[發明專利]一種用于水基鉆屑填埋的固化穩定材料及水基鉆屑的固化方法

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• 申請號: 202011586890.0
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112661472A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 王亞軍
• 申請（專利權）人: 鄂爾多斯市固邦環保科技有限公司
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14;C04B20/02;C04B20/10;C04B18/04
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 黃芷

本發明公開一種用于水基鉆屑填埋的固化穩定材料及水基鉆屑的固化方法，包括煤渣、水泥、電石渣、石膏、金屬離子固化單元和氧化單元；其中，金屬離子固化單元包括金屬離子固化劑和二硫代氨基鹽，氧化單元包括檸檬酸、H₂O₂和亞鐵離子金屬鹽。本發明用自身能夠分解且酸性較強的檸檬酸來調節水基鉆屑的pH值，從而改變傳統的芬頓氧化，實現了在pH為6?7的環境中將芬頓氧化反應激活，提高了對水基鉆屑中的有機物的降解能力；另一方面，促進二硫代氨基鹽與重金屬離子發生螯合反應，使更多重金屬離子形成螯合物沉淀下來，并同時還與砷發生絡合反應；形成的螯合物和絡合物被金屬離子固化劑與水形成的無機硅酸鹽包覆，避免有害物質逃逸造成環境的危害。

技術領域

本發明屬于環保型固化穩定材料技術領域，具體涉及一種用于水基鉆屑填埋的固化穩定材料及水基鉆屑的固化方法。

背景技術

水基鉆屑是油氣田開采鉆井時被鉆頭研磨或破碎了的巖石/礦物顆粒，由循環沖洗液從井內帶出地面，含有粘土、加重材料、各種處理劑等的巖屑混合體，主要包括小碎石、黏土、頁巖和沙子等，另外排放的鉆屑表面會粘附少量的鉆井液，它的主要成分為SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO等，與黏土的化學成分類似，并且主要以黏土類礦物為主。除此之外，油氣田開采中產生的水基鉆屑還攜帶了部分烴類物質、重金屬(如鉻)以及砷等物質，同時還含有添加劑如NaOH、Na₂CO₃等，使得水基鉆屑堿性化。

目前水基鉆屑最為便捷且經濟的處理方式是固化填埋即利用固化將有害物質包裹和封存，使其不外溢，在一定的時間內可以避免對外界環境的影響。但是，由于填埋的物質相對復雜，且填埋物中的污染物并未徹底分解，隨著時間的延長，長期降雨造成的沖蝕和浸泡等作用，可能滲出對周邊土壤及水體造成一定的污染的滲濾液。

據測算和統計，我國油氣田開采行業中每年需要打幾萬口井，平均2500-4000m深的井，產生的水基鉆屑約為500-700m³，由此估算每年油氣田開采產生的水基鉆屑約為上千萬立方。僅以內蒙古蘇里格氣田為例，目前已有開發井數10000口以上，每年部署開發井、探井大于1200口，由此可以推算蘇里格氣田每年產生的水基鉆屑約為100萬m³。如此大量水基鉆屑產生以及逐年堆存，如果不加以利用，會形成對環境的潛在威脅，然而與水基鉆屑逐年增加相對應的，對其資源化的利用卻鮮有進展，成為油氣開采行業的主要污染源。

發明內容

為了克服目前存在的問題，本發明的目的之一是提供一種成本低、且能對水基鉆屑中的烴類物質、添加劑和重金屬進行處理的水基鉆屑填埋的固化穩定劑。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種用于水基鉆屑填埋的固化穩定材料，按重量份計，包括以下組分：煤渣30-50份、水泥18-25份、電石渣12-18份、石膏10-16份、金屬離子固化單元6-10份和氧化單元15-23份；

所述金屬離子固化單元包括金屬離子固化劑3-6份和二硫代氨基鹽3-4份；

所述氧化單元包括檸檬酸、H₂O₂和亞鐵離子金屬鹽。

優選地，所述氧化單元為中的H₂O₂和亞鐵離子金屬鹽的摩爾比為2:83～2:91，所述檸檬酸將水基鉆屑pH調節為6-7。

優選地，所述金屬離子固化劑包括微硅粉、硅藻土和硅酸鈉，其中，微硅粉、硅藻土和硅酸鈉的質量比為3-5:30-55:2-5。

優選地，所述二硫代氨基鹽為對羥基苯甘氨酸二硫代氨基甲酸鹽或領羥基苯甘氨酸二硫代氨基甲酸鹽。