PL212941B1 - Sposób utylizacji odpadów wiertniczych - Google Patents
Sposób utylizacji odpadów wiertniczychInfo
- Publication number
- PL212941B1 PL212941B1 PL389124A PL38912409A PL212941B1 PL 212941 B1 PL212941 B1 PL 212941B1 PL 389124 A PL389124 A PL 389124A PL 38912409 A PL38912409 A PL 38912409A PL 212941 B1 PL212941 B1 PL 212941B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- drilling
- waste
- water
- slurries
- cement
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 49
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 38
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 17
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 16
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 13
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 25
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 5
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 3
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 2
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 2
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 2
- 239000011440 grout Substances 0.000 description 2
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N Potassium ion Chemical compound [K+] NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000001479 atomic absorption spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 235000012206 bottled water Nutrition 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 description 1
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 1
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 1
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- BUACSMWVFUNQET-UHFFFAOYSA-H dialuminum;trisulfate;hydrate Chemical compound O.[Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O BUACSMWVFUNQET-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 1
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229920000876 geopolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052838 hydrogrossular Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- -1 thermal methods Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000925 very toxic Toxicity 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest, sposób utylizacji odpadów wiertniczych, które stanowią poważne zagrożenie dla środowiska.
Trudności w opracowaniu skutecznej technologii zagospodarowania odpadów wiertniczych, wynikają zarówno ze zmiennego i zróżnicowanego pod względem składu fazowego zwiercin jak i charakteru chemicznego zużytych płuczek wiertniczych.
Obecnie stosowane są różne sposoby postępowania z odpadami powstającymi podczas prac wiertniczych, począwszy od ich biodegradacji aż do systemów uciążliwego ich przemywania w celu pozbycia się toksycznych składników rozpuszczalnych w wodzie i w końcu ich deponowania po odwodnieniu na składowiskach zbiorczych.
Do metod tych zaliczyć można zestalanie i stabilizację, iniekcje do górotworu, metody termiczne, ekstrakcje węglowodorów, bioremediację.
Wymienione sposoby zagospodarowania odpadów wiertniczych mają tzw. charakter otwarty, obarczony licznymi wadami jak: niska skuteczność, szkodliwe oddziaływanie na środowisko, wysokie koszty.
Jedną z najpopularniejszych metod zagospodarowania odpadów wiertniczych do celów geotechnicznych jest ich zestalanie i stabilizacja. Jednak ze względu na charakter chemiczny odpadów wiertniczych jest to metoda mało skuteczna. Próba zestalenia i stabilizacji tych odpadów za pomocą spoiw hydraulicznych jak i powietrznych napotyka na trudności, bowiem składniki chemiczne zawarte w płuczkach wiertniczych spowalniają, a nawet całkowicie zatrzymują proces hydrolizy i hydratacji składników mineralnych cementów, a szczególnie krzemianów wapniowych. Z kolei próby zestalenia odpadów przy użyciu spoiw powietrznych na bazie spoiw wapiennych, gdzie produktem hydratacji jest portlandyt Ca(OH)2, który można poddać karbonatyzacji za pomocą CO2, jest zabiegiem kosztownym, mało wydajnym i nisko skutecznym.
Z polskiego opisu patentowego nr PL 201551 znany jest sposób odwadniania płuczki wiertniczej, rozwiązujący zagadnienie utylizacji płuczki wiertniczej, szczególnie o małej zawartości fazy stałej, który charakteryzuje się tym, że skoagulowaną płuczkę wiertniczą podaje się pod ciśnieniem do komór prasy filtracyjnej i odwadnia się uzyskania korzystnie 40% suchej masy.
Z innego polskiego opisu nr PL 201552 znany jest sposób koagulacji płuczki wiertniczej.
Wynalazek ten rozwiązuje zagadnienie rozdzielania fazy stałej i ciekłej z płuczki wiertniczej. Sposób koagulacji płuczki wiertniczej charakteryzuje się tym, że do płuczki wiertniczej dodaje się wodny roztwór siarczanu glinu AI2(SO4)3 w ilości do 15% objętościowo i miesza się intensywnie do uzyskania jednorodnego płynu. Również z polskiego opisu patentowego nr PL 200969 znany jest sposób odwadniania odpadowej płuczki wiertniczej, który charakteryzuje się tym, że do odpadowej płuczki wiertniczej transportowanej rurociągiem, dozuje się płynny chlorek poliglinowy w ilości do 15% objętościowo, podaje odpadową płuczkę wiertniczą na taśmę filtracyjną i odwadnia się przez wyciskanie. Sposób według wynalazku umożliwia bieżącą utylizację odpadowych płuczek wiertniczych i wykorzystanie fazy stałej do rekultywacji gruntów lub do przykrywania odpadów komunalnych na wysypiskach śmieci.
Sposób zestalania płuczki wiertniczej znany z polskiego opisu patentowego nr PL 189842 ma zastosowanie do przekształcenia, zgromadzonej podczas wiercenia otworu wiertniczego, płuczki wiertniczej do postaci stałej lub postaci stałej i klarownej fazy ciekłej. Sposób charakteryzuje się tym, że do płuczki wiertniczej dodaje się płynny koagulant mineralny, zawierający 18% AI2O3 w ilości do 10% objętościowo w stosunku do ciężaru zgromadzonej płuczki wiertniczej i miesza się intensywnie do czasu rozpoczęcia procesu koagulacji fazy stałej z płuczki wiertniczej.
Stabilizacja i zestalanie odpadów wiertniczych znanymi metodami nie pozwala jednak na uzyskanie takich cech wytrzymałościowych produktów zestalania, aby mogły one być wykorzystane w geotechnice.
Celem wynalazku jest opracowanie kompleksowego sposobu utylizacji odpadów wiertniczych.
Istota wynalazku polega na tym, że odfiltrowane odpady wiertnicze w postaci plastycznej rozdrabnia się i homogenizuje, po czym z powstałej masy formuje się kształtki, które suszy się i wypala w temperaturze nie wyższej niż 650°C przez około 2 godziny. Następnie produkt wypalania rozdrabnia się wstępnie do uziarnienia ok. 4 mm po czym miele się do powierzchni właściwej ok. 4000 cm2/g wg Blaine'a, tak przetworzone odpady wiertnicze, które w procesie wypalania uległy przemianom fizycznym, stanowią pucolanę przemysłową, którą wprowadza się jako dodatek mineralny do cementów CEM Il do CEM V w ilości od 20 do 60% wagowych. Ciecz pofiltracyjną wykorzystuje się do przygotowania zaczynów iniekcyjnych do cementacji otworów wiertniczych.
Sposób według wynalazku pozwala na skuteczny i całkowity recycling bez negatywnych skutków dla środowiska.
PL 212 941 B1
Pucolana przemysłowa w postaci produktów uzdatniania odpadów wiertniczych sposobem wg wynalazku pozwala na:
- podwyższenie potencjału immobilizacyjnego matrycy cementowej cementu hutniczego i portlandzkiego żużlowego wg mechanizmu immobilizacji krystalochemicznej i fizycznej poprzez tworzenie się dodatkowych ilości fazy CSH, hydrogranatów z szeregu roztworów stałych hydrogelenit - hydrogrossular oraz zeolitów z grupy geopolimerów,
- modyfikację matrycy cementowej produktem uzdatniania odpadów wiertniczych co speł nia wymagania norm na jakość odcieków emitowanych w zakresie emisji substancji szkodliwych.
P r z y k ł a d
Produkty odwadniania zużytych odpadów wiertniczych pobrano z jednego z czterech centralnych składowisk zużytych odpadów wiertniczych funkcjonujących na terenie Polski. Badana próbka została pobrana ze składowiska odpadów wiertniczych z okolic Tarnogrodu.
Ze względu na to, że odpady wiertnicze charakteryzują się znaczną zawartością wody, konieczne jest ich odfiltrowanie na prasie filtracyjnej. Po procesie filtracji odpady wiertnicze zawierają od 40 - 60% zawartości składników stałych, natomiast płyn pofiltracyjny oddzielony na prasie filtracyjnej ze względu na swój charakter chemiczny i szkodliwe oddziaływanie na środowisko jest poddawany, analizie chemicznej, a następnie wykorzystany jako ciecz zarobowa dla zaczynów iniekcyjnych.
Tabela 1 przedstawia przeciętny skład chemiczny próbek placka filtracyjnego z odpadów wiertniczych z w/w składowiska odpadów wiertniczych.
T a b e l a 1. Wyniki analizy chemicznej próbki placka filtracyjnego z ORE Tarnogród.
| Składnik | Zawartość [% wag] |
| SiO2 | 47,1 |
| A12O3 | 12,37 |
| CaO | 10,81 |
| MgO | 1,47 |
| Fe2O3 | 5,66 |
| Na2O | 2,89 |
| K2O | 3,17 |
| BaO | 1,14 |
| SrO | 0,11 |
| P2O5 | 0,08 |
| SO3 | 0,214 |
| Corg | 1,61 |
| CO2 | 8,01 |
| MnO | 0,07 |
| TiO2 | 0,11 |
| Zn+2 | 0,0425 |
| Pb+2 | 0,0043 |
| Cd+2 | 0,00013 |
| Cr+3 | 0,017 |
| Ni+2 | 0,0021 |
| Cu+2 | 0,0042 |
| Cl- | 0,45 |
| F | 0,00048 |
| NH4 | 0,00025 |
PL 212 941 B1
Jak wynika z przedstawionej analizy chemicznej dominującymi składnikami odpadów wiertniczych są glinokrzemiany w postaci minerałów ilastych, krzemionka w postaci kwarcu oraz węglany w postaci kalcytu i dolomitu. Zawartość substancji organicznej mierzonej zawartością węgla organicznego wynosi 1,61% masowych.
W tabeli 2 podano skład chemiczny filtratu po odwodnieniu odpadów wiertniczych.
T a b e l a 2. Skład chemiczny filtratu z odwodnienia odpadów wiertniczych.
| Składnik | mg/dm3 | Niepewność pomiaru [mg/dm3] |
| Na+ | 1265 | ± 14,52 |
| K+ | 2240 | ± 25,31 |
| Mg+2 | 17,25 | ± 0,086 |
| Ca+2 | 480,00 | ± 7,2 |
| Ba+2 | 0,54 | ± 0,032 |
| Al+3 | 0,66 | ± 0,079 |
| Fe+3 | 0,54 | ± 0,07 |
| Zn+2 | 0,22 | ± 0,011 |
| Cd+2 | <0,004 | ± 0,00002 |
| Cu+2 | 0,029 | ± 0,001 |
| Pb+2 | <0,01 | ± 0,001 |
| Ni+2 | 0,087 | ± 0,006 |
| Co+2 | 0,0084 | ± 0,0003 |
| Ag+ | <0,003 | ± 0,0001 |
| As+3 | <0,02 | ± 0,005 |
| Cr+3 | <0,003 | ± 0,0001 |
| Cl- | 220000 | |
| SO4-2 | 593 | ± 29,6 |
Jak wynika z analizy chemicznej filtrat pochodzący z odwodnienia odpadów płuczek wiertniczych stanowi zasadowe roztwory wodne soli potasowych, sodowych i wapniowych w postaci chlorków i siarczanów.
Płyn pofiltracyjny wykorzystuje się jako ciecz zarobową dla zaczynów iniekcyjnych. Plastyczne odpady wiertnicze w postaci stałej, po procesie filtracji, rozdrabnia się i homogenizuje. Następnie formuje się kształtki sześcienne o wymiarach 60 x 60 x 60 mm, które suszy się temperaturze 105°C przez 24 godziny i poddaje procesowi wypalania w temperaturze 650°C przez 2 godziny.
Po wypaleniu, próbki rozdrabnia się w moździerzu laboratoryjnym do uziarnienia < 4 mm, a następnie miele w kulowym młynku laboratoryjnym do powierzchni właściwej 4000 cm2/g wg Blaine'a. Produkt po wyprażeniu i przemieleniu nabiera cech pucolany przemysłowej. Pucolanę tę dodaje się do cementu CEM III A 32,5 NA w ilości 20% w stosunku do masy cementu, w procesie przygotowania zaczynów iniekcyjnych na bazie cementu hutniczego CEM III A 32,5 NA, o stosunku wodnocementowym wynoszącym 0,60. Składy zaczynów iniekcyjnych zarobionych na płynie pofiItracyjnym i wodzie wodociągowej z udziałem pucolany przemysłowej oraz ich właś ciwości technologiczne poddano w tabeli 3.
PL 212 941 B1
T a b e l a 3. Składy zaczynów iniekcyjnych i ich właściwości technologiczne.
| Oznaczenie zaczynu | Współczynnik wodno- cementowy w/c | Rodzaj cieczy zarobowej | CEM III/A 32,5 [%] | Produktu prażenia zuży- tych płuczek wiertniczych |%] | Gęstość [kg/m3] | Rozlewność [mm] | Filtracja [cm3/s] | |
| Woda wodociągowa | Filtrat z odwodnienia zużytych płuczek wiert- niczych | |||||||
| 1/0,6 | 0,6 | x | 100 | - | 1730±18 | 185 | 62/10 | |
| 2/0,6 | 0,6 | x | 100 | - | 1760±23 | 220 | 61/17 | |
| 3/0,6 | 0,6 | x | 80 | 20 | 1740±24 | 160 | 41,5/25 | |
| 4/0,6 | 0,6 | x | 80 | 20 | 1770±23 | 180 | 33/13 |
Otrzymane zaczyny iniekcyjne zostały poddane badaniom cech fizycznych i wytrzymałościowych w zakresie czasu początku i końca wiązania oraz wytrzymałości na zginanie i ściskanie. Badania czasu wiązania świeżych zaczynów wykonano zgodnie z normą PN-EN 196 - 3/2006 „Metody badania cementu. Oznaczenie czasów wiązania i stałości objętości”.
Wyniki badań czasu początku i końca wiązania zaczynów cementowych przedstawia wykres na rysunku (fig 1).
Z badanych zaczynów sporządzono beleczki o wymiarach 40x40x160 mm, a następnie poddano 24 godzinnemu dojrzewaniu w warunkach laboratoryjnych w temperaturze 20 ± 2°C oraz wilgotności względnej powietrza 90%. Po 24 godzinach dojrzewania w warunkach laboratoryjnych próbki stwardniałych zaczynów rozformowano i umieszczono w kuwecie z wodą o temperaturze 20 ± 2°C.
Tak przygotowane próbki dojrzewały w wodzie przez 28 dni, a następnie zostały poddane obróbce hydrotermalnej w autoklawie przez 28 godzin, w temperaturze 180 - 190°C i ciśnieniu 20 MPa, czyli w warunkach ekspozycji charakterystycznych dla cementacji głębokich otworów wiertniczych.
Wyniki badań cech wytrzymałościowych stwardniałych zaczynów po obróbce hydrotermalnej przedstawia wykres, przedstawiony na fig. 2.
W celu dokonania oceny skutecznoś ci działania matrycy cementowej jako ś rodka immobilizacji fizycznej i krystalochemicznej metali ciężkich i substancji szkodliwych, stwardniałe zaczyny iniekcyjne na płynie pofiItracyjnym oraz na wodzie wodociągowej z udziałem pucolany przemysłowej (uzyskanej z odpadów wiertniczych) poddano rozdrobnieniu, a następnie 100 g produktu rozdrobnienia zalano 1000 ml wody destylowanej i wytrząsano zgodnie z procedurą przez 24 godziny, aż do uzyskania odcieków, które następnie poddano badaniom chemicznym przy użyciu metod absorpcyjnej spektroskopii atomowej ASA na spektrofotometrze Philips PU - 9100x.
Wyniki badań wymywalności w odniesieniu do najwyższych dopuszczalnych wskaźników zanieczyszczeń w ściekach wprowadzanych do wód i do ziemi przedstawiono w tabeli 4.
T a b e l a 4. Analiza wyciągów wodnych z badanych zaczynów cementowych.
| Oznaczony składnik | Wartość dopuszczalna [md/dm3] | CEM III/A 32,5 NA na bazie wody pitnej | CEM III/A 32,5 NA na bazie solanki z odwodnienia odpadu | CEM III/A 32,5 NA + 20% odpadu na bazie wody pitnej | CEM III/A 32,5 NA + 20% odpadu na bazie solanki | ||||
| Wynik | Niepewność pomiaru | Wynik | Niepewność pomiaru | Wynik | Niepewność pomiaru | Wynik | Niepewność pomiaru | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Na+ | 800 | 125,0 | ± 0,65 | 379,90 | ± 1,22 | 198,70 | ± 6,46 | 358,20 | ± 0,26 |
| K+ | 80 | 174,50 | ± 3,30 | 236,70 | ± 2,66 | 306,60 | ± 5,43 | 326,70 | ± 0,20 |
PL 212 941 B1 cd. tabeli 4
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Ba+2 | 2 | 1,155 | ± 0,020 | 1,814 | ± 0,010 | 0,151 | ± 0,002 | 0,259 | ± 0,004 |
| Fe+2 | 10 | 0,012 | ± 0,000 | 0,016 | ± 0,000 | 0,024 | ± 0,000 | 0,029 | ± 0,000 |
| Mn+2 | 0,8 | 0,0070 | ± 0,000 | 0,0030 | ± 0,000 | 0,0060 | ± 0,000 | 0,0060 | ± 0,000 |
| Zn+2 | 2,0 | 0,034 | ± 0,0000 | 0,025 | ± 0,0000 | 0,014 | ± 0,0000 | 0,013 | ± 0,0000 |
| Cu+2 | 0,5 | 0,00510 | ± 0,00001 | 0,01280 | ± 0,00020 | 0,00520 | ± 0,00001 | 0,01100 | ± 0,00010 |
| Ni+2 | 2,0 | 0,00470 | ± 0,0000 | 0,00660 | ± 0,0000 | 0,00330 | ± 0,0000 | 0,00390 | ± 0,0000 |
| Pb+2 | 0,5 | 0,00160 | ± 0,0000 | 0,00210 | ± 0,0000 | 0,00021 | ± 0,0000 | 0,00027 | ± 0,0000 |
| Cd+2 | 0,2 | 0,00003 | ± 1 x 106 | 0,00004 | ± 1 x 106 | 0,00002 | ± 1 x 106 | 0,00004 | ± 1 x 106 |
| Cr+3 | 0,5 | 0,00850 | ± 0,000 | 0,01500 | ± 0,0000 | 0,02200 | ± 0,0000 | 0,02600 | ± 0,0000 |
| Cl- | 1000 | 193,0 | 731,0 | 598,0 | 914,0 | ||||
| SO4-2 | 500 | 28,50 | ±0,90 | 28,50 | ± 0,90 | 180,00 | ± 0,90 | 200,00 | ± 0,90 |
Porównując otrzymane wyniki badań odcieków z dopuszczalnymi wartościami zanieczyszczeń, jakie można wprowadzać do wody lub do gruntu, zestawionymi w tabeli 4, należy zauważyć, że przekroczone zostały jedynie dopuszczalne wartości potasu K+. Pozostałe składniki nie wykazały przekroczeń dopuszczalnych przez normę stężeń, co ze względu na bardzo toksyczny charakter odpadowych płuczek wiertniczych, należy uznać za wynik nadspodziewanie korzystny. Niewątpliwie wpływ na taki stan rzeczy (jeżeli chodzi o zawartość jonów potasu w odciekach), miała konieczność rozdrobnienia stwardniałych zaczynów iniekcyjnych, co spowodowało odsłonięcie nowych powierzchni, na których zaszło dodatkowe zjawisko ługowania jonów potasowych, które wykazują wysoką mobilność. Zatem stężenie jonów potasowych w tak przygotowanym roztworze, będzie nieco wyższe niż w przypadku kontaktu nierozdrobnionego stwardniałego zaczynu iniekcyjnego z wodą. Należy dodać, że stwardniały zaczyn iniekcyjny z dodatkiem pucolany przemysłowej zarobiony na cemencie hutniczym wykazuje rekordowo niskie współczynniki filtracji i przepuszczalności, co sprzyja uzyskaniu wysokiej skuteczności immobilizacji fizycznej jak i krystalochemicznej.
Claims (1)
- Sposób wykorzystania odpadów wiertniczych, znamienny tym, że odfiltrowane odpady wiertnicze w postaci plastycznej rozdrabnia się i homogenizuje, po czym z powstałej masy formuje się kształtki, które suszy się i wypala w temperaturze nie wyższej niż 650°C przez około 2 godziny, następnie produkt wypalania rozdrabnia się wstępnie do uziarnienia ok. 4 mm, po czym miele się do powierzchni właściwej ok. 4000 cm2/g wg Blaine'a, i wprowadza się jako dodatek mineralny do cementów w ilości od 20 do 60% wagowych, natomiast oddzieloną ciecz pofiltracyjną wprowadza się do zaczynów iniekcyjnych.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL389124A PL212941B1 (pl) | 2009-09-25 | 2009-09-25 | Sposób utylizacji odpadów wiertniczych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL389124A PL212941B1 (pl) | 2009-09-25 | 2009-09-25 | Sposób utylizacji odpadów wiertniczych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL389124A1 PL389124A1 (pl) | 2010-09-27 |
| PL212941B1 true PL212941B1 (pl) | 2012-12-31 |
Family
ID=42941042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL389124A PL212941B1 (pl) | 2009-09-25 | 2009-09-25 | Sposób utylizacji odpadów wiertniczych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL212941B1 (pl) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2977118A1 (en) | 2014-07-21 | 2016-01-27 | Politechnika Lubelska | Method of soil substitute production for use in reclaiming excavations with implementation of waste drilling fluid |
-
2009
- 2009-09-25 PL PL389124A patent/PL212941B1/pl unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2977118A1 (en) | 2014-07-21 | 2016-01-27 | Politechnika Lubelska | Method of soil substitute production for use in reclaiming excavations with implementation of waste drilling fluid |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL389124A1 (pl) | 2010-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Elbaz et al. | Review of beneficial uses of cement kiln dust (CKD), fly ash (FA) and their mixture | |
| Zain et al. | Cement-based solidification for the safe disposal of blasted copper slag | |
| KR100860017B1 (ko) | 공정오니 및 슬러지를 이용한 토목 및 건축자재용 흙골재조성물 및 이의 제조방법 | |
| Wang et al. | Risk assessment of lead and cadmium leaching from solidified/stabilized MSWI fly ash under long-term landfill simulation test | |
| US5439318A (en) | Cementitious encapsulation of waste materials and/or contaminated soils containing heavy metals to render them immobile | |
| US20080179253A1 (en) | Porous Particulate Material For Fluid Treatment, Cementitious Composition and Method of Manufacture Thereof | |
| He et al. | Electrolytic manganese residue disposal based on basic burning raw material: Heavy metals solidification/stabilization and long-term stability | |
| WO2013177318A2 (en) | Internal curing composition for concrete mixtures | |
| Chin et al. | Characterization of sewage sludge ASH (SSA) in cement mortar | |
| Goyal et al. | Reutilization of textile sludge stabilized with low grade-MgO as a replacement of cement in mortars | |
| Zhang et al. | The synergistic action mechanisms of ternary industrial waste stabilized lead ion contaminated soil | |
| Al-Jabri et al. | Physico-thermal, mechanical, and toxicity properties of stabilised interlocking compressed earth blocks made with produced water from oilfields | |
| Kallel et al. | Co-management of landfill leachate concentrate with brick waste by solidification/stabilization treatment | |
| JP2004330018A (ja) | 土壌、焼却灰、石炭灰、及び石膏ボードくず用固化・不溶化剤及び固化・不溶化方法 | |
| Sanad et al. | Sustainable management of basalt in clay brick industry after its application in heavy metals removal | |
| Dahhou et al. | Reusing drinking water sludge: Physicochemical features, environmental impact and applications in building materials: A mini review | |
| Tang et al. | Red Mud | |
| Singhal et al. | Characterization of stainless steel pickling bath sludge and its solidification/stabilization | |
| Huang et al. | Efficiency of physicochemical combined method for solidifying/stabilizing heavy metal-contaminated slurry-like mud at high water content | |
| Lasheen et al. | Immobilization technologies for the management of hazardous industrial waste using granite waste (case study) | |
| CN102992724B (zh) | 用于膨胀性重金属污染黏土的固化剂及制备和使用方法 | |
| PL212941B1 (pl) | Sposób utylizacji odpadów wiertniczych | |
| Ojha et al. | Bauxite Waste as cement Substitute after Normalisation: Sustaining environment | |
| CN116003154B (zh) | 石油钻井水基废物和油基废物一体化集中处理系统及工艺 | |
| Falciglia et al. | Development of a performance threshold approach for identifying the management options for stabilisation/solidification of lead polluted soils |