利用油基钻屑残渣制备免蒸压加气混凝土砌块的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用油基钻屑残渣制备免蒸压加气混凝土砌块的方法。是分别将油基钻屑残渣和粉煤灰湿球磨成料浆，脱硫石膏加水搅拌成脱硫石膏浆，将所得的油基钻屑残渣料浆、粉煤灰料浆及脱硫石膏浆混合后加水搅拌得混合料浆，向混合料浆中加入水泥和经干球磨后的生石灰及铝粉膏搅拌得混合料，将混合料浇入模具中并养护而得。本发明不但能够制备出合格的免蒸压加气混凝土砌块，而且有效地实现了油基钻屑残渣的安全环保处置和资源化综合利用，使油基钻屑残渣不再占用土地和污染环境。
【专利说明】
利用油基钻屑残渣制备免蒸压加气混凝土砌块的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及加气混凝土砌块的制备方法，特别是利用油基钻肩残渣制备免蒸压加 气混凝土砌块的方法。
【背景技术】
[0002] 我国是页岩气资源大国，资源丰富，开发潜力大，商业条件好，发展前景广阔。开发 利用好页岩气对满足我国不断增长的能源需求、优化能源结构、提高能源效率、促进节能减 排和促进经济社会发展意义重大。目前，我国正大力推进页岩气勘探开发工作，以我国第一 个实现大规模商业化开发的大型页岩气田一涪陵页岩气田为例，已布置了200多口页岩气 井，建成了产能50亿立方/年。页岩气勘探开发的核心技术是水平井分段压裂技术，水平段 页岩气层钻井采用以柴油作为基液，添加其他试剂组成的油基钻井液，在钻井过程中切削 地层岩石而产生的碎肩通过油基钻井液带出，产生油基钻肩。据统计，单口井的油基钻肩产 生量约200~250立方米，而油基钻肩属于危险固体废物，环境危害性大，处理难度大、处理 成本高。
[0003] 目前油基钻肩采取的处理措施为:通过在钻井平台集中收集后运输至油基钻肩回 收利用站，采用热解析技术处理，即通过半自动设备投加到加热反应炉内并加入分离剂搅 拌，加热至270°C左右反应约10小时，实现油、钻肩的分离。使处理后的油基钻肩含油率控制 在0.3%以下，所得到的灰黑色粉末即是油基钻肩残渣，然后再对其进行固化填埋处置。
[0004] 油基钻肩残渣的粒径为0.05~0.8mm，其含有（质量百分比含量）：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 %，烧失量为8%~10 % ;其放射性核素含量符合GB6566-2010建筑主体材料核素含量指标，即IRa< 1 ? OBq/Kg、IY < 1 ? OBq/Kg。
[0005] 但目前油基钻肩残渣采取的固化填埋处理方式存在如下问题：固化占地面积大、 数量多、土建成本高；固化作业若施工质量有缺陷，还存在一定的环境污染风险。故页岩气 勘探开发中产生的油基钻肩残渣的安全环保处置和资源化综合利用是当前迫切需要解决 的问题。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种利用油基钻肩残渣制备免蒸压加气混凝土砌块的方法， 以实现油基钻肩残渣的安全环保处置和资源化综合利用。
[0007] 本发明所述利用油基钻肩残渣制备免蒸压加气混凝土砌块的方法，包括如下步 骤：
[0008] 步骤一、分别将油基钻肩残渣和粉煤灰在湿球磨机中球磨至0.06~0.1mm方孔筛 筛余15~18%、比重为1.4~1.6Kg/L的料衆，将生石灰在干球磨机中球磨至0.06~0.1mm方 孔筛筛余13~16%，脱硫石膏加水搅拌至比重为1.4~1.6Kg/L的脱硫石膏浆；
[0009] 步骤二、将步骤一所得的油基钻肩残渣料浆、粉煤灰料浆及脱硫石膏浆混合后加 水搅拌1~3分钟制得混合料浆；
[0010] 步骤三、将水泥和步骤一制得的生石灰按顺序加入到步骤二制得的混合料浆中搅 拌1~4分钟，搅拌温度为35~40°C;然后加入铝粉膏再搅拌40~45秒，得混合均匀的混合 料；
[0011] 步骤四、将混合料浇入模具中；
[0012]步骤五、将浇注有混合料的模具在40~45°C的温度下预养2.0~2.5小时，待坯体 具有初步强度后切割，并移入蒸汽养护箱进行养护，蒸压养护制度为:在1.5~2小时内匀速 升温至60~70°C，恒湿恒温养护12~14小时，再在2~2.5小时内匀速降温至常温，即制得加 气混凝土砌块;每立方米加气混凝土砌块中各组份含量为：油基钻肩残渣料浆430~520kg、 粉煤灰料衆70~210kg、脱硫石膏10~16kg、水泥65~80kg、生石灰60~95kg、错粉膏0.4~ 0?6kg、水18~42kg。
[0013] 所述水泥为普通硅酸盐水泥，符合P.0 42.5早强型水泥中各种指标要求。
[0014] 所述的粉煤灰可优选燃煤电厂烟道中排出的粉尘，为符合GB/T1596-2005的II级F 类粉煤灰。
[0015] 所述脱硫石膏为用脱硫剂碳酸钙对燃煤火力发电企业排出的烟尘进行脱硫处理 后得到的石膏。
[0016] 所述的油基钻肩残渣是指：在页岩气勘探开发水平井钻井过程中将产生油基钻 肩，将该油基钻肩采用热解析技术处理，使处理后的油基钻肩含油率控制在0.3%以下，所 得到的灰黑色粉末，其粒径为0.05~0.8mm，其含有（质量百分比含量）：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%，烧失量为8%~10%。
[0017] 如图1所示，油基钻肩残渣的成分以Si元素为主，还有少量Ca、Al元素等，可作为制 备加气混凝土砌块所需的硅质材料来使用。
[0018] 采用蒸汽养护时，油基钻肩残渣在加气混凝土体系中能发挥良好的火山灰效应， 改善了整个体系的钙硅比，减少了加气混凝土结构中的连通孔数量，优化了孔径分布;并且 水泥中的硅酸二钙、硅酸三钙在蒸养过程中迅速参与反应生成氢氧化钙，而此时油基热解 残渣中的硅质、铝质材料与产生的氢氧化钙又可进行二次反应，从而消耗了大量的氢氧化 钙，对整个结构体起到增强的作用。
[0019] 水泥加水后不断生成水化硅酸钙和钙矾石等，不仅可以维持早期料浆的浇筑稳定 性，还可为制品提供强度支撑；同时其不断产生的氢氧化钙可用来作为粉煤灰活性激发的 碱度。
[0020] 生石灰在加水后逐渐消解，所产生的碱性产物与铝粉膏发生反应生成氢气，使料 浆发气;另外，生石灰消解过程所产生的温度可为料浆的发气温度提供保障；同时也可作为 粉煤灰的活性激发剂。
[0021] 粉煤灰具有潜在的水硬性活性，在碱性激发剂水泥、生石灰以及蒸汽养护体系中， 可加速粉煤灰的胶凝性能。
[0022] 脱硫石膏作为缓凝剂加入料浆中，可用来调节整个料浆的稠化与发气过程，同时 后期蒸养条件下其硫酸钙成分可与水泥、油基钻肩残渣中的铝质材料发生反应，可为制品 提供强度支撑。
[0023]本发明采用油基钻肩残渣和其它廉价资源作为制备免蒸压加气混凝土砌块的原 料，不但能够制造出合格的加气混凝土砌块，而且有效地实现了油基钻肩残渣的安全环保 处置和资源化综合利用，使油基钻肩残渣不再占用土地和污染环境;并且采用免蒸压技术 对油基钻肩残渣所制得加气混凝土砌块进行养护，工艺简单，生产投资大幅度降低，不仅有 助于节能减排，而且还为建筑市场提供了价格合理性能优良的加气混凝土砌块。
【附图说明】
[0024]图1为本发明所述的油基钻肩残渣EDS能谱分析图。
【具体实施方式】 [0025] 实施例1:
[0026]利用油基钻肩残渣制备免蒸压加气混凝土砌块的方法，包括如下步骤：
[0027]步骤一、分别将油基钻肩残渣和粉煤灰在湿球磨机中球磨至0.06mm方孔筛筛余 15%、比重为1.4Kg/L的料浆，将生石灰在干球磨机中球磨至0.06mm方孔筛筛余13%，脱硫 石膏加水搅拌至比重为1.4Kg/L的脱硫石膏浆；
[0028]步骤二、将步骤一所得的油基钻肩残渣料浆、粉煤灰料浆及脱硫石膏浆混合后加 水搅拌1分钟制得混合料浆；
[0029]步骤三、将水泥和步骤一制得的生石灰按顺序加入到步骤二制得的混合料浆中搅 拌1分钟，搅拌温度为35°C;然后加入铝粉膏再搅拌40秒，得混合均匀的混合料；
[0030] 步骤四、将混合料浇入模具中；
[0031] 步骤五、将浇注有混合料的模具在40°C的温度下预养2.0小时，待坯体具有初步强 度后切割，并移入蒸汽养护箱进行养护，蒸压养护制度为:在1.5小时内勾速升温至60°C，恒 湿恒温养护12小时，再在2小时内匀速降温至常温，即制得免蒸压加气混凝土砌块。每立方 米免蒸压加气混凝土砌块中各组份含量为：油基钻肩残渣料浆490kg、粉煤灰料浆70kg、脱 硫石膏10kg、水泥80kg、生石灰60kg、错粉膏0.53kg、水42kg。
[0032] 所述水泥为普通硅酸盐水泥，符合P.0 42.5早强型水泥中各种指标要求。
[0033] 所述的粉煤灰可优选燃煤电厂烟道中排出的粉尘，为符合GB/T1596-2005的II级F 类粉煤灰。
[0034] 所述脱硫石膏为用脱硫剂碳酸钙对燃煤火力发电企业排出的烟尘进行脱硫处理 后得到的石膏。
[0035] 实施例2:
[0036]利用油基钻肩残渣制备免蒸压加气混凝土砌块的方法，包括如下步骤：
[0037] 步骤一、分别将油基钻肩残渣和粉煤灰在湿球磨机中球磨至0.1mm方孔筛筛余 18%、比重为1.45Kg/L的料浆，将生石灰在干球磨机中球磨至0.1mm方孔筛筛余16%，脱硫 石膏加水搅拌至比重为1.45Kg/L的脱硫石膏浆；
[0038] 步骤二、将步骤一所得的油基钻肩残渣料浆、粉煤灰料浆及脱硫石膏浆混合后加 水搅拌1.5分钟制得混合料浆；
[0039]步骤三、将水泥和步骤一制得的生石灰按顺序加入到步骤二制得的混合料浆中搅 拌2分钟，搅拌温度为37°C;然后加入铝粉膏再搅拌45秒，得混合均匀的混合料；
[0040]步骤四、将混合料浇入模具中；
[0041 ]步骤五、将浇注有混合料的模具在45 °C的温度下预养2.5小时，待坯体具有初步强 度后切割，并移入蒸汽养护箱进行养护，蒸压养护制度为:在2小时内匀速升温至70°C，恒湿 恒温养护14小时，再在2.5小时内匀速降温至常温，即制得免蒸压加气混凝土砌块;每立方 米免蒸压加气混凝土砌块中各组份含量为：油基钻肩残渣料浆436kg、粉煤灰料浆125kg、脱 硫石膏12kg、水泥76kg、生石灰64kg、错粉膏0 ? 54kg、40kg。
[0042] 所述水泥为普通硅酸盐水泥，符合P.0 42.5早强型水泥中各种指标要求。
[0043] 所述的粉煤灰可优选燃煤电厂烟道中排出的粉尘，为符合GB/T1596-2005的II级F 类粉煤灰。
[0044] 所述脱硫石膏为用脱硫剂碳酸钙对燃煤火力发电企业排出的烟尘进行脱硫处理 后得到的石膏。
[0045] 实施例3:
[0046] 利用油基钻肩残渣制备免蒸压加气混凝土砌块的方法，包括如下步骤：
[0047]步骤一、分别将油基钻肩残渣和粉煤灰在湿球磨机中球磨至0.08mm方孔筛筛余 16%、比重为1.5Kg/L的料浆，将生石灰在干球磨机中球磨至0.08mm方孔筛筛余15%，脱硫 石膏加水搅拌至比重为1.5Kg/L的脱硫石膏浆；
[0048] 步骤二、将步骤一所得的油基钻肩残渣料浆、粉煤灰料浆及脱硫石膏浆混合后加 水搅拌2分钟制得混合料浆；
[0049] 步骤三、将水泥和步骤一制得的生石灰按顺序加入到步骤二制得的混合料浆中搅 拌2.5分钟，搅拌温度为38°C ;然后加入铝粉膏再搅拌43秒，得混合均匀的混合料；
[0050] 步骤四、将混合料浇入模具中；
[0051]步骤五、将浇注有混合料的模具在43°C的温度下预养2.2小时，待坯体具有初步强 度后切割，并移入蒸汽养护箱进行养护，蒸压养护制度为:在1.7小时内勾速升温至65°C，恒 湿恒温养护13小时，再在2.2小时内匀速降温至常温，即制得免蒸压加气混凝土砌块;每立 方米免蒸压加气混凝土砌块中各组份含量为:油基钻肩残渣料浆520kg、粉煤灰料浆140kg、 脱硫石膏14kg、水泥75kg、生石灰85kg、错粉膏0 ? 44kg、水20kg。
[0052] 所述水泥为普通硅酸盐水泥，符合P.0 42.5早强型水泥中各种指标要求。
[0053]所述的粉煤灰可优选燃煤电厂烟道中排出的粉尘，为符合GB/T1596-2005的II级F 类粉煤灰。
[0054]所述脱硫石膏为用脱硫剂碳酸钙对燃煤火力发电企业排出的烟尘进行脱硫处理 后得到的石膏。
[0055] 实施例4:
[0056]利用油基钻肩残渣制备免蒸压加气混凝土砌块的方法，包括如下步骤：
[0057]步骤一、分别将油基钻肩残渣和粉煤灰在湿球磨机中球磨至0.07mm方孔筛筛余 17%、比重为1.55Kg/L的料浆，将生石灰在干球磨机中球磨至0.07mm方孔筛筛余14%，脱硫 石膏加水搅拌至比重为1.55Kg/L的脱硫石膏浆；
[0058]步骤二、将步骤一所得的油基钻肩残渣料浆、粉煤灰料浆及脱硫石膏浆混合后加 水搅拌2.5分钟制得混合料浆；
[0059]步骤三、将水泥和步骤一制得的生石灰按顺序加入到步骤二制得的混合料浆中搅 拌3分钟，搅拌温度为39°C;然后加入铝粉膏再搅拌44秒，得混合均匀的混合料；
[0060] 步骤四、将混合料浇入模具中；
[0061] 步骤五、将浇注有混合料的模具在44°C的温度下预养2.5小时，待坯体具有初步强 度后切割，并移入蒸汽养护箱进行养护，蒸压养护制度为:在1.5小时内勾速升温至68°C，恒 湿恒温养护12小时，再在2小时内匀速降温至常温，即制得免蒸压加气混凝土砌块;每立方 米免蒸压加气混凝土砌块中各组份含量为：油基钻肩残渣料浆485kg、粉煤灰料浆175kg、脱 硫石膏15kg、水泥70kg、生石灰90kg、错粉膏0 ? 45kg、水19kg。
[0062] 所述水泥为普通硅酸盐水泥，符合P.0 42.5早强型水泥中各种指标要求。
[0063] 所述的粉煤灰可优选燃煤电厂烟道中排出的粉尘，为符合GB/T1596-2005的II级F 类粉煤灰。
[0064] 所述脱硫石膏为用脱硫剂碳酸钙对燃煤火力发电企业排出的烟尘进行脱硫处理 后得到的石膏。
[0065] 实施例5:
[0066]利用油基钻肩残渣制备免蒸压加气混凝土砌块的方法，包括如下步骤：
[0067]步骤一、分别将油基钻肩残渣和粉煤灰在湿球磨机中球磨至0.09mm方孔筛筛余 18%、比重为1.6Kg/L的料浆，将生石灰在干球磨机中球磨至0.09mm方孔筛筛余14%，脱硫 石膏加水搅拌至比重为1.6Kg/L的脱硫石膏浆；
[0068]步骤二、将步骤一所得的油基钻肩残渣料浆、粉煤灰料浆及脱硫石膏浆混合后加 水搅拌3分钟制得混合料浆；
[0069]步骤三、将水泥和步骤一制得的生石灰按顺序加入到步骤二制得的混合料浆中搅 拌4分钟，搅拌温度为40°C;然后加入铝粉膏再搅拌41秒，得混合均匀的混合料；
[0070] 步骤四、将混合料浇入模具中；
[0071] 步骤五、将浇注有混合料的模具在4rc的温度下预养2小时，待坯体具有初步强度 后切割，并移入蒸汽养护箱进行养护，蒸压养护制度为:在2小时内匀速升温至66°C，恒湿恒 温养护12小时，再在2小时内匀速降温至常温，即制得免蒸压加气混凝土砌块;每立方米免 蒸压加气混凝土砌块中各组份含量为：油基钻肩残渣料浆450kg、粉煤灰料浆210kg、脱硫石 膏16kg、水泥65kg、生石灰95kg、错粉膏0 ? 46kg、水18kg。
[0072] 所述水泥为普通硅酸盐水泥，符合P.0 42.5早强型水泥中各种指标要求。
[0073] 所述的粉煤灰可优选燃煤电厂烟道中排出的粉尘，为符合GB/T1596-2005的II级F 类粉煤灰。
[0074] 所述脱硫石膏为用脱硫剂碳酸钙对燃煤火力发电企业排出的烟尘进行脱硫处理 后得到的石膏。
[0075] 上述本发明5个实施例的各原料配比如表1所示;各实施例所制得的免蒸压加气混 凝土砌块的干容重其恒质抗压强度如表2所示。
[0076] 表1本发明5个实施例的各原料配比
[0078]表2 5个实施例制得免蒸压加气混凝土砌块的干容重其恒质抗压强度
[0080]由表2可知，本发明所制得免蒸压加气混凝土砌块干容重在479~568kg/m3,恒质 抗压强度为2.6~3.8MPa。各实施例免蒸压加气混凝土砌块的干容重、恒质抗压强度、抗冻 性等等性能均满足GB 11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》;并且本发明的免蒸压加气混凝 土砌块浸出液中的重金属浓度及相关指标远低于《GB5085.7-2007危险废物鉴别标准通则》 和《GB8978-1996污水综合排放标准》，不会对环境造成二次污染，实现了对页岩气油基钻肩 残渣的无害化和资源化综合利用。
【主权项】
1. 利用油基钻肩残渣制备免蒸压加气混凝土砌块的方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一、分别将油基钻肩残渣和粉煤灰在湿球磨机中球磨至0.06~0.1mm方孔筛筛余 15~18%、比重为1.4~1.6Kg/L的料衆，将生石灰在干球磨机中球磨至0.06~0.1mm方孔筛 筛余13~16%，脱硫石膏加水搅拌至比重为1.4~1.6Kg/L的脱硫石膏浆； 步骤二、将步骤一所得的油基钻肩残渣料浆、粉煤灰料浆及脱硫石膏浆混合后加水搅 拌1~3分钟制得混合料浆； 步骤三、将水泥和步骤一制得的生石灰按顺序加入到步骤二制得的混合料浆中搅拌1 ~4分钟，搅拌温度为35~40°C;然后加入铝粉膏再搅拌40~45秒，得混合均匀的混合料； 步骤四、将混合料浇入模具中； 步骤五、将浇注有混合料的模具在40~45°C的温度下预养2.0~2.5小时，待坯体具有 初步强度后切割，并移入蒸汽养护箱进行养护，蒸压养护制度为:在1.5~2小时内勾速升温 至60~70°C，恒湿恒温养护12~14小时，再在2~2.5小时内匀速降温至常温，即制得加气混 凝土砌块;每立方米加气混凝土砌块中各组份含量为：油基钻肩残渣料浆430~520kg、粉煤 灰料衆70~210kg、脱硫石膏10~16kg、水泥65~80kg、生石灰60~95kg、错粉膏0 · 4~ 0·6kg、水18~42kg。2. 根据权利要求1所述利用油基钻肩残渣制备免蒸压加气混凝土砌块的方法，其特征 在于:所述水泥为普通硅酸盐水泥，符合P. 〇 42.5早强型水泥中各种指标要求。3. 根据权利要求1所述利用油基钻肩残渣制备免蒸压加气混凝土砌块的方法，其特征 在于:所述的粉煤灰为燃煤电厂烟道中排出的粉尘，符合GB/T1596-2005的Π 级F类。4. 根据权利要求1所述利用油基钻肩残渣制备免蒸压加气混凝土砌块的方法，其特征 在于:所述脱硫石膏为用脱硫剂碳酸钙对燃煤火力发电企业排出的烟尘进行脱硫处理后得 到的石膏。
【文档编号】C04B18/12GK105967614SQ201610301771
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月9日
【发明人】周伯均, 金吉中, 周泽军, 张召基, 何勇, 熊德明, 王朝强, 张春
【申请人】中石化重庆涪陵页岩气勘探开发有限公司, 重庆市涪陵页岩气环保研发与技术服务中心