[發(fā)明專(zhuān)利]一種陶粒及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011331090.4
• 申請(qǐng)日: 2020-11-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112341238A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方剛;周長(zhǎng)波;韓桂梅;郭亞靜;李子秀;林雨琛;胡冬雪
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): C04B38/00
• 分類(lèi)號(hào): C04B38/00;C04B33/135;C04B33/132
• 代理公司: 石家莊輕拓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 13128
• 代理人: 黃輝本

本發(fā)明提供了一種陶粒及其制備方法，屬于資源再利用技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明針對(duì)水基鉆井體系廢棄物(經(jīng)過(guò)處理后成為鉆井固廢)生產(chǎn)陶粒的方法；將鉆井固廢通過(guò)一套資源化技術(shù)工藝處理后生產(chǎn)陶粒，達(dá)到陶粒相應(yīng)建筑性能指標(biāo)。鉆井固廢與粉煤灰、煤粉按照一定質(zhì)量比例匯合，在一定溫度下燒結(jié)，得到燒結(jié)陶粒，該方法大大地降低了鉆井固廢的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，將生產(chǎn)出的陶粒按相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明各項(xiàng)指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。與傳統(tǒng)鉆井固廢堆放處理、路基填料方法相比，具有處理效率高，無(wú)二次污染，能最大限度利用資源，環(huán)保效益顯著，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及資源再利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種陶粒及其制備方法。

背景技術(shù)

我國(guó)天然氣儲(chǔ)量豐富，隨著天然氣開(kāi)采量的增加，鉆井廢棄物的處理處置問(wèn)題逐漸凸顯出來(lái)。天然氣在開(kāi)采過(guò)程主要采用兩種鉆井體系：一種為水基鉆井，主要用在目的層埋藏較淺，上部蓋層地質(zhì)發(fā)育比較穩(wěn)定的區(qū)域，如在蘇里格氣田其鉆井液全部采用水基體系；另一種為油基鉆井體系，主要用于地層復(fù)雜、泥頁(yè)巖易水化坍塌的區(qū)域，如四川、重慶、新疆等地區(qū)。在鉆井過(guò)程中，鉆井液通過(guò)泵體泵入鉆桿內(nèi)，隨著鉆桿的鉆進(jìn)，鉆頭切削地層，由此產(chǎn)生大量的巖屑混入鉆井液中，然后通過(guò)井壁返回地面，處理達(dá)標(biāo)后的鉆井液可以重復(fù)利用，另外一部分由于性能不達(dá)標(biāo)而廢棄，在此過(guò)程中就會(huì)會(huì)產(chǎn)生大量的巖屑和廢棄鉆井液。據(jù)統(tǒng)計(jì)，平均典型單井(井深3500米)共產(chǎn)生鉆屑和廢棄鉆井液量約為1000m³。隨著氣田不斷開(kāi)采，鉆井固廢產(chǎn)生量隨之增長(zhǎng)，僅蘇里格氣田每年就有約100萬(wàn)m³的廢棄物產(chǎn)生，數(shù)量極為龐大。目前鉆井固廢以貯存為主，不僅占用大量的土地資源，而且造成了潛在的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

陶粒分為煅燒陶粒、免燒陶粒；煅燒陶粒是一種在爐窯中經(jīng)發(fā)泡生產(chǎn)的輕骨料，具有球狀的外形，表面光滑而堅(jiān)硬，內(nèi)部呈蜂窩狀，有密度小、熱導(dǎo)率低、強(qiáng)度高的特點(diǎn)。在耐火材料行業(yè)中，陶粒主要用于作隔熱耐火材料的骨料。陶粒自身的堆積密度小于1100kg/m³，一般為300～900kg/m³。以陶粒為骨料制作的混凝土密度為1100～1800kg/m³，相應(yīng)的混凝土抗壓強(qiáng)度為30.5～40.0Mpa。陶粒的最大特點(diǎn)是外表堅(jiān)硬，而內(nèi)部有許多的微孔。陶粒具有密度低、筒壓強(qiáng)度高、孔隙率高，軟化系數(shù)高、抗凍性良好、抗堿集料反應(yīng)性?xún)?yōu)異性能，廣泛應(yīng)用與建材、園藝、食品飲料、耐火保溫材料、化工、石油等部門(mén)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種陶粒及其制備方法。本發(fā)明利用水基鉆井體系廢棄物生產(chǎn)陶粒，大大地降低了鉆井固廢的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，且制得的陶粒各項(xiàng)指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種陶粒的制備方法，包括以下步驟；

將水基鉆井體廢棄物進(jìn)行壓濾脫水，得到鉆井固廢；

將所述鉆井固廢、煤粉和粉煤灰混合后進(jìn)行梯度升溫煅燒，得到煅燒產(chǎn)物；

將所述煅燒產(chǎn)物降溫至室溫，得到所述陶粒。

優(yōu)選地，所述鉆井固廢的含水率小于40％。

優(yōu)選地，所述鉆井固廢、煤粉和粉煤灰的質(zhì)量比為5:1:4。

優(yōu)選地，所述梯度升溫的升溫速率為20～25℃/分鐘。

優(yōu)選地，所述煅燒為由室溫升至1150～1250℃，所述煅燒的保溫時(shí)間為35～37分鐘。

優(yōu)選地，所述降溫的降溫速率為20～25℃/分鐘。

優(yōu)選地，所述煅燒在一體式立式反應(yīng)爐中完成，所述一體式立式反應(yīng)爐進(jìn)行預(yù)熱，所述預(yù)熱的時(shí)間為11±1分鐘，溫度為700±50℃。