3%、 K2〇l %~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，即IRa< 1 ? OBq/Kg、IY < 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)若施工質量有缺陷，還存在一定的環(huán)境污染風險。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前迫切需要解決 的問題。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種以油基鉆肩殘渣制備燒結磚的方法，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。
[0007] 本發(fā)明所述以油基鉆肩殘渣制備燒結磚的方法，是分別將頁巖和煤矸石粉碎成粒 徑小于或等于1.0mm的頁巖粉和煤矸石粉，將頁巖粉、煤矸石粉、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 干狀混合料輸送至真空擠壓磚機中真空擠壓成型，并切制成磚坯，經(jīng)干燥、焙燒、冷卻而成； 所述半干狀混合料中各組份的重量百分比為：頁巖粉27~65%、煤矸石粉6~9%、油基鉆肩 殘渣9~45%、粉煤灰2~6%、水11~19%。
[0008] 真空擠壓成型時的壓力為11~14MPa。
[0009] 所述焙燒在隧道窯中進行，隧道窯中部的溫度為880°C~1000°C，磚坯在隧道窯中 部的停留時間為96~110分鐘。隧道窯中部的溫度即是隧道窯內的最高溫度。
[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II級F 類粉煤灰。
[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（質量百分比含量）：Si0 245%~59%、 CaO 5%~14%、Al2〇36%~ll%、S〇3〇.8%~1.5%、Mg0 1%~3%、Fe2〇32%~3%、K201% ~3%、Na 20 0.2%~1.0%，燒失量為8%~10%。
[0012] 本發(fā)明所用油基鉆肩殘渣化學組分與頁巖較為類似，故所制磚坯在隧道窯內焙燒 過程中，在低溫階段去脫原料中的吸附水及結合水，有機物燃燒；當溫度在700~800°C時， 高嶺石、伊利石礦物脫水，晶體結構被破壞；當溫度在800~900°C時，坯體中的長石不斷熔 融，并熔解殘渣中分解物和細石英，坯體中的長石不斷熔融，并熔解黏土分解物和細石英， 從而促進殘渣中礦物的分解和莫來石的形成；當溫度在900~1000°C時，鈣長石、赤鐵礦及 液態(tài)玻璃相生成越來越多，氣孔間有較多的細小晶相和玻璃相物質填充最終坯體達到最致 密狀態(tài)，燒結成磚。
[0013] 本發(fā)明采用油基鉆肩殘渣和其它廉價資源作為制磚原料，不但能夠制造出合格的 建筑用磚，而且有效地解決了油基鉆肩殘渣的處置和資源化利用問題，使油基鉆肩殘渣不 再占用土地和污染環(huán)境，并且制成的磚具備了粘土燒結成品磚的性能，具有抗壓強度好，不 變形，價廉等優(yōu)點。由于油基鉆肩殘渣和煤矸石在燒成時本身會產(chǎn)生一定的溫度，所以燒成 溫度較低，節(jié)約了能源。
【具體實施方式】
[0014] 實施例1:
[0015] 以油基鉆肩殘渣制備燒結磚的方法是：
[0016] 分別將頁巖和煤矸石粉碎成粒徑為1.0mm的頁巖粉和煤矸石粉，將頁巖粉、煤矸石 粉、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，該半干狀混合料中各組份的重量百分比為：頁巖粉27%、煤矸石粉 7%、油基鉆肩殘渣45%、粉煤灰2%、水19%。
[0017] 將半干狀混合料輸送至真空擠壓磚機中真空擠壓成型，成型壓力為14MPa，將成型 的物料切制成磚坯，經(jīng)干燥后在隧道窯中進行焙燒，隧道窯中部的溫度為880°C，磚坯在隧 道窯中部停留96分鐘，冷卻后即得成品磚。
[0018]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II級F類。
[0019] 實施例2:
[0020] 以油基鉆肩殘渣制備燒結磚的方法是：
[0021] 分別將頁巖和煤矸石粉碎成粒徑為1.0mm的頁巖粉和煤矸石粉，將頁巖粉、煤矸石 粉、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，該半干狀混合料中各組份的重量百分比為：頁巖粉39%、煤矸石粉 6%、油基鉆肩殘渣35%、粉煤灰3%、水17%。
[0022]將半干狀混合料輸送至真空擠壓磚機中真空擠壓成型，成型壓力為13MPa，將成型 的物料切制成磚坯，經(jīng)干燥后在隧道窯中進行焙燒，隧道窯中部的溫度為900°C，磚坯在隧 道窯中部停留100分鐘，冷卻后即得成品磚。
[0023]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II級F類。 [0024] 實施例3:
[0025] 以油基鉆肩殘渣制備燒結磚的方法是：
[0026] 分別將頁巖和煤矸石粉碎成粒徑為0.8_的頁巖粉和煤矸石粉，將頁巖粉、煤矸石 粉、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，該半干狀混合料中各組份的重量百分比為：頁巖粉49%、煤矸石粉 7%、油基鉆肩殘渣25%、粉煤灰4%、水15%。
[0027]將半干狀混合料輸送至真空擠壓磚機中真空擠壓成型，成型壓力為13MPa，將成型 的物料切制成磚坯，經(jīng)干燥后在隧道窯中進行焙燒，隧道窯中部的溫度為950°C，磚坯在隧 道窯中部停留105分鐘，冷卻后即得成品磚。
[0028]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II級F類。
[0029] 實施例4:
[0030] 以油基鉆肩殘渣制備燒結磚的方法是：
[0031] 分別將頁巖和煤矸石粉碎成粒徑為〇.5_的頁巖粉和煤矸石粉，將頁巖粉、煤矸石 粉、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，該半干狀混合料中各組份的重量百分比為：頁巖粉57%、煤矸石粉 8%、油基鉆肩殘渣18%、粉煤灰5%、水12%。
[0032]將半干狀混合料輸送至真空擠壓磚機中真空擠壓成型，成型壓力為12MPa，將成型 的物料切制成磚坯，經(jīng)干燥后在隧道窯中進行焙燒，隧道窯中部的溫度為1000 °c，磚坯在隧 道窯中部停留110分鐘，冷卻后即得成品磚。
[0033]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n級F類。 [0034] 實施例5:
[0035] 以油基鉆肩殘渣制備燒結磚的方法是：
[0036] 分別將頁巖和煤矸石粉碎成粒徑為0.2_的頁巖粉和煤矸石粉，將頁巖粉、煤矸石 粉、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，該半干狀混合料中各組份的重量百分比為：頁巖粉65%、煤矸石粉 9%、油基鉆肩殘渣9%、粉煤灰6%、水11 %。
[0037]將半干狀混合料輸送至真空擠壓磚機中真空擠壓成型，成型壓力為llMPa，將成型 的物料切制成磚坯，經(jīng)干燥后在隧道窯中進行焙燒，隧道窯中部的溫度為980°C，磚坯在隧 道窯中部停留107分鐘，冷卻后即得成品磚。
[0038]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II級F類。
[0039] 上述本發(fā)明5個實施例的各原料配比如表1所示;各實施例所制得的燒結磚的各項 基本性能如表2所示。
[0040] 表1本發(fā)明5個實施例的各原料配比
[0041]
[0042] 表2 5個實施例制得燒結磚的各項基本性能
[0044]由表2可知，本發(fā)明制得的燒結磚的出窯抗壓強度為10.4~19 . OMPa，能夠滿足 GB5101-2003《燒結普通磚》中MU10~MU20型號建筑用磚相應的強度要求。各實施例燒結磚 的凍融后抗壓強度損失率均低于2%，并在水中長期(半年)浸泡無軟化和質量損失現(xiàn)象，可 應用于建筑用磚。并且所制得的燒結磚浸出液中的重金屬濃度及相關指標遠低于 《GB5085.7-2007危險廢物鑒別標準通則》和《GB8978-1996污水綜合排放標準》，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。
【主權項】
1. 以油基鉆肩殘渣制備燒結磚的方法，其特征在于:分別將頁巖和煤矸石粉碎成粒徑 小于或等于1.0mm的頁巖粉和煤矸石粉，將頁巖粉、煤矸石粉、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 狀混合料輸送至真空擠壓磚機中真空擠壓成型，并切制成磚坯，經(jīng)干燥、焙燒、冷卻而成;所 述半干狀混合料中各組份的重量百分比為：頁巖粉27~65%、煤矸石粉6~9%、油基鉆肩殘渣 9~45%、粉煤灰2~6%、水11~19%。2. 根據(jù)權利要求1所述以油基鉆肩殘渣制備燒結磚的方法，其特征在于:真空擠壓成型 時的壓力為11~14MPa。3. 根據(jù)權利要求1所述以油基鉆肩殘渣制備燒結磚的方法，其特征在于:所述焙燒在隧 道窯中進行，隧道窯中部的溫度為880°01000°C，磚坯在隧道窯中部的停留時間為96~110 分鐘。4. 根據(jù)權利要求1所述以油基鉆肩殘渣制備燒結磚的方法，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。
【文檔編號】C04B33/135GK105967649SQ201610301735
【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)與技術服務中心