一种利用陆上天然气开采泥浆生产轻骨料混凝土的方法与流程

文档序号:36321580发布日期:2023-12-08 22:34阅读:31来源:国知局

本发明涉及水泥基建筑材料,尤其是涉及一种利用陆上天然气开采泥浆生产轻骨料混凝土的方法。


背景技术:

1、天然气是一种较为纯净、清洁的化石能源,陆上天然气开采过程中会产生大量泥浆,该泥浆具有含油量高、泥砂含量高、有机质含量高、成分复杂等特点,与湖泊淤泥、水处理污泥等存在显著不同。由于陆上天然气开采产生的泥浆自身难以在自然界降解,且具有较强毒性,属于特殊的污染物,亟需进行处理。

2、现有技术天然气开采泥浆主要处置工艺有热解、焚烧、固化、水泥窑协同处置、常温深度脱附、萃取、生物降解处理等,为实现回收再利用,部分专家学者将其进行再处理后用于制备烧结砖、生产陶粒和作为生料制备水泥熟料,然而,上述再利用过程泥浆消耗量低,生产能耗相对较高,利用较为粗放,建材产品附加值提高率不足。


技术实现思路

1、为克服现有技术中存在的问题,本发明提供一种利用陆上天然气开采泥浆生产轻骨料混凝土的方法,具体的,本发明通过将陆上天然气开采产生的泥浆进行干化处理后,结合煤矸石、碱渣进行原料配伍,煅烧制备活性粉末,并添加稻壳灰和钢渣进行碱激发反应,制备适用于轻骨料混凝土生产的胶凝材料,并添加轻骨料和外加剂制备具有流动性好、力学性能高、匀质性优良、骨料不上浮的轻骨料混凝土。

2、具体的,本发明利用陆上天然气开采泥浆生产轻骨料混凝土的方法,包括如下步骤:

3、1)将泥浆进行压滤初步脱水后,利用热烟气进行干燥,筛分,得泥渣,将泥渣、煤矸石、碱渣按质量比1:(0.2-0.4):(0.1-0.2)混合均匀后,在750-850℃温度下煅烧后进行急冷,球磨至粒径≤75μm,得活性粉末,

4、2)按质量份数称取活性粉末300-400份,稻壳灰100-200份,钢渣30-50份,硅酸钠40-60份,轻骨料800-1000份,聚羧酸减水剂10-15份,醇胺5-10份,锂盐3-5份,聚乙烯醇2-4份,水200-240份,

5、3)将聚羧酸减水剂、醇胺、锂盐、聚乙烯醇溶于水,得外加剂溶液,

6、4)将活性粉末、稻壳灰、钢渣、硅酸钠、轻骨料干拌均匀后,加入外加剂溶液混合均匀,得浆料,

7、5)将浆料进行成型、脱模、养护,即得。

8、陆上天然气开采泥浆富含大量油质,且含有大量碎岩屑和有机质,首先将其进行干化筛分,并与煤矸石和碱渣进行热活化,利用泥浆中的油质和有机质作为部分燃料提供热量,消除其中的有机物,煤矸石和碱渣会补充部分铝源和钙源,碱渣的碱性成分在煅烧过程中对硅-铝-钙活性相进行预激发,共同调控玻璃相化学组成与结构,制备具有胶凝效应的活性粉末,可直接作为胶凝材料替代水泥进行使用。本发明泥浆、煤矸石和碱渣都属于工业副产物,煅烧过程中产生的热烟气可用于泥浆的干燥,实现余热利用,充分节约的自然资源,提高能源的利用效率。

9、优选的,步骤1)压滤采用框式压滤机,热烟气来自煅烧产生的废气。

10、优选的,步骤1)泥渣粒径≤1mm,煤矸石粒径≤0.1mm,碱渣粒径≤0.1mm。

11、优选的,步骤1)急冷采用风冷。

12、优选的,步骤2)所述稻壳灰粒径≤45μm,活性sio2含量≥75%,钢渣比表面积≥550m2/kg,f-cao含量≤0.3%。

13、本发明制备得到的活性粉末具有较高活性,但制备得到的浆料需水量较高,流动性能差,因此在使用过程中需复配其他种类掺合料共同作为胶凝材料,本发明经大量试验证明,该活性材料与稻壳灰和钢渣复配使用效果最佳,稻壳灰来源于稻壳热处理后进行细磨,活性sio2含量较高,钢渣具有一定的碱度,在自身发挥水化反应的同时可起到一定激发效果,活性粉末和稻壳灰可消耗钢渣中部分游离氧化钙,使得胶凝材料安定性得以保证,活性粉末、稻壳灰和钢渣组成的混凝土浆料粘度和容重适中,容易使轻骨料在浆料中分散均匀,无需添加任何增稠剂。

14、优选的,步骤2)轻骨料为陶粒、膨胀珍珠岩、玻化微珠的至少一种,粒径为2-10mm连续级配。

15、优选的,步骤2)聚羧酸减水剂为醚类聚羧酸减水剂或酯类聚羧酸减水剂,减水率≥25%。减水剂的添加可降低混凝土用水量,提高混凝土流动性,本发明试验发现,单纯采用聚羧酸减水剂的混凝土浆料存在部分离析现象,可能是由于活性粉末与聚羧酸减水剂的适应性存在不良效应,添加部分聚乙烯醇与聚羧酸减水剂复配使用,可消除活性粉末与聚羧酸减水剂的适应性问题。

16、优选的,步骤2)醇胺为二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺的至少一种。

17、优选的,步骤2)锂盐为碳酸锂、硝酸锂、硫酸锂的至少一种。

18、本发明采用硅酸钠作为激发剂对活性粉末、稻壳灰、钢渣组成的胶凝材料进行激发,由于本发明未添加硅灰、粉煤灰等高活性胶凝材料,因此添加早强组分提高胶凝材料水化速率,本发明试验表明,添加醇胺和锂盐的效果最佳,两者与硅酸钠协同提高胶凝材料水化活性,提高混凝土力学性能。

19、优选的,步骤5)养护采用标准养护。

20、本发明具有以下技术优势:

21、1. 本发明采用陆上天然气开采泥浆经活化制备活性粉末,解决了陆上天然气开采泥浆堆存造成的污染,实现高附加值再利用,

22、2. 本发明胶凝材料来自于工业固废,可完全替代水泥制备轻骨料混凝土,实现环保利废,

23、3. 本发明胶凝材料制备得到的浆体适用于轻骨料混凝土生产,无需添加增稠剂,简单易行,

24、4. 本发明采用复配外加剂提高混凝土和易性和力学性能,保证混凝土施工性能,

25、5. 本发明轻骨料混凝土绿色环保,流动性好,力学性能高,骨料不上浮,适应性好。



技术特征:

1.一种利用陆上天然气开采泥浆生产轻骨料混凝土的方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述利用陆上天然气开采泥浆生产轻骨料混凝土的方法,其特征在于,步骤1)压滤采用框式压滤机,热烟气来自煅烧产生的废气。

3.根据权利要求1所述利用陆上天然气开采泥浆生产轻骨料混凝土的方法,其特征在于,步骤1)泥渣粒径≤1mm,煤矸石粒径≤0.1mm,碱渣粒径≤0.1mm。

4.根据权利要求1所述利用陆上天然气开采泥浆生产轻骨料混凝土的方法,其特征在于,步骤1)急冷采用风冷。

5.根据权利要求1所述利用陆上天然气开采泥浆生产轻骨料混凝土的方法,其特征在于,步骤2)所述稻壳灰粒径≤45μm,活性sio2含量≥75%,钢渣比表面积≥550m2/kg,f-cao含量≤0.3%。

6.根据权利要求1所述利用陆上天然气开采泥浆生产轻骨料混凝土的方法,其特征在于,步骤2)轻骨料为陶粒、膨胀珍珠岩、玻化微珠的至少一种,粒径为2-10mm连续级配。

7.根据权利要求1所述利用陆上天然气开采泥浆生产轻骨料混凝土的方法,其特征在于,步骤2)聚羧酸减水剂为醚类聚羧酸减水剂或酯类聚羧酸减水剂,减水率≥25%。

8.根据权利要求1所述利用陆上天然气开采泥浆生产轻骨料混凝土的方法,其特征在于,步骤2)醇胺为二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺的至少一种。

9.根据权利要求1所述利用陆上天然气开采泥浆生产轻骨料混凝土的方法,其特征在于,步骤2)锂盐为碳酸锂、硝酸锂、硫酸锂的至少一种。

10.根据权利要求1所述利用陆上天然气开采泥浆生产轻骨料混凝土的方法,其特征在于,步骤5)养护采用标准养护。


技术总结
本发明涉及水泥基建筑材料技术领域,尤其是涉及一种利用陆上天然气开采泥浆生产轻骨料混凝土的方法,本发明通过将陆上天然气开采产生的泥浆进行干化处理后,结合煤矸石、碱渣进行原料配伍,煅烧制备活性粉末,并添加稻壳灰和钢渣进行碱激发反应,制备适用于轻骨料混凝土生产的胶凝材料,并添加轻骨料和外加剂制备具有流动性好、力学性能高、匀质性优良、骨料不上浮的轻骨料混凝土。

技术研发人员:程凯,朱向伟,李勇,丁云浩
受保护的技术使用者:天津杰臻环保技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/15
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