[发明专利]一种低碳可回收凝胶固结废泥浆的制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及建筑、化工、高分子材料和环境保护领域，具体涉及一种低碳可回收凝胶固结废泥浆的制备方法和应用。

背景技术

油田钻井或建筑施工等生产每天都要产生大量的废弃泥浆，废泥浆长期累积造成地表植被的严重破坏，污染土壤和水潭.威胁着人类的生存。我国每年废泥浆排放总量为39万多吨，基本上未经处理、就地堆放，存在非常严重的污染隐患。发达国家一般较为重视环境问题，美国在上世纪八十年代就严令禁止用过的泥浆任意储存或排放。废泥浆必需经过严格的处理达到当地州政府环境保护部门规定的要求，才能储存、排放、回填。日本对废泥浆的固结处理技术研究处于世界领先水平，已开发研究出针对工业污泥、高有机质土等固结材料10余种。

国内近年来对废弃泥浆处理的研究也日益增多，归纳起来主要有如下四种：

(1)机械处理方法

用振筛、旋流器及离心机等机械设备对泥浆进行处理，筛选分离出其中的固相成分，再把固相成分外运废弃。这样可以减少外运成本和购买废弃用地的成本，减少环境污染。但需要投巨资购置设备，而且处理量有限，成本较高。另外，泥浆不是泥汤，泥浆颗粒是非常微细的，机械方法是无法将泥浆颗粒与水分离的，能分离的只是成槽(孔)过程中钻出的渣土。

(2)焚烧法

用高温蒸发掉泥浆中的水分而分离出固相，但能耗大，需要专门的转窑才能得到均匀的燃烧。

(3)化学固化处理法

化学固化法是在泥浆中直接加入固化剂，使泥浆直接固化。固化剂的种类有凝聚型的树脂类、胶凝材料类、无机盐类和有机聚合物类。比较经济的是以水泥为主体的固化剂配方，它以普通硅酸盐水泥为主，辅以适当的助凝剂和调凝剂(如水玻璃、粉煤灰、石膏、硫酸铝等)。经固化处理的泥浆成为有一定强度的固体，既便于处理和废弃，也有利于保护环境。

(4)化学絮凝沉淀处理法

该方法是在废泥浆中加入少量化学处理剂对固相进行聚结絮凝，使其颗粒变粗而沉淀，再用筛子过滤絮凝物实现固、液分离。加絮凝剂后的泥浆，固相很快絮凝沉淀，用筛子将固、液分离，液体可以循环使用，节省水资源，固相物可加固结剂做固化处理。所余数量较少的泥浆固体物可以作为回填土现场使用，也可作为工程土用于道路建设或者再经过合适工艺处理后制备建筑砖代替现有的粘土砖、空心砖和粉煤灰砖。该方法投资少、设备简单，适应面广，但部分化学处理剂会造成二次污染。

中国专利CN102320714A公开了一种泥浆固化剂，其特征在于，该固化剂由硫铝酸化合物、变性淀粉、粉煤灰、石膏、激发剂混合而成。中国专利CN102010526A公开了一种潜伏型固化剂的制备方法及其制备，该固化剂加入到树脂中并与树脂组成的单组分体系，在室温下具有一定的贮存稳定性，而在加热、光照、湿气、加压等条件下能迅速进行固化反应。

传统的废泥浆固化技术对含水率较高的废物，需要使用大量的水凝，致使废物增容比较大，给后续的运输和处理带来困难，也极大地提高了处理费用。另外若废物中含有阻碍水凝固化的成分，则会发生固化强度低，有害物质浸出率高等问题。

水凝胶是一类具有三维网络结构的聚合物，在水中能够吸收大量水分而溶胀，并在溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解。为解决上述问题，本发明将无毒害的高分子软湿凝胶和废泥浆相结合，利用凝胶的三维网络结构可凝结、固化废泥浆，无需使用大型仪器设备，就地加工，无需固液分离，废泥浆中的水可直接被凝胶吸收，仅通过干燥方式即可得到高强度的凝胶/废泥浆复合材料，并可代替回填土现场循环再用，也可作为铺路材料代替生土资源，同时减少了泥浆外运造成的环境污染及储放泥浆占用土地资源，既降低了施工成本，又解决了环境污染，产生了很好的社会、环境效益。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种低碳可回收凝胶固结废泥浆的制备方法和应用。本发明通过在废泥浆中加入水凝胶预聚液，实现废泥浆的低碳固化，无需使用大型仪器设备，可节省大量电力，无需固液分离，处理全过程具有低能耗、低污染和低排放的特点，符合绿色发展经济要求。固化后的样品经造粒后可用于道路建设和花木养殖等领域。

为实现上述目的，本发明提供了一种低碳可回收凝胶固结废泥浆的制备方法，包括如下步骤：

1)无机粉体的分散：将无机粉体加入水中，搅拌10～30min，使其形成均一稳定的无机粉体分散液；

2)凝胶预聚液的配制：将单体和引发剂过硫酸铵或过硫酸钾依次加入到步骤1)中，搅拌10～30min，至全部溶解，即得到凝胶预聚液；