Универсальный способ комплексного обезвреживания отходов бурения скважин с получением строительного композита гут



Универсальный способ комплексного обезвреживания отходов бурения скважин с получением строительного композита гут
Универсальный способ комплексного обезвреживания отходов бурения скважин с получением строительного композита гут
Универсальный способ комплексного обезвреживания отходов бурения скважин с получением строительного композита гут
Универсальный способ комплексного обезвреживания отходов бурения скважин с получением строительного композита гут

 


Владельцы патента RU 2616304:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "Технологии XXI века" (RU)

Изобретение относится к способам обезвреживания и утилизации отходов бурения и может быть использовано для комплексного обезвреживания отходов, образующихся при производстве буровых работ, таких как буровые шламы (БШ), буровые сточные воды (БСВ), отработанные буровые растворы (ОБР), загрязненные грунты и другие предварительно измельченные производственные и бытовые отходы. Технический результат заключается в одновременном обезвреживании нескольких видов отходов бурения с иммобилизацией экотоксикантов различной природы в структуре вновь образующейся минеральной матрицы с получением строительного материала, упрощении и удешевлении обезвреживания и утилизации отходов. Способ комплексного обезвреживания заключается в поэтапном смешивании отходов с сухими сыпучими компонентами, однако до внесения дополнительных компонентов буровые отходы смешиваются до однородного состояния в пропорциях, при которых массовая влажность смеси составляет 30-500%, после чего производится внесение в смесь песка для строительных работ, суглинка, легкого песчанистого или легкого пылеватого, глины в количестве 10-40% с учетом сохранения заданной величины влажности смеси, далее в смесь вносят модифицирующую комплексообразующую добавку в количестве 8-30% и цемент в количестве 0-30%. 3 з.п. ф-лы, 4 табл.

 

Изобретение относится к способам обезвреживания и утилизации отходов бурения и может быть использовано для комплексного обезвреживания отходов, образующихся при производстве буровых работ, таких как буровые шламы (БШ), буровые сточные воды (БСВ), отработанные буровые растворы (ОБР), загрязненные грунты и другие предварительно измельченные производственные и бытовые отходы.

При производстве буровых работ, в том числе при бурении разведочных и эксплуатационных скважин на нефть и газ, образуются три основных типа отходов: буровые шламы, буровые сточные воды и отработанные буровые растворы, содержащие в своем составе тяжелые металлы (кадмий, свинец, ртуть, медь, цинк, никель и др.), радионуклиды, полиароматические и хлорорганические соединения, гербициды, синтетические поверхностно-активные вещества, растворимые и нерастворимые углеводороды и т.д. Кроме основных видов отходов могут образовываться загрязненные грунты, строительные и другие отходы. При этом наибольшую эколого-геологическую опасность для компонентов окружающей среды представляют отходы в жидком, вязко-пластичном и мелкодисперсном виде, так как из них возможно интенсивное распространение поллютантов в окружающую среду (в наиболее мобильных формах - истинно растворимом и коллоидном виде).

Таким образом, в целях предельного снижения или максимального предотвращения негативного воздействия на окружающую среду, вызванного производством буровых работ, возникает необходимость в переработке и утилизации образующихся отходов бурения.

В настоящий момент из уровня техники известны следующие способы переработки и утилизации отходов бурения: физический (захоронение), термическая обработка, закачка отходов в пласт-коллектор, а также химические, механические и биологические методы переработки.

Захоронение является одним из наиболее доступных и легко осуществимых методов утилизации отходов бурения и производится либо непосредственно на территории буровой площадки в шламовых амбарах, либо на специализированных полигонах размещения промышленных отходов. Процесс захоронения, в общем виде, включает несколько последовательных этапов: снятие плодородного слоя почвы и складирование его во временные отвалы на период строительства, отрывку земляного котлована, возведение по его периметру обвалования, гидроизоляцию дна и стенок котлована, и складирование отходов бурения в образовавшийся амбар. После расслоения отхода на загущенную и осветленную фазы обычно производится удаление последней и введение в остающийся отход отвердителей, в качестве которых используют вяжущие материалы минерального и органического происхождения: цемент, гипс, фосфогипс, жидкое стекло, синтетические смолы и другие. Затем сверху наносят водоупорный экран из глины и засыпают амбар минеральным грунтом с равномерным укрытием, ранее смещенным, плодородным слоем почвы. Данный метод ввиду своей экономической привлекательности и простоты реализации получил широкое распространение в нефтедобывающей промышленности. Одной из возможных реализаций данного метода является «Способ захоронения отходов бурения» по патенту RU 2039073 автор Безродный Ю.Г. Основным недостатком данного метода является отсутствие гарантий предотвращения выноса поллютантов в подземные и поверхностные воды, вызванное постепенным разрушением гидроизоляции и обваловки. При этом удаляемая жидкая фаза требует отдельных технологических операций по ее очистке и утилизации образующихся при этом отходов. Кроме того, данный метод можно отнести к способам утилизации весьма условно, так как он не решает саму суть проблемы - предотвращение миграции поллютантов в компоненты окружающей среды, а лишь позволяет отложить ее решение на несколько десятков лет.

Термический способ утилизации предусматривает высокотемпературную обработку отходов в печах различного типа и конструкции, в результате чего происходит сгорание углеводородной и стеклование минеральной матрицы. Так как температура обработки составляет от 1000 до 4000°C, то очевидно, что для достижения подобных температур необходимо затратить большое количество энергии, что в свою очередь, сводит к минимуму экономическую эффективность данного метода. Кроме того, в результате процесса горения образуется значительное количество вторичных отходов: газообразных продуктов и твердого остатка в виде золы, которые могут иметь большую экологическую опасность, чем исходный отход, и нуждаются в дальнейшей утилизации, для чего необходимо применять дополнительные методы, например, технологию по патенту RU 2294904 "Способ обеззараживания и утилизации летучих зол, образующихся при сжигании и газификации отходов". автор Бутусов Михаил Михайлович. В качестве практической реализации данного метода известно изобретение RU 2090803, автор Зигфрид Биннер «Способ сжигания твердых и жидких отходов и устройство для его осуществления». Если принять во внимание тот факт, что печи сжигания отходов должны оснащаться системами приема и подготовки бурового шлама, дозирования и подачи его в печь, системами обслуживания печей, системами очистки выбросов продуктов горения, системами утилизации золы и т.д., то становится вполне очевидным, что данная технология является дорогостоящей и достаточно сложно реализуемой на практике.

Размещение отходов бурения в глубокозалегающих пластах-коллекторах. Одной из разновидностей этого метода утилизации является также технология «реинджекшн», заключающаяся в закачивании буровых отходов в затрубное пространство, специально пробуренную скважину или скважину после завершения буровых работ. Метод является одним из самых экономичных методов утилизации отходов, но его применение возможно только при условии наличия геологической возможности для закачивания, а именно наличие принимающего коллектора, водоупорных пластов над и под принимающим пластом, обеспечивающих предотвращения загрязнения грунтовых вод, и разрешений со стороны государственных надзорных природоохранных органов. Метод реализован на практике, например в патенте RU 2196884, автор Атакулов Таймас и др. "Способ захоронения пульпообразных буровых отходов при разработке месторождений скважинными системами". Так как буровые отходы в результате длительного хранения претерпевают ряд физико-механических изменений, то без предварительной подготовки они не могут быть утилизированы подобным способом, ввиду чего для реализации данного метода (в любой его разновидности) требуется дооснащение технологических комплексов дополнительными системами, обеспечивающими подготовку буровых отходов до состояния, пригодного к закачке. Добиться выполнения этих условий достаточно сложно.

Биологические методы. Суть данных методов заключается в поглощении экотоксикантов, содержащихся в отходах бурения, вносимыми в него микробными биопрепаратами, изготовленными из активной биомассы микроорганизмов-деструкторов. Среди наиболее распространенных способов данного типа утилизации можно выделить выращивание в объеме бурового отхода или на прилегающих грунтах трав и деревьев, так называемая лесная рекультивация. Достоинством метода можно назвать повышение плодородия почвы (при условии абсолютного отсутствия в составе отхода вредных примесей, особенно тяжелых металлов). Кроме того, распространена рекультивация нефтезагрязненных земель путем нанесения на них буровых отходов, которые разрушают образовавшуюся нефтяную пленку на поверхности земли и выдавливают ее в понижения рельефа и в пустоты покрытий, тем самым, стимулируя естественные процессы биоразложения. Например, известно изобретение RU 2521707 «Способ биопреобразования нефтяных шламов и отходов добычи и переработки нефти», автор Альпин Михаил Михайлович и др. Однако, биологические методы применимы только к органической составляющей отходов, так как микроорганизмы крайне чувствительны к составу отходов и действуют избирательно на различные виды загрязнений. Кроме того, данные методы очень длительны по времени реализации и чрезвычайно зависимы от изменений внешних условий. Минеральная составляющая отходов в данном случае частично остается в почве, а частично накапливается в клетках растений и так или иначе через некоторое время вновь попадает в почву.

Механические методы применяются достаточно широко, причем как с использованием различного рода механизмов (вибрационных, кавитационных и др.), так и с помощью простейших земляных сооружений. Данный комплекс методов позволяет лишь разделить жидкую и твердую фракции отходов с последующим выделением углеводородных составляющих, в то время как утилизация твердого остатка отходов бурения, содержащего, как правило, тяжелые металлы, требует отдельного решения (чаще всего, в виде захоронения). В связи с этим, данный комплекс технологий может рассматриваться лишь как вспомогательный.

Таким образом, все перечисленные методы либо имеют узкий диапазон применения, либо не обеспечивают утилизацию всех составляющих отходов бурения, либо являются весьма затратными с точки зрения стоимости переработки единицы отхода.

Из настоящего уровня техники одним из наиболее перспективных способов утилизации отходов бурения является реагентный (химический) метод, так как именно он наиболее полно отвечает требованиям экологической нейтрализации отходов, исключая возможность последующего негативного их воздействия на геологическую среду и биосферу, сводя к минимуму миграционную способность экотоксикантов.

Наиболее распространенным способом реализации реагентного метода является экобетонирование, сущность которого заключается в смешивании отходов с цементом, известью и диоксидом кремния с последующим отвердеванием полученной смеси. В результате этого ионы тяжелых металлов и других поллютантов оказываются связанными твердой фазой. Однако, такая технология требует предварительной нейтрализации отходов, для чего необходимо большое количество химических реагентов, и немалый объем вяжущих, таких как цемент, известь и др. Кроме того, ряд веществ, составляющих отходы, например, серосодержащие, могут вызывать деградацию цементного камня, что впоследствии приводит к постепенному разрушению твердой матрицы и миграции поллютантов в окружающую среду. Этот метод неприменим также к солесодержащим отходам, так как не обеспечивает связывание ионов галогенов эффективно выходящих в водную среду.

Известен также метод остекловывания отходов, реализованный, например, в патенте на изобретение RU №2244358 "Способ остекловывания жидких радиоактивных отходов", автор Богданов А.Ф. и др. Данный метод применяется, прежде всего, для утилизации радиоактивных промышленных отходов низкого, среднего и высокого уровня активности. При реализации данного метода отходы, образующиеся после переработки отработанного топлива (в основном в жидкой форме) первоначально прокаливают (высушивают), переводя в твердую форму, а затем добавляют в расплавленное боросиликатное стекло, и охлаждают, создавая твердую матрицу. Подобный процесс в настоящее время считается предпочтительным процессом для обращения с отходами высокого уровня радиоактивности, но мало применим для обработки других видов промышленных отходов ввиду высокой себестоимости технологического процесса.

В последние годы наряду с технологией экобетонирования при утилизации отходов бурения стали все чаще использоваться более дешевые реагентные методы на основе так называемых «буролитовых смесей», например, патент RU 2303011. Однако по данным некоторых исследователей (см. Антропов А.А., Петухова Г.А. Оценка влияния буролитовой смеси на растения // Успехи современного естествознания. - 2007. - №2 - стр. 36-36 или URL: www.rae.ru/use/?section=content&op=show article&article id=7777858), такая реализация реагентных методов не обеспечивает стабильность и безопасность переработанных отходов для окружающей среды.

Таким образом, существующие методики и реализующие их технические решения обезвреживания отходов, в частности отходов бурения скважин, обладают существенными недостатками.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является изобретение по патенту RU 2541009, по которому получают грунт укрепленный дорожно-строительный (ДСКМ) получаемый из смеси, включающей, массовую долю в %: цемент 5-15, отход термической утилизации нефтешламов - золошлак плотностью от 1,2 до 1,6 кг/дм3 30-40, минеральный наполнитель 0-30, торфяной сорбент 2-4, остальное буровой шлам плотностью от 1,3 до 1,8 кг/дм3.

Недостатком данного технического решения является наличие в рецептуре отхода термической утилизации нефтешламов - золошлака, который по своей сути является низкоосновным, а следовательно, его присутствие в структуре конечного материала сделает получаемый ДСКМ недолговечным и потенциально опасным с экологической точки зрения, так как будет способствовать последовательной деградации цементного камня и миграции поллютантов в окружающую среду. Наряду с этим в данном патенте декларируется тот факт, что по составу, структуре, физико-механическим показателям и другим свойствам, а также области применения способ приготовления ДСКМ является разновидностью укрепленных грунтов или обработанных материалов в соответствии с ГОСТ 23558-94. Однако ГОСТ 23558-94 устанавливает предельное содержание во вносимых грунтах органической составляющей (гумусовых веществ) в пределах 2-4% по массе, наличие в рецептуре ДСКМ 2-4% торфяного сорбента, в совокупности с уже содержащимся в буровом шламе количестве органических веществ, влечет за собой превышение данного критерия и последующую дестабилизацию цементной структуры и миграцию загрязнителей.

Известны способы обезвреживания отходов бурения (буровых шламов, отработанных буровых отходов и буровых сточных вод) путем внесения в них алюмосиликатов, извести, портландцемента и торфяного сорбента, при которых происходит преобразование указанных отходов в искусственный грунт, в котором, благодаря процессам литификации, загрязнители теряют в определенной степени миграционную способность, см. патенты на изобретение RU 2150437 и RU 2184095. Данные способы обеспечивают обезвреживание отходов бурения путем поглощения загрязнителей полидисперсной минеральной матрицей, превращая их в экологически безопасный материал, пригодный для использования в строительстве в качестве местного материала.

Данные технические решения также приняты за прототип настоящего изобретения.

Недостатком способа, изложенного в патенте RU 2150437, является использование гидролизованных алюмосиликатов в виде водной суспензии. Данный аспект усложняет процесс применения этого способа, диктуя необходимость организации предварительного смешивания водной суспензии и существенно усложняет и удорожает процессы хранения, транспортировки и перегрузки данного вещества.

Недостатком способа, изложенного в патенте RU 2184095, является использование в технологическом процессе негашеной извести и присутствие в нем процесса ее гашения. Данная химическая реакция сопровождается обильным тепловыделением и, как следствие, ростом давления в смесительном оборудовании, а также существенным пылеобразованием, что влечет за собой необходимость установки специальных воздушных фильтров и использование оборудования во взрывозащищенном исполнении. Это приводит не только к значительному удорожанию технологической линии и предъявлению повышенных требования к технике безопасности, но делает невозможным нахождение обслуживающего персонала в местах размещения оборудования (цехе), не оборудованных системами приточно-вытяжной вентиляции, без средств индивидуальной защиты.

Общим недостатком данных патентов является отсутствие в них принципа универсальности, т.е. возможности обезвреживания нескольких видов отходов бурения одновременно (комбинированно). Данное обстоятельство существенно ограничивает область применения этих методов и влечет за собой необходимость использования нескольких типов оборудования для утилизации отходов бурения, содержащихся, например, в одном шламовом амбаре.

Техническим результатом предложенного решения является одновременное (комбинированное) обезвреживание нескольких видов отходов бурения, которое обеспечивает высокую степень понижения миграционной активности загрязнителей, получение в результате процесса переработки отходов пригодного для дальнейшего использования материала - строительного композита «Грунт укрепленный техногенный» (ГУТ), а также упрощение и удешевление обезвреживания и утилизации отходов.

Заявленный технический результат достигается предварительным подбором рациональной комбинации (процентного содержания) в смеси отходов бурения, строительных и бытовых отходов, загрязненных грунтов и местных грунтов для получения минерально-органической смеси максимально подходящей для дальнейшей переработки, а также за счет использования для переработки смеси определенных добавляемых сухих сыпучих компонентов, поэтапно добавляемых в общую смесь. Ниже представлено описание используемых компонентов.

1. Буровой шлам. Представляет собой вязкопластичную массу, содержащую алюмосиликатную породу, насыщенную водой, со значительным содержанием (в случае строительства скважин на нефть) нефти и нефтепродуктов, синтетических поверхностно-активные веществ (СПАВ), различных химических добавок, солей и комплексов тяжелых металлов и других загрязнителей. Имеет темно-серый или коричневый цвет, отличается высоким влагосодержанием (до 70% и более). Плотность колеблется в пределах 1,3-1,8 кг/дм3. Не пылит. Класс опасности по ГОСТ 12.1.007 - IV (малоопасные). Пожаробезопасен. Удельная эффективная активность естественных радионуклидов (Аэфф.) не превышает согласно СП 2.6.1.758-99 (НРБ-99), СП 2.6.1.799-99 (ОСПОРБ-99) 740 Бк/кг.

2. Отработанные буровые растворы. Состоят на 85-89% из воды, бентонитовых глинопорошков - 10-11%, в оставшиеся растворах 1-5%, также могут входить различные смазывающие, антисептические, пеногасительные, антифильтрационные и гидрофобизирующие жидкости. Наиболее распространены гидрофобизированная кремнийорганическая жидкость (ГКЖ), натриевая соль карбометилцеллюлозы (КМЦ), едкий натр, гипан, графитовая смазка, полиакриламид (ПАА), каустическая сода, калий, кальцинированная сода.

3. Буровые сточные воды. По составу буровые сточные воды в большинстве случаев представляют собой многокомпонентные системы. Загрязняющие свойства буровых сточных вод зависят от химических реагентов, применяемых для приготовления и обработки буровых растворов, и состава разбуриваемых пород.

4. Цемент марки М-400, М-600 (ГОСТ 23464-79, ГОСТ 4772-84, ГОСТ 22266-76, ГОСТ 25328-82). Представляет собой порошок серого цвета. В пылевидном состоянии представляет опасность для дыхательных путей. Предельно допустимая концентрация (ПДК) содержания цементной пыли в воздухе рабочей зоны 6 мг/м3. Класс опасности по ГОСТ 12.1.007 - IV (малоопасные). Пожаробезопасен. Удельная эффективная активность естественных радионуклидов не превышает согласно СП 2.6.1.758-99 (НРБ-99), СП 2.6.1.799-99 (ОСПОРБ-99) 740 Бк/кг.

5. Модифицирующая комплексообразующая добавка (МКД) (ТУ 5744-001-58330067-2010) представляет собой порошковую смесь серого или коричневого цвета плотностью 0,5-1,3 т/м3, влажностью 5-10%. Порошковая смесь на основе гидролизованных микродисперсных алюмосиликатов, гипосульфидных ионных комплексов, солей щелочноземельных элементов, оксидов и карбонатов кальция и магния, углеродных микродисперсных сорбентов. Рецептура МКД составляется из специально подобранных ингредиентов приуроченных к перерабатываемым отходам. ПДК содержания пыли в воздухе рабочей зоны 6 мг/м3. Класс опасности по ГОСТ 12.1.007 - IV (малоопасные). Пожаробезопасен. Удельная эффективная активность естественных радионуклидов не превышает согласно СП 2.6.1.758-99 (НРБ-99), СП 2.6.1.799-99 (ОСПОРБ-99) 740 Бк/кг.

6. Песок для строительных работ (ГОСТ 8736-93). Применяется для повышения прочностных характеристик ГУТ. ПДК содержания пыли в воздухе рабочей зоны 6 мг/м3. Класс опасности по ГОСТ 12.1.007 - IV (малоопасные). Пожаробезопасен. Удельная эффективная активность естественных радионуклидов не превышает согласно СП 2.6.1.758-99 (НРБ-99), СП 2.6.1.799-99 (ОСПОРБ-99) 740 Бк/кг.

7. Суглинок, легкий песчанистый или легкий пылеватый по ГОСТ 25100-95. Применяется для производства гидроизоляционных материалов. ПДК содержания пыли в воздухе рабочей зоны 6 мг/м3. Класс опасности по ГОСТ 12.1.007 - IV (малоопасные). Пожаробезопасен. Удельная эффективная активность естественных радионуклидов не превышает согласно СП 2.6.1.758-99 (НРБ-99), СП 2.6.1.799-99 (ОСПОРБ-99) 740 Бк/кг.

8. Местный грунт, в том числе пылеватые пески, суглинки, глины, заторфованные грунты.

Способ реализуется на практике следующим образом.

До внесения дополнительных компонентов, буровые отходы смешиваются до однородного состояния в пропорциях, при которых массовая влажность смеси не ниже 30%, но не превышает 500%. В случае если влажность смеси отходов (БШ, ОБР и БСВ) превышает 500% проводится добавление местного грунта, пылеватого песка или суглинков в количестве, достаточном для снижения влажности смеси ниже 500%.

Далее производится корректировка гранулометрического состава смеси, обеспечивающая требуемые показатели физико-механических характеристик конечного продукта, в том числе пористости, прочности и морозостойкости. Гранулометрический состав смеси (ГОСТ 12536-79) может изменяться дополнительным внесением в смесь песка для строительных работ (ГОСТ 8736-93), суглинка, легкого песчанистого или легкого пылеватого (ГОСТ 25100-95), глины в количестве 10-40% с учетом сохранения заданной величины влажности смеси.

После приготовления смеси заданной влажности и гранулометрического состава в нее вносят реагенты: модифицирующую комплексообразующую добавку (МКД) ТУ 5744-001-58330067-2010 в количестве 8-30% и цемент марки М-400, М-600 (ГОСТ 23464-79, ГОСТ 4772-84, ГОСТ 22266-76, ГОСТ 25328-82) в количестве 0-30%.

В таблице 1, для наглядности, приведено 6 примеров рецептур с различным соотношением отходов бурения скважин и диапазон необходимого количества вносимых компонентов.

Универсальный способ комплексного обезвреживания отходов бурения скважин с получением строительного композита «ГУТ» отличается от прототипов тем, что использует потенциальную химическую энергию отходов, в том числе и экотоксикантов, содержащихся в преобразуемых отходах, что исключает нерациональные технологические операции по их нейтрализации, т.е. химически активные компоненты отходов участвуют в процессах синтеза новообразований, обладающих вяжущими свойствами, и, в результате этого, они становятся компонентами новой структуры формирующегося экологически безопасного композиционного материала. Кроме того, комбинирование отходов, местных грунтов и инертных материалов позволяет регулировать физико-механические характеристики смеси на стадии переработки отходов (вязкость, плотность, влажность), а на стадии получения конечного продукта пористость, плотность, прочность и морозостойкость. Для осуществления процессов использования потенциальной химической энергии отходов применяются специально трансформированные природные минеральные системы на основе глин или глинистых пород: минерально-комплексные добавки (МКД). Для получения МКД алюмосиликаты этих пород, подвергшись интенсивному кислотно-щелочному или щелочному гидролизу, преобразуются в высокодисперсную минерально-матричную систему, характеризующуюся предельным неравновесным состоянием (сильно нарушенной структурой глинистых частиц), обогащенную ионами щелочно-земельных элементов. В результате этого она приобретает повышенную химическую активность и сорбционную емкость. Микродисперсный порошок МКД в воздушно-сухом состоянии может сохранять свои характеристики длительное время вплоть до нескольких лет. Внесение МКД в органоминеральную смесь отходов приводит к резкому повышению pH смеси до 11-13 ед., что способствует омылению органических соединений и биоты, находящейся в смеси отходов, тем самым обеспечивая обеззараживание смеси. Повышение pH смеси отходов приводит к щелочному гидролизу содержащихся в смеси алюмосиликатов (из состава буровых отходов и вносимых грунтов). Преобразованная таким образом органоминеральная система, согласно принципу Ле Шателье, стремится вернуться в равновесное состояние и, благодаря этому, претерпевает самопроизвольный естественный процесс регенерации, в ходе которого происходит синтез алюмосиликатных вяжущих комплексов. Особую роль в процессе синтеза вяжущих комплексов и образовании новой структуры играют частицы МКД, стабилизируя нарушенную структуру глинистых частиц, а также образуя комплексы на основе ионов щелочноземельных элементов. При этом в процесс синтеза вяжущих вовлекаются всевозможные (органические и неорганические) химически активные загрязнители (экотоксиканты), содержащиеся в преобразуемых отходах (твердых, вязкопластичных и жидких), а наиболее активные химические соединения (такие как комплексы тяжелых металлов) играют роль центров образования новой равновесной структуры. Данный процесс по существу имитирует или искусственно воспроизводит природные процессы литогенеза в дисперсных минеральных средах (например, в осадках в ходе их диагенетического преобразования и формирования различных осадочных пород). В процессе образования новой структуры pH постепенно понижается, оставаясь, обычно, в диапазоне 8-12 ед. Таким образом, физико-химическая сущность преобразования отходов в экологически безопасные композиционные материалы состоит в искусственном воспроизводстве природных процессов минералообразования.

Свежеприготовленный строительный композит «ГУТ» представляет собой гомогенную вязкопластичную медленнотвердеющую смесь с влагосодержанием в пределах 30-400%. Получаемый материал в проектном возрасте (по истечении 28 суток после приготовления) характеризуется маркой в соответствии с соотношением между прочностью на сжатие и прочностью на растяжение при изгибе (при использовании материала в конструктивных слоях автомобильных дорог и сооружений).

За марку по морозостойкости принимается установленное число циклов попеременного замораживания-оттаивания, при которых снижение прочности на сжатие не превышает 25% от нормируемой в проектном возрасте (28 суток) (ГОСТ 23558-94). В зависимости от требований и с учетом конкретных условий эксплуатации возможно производство различных видов материала, обладающих необходимыми физико-механическими свойствами.

Содержание ЕРН (Ra226 (13±4), Th232 (20±5), K40 (5801100)) соответствует нормативам, предъявляемым к строительным материалам и конструкциям согласно ГОСТ/СНиП/СанПиН. Отсутствует выраженное воздействие летучих компонентов в насыщающей концентрации на слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей, а также отсутствует раздражающее действия на кожу (DL50>5000,0). При этом индекс токсичности ItR при разведении <5 составляет не более 80, а гибель Daphnia Magna при разведении <100 составляет не более 10%.

Показатели содержания подвижных форм в водной вытяжке данного материала, полученного в результате обезвреживания отходов бурения скважин, приведены в таблице 4.

Таким образом, удельная активность природных и техногенных радионуклидов, количественный состав подвижных форм и показатели острой токсичности в водных вытяжках строительного композита «ГУТ» не превышают показателей гигиенических нормативов и соответствуют санитарно-эпидемиологическим требованиям, действующим на территории Российской Федерации

Данный материал может быть применен в следующих областях:

1. Устройство покрытий, оснований и нижних слоев покрытий автомобильных дорог и аэродромов.

2. Для устройства конструктивных слоев оснований автомобильных дорог и промышленных площадок, в том числе кустовых.

3. Устройство гидроизоляционных конструктивных слоев, а также геохимических барьеров, например, при рекультивации шламохранилищ, свалок, оборудовании полигонов для хранения отходов.

4. Сооружение подпорных грунтовых конструкций, обустройство узлов сопряжения бентонитового экрана с бетонными конструкциями и коммуникациями.

5. Рекультивация полигонов промышленных и бытовых отходов.

6. Формирование тела обваловок и дамб.

7. Укрытие полигонов и нарушенных земель для планировочных и противоэрозионных целей.

8. Устройство конструктивных слоев промышленных площадок и площадок для складирования.

Реализация отличительных признаков изобретения обуславливает технический эффект - одновременное (комбинированное) обезвреживание нескольких видов отходов бурения с практически полной иммобилизацией экотоксикантов различной природы в структуре вновь образующейся минеральной матрицы, а получаемый конечный строительный композит «ГУТ» представляет собой комплексно-минеральный или органоминеральный композит с регулируемыми физико-механическими и физико-химическими свойствами. Использование в качестве компонентов только сухих сыпучих материалов (МКД и др.) значительно облегчает и удешевляет получение экологически безопасного конечного продукта, за счет снижения затрат на их доставку, хранение и процесс дозированного внесения в перерабатываемый отход.

Указанные обстоятельства позволяют сделать вывод о достижении заявленного технического эффекта и выгодном отличии предлагаемого решения от прототипов.

1. Способ комплексного обезвреживания отходов бурения скважин, таких как буровые шламы, буровые сточные воды, отработанные буровые растворы, загрязненные грунты с получением строительного материала грунт укрепленный техногенный, заключающийся в поэтапном смешивании отходов с сухими сыпучими компонентами, отличающийся тем, что до внесения дополнительных компонентов буровые отходы смешиваются до однородного состояния в пропорциях, при которых массовая влажность смеси составляет 30-500%, после чего производится внесение в смесь песка для строительных работ, суглинка, легкого песчанистого или легкого пылеватого, глины в количестве 10-40% с учетом сохранения заданной величины влажности смеси, далее в смесь вносят модифицирующую комплексообразующую добавку в количестве 8-30% и цемент в количестве 0-30%.

2. Способ комплексного обезвреживания отходов бурения скважин с получением строительного композита грунт укрепленный техногенный по п. 1, отличающийся тем, что в случае если влажность смеси отходов превышает 500%, то проводится добавление местного грунта, пылеватого песка или суглинков в количестве, достаточном для снижения влажности смеси ниже 500%.

3. Способ комплексного обезвреживания отходов бурения скважин с получением строительного композита грунт укрепленный техногенный по п. 1, отличающийся тем, что в качестве цемента используется цемент марок M-400, M-600.

4. Способ комплексного обезвреживания отходов бурения скважин с получением строительного композита грунт укрепленный техногенный по п. 1, отличающийся тем, что в качестве модифицирующей комплексообразующей добавки используется модифицирующая комплексообразующая добавка ТУ 5744-001-58330067-2010.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий из ячеистых бетонов и может быть использовано для утепления ограждающих конструкций зданий и сооружений различного назначения.
Изобретение относится к производству композиционных вяжущих на основе гипса и минеральных добавок и может быть использовано при изготовлении строительных материалов для внутренней отделки помещений.

Изобретение относится к способам утилизации отходов отработанных строительных материалов и может найти применение в качестве заполнителей и модифицирующих добавок для бетонов дорожного строительства: бордюрных камней, тротуарных плит, покрытия нижних оснований дорог.

Изобретение относится к строительной индустрии, а именно к получению модифицированного экономически выгодного тяжелого бетона на основе отходов доломитового производства.

Изобретение относится к технологии производства строительных материалов и может найти применение в области строительства в качестве стенового отделочного материала на основе гипса, для изготовления 3D панелей.
Изобретение относится к охране природной среды в нефтегазодобывающей промышленности и предназначается для утилизации нефтесодержащих буровых отходов при строительстве, эксплуатации и демонтаже нефтегазовых скважин.

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при изготовлении цементов различного назначения c добавками. Технический результат - охрана окружающей среды и повышение прочности цемента.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов на основе химических связующих. Технический результат заключается в повышении предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких бетонов.

Изобретение относится к строительным материалам для изготовления изделий из бетона. Бетон песчаный включает портландцемент, кварцевый песок с модулем крупности 2,7-3,2, наполнитель, гиперпластификатор «Melflux 2651 F», воду, в качестве наполнителя использован шлам химической водоочистки (ШХВО), введена водоудерживающая добавка в виде микрокремнезема, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 16,7-18,4, кварцевый песок 68,4-70,0, ШХВО 1,2-2,5, микрокремнезем 0,8-2,8, гиперпластификатор «Melflux 2651 F» 0,08-0,09, вода 8,91-10,11, при этом удельная поверхность ШХВО составляет от 1200 до 1300 м2/кг.

Изобретение относится к строительству и переработке (обезвреживанию) отходов бурения совместно со вторичными отходами термической утилизации нефтешламов золошлаковыми смесями, с получением дорожно-строительных композиционных материалов.

Изобретение может быть использовано для переработки иловых осадков очистных сооружений. Кальцийсодержащий препарат для уплотнения и обеззараживания иловых осадков очистных сооружений представляет собой механическую порошковую смесь, содержащую до 50 масс.

Изобретение относится к способам высокотемпературного обезвреживания жидких, пастообразных, их смесей и твёрдых промышленных и медицинских отходов I – IV классов опасности.

Изобретение относится к области энергетики, конкретно к способу и установке для комплексной переработки золы отвалов тепловых электростанций. Способ комплексной переработки золы отвалов тепловых электростанций включает разделение пульпы золы на крупную и мелкую фракции, флотацию и магнитную сепарацию с получением целевых продуктов.

Изобретение относится к области уничтожения и обезвреживания отравляющих веществ, в том числе боевых отравляющих веществ. Способ включает ввод токсичных органических соединений в реактор и энергетическое воздействие на эти органические соединения.

Группа изобретений относится к области переработки нефтяных отходов, а именно нефтяных шламов, в нефтепродукты, и может быть использовано для утилизации нефтяных шламов и получения дистиллятных фракций с температурой не выше 520°C.
Способ включает введение в отходы цемента и сорбента, отверждение полупродукта с получением готового строительного материала. Отходы смешивают с 10-20% природного песка и 0,6-1,0% сорбента «Унисорб-Био» от массы перерабатываемых отходов.

Изобретение относится к способу и устройству для обработки катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое. Способ включает этапы: (1) корректировку и контроль снижения вязкости, в процессе которых катализатор, периодически выгружаемый из реактора гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, корректируют с целью его хранения, а затем выгружают уже непрерывно, при этом катализатор подвергают температурной корректировке путем добавления воды, в результате чего снижается вязкость масла, адсорбированного на поверхностях и внутри пор частиц выгружаемого катализатора, и улучшается текучесть масла, адсорбированного на поверхностях и внутри пор частиц выгружаемого катализатора; (2) десорбцию и разделение с помощью вихревого потока, в процессе которых адсорбированное масло десорбируется и отделяется от поверхностей и изнутри пор частиц выгружаемого катализатора с помощью текучей сдвигающей силы от поля вихревого потока; (3) разделение и использование ресурсов трехфазной смеси из масла, воды и катализатора, в процессе которых смесь из масла, воды и катализатора, полученную после десорбции и разделения посредством вихревого потока, подвергают трехфазному разделению, благодаря которому достигается извлечение масла, рециркуляция воды посредством разделения и полное извлечение твердых частиц с помощью разделения.

Группа изобретений относится к установке для обезвреживания высокоминерализованных отходов бурения, содержащих нефтепродукты, тяжелые металлы, синтетические поверхностно-активные вещества и другие загрязнители, основанной на введении отверждающего состава, и способу, осуществляемому с ее использованием.

Изобретение относится к комплексной переработке зол от сжигания углей. Способ включает шихтовку золы с гидроксидом натрия, спекание при температуре 150-200°С, выщелачивание спека, разделение фаз, обескремнивание раствора путем добавки в раствор гидроалюмосиликата натрия.

Изобретение относится к экологичным способам производства органических веществ, таких как нефтяные вещества и ароматические кислоты, фенолы и алифатические поликарбоновые кислоты, с использованием процесса окислительного гидротермического растворения (ОГР).

Устройство для утилизации продуктов удовлетворения естественных надобностей. Сущность изобретения состоит в том, что бункер для герметичных пластиковых пакетов с продуктами отправления естественных надобностей, имеющий питатель с электроприводом, присоединен к устройству для механического вскрытия пакетов, которое состоит из корпуса с пластинчатым конвейером, имеющим полки из прутьев, выполнено с возможностью вскрытия пакетов с продуктами отправления естественных надобностей, которые стекают в наклонную распределительную течку, выполнено с возможностью вскрытия пакетов неподвижно установленными внутри корпуса ножами, установленными так, что они оказываются в зазорах между прутьями полок движущегося мимо ножей пластинчатого конвейера, а также выполнено с возможностью съема вскрытых пластиковых пакетов съемником из прутьев, неподвижно установленным в корпусе устройства, а также с возможностью перегрузки их по течке в плавильную печь с нагревателем, к которой присоединен вертикальный экструдер со шнеком и приводом, выходные отверстия наклонной распределительной течки через задвижки присоединены к входным отверстиям емкостей для сбраживания продуктов отправления естественных надобностей с добавленными в них по трубопроводу с задвижкой растворами серной кислоты и мела, а по трубопроводам с задвижками раствора дрожжей и перегонки бражки в технический спирт, а выходные отверстия емкостей имеют герметичные роторные питатели для выдачи остаточной фракции после отгонки технического спирта, которая может идти на удобрение сельскохозяйственных полей, отгонка технического спирта из бражки, полученной из продуктов отправления естественных надобностей, осуществляется в емкостях при нагревании их при помощи тенов, выходное отверстие экструдера выполнено с возможностью установки на нем различных матриц для выдавливания сквозь них профилированной консистентной массы, с возможностью отрезания от нее струнным резаком эксклюзивных плиток, с возможностью опускания плиток для предотвращения их деформации и для их охлаждения в проточную воду в охладительной ванне, в которой проложен трубопровод для конденсации паров технического спирта, поступающих из емкостей по трубопроводам с задвижками, и выдачи жидкого технического спирта через задвижку. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение экологичности утилизации бытовых отходов. 1 ил.
Наверх