本发明涉及一种水泥熟料的制备方法，特别是利用页岩气钻井固废固化填埋体制备水泥熟料的方法。
背景技术：
页岩气钻探过程中产生大量的钻井固废，包括钻井岩屑、废弃泥浆、废水絮凝体及其他废弃物，其成分主要是黏土、钻屑、污水、化学处理试剂及污油等组成的多种稳态胶体悬浮体系，有害成分复杂。目前对于页岩气钻井固废，普遍采用的处置方式是在井场废水池中通过固化剂直接进行固化填埋处置，该方式简单易行。比如重庆市某页岩气一期工程，两百余口井的水基钻屑、废弃水基泥浆及污水污泥、油基钻屑脱油后的灰渣均采取水泥固化填埋处置，固化填埋池约200余个，占地面积广。可见，固化填埋的处置方式占用了大量的土地资源,并且该种处置方式也有着较大的安全隐患。比如四川普光气田因池体出现渗漏，不得不将填埋的固废固化填埋体全部挖出进行再处置。当前国家环保要求力度日益增加、态势高压，为了符合日益严格的环境保护要求，将页岩气固废固化填埋体进行资源化综合利用是当前及今后的发展方向和趋势。
与此同时，我国的建材工业特别是传统建材工业却是天然矿物资源和能源消耗高的行业，每年生产各种建筑材料要消耗50亿吨各种资源，消耗能源2.3亿吨标准煤，给资源和环境带来了沉重的负担，水泥企业要求自身生存与发展，必须树立为环境保护做贡献的思想，节约资源、节约能源、变废为宝，使单一的水泥生产企业，转变成资源综合利用的企业。
众所周知，水泥窑炉具有燃烧炉温高和处理物料量大等特点，且水泥厂均配备有大量的环保设施，是环境自净能力强的装备。利用水泥回转窑处理固体废物，不仅具有焚烧法的减容、减量化特征，且燃烧后的残渣成为水泥熟料的一部分，不需要对焚烧灰进行二次处理，是一种两全其美的资源化处理途径。
利用页岩气钻井固废固化填埋体等固体废物生产水泥熟料，既拓宽了原材料来源，减少了大量天然资源的消耗，大大降低了水泥生产的成本，又保护了自然环境，有利于水泥工业可持续发展；目前，直接用页岩气钻井固废固化填埋体做原料生产水泥熟料的方案，还未见文献报道。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种利用页岩气钻井固废固化填埋体制备水泥熟料的方法，能够利用页岩气钻井固废固化填埋体制备出合格的水泥熟料，以实现页岩气钻井固废的资源化利用。
本发明所述利用页岩气钻井固废固化填埋体制备水泥熟料的方法，包括以下步骤：
(1)配料：页岩气钻井固废固化填埋体30～75重量份、硅藻土10～35重量份、贝壳粉10～35重量份、硫酸渣1～5重量份；
(2)制水泥生料：将页岩气钻井固废固化填埋体破碎成粒径为5～15mm的颗粒，硅藻土破碎成粒径为5～15mm的颗粒，与硫酸渣一起进入生料磨，得粒径为53～75μm方孔筛余在8～15％的水泥生料；
(3)制水泥熟料：将水泥生料经斜槽输送入预热器进行分级、预热后送至回转窑；贝壳粉是贝壳经湿法球磨成粒径为53～75μm方孔筛余在8～15％的浆体，贝壳粉浆体含水率为60～80％，将贝壳粉浆体泵送至回转窑中，与回转窑内的物料一起煅烧，温度1300～1700℃，时间35～50分钟，即得水泥熟料。
所述硅藻土是一种纯天然的非金属矿物质，由海洋或湖泊中硅藻类残骸逐渐形成的沉积岩。
所述贝壳粉是由扇贝壳或/和螺蛳壳经湿法球磨成的浆体。
所述贝壳粉浆体由螺旋泵泵送至回转窑窑尾，再从回转窑窑尾进入回转窑窑中。由于回转窑窑尾的温度要高于回转窑窑头的温度，贝壳粉浆体从回转窑窑尾进入回转窑窑中可起到对贝壳粉浆体进行烘干的作用。
所述硫酸渣的粒径为0.1～5mm。
所述页岩气钻井固废固化填埋体是采用无机硅酸盐增强剂、促凝剂、破胶剂、吸附剂和ph调节剂对页岩气钻井固废进行固化处理后，具有一定抗压强度和耐水性的固体物。即将固化剂——无机硅酸盐增强剂、促凝剂、破胶剂、吸附剂和ph调节剂与页岩气钻井固废进行均匀搅拌混合处理后，其固化体抗压强度和浸出液满足中石油企业标准《钻井废弃物无害化处理技术规范》qsyxn0276-2015中的有关要求。
所述固化剂中的无机硅酸盐增强剂可为硅酸盐水泥，促凝剂可为cao，破胶剂可为fecl3，吸附剂可为粉煤灰，ph调节剂可为(nh4)2so4，并且固化剂中各组份的含量为：无机硅酸盐增强剂135～155重量份、促凝剂60～70重量份、破胶剂3～7重量份、吸附剂65～75重量份、ph调节剂9～15重量份；固化处理时，每千立方米的页岩气钻井固废中固化剂的加入量为280～320吨。
本发明的有益效果是：
1、本发明由于采用了页岩气钻井固废固化填埋体作为主要原料，从而避免了页岩气钻井固废固化填埋处置对土地的占有和浪费，彻底解决了页岩气钻井固废固化填埋处置后存在的环境安全隐患，并且采用本发明方法生产水泥熟料过程中不会造成二次污染，环保效益显著。
2、本发明由于未使用石灰石、粘土、页岩等原料，实现了水泥熟料生产对有限自然资源的零消耗，促进了水泥工业企业生产的“零污染、零电耗、零排放、零消耗和固废负增长”的落实，实现了资源循环利用和绿色生态水泥生产，经济效益显著。
3、本发明可方便利用现有干法旋窑生产线装备及技术，可操作性强，利于水泥生产企业向绿色环保型产业转型。
具体实施方式
实施例1：
利用页岩气钻井固废固化填埋体制备水泥熟料的方法，包括以下步骤：
1、配料：页岩气钻井固废固化填埋体750t、硅藻土350t、贝壳粉250t、硫酸渣50t。
2、制料：将页岩气钻井固废固化填埋体破碎成粒径为10mm的颗粒，硅藻土破碎成粒径为10mm的颗粒，与粒径为1.5mm的硫酸渣一起进入生料磨，磨制成63μm方孔筛余在12％的水泥生料，送入均化库。
3、制水泥熟料：将水泥生料经斜槽输送入预热器进行分级、预热后送至回转窑；贝壳粉是扇贝壳经湿法球磨成粒径为63μm方孔筛余在12％的浆体，贝壳粉浆体含水率为60％，将贝壳粉浆体泵送至回转窑窑尾，再从回转窑窑尾进入回转窑窑中，与回转窑内的物料一起煅烧，温度1500℃，时间35分钟，即得水泥熟料。
连续3天的水泥熟料生产试验显示：生料磨系统工况正常，水泥窑系统工况正常，在线检测废气排放达标，水泥熟料外观正常，水泥熟料中游离氧化钙平均处于1.4％，水泥熟料安定性合格，水泥窑系统产量同比提高5.1％，一吨熟料煤耗较原来通常的石灰石、粘土为主的生料煅烧普通熟料同比降低7.3％。水泥熟料物检指标平均值见表1所示，安定性合格，其3天与28天抗压强度较其原来通常的石灰石粘土原料煅烧的普通熟料统计平均强度分别提高0.31％和0.69％。总体说来，以钻井固废固化填埋体生产的水泥熟料各项物检指标与其通常的石灰石粘土原料煅烧的普通熟料相当。
实施例2：
利用页岩气钻井固废固化填埋体制备水泥熟料的方法，包括以下步骤：
1、配料：页岩气钻井固废固化填埋体450t、硅藻土300t、贝壳粉200t、硫酸渣40t。
2、制料：将页岩气钻井固废固化填埋体破碎成粒径为5mm的颗粒，硅藻土破碎成粒径为5mm的颗粒，与粒径为5mm的硫酸渣一起进入生料磨，磨制成53μm方孔筛余在8％的水泥生料，送入均化库。
3、制水泥熟料：将水泥生料经斜槽输送入预热器进行分级、预热后送至回转窑；贝壳粉是螺蛳壳经湿法球磨成粒径为53μm方孔筛余在8％的浆体，贝壳粉浆体含水率为80％，将贝壳粉浆体泵送至回转窑窑尾，再从回转窑窑尾进入回转窑窑中，与回转窑内的物料一起煅烧，温度1700℃，时间40分钟，即得水泥熟料。
连续3天的水泥熟料生产试验显示：生料磨系统工况正常，水泥窑系统工况正常，在线检测废气排放达标；水泥熟料外观正常，水泥熟料中游离氧化钙平均处于1.2％，水泥熟料安定性合格，水泥窑系统产量同比提高5.6％，一吨熟料煤耗较原来通常的石灰石、粘土为主的生料煅烧普通熟料同比降低6.1％。水泥熟料物检指标平均值见表1所示，安定性合格，其3天与28天抗压强度较其原来通常的石灰石粘土原料煅烧的普通熟料统计平均强度分别提高1.45％和2.21％。总体说来，以钻井固废固化填埋体生产的水泥熟料各项物检指标与其通常的石灰石粘土原料煅烧的普通熟料相当。
实施例3：
利用页岩气钻井固废固化填埋体制备水泥熟料的方法，包括以下步骤：
1、配料：页岩气钻井固废固化填埋体500t、硅藻土250t、贝壳粉350t、硫酸渣30t。
2、制料：将页岩气钻井固废固化填埋体破碎成粒径为15mm的颗粒，硅藻土破碎成粒径为15mm的颗粒，与粒径为3mm的硫酸渣一起进入生料磨，磨制成75μm方孔筛余在15％的水泥生料，送入均化库。
3、制水泥熟料：将水泥生料经斜槽输送入预热器进行分级、预热后送至回转窑；贝壳粉是扇贝壳和螺蛳壳按任意比例混合后经湿法球磨成粒径为75μm方孔筛余在15％的浆体，贝壳粉浆体含水率为70％，将贝壳粉浆体泵送至回转窑窑尾，再从回转窑窑尾进入回转窑窑中，与回转窑内的物料一起煅烧，温度1300℃，时间50分钟，即得水泥熟料。
连续3天的水泥熟料生产试验显示：生料磨系统工况正常，水泥窑系统工况正常，在线检测废气排放达标，水泥熟料外观正常，水泥熟料中游离氧化钙平均处于1.3％，水泥熟料安定性合格，水泥窑系统产量同比提高5.2％，一吨熟料煤耗较原来通常的石灰石、粘土为主的生料煅烧普通熟料同比降低6.8％。水泥熟料物检指标平均值见表1所示，安定性合格，其3天与28天抗压强度较其原来通常的石灰石粘土原料煅烧的普通熟料统计平均强度分别提高0.58％和1.17％。总体说来，以钻井固废固化填埋体生产的水泥熟料各项物检指标与其通常的石灰石粘土原料煅烧的普通熟料相当。
实施例4：
利用页岩气钻井固废固化填埋体制备水泥熟料的方法，包括以下步骤：
1、配料：页岩气钻井固废固化填埋体650t、硅藻土200t、贝壳粉120t、硫酸渣20t。
2、制料：将页岩气钻井固废固化填埋体破碎成粒径为7mm的颗粒，硅藻土破碎成粒径为7mm的颗粒，与粒径为0.1mm的硫酸渣一起进入生料磨，磨制成58μm方孔筛余在10％的水泥生料，送入均化库。
3、制水泥熟料：将水泥生料经斜槽输送入预热器进行分级、预热后送至回转窑；贝壳粉是扇贝壳经湿法球磨成粒径为58μm方孔筛余在10％的浆体，贝壳粉浆体含水率为65％，将贝壳粉浆体泵送至回转窑窑尾，再从回转窑窑尾进入回转窑窑中，与回转窑内的物料一起煅烧，温度1400℃，时间30分钟，即得水泥熟料。
连续3天的水泥熟料生产试验显示：生料磨系统工况正常，水泥窑系统工况正常，在线检测废气排放达标，水泥熟料外观正常，水泥熟料中游离氧化钙平均处于1.4％，水泥熟料安定性合，；水泥窑系统产量同比提高5.5％，一吨熟料煤耗较原来通常的石灰石、粘土为主的生料煅烧普通熟料同比降低5.7％。水泥熟料物检指标平均值见表1所示，安定性合格，其3天与28天抗压强度较其原来通常的石灰石粘土原料煅烧的普通熟料统计平均强度分别提高1.59％和2.36％。总体说来，以钻井固废固化填埋体生产的水泥熟料各项物检指标与其通常的石灰石粘土原料煅烧的普通熟料相当。
实施例5：
利用页岩气钻井固废固化填埋体制备水泥熟料的方法，包括以下步骤：
1、配料：页岩气钻井固废固化填埋体300t、硅藻土100t、贝壳粉100t、硫酸渣10t。
2、制料：将页岩气钻井固废固化填埋体破碎成粒径为12mm的颗粒，硅藻土破碎成粒径为12mm的颗粒，与粒径为1mm的硫酸渣一起进入生料磨，磨制成70μm方孔筛余13％的水泥生料，送入均化库。
3、制水泥熟料：将水泥生料经斜槽输送入预热器进行分级、预热后送至回转窑；贝壳粉是螺蛳壳经湿法球磨成粒径为70μm方孔筛余在13％的浆体，贝壳粉浆体含水率为75％，将贝壳粉浆体泵送至回转窑窑尾，再从回转窑窑尾进入回转窑窑中，与回转窑内的物料一起煅烧，温度1600℃，时间45分钟，即得水泥熟料。
连续3天的水泥熟料生产试验显示：生料磨系统工况正常，水泥窑系统工况正常，在线检测废气排放达标，水泥熟料外观正常，水泥熟料中游离氧化钙平均处于1.5％，水泥熟料安定性合格，水泥窑系统产量同比提高5.8％，一吨熟料煤耗较原来通常的石灰石、粘土为主的生料煅烧普通熟料同比降低5.1％。水泥熟料物检指标平均值见表1所示，安定性合格，其3天与28天抗压强度较其原来通常的石灰石粘土原料煅烧的普通熟料统计平均强度分别提高1.18％和2.01％。总体说来，以钻井固废固化填埋体生产的水泥熟料各项物检指标值与其通常的石灰石粘土原料煅烧的普通熟料相当。
表1各实施例生态熟料物检指标平均值