一种钻井废弃泥浆中有害组分砷的富集和分离的方法与流程

本发明涉及废弃泥浆处理，并且更具体地，涉及一种钻井废弃泥浆中有害组分砷的富集和分离的方法。

背景技术：

1、废弃钻井泥浆是石油工业的主要污染物之一。它含有粘土、加重材料、各种化学处理剂、污水、污油和钻屑等多种组分，是一种多相稳定胶体体系。近年来，国内针对陆上油气开采过程中钻井作业产生的废弃泥浆加大了治理力度。不落地处理技术和资源化利用技术都得到了较好的发展。例如，cn106194078b公开了一种钻井泥浆不落地处理装置，钻井泥浆经提升、除油、补水、脱稳、岩削分离后，泥浆和水实现回用；cn201777969u公开了一种废钻井泥浆无害化处理装置，泥浆经预处理、泥水分离、污水处理和深度精滤后，水达到回用或外排标准；cn111520090a公开了一种天然气钻井废弃物破胶和改良的方法，压滤得到的固体废弃物可用作路基填料；cn112225589a公开了一种钻井废弃物泥饼与牛粪、秸秆、生物菌等混合后堆肥制备腐殖土方法；cn105198385a公开了一种利用油田废弃钻井泥浆配合亦泥、废玻璃粉及尾矿砂等，经配料、成球、干燥和烧成等工序，制备环保陶瓷滤料的方法；cn110255934a公开了一种利用油基钻井泥浆岩屑生产油井水泥的方法。钻井废弃泥浆经泥水分离后，泥饼不管用于铺路、堆肥、制备水泥还是其它用途，都需要考虑泥饼中的有害成分，需要将泥饼中的有害组分脱除或无害化处理后再进行资源化利用。分析表明，一些钻进废弃泥浆中可检出砷、铜、镍、铅、镉等重金属组分，且砷存在超标情况。如果不对这些有害组分尤其是砷进行分离及无害化处理，可能造成二次污染。

2、目前针对砷污染土壤的治理主要有植物修复、微生物修复、电动修复、淋洗修复和钝化修复等方法。在众多方法中，钝化法具有易于操作，周期短，效果好的特点，得到了广泛的应用。但是钻井泥浆成份不同于常规土壤，污染土壤的修复方法不能直接用于钻井泥浆的无害化处理。因此，找到一种简单、高效、低成本的钻井泥浆砷等污染组分的分离或无害化处理方法是当务之急，这是砷等重金属污染钻井废弃泥浆无害化和资源化的前提，对推动油田的绿色循环发展，打造绿色油田有着重要的意义。

3、因此，设计一种钻井废弃泥浆中有害组分砷的富集和分离的方法是令人期望的。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种钻井废弃泥浆中有害组分砷的富集和分离的方法，处理后的废弃泥浆中有害组分砷含量降低，可进一步资源化利用。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、本发明的原理描述如下：(1)铁粉与酸反应(铁过量)，使铁粉表面腐蚀，增大表面积，同时形成铁酸盐；(2)碱性条件促进砷游离析出，并与铁粉表面附近的铁离子形成铁砷化合物，被固化；(3)固化的砷和铁在磁选过程中被分离出来。

4、具体地说：

5、根据本发明的方面，提供一种钻井废弃泥浆中有害组分砷的富集和分离的方法，包括以下步骤：

6、1)将铁粉用酸溶液进行处理并晾干，制得富集剂；

7、2)将含砷的废弃泥浆与强化剂和制得的富集剂充分混合进行反应，使砷在富集剂表面富集；

8、3)通过强磁将混合反应后的富集剂与废弃泥浆分离，得到少量废渣和脱砷泥浆。

9、在本发明的一个实施例中，步骤1)中的铁粉的粒径为50-200目。

10、在本发明的一个实施例中，步骤1)中的酸溶液的浓度为0.01-1mol/l，酸溶液的用量按氢离子与铁的摩尔比小于0.5计算。

11、在本发明的一个实施例中，酸溶液为有机酸溶液。

12、在本发明的一个实施例中，有机酸溶液是草酸溶液或柠檬酸溶液。

13、在本发明的一个实施例中，酸溶液为无机酸溶液。

14、在本发明的一个实施例中，无机酸溶液是盐酸溶液或磷酸溶液。

15、在本发明的一个实施例中，步骤2)中富集剂的加入量为每1kg废弃泥浆2-20g富集剂。

16、在本发明的一个实施例中，步骤2)中的强化剂为碱溶液。

17、在本发明的一个实施例中，碱溶液是0.1mol/l的氢氧化钠溶液。

18、在本发明的一个实施例中，氢氧化钠溶液的加入量为每1kg废弃泥浆20-100ml氢氧化钠溶液。

19、在本发明的一个实施例中，步骤2)中废弃泥浆的含水率为20％-21％。

20、在本发明的一个实施例中，步骤2)中反应的时间为3-10天。

21、在本发明的一个实施例中，步骤3)中的少量废渣为富集剂及附着在富集剂上的泥浆。

22、在本发明的一个实施例中，附着在富集剂上的泥浆为初始的废弃泥浆的1％-5％。

23、通过采用上述技术方案，本发明相比于现有技术具有如下优点：

24、本发明处理后的废弃泥浆中污染物砷含量降低，处理后的废弃泥浆可以用作路基填料或用于制砖、制水泥等用途，避免了常规稳定化可能带来的二次污染；本发明处理过程不产生污水；本发明使用的试剂成本低，过程简单，效果好；本发明所收集的废渣量少，且废渣中的砷处于钝化状态，可进行资源化利用或填埋。

技术特征：

1.一种钻井废弃泥浆中有害组分砷的富集和分离的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的钻井废弃泥浆中有害组分砷的富集和分离的方法，其特征在于，所述步骤1)中的所述铁粉的粒径为50-200目。

3.根据权利要求1所述的钻井废弃泥浆中有害组分砷的富集和分离的方法，其特征在于，所述步骤1)中的所述酸溶液的浓度为0.01-1mol/l，所述酸溶液的用量按氢离子与铁的摩尔比小于0.5计算。

4.根据权利要求3所述的钻井废弃泥浆中有害组分砷的富集和分离的方法，其特征在于，所述酸溶液为有机酸溶液。

5.根据权利要求4所述的钻井废弃泥浆中有害组分砷的富集和分离的方法，其特征在于，所述有机酸溶液是草酸溶液或柠檬酸溶液。

6.根据权利要求3所述的钻井废弃泥浆中有害组分砷的富集和分离的方法，其特征在于，所述酸溶液为无机酸溶液。

7.根据权利要求6所述的钻井废弃泥浆中有害组分砷的富集和分离的方法，其特征在于，所述无机酸溶液是盐酸溶液或磷酸溶液。

8.根据权利要求1所述的钻井废弃泥浆中有害组分砷的富集和分离的方法，其特征在于，所述步骤2)中富集剂的加入量为每1kg废弃泥浆2-20g富集剂。

9.根据权利要求1所述的钻井废弃泥浆中有害组分砷的富集和分离的方法，其特征在于，所述步骤2)中的所述强化剂为碱溶液。

10.根据权利要求9所述的钻井废弃泥浆中有害组分砷的富集和分离的方法，其特征在于，所述碱溶液是0.1mol/l的氢氧化钠溶液。

11.根据权利要求10所述的钻井废弃泥浆中有害组分砷的富集和分离的方法，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的加入量为每1kg废弃泥浆20-100ml氢氧化钠溶液。

12.根据权利要求1所述的钻井废弃泥浆中有害组分砷的富集和分离的方法，其特征在于，所述步骤2)中废弃泥浆的含水率为20％-21％。

13.根据权利要求1所述的钻井废弃泥浆中有害组分砷的富集和分离的方法，其特征在于，所述步骤2)中反应的时间为3-10天。

14.根据权利要求1所述的钻井废弃泥浆中有害组分砷的富集和分离的方法，其特征在于，所述步骤3)中得到的所述少量废渣为富集剂及附着在富集剂上的泥浆。

15.根据权利要求14所述的钻井废弃泥浆中有害组分砷的富集和分离的方法，其特征在于，所述附着在富集剂上的泥浆为初始的废弃泥浆的1％-5％。

技术总结
本发明涉及一种钻井废弃泥浆中有害组分砷的富集和分离的方法，包括以下步骤：1)将铁粉用酸溶液进行处理并晾干，制得富集剂；2)将含砷的废弃泥浆与强化剂和制得的富集剂充分混合进行反应，使砷在富集剂表面富集；3)通过强磁将混合反应后的富集剂与废弃泥浆分离，得到少量废渣和脱砷泥浆。本发明处理后的废弃泥浆中污染物砷含量降低，处理后的废弃泥浆可以用作路基填料或用于制砖、制水泥等用途，避免了常规稳定化可能带来的二次污染；本发明处理过程不产生污水；本发明使用的药剂成本低，过程简单，效果好；本发明所收集废渣量少，且废渣中的砷处理钝化状态，可进行资源化利用或填埋。

技术研发人员：石媛丽,辛炜,刘铭,王磊,段克显,付俊红
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11