機械力化學(xué)法活化粉煤灰固化含油鉆屑技術(shù)研究.pdf

1、含油鉆屑是頁巖氣開采過程中產(chǎn)生的廢棄物，因破壞生態(tài)環(huán)境、危害人體健康和制約可持續(xù)發(fā)展逐步得到重視；粉煤灰作為我國年產(chǎn)量最大的工業(yè)廢物，給環(huán)境帶來的壓力越來越大，如何資源化利用粉煤灰引起廣泛關(guān)注。本課題利用粉煤灰具有膠凝性的特點，在機械化學(xué)作用下制備固化劑來固化含油鉆屑，研究各因素對固化體穩(wěn)定性能的影響，在安全處置含油鉆屑的同時，達(dá)到“以廢治廢”的目的。
　　首先，論文通過礦物學(xué)分析手段在對燃煤電廠粉煤灰、脫硫石膏的性質(zhì)進(jìn)行分析的基

2、礎(chǔ)上，開展了機械力化學(xué)法活化粉煤灰實驗。通過研究激發(fā)劑配比、激發(fā)劑與粉煤灰摻比、球磨時間和球磨頻率對固化體力學(xué)強度的影響，確定了粉煤灰活化的最優(yōu)實驗參數(shù)為：激發(fā)劑配比2∶1、激發(fā)劑與粉煤灰摻比3∶2、球磨時間2h、球磨頻率為40Hz；采用XRD和IR檢測手段對粉煤灰活化機制進(jìn)行分析，結(jié)果表明：在機械力化學(xué)作用下粉煤灰玻璃體結(jié)構(gòu)遭到破壞，火山灰活性被進(jìn)一步激發(fā)，由于Si-O-Si和A1-O-Si在堿性環(huán)境下聚合度降低，在活化體系中易生成

3、C—S—H凝膠和鈣礬石。
　　其次，在前期活化實驗基礎(chǔ)上，以粉煤灰為原材料，外加機械力作用，開展了機械力化學(xué)法活化粉煤灰固化含油鉆屑的固化實驗，并與水泥固化效果進(jìn)行對比。通過研究固化劑摻量和球磨時間對固化體穩(wěn)定性能的影響，結(jié)果表明：固化劑摻量與固化體抗壓強度成正比關(guān)系，與固化體浸出液含油率和COD值成反比關(guān)系；球磨時間為5h時固化體浸出液中有害物質(zhì)最低；粉煤灰固化體穩(wěn)定性能明顯優(yōu)于水泥固化體，浸出液有害物質(zhì)濃度低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)限值

4、，表現(xiàn)出優(yōu)異的抗浸出性能，粉煤灰最大固化量為55％，水泥為50%；通過 XRD和IR分析方法對粉煤灰固化體前后晶相結(jié)構(gòu)和有機物變化情況進(jìn)行分析，粉煤灰對含油鉆屑的固化主要是物理固封和化學(xué)吸附作用，同時機械力作用可降解含油鉆屑中部分油類物質(zhì)。
　　最后，通過結(jié)合工程實際，對機械力化學(xué)法活化粉煤灰固化含油鉆屑處置工藝進(jìn)行了初步設(shè)計，為實際工程應(yīng)用提供技術(shù)基礎(chǔ)，并從經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境上對處置工藝技術(shù)進(jìn)行效益分析，分析表明本文采取的固化工藝