机械力化学法活化粉煤灰固化含油钻屑技术研究

发布时间：2017-03-30 00:00

  本文关键词：机械力化学法活化粉煤灰固化含油钻屑技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：含油钻屑是页岩气开采过程中产生的废弃物,因破坏生态环境、危害人体健康和制约可持续发展逐步得到重视;粉煤灰作为我国年产量最大的工业废物,给环境带来的压力越来越大,如何资源化利用粉煤灰引起广泛关注。本课题利用粉煤灰具有胶凝性的特点,在机械化学作用下制备固化剂来固化含油钻屑,研究各因素对固化体稳定性能的影响,在安全处置含油钻屑的同时,达到“以废治废”的目的。首先,论文通过矿物学分析手段在对燃煤电厂粉煤灰、脱硫石膏的性质进行分析的基础上,开展了机械力化学法活化粉煤灰实验。通过研究激发剂配比、激发剂与粉煤灰掺比、球磨时间和球磨频率对固化体力学强度的影响,确定了粉煤灰活化的最优实验参数为:激发剂配比2∶1、激发剂与粉煤灰掺比3∶2、球磨时间2h、球磨频率为40Hz;采用XRD和IR检测手段对粉煤灰活化机制进行分析,结果表明:在机械力化学作用下粉煤灰玻璃体结构遭到破坏,火山灰活性被进一步激发,由于Si-O-Si和A1-O-Si在碱性环境下聚合度降低,在活化体系中易生成C—S—H凝胶和钙矾石。其次,在前期活化实验基础上,以粉煤灰为原材料,外加机械力作用,开展了机械力化学法活化粉煤灰固化含油钻屑的固化实验,并与水泥固化效果进行对比。通过研究固化剂掺量和球磨时间对固化体稳定性能的影响,结果表明:固化剂掺量与固化体抗压强度成正比关系,与固化体浸出液含油率和COD值成反比关系;球磨时间为5h时固化体浸出液中有害物质最低;粉煤灰固化体稳定性能明显优于水泥固化体,浸出液有害物质浓度低于国家排放标准限值,表现出优异的抗浸出性能,粉煤灰最大固化量为55%,水泥为50%;通过XRD和IR分析方法对粉煤灰固化体前后晶相结构和有机物变化情况进行分析,粉煤灰对含油钻屑的固化主要是物理固封和化学吸附作用,同时机械力作用可降解含油钻屑中部分油类物质。最后,通过结合工程实际,对机械力化学法活化粉煤灰固化含油钻屑处置工艺进行了初步设计,为实际工程应用提供技术基础,并从经济、社会和环境上对处置工艺技术进行效益分析,分析表明本文采取的固化工艺具有可行性,可以达到“以废治废”和节约资源的目的。
【关键词】：含油钻屑 稳定化/固化 机械力化学 粉煤灰
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ536.4;X741
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-19
• 1.2.1 含油钻屑处置研究现状11-15
• 1.2.2 粉煤灰活性激发研究现状15-18
• 1.2.3 机械力化学法活化粉煤灰固化含油钻屑的固化作用18-19
• 1.3 主要研究内容、目的、意义及创新点19-20
• 1.3.1 主要研究内容19
• 1.3.2 研究目的19-20
• 1.3.3 研究意义20
• 1.3.4 创新点20
• 1.4 技术路线20-22
• 2 主要原材料基本特性22-33
• 2.1 粉煤灰基本特性22-24
• 2.1.1 实验目的22
• 2.1.2 实验材料及设备22-23
• 2.1.3 粉煤灰XRF分析23
• 2.1.4 粉煤灰XRD分析23-24
• 2.1.5 粉煤灰SEM分析24
• 2.2 脱硫石膏基本特性24-26
• 2.2.1 实验目的24-25
• 2.2.2 实验材料及设备25
• 2.2.3 脱硫石膏XRF分析25-26
• 2.2.4 脱硫石膏XRD分析26
• 2.3 含油钻屑基本特性26-32
• 2.3.1 实验目的26-27
• 2.3.2 实验材料及设备27-28
• 2.3.3 含油钻屑的组成28-32
• 2.4 本章小结32-33
• 3 机械力化学法活化粉煤灰实验33-45
• 3.1 实验内容及方案33-35
• 3.1.1 实验目的及内容33
• 3.1.2 实验器材及方案33-35
• 3.2 活化因素对固化体力学性能的影响35-40
• 3.2.1 激发剂配比对固化体抗压强度影响35-36
• 3.2.2 粉煤灰与激发剂掺比对固化体抗压强度影响36-37
• 3.2.3 球磨时间对固化体抗压强度影响37-39
• 3.2.4 球磨频率对固化体抗压强度影响39-40
• 3.3 机械力化学法活化粉煤灰机理研究40-43
• 3.3.1 固化前后XRD分析40-41
• 3.3.2 固化前后IR分析41-43
• 3.3.3 机械力化学法活化粉煤机理研究43
• 3.4 本章小结43-45
• 4 含油钻屑固化实验45-68
• 4.1 实验目的及内容45
• 4.1.1 实验目的45
• 4.1.2 实验内容45
• 4.2 实验器材及方案45-50
• 4.2.1 实验材料45-46
• 4.2.2 实验设备46
• 4.2.3 工艺流程46-47
• 4.2.4 实验方案47-50
• 4.3 固化体稳定性能测试50-58
• 4.3.1 抗压强度测试50-52
• 4.3.2 浸出液含油率测试52-55
• 4.3.3 浸出液COD测试55-58
• 4.4 固化剂掺量对固化体稳定性能影响58-62
• 4.4.1 固化剂掺量对固化体抗压强度影响58-60
• 4.4.2 固化剂掺量对固化体浸出液含油率影响60-61
• 4.4.3 固化剂掺量对固化体浸出液COD影响61-62
• 4.5 球磨时间对固化体稳定性能影响62-64
• 4.5.1 球磨时间对固化体抗压强度影响62-63
• 4.5.2 球磨时间对固化体浸出液含油率影响63
• 4.5.3 球磨时间对固化体浸出液COD影响63-64
• 4.6 机械力化学法活化粉煤灰固化含油钻屑机理研究64-67
• 4.6.1 固化前后XRD分析64-66
• 4.6.2 固化前后IR分析66-67
• 4.7 本章小结67-68
• 5 固化处置现场施工工艺设计及效益分析68-72
• 5.1 现场固化方案68
• 5.2 现场施工工艺设计68-69
• 5.3 效益分析69-72
• 5.3.1 经济效益69-71
• 5.3.2 环境效益71
• 5.3.3 社会效益71-72
• 结论72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-79
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果79

  本文关键词：机械力化学法活化粉煤灰固化含油钻屑技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：275705