本发明属于环保型去污稳固材料技术领域，具体涉及一种水基钻屑用煤渣偏高岭土基去污稳固材料以及去污稳固方法。
背景技术：
水基钻屑是油气田开采钻井时被钻头研磨或破碎了的岩石/矿物颗粒，由循环冲洗液从井内带出地面，含有粘土、加重材料、各种处理剂等的岩屑混合体，主要包括小碎石、黏土、页岩和沙子等，另外排放的钻屑表面会粘附少量的钻井液，它的主要成分为sio2、al2o3、fe2o3、cao等，与黏土的化学成分类似，以黏土类矿物为主。据测算和统计，我国油气田开采行业中每年需要打几万口井，平均2500-4000m深的井，产生的水基钻屑约为500-700m3，由此估算每年油气田开采产生的水基钻屑约为上千万立方。仅以内蒙古苏里格气田为例，目前已有开发井数10000口以上，每年部署开发井、探井大于1200口，由此可以推算苏里格气田每年产生的水基钻屑约为100万m3。如此大量水基钻屑产生以及逐年堆存，如果不加以利用，会形成对环境的潜在威胁，然而与水基钻屑逐年增加相对应的，对其资源化的利用却鲜有进展，成为油气开采行业的主要污染源。
目前水基钻屑的主要处置方法：固化填埋、建材利用以及土地利用，不管是哪一种处理方法，由于占用大量土地面积、污染物未彻底分解，随着时间的延长，长期降雨造成的冲蚀和浸泡等作用，可能渗出对周边土壤及水体造成一定的污染的渗滤液。
同时，近年来环境污染问题中的工业固体废弃物处置和再生利用已成为公众关注的最大焦点，特别是在煤化工以及煤制甲醇领域，不可避免地产生大量废弃煤渣等，这些废渣由于产生量可观，而且历年堆存积累量大，其放置和堆存不仅浪费土地资源，而且污染环境，尤其是露天渣场中累积的各种煤渣等，雨水季节可能产生的溶出和浸出，对土壤、植被、人类生产构成巨大威胁。
故而不论是处理水基钻屑还是废弃煤渣等，避免水基钻屑或废弃煤渣等因冲蚀和浸泡作用产生渗滤液是目前解决工业固废物的重大突破点。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种水基钻屑用煤渣偏高岭土基去污稳固材料以及去污稳固方法，利用煤渣、偏高岭土、水泥等多种物质，与水基钻屑混合用以处理水基钻屑，即能避免水基钻屑或废弃煤渣等因冲蚀和浸泡作用产生渗滤液，制成的水基钻屑用煤渣偏高岭土基去污稳固材料适用于道路建筑领域底基层、垫层、回填中，其不但可以充分利用工业固体废物煤渣，还能将稳固后的钻井废弃物-水基钻屑加以资源化利用，用于道路底基层、垫层、回填中，符合国家环保和资源政策。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种水基钻屑用煤渣偏高岭土基去污稳固材料以及去污稳固方法，由下列各组分及其质量百分比组成：
煤渣25.0～45.0％；
偏高岭土11～30％；
水泥15～25％；
生石灰6～13％；
交联剂3～5％；
矿物微利稳定剂1～2％。
本发明中，首先经过高温和急冷后的炉渣、偏高岭土为处于介稳态的火山灰性质的材料，其有具备潜在活性的氧化铝、氧化硅玻璃体成分，在生石灰(cao)以及水泥水化生成的氢氧化钙(ca(oh)2)活化下，生成较多的具有较高强度和水硬性的水化硅酸钙(csh)和水化铝酸钙(cah)凝胶产物，即发生如下所示化学反应：
xca(oh)2+sio2+mh2o→xcao·sio2·nh2o(csh)
xca(oh)2+al2o3+mh2o→xcao·al2o3·nh2o(cah)
其次，氢氧化钙也会和交联剂组分释放出的三价铝离子、聚合物离子，以及水解生成的部分铝胶体、聚合物离子一道，发生混炼、絮凝、净化作用，吸附水基钻屑中的硫铁还原菌、悬浮物，从而降低浸出液的化学需氧量(codcr)。最后交联剂也会与矿物微粒稳定剂发挥协同效应，与水基钻屑中存在的无机盐金属离子络合生成惰性络合物，降低金属离子浓度的同时，还起到稳定黏土粒子、抑制钻屑微粒运移和淤渣生成。
如上，水化、活化和解离、净化、络合、稳定相辅相成，生成凝胶(csh、cah)、高价态离子、络合离子等协同参与稳固过程，从而能够使得水基钻屑稳固成一个具备力学性能和环保性能的稳固体，即能避免水基钻屑或废弃煤渣等因冲蚀和浸泡作用产生渗滤液，从而用于底基层、垫层、工程回填。
作为优选地，所述煤渣为煤制甲醇气化工段排出的经水淬后的气化炉渣。
作为优选地，所述生石灰颗粒细度不低于200目。
作为优选地，所述铰链剂为柠檬酸铝和/或聚丙烯酸钙。
作为优选地，所述矿物微粒稳定剂为十二烷基三甲基氯化铵和/或n-羟甲基丙烯酰胺。
一种水基钻屑的去污稳固方法，包括如下步骤：
(1)将水基钻屑用煤渣偏高岭土基去污稳固材料各组分准确称量并均匀搅拌混合，其中所述水基钻屑用煤渣偏高岭土基去污稳固材料由下列各组分及其质量百分比组成：
煤渣25.0～45.0％；
偏高岭土11～30％；
水泥15～25％；
生石灰6～13％；
交联剂3～5％；
矿物微粒稳定剂1～2％；
(2)将混合均匀的水基钻屑用煤渣偏高岭土基去污稳固材料按照80～120kg/m3的加入量投料至水基钻屑中并充分搅拌均匀压实至压实度≥90％即可。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明充分考虑了水基钻屑的黏土属性，结合了煤渣以及偏高岭土的潜在活性，通过辅以交联剂以及矿物微粒稳定剂，对水基钻屑进行综合稳定固化，使其可资源化用于底基层、垫层、工程回填；
2、本发明从水基钻屑的黏土属性以及煤渣偏高岭土经高温急冷的潜在化学活性出发，实现经由煤渣偏高岭土基稳固材料稳固水基钻屑，用于道路底基层、垫层、回填中，不但以废制废，变废为宝，而且稳固体无侧限抗压强度高、浸出液满足国家污水综合排放标准，从而达到资源利用和保护环境的双重目的；
3、本发明的水基钻屑用煤渣偏高岭土基去污稳固材料充分利用工业固体废弃物煤渣、偏高岭土和水泥、生石灰，辅以交联剂、矿物微粒稳定剂，配比合理，原料广泛易得，符合国家生态环保要求。
具体实施方式
下面结合各实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
实施例
本发明提供一种水基钻屑用煤渣偏高岭土基去污稳固材料以及去污稳固方法，由煤渣、偏高岭土、水泥、生石灰、交联剂、矿物微粒稳定剂组成。
其中煤渣为煤制甲醇工段气化炉渣，比表面积300㎡/㎏；偏高岭土：比表面积200㎡/㎏；水泥：p·o42.5；石灰：有效钙含量80％；交联剂：柠檬酸铝、聚丙烯酸钙；矿物微粒稳定剂：十二烷基三甲基氯化铵、n-羟甲基丙烯酰胺，偏高岭土、水泥、生石灰、交联剂、矿物微粒稳定剂均为工业级。需要处理的水基钻屑取自内蒙古苏里格气田，为无机盐体系，水基钻屑的基本参数如表1所示。
表1水基钻屑的基本参数
表2为水基钻屑用煤渣偏高岭土基去污稳固材料各组分及重量份，与对照组水泥、石灰，按表2所示的各重量份准确称量稳固材料各组分，即可得到本发明3个实施例以及2个对比例的煤渣偏高岭土基去污稳固材料。
表2水基钻屑用煤渣偏高岭土基去污稳固材料各组分及重量份
将以上实施例(1-5)配比中的各组分准确称量并均匀搅拌混合后即得水基钻屑用煤渣偏高岭土基去污稳固材料。对照例(1-2)分别为水泥、石灰稳固。实施中按照100kg/m3的加入量投料至水基钻屑中并充分搅拌均匀，根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》中的无侧限抗压强度实验方法(t0805—94)制备试件并测试养护至28天的无侧限抗压强度。根据《固体废物浸出毒性浸出方法》gb5086.1-1997、《水和废水监测分析方法》(第四版增补版)国家环境保护总局(2006年)第三篇第三章二(三)、《固体废物六价铬的测定》hj687-2014、《固体废物汞、砷、硒、铋、锑的测定》hj702-2014对稳固后的水基钻屑进行浸出、化学需氧量、六价铬、砷进行测定，结果如表3所示：
表3各实施例和对照例检验结果
由以上实施例(1-5)、对照例(1-2)检验结果可以看出，本发明的一种水基钻屑用煤渣偏高岭土基去污稳固材料以及去污稳固方法100kg/m3投加于水基钻屑时，水基钻屑稳固体28天无侧限抗压强度、稳固体中的化学需氧量、六价铬、砷控制指标均符合《公路路面基层施工技术细则》(jtg/tf20-2015)、《污水综合排放标准》(gb8978-1996)，且远强于同龄期的对照组。
值得指出的是本发明并不限于以上实施例中的投加量和配合比，由于水基钻屑组分、投加量和使用环境不同而对稳固材料组分做出的调整或替换亦在本发明的保护范围之中。
上述实施例仅为本发明的优选实施方案之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主题设计思想和精神上做出毫无意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。