一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂及工艺
阅读：225发布：2020-05-20
专利汇可以提供一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂及工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种用于处理钻井 固化 废弃物的表面涂覆剂，包括20-40wt％的聚醚酯类 树脂 、5-20wt％的 无机填料 、0.5-5wt％的有机 羧酸 、10-35wt％的 硅 烷 偶联剂 ，其余为 水 ；各组分的 质量 百分比组成之和为100％。本发明还公开了一种涂覆工艺，包括固化废弃物养护，表面预处理，表面涂覆，涂覆固化物的养护。本发明的表面涂覆剂及涂覆工艺成本低、方法简便、处理时间短、对环境影响小，可缓解水侵、酸 碱 腐蚀 造成的抗压强度损失，浸泡强度损失率由59％最低降至14％；增强固化废弃物耐酸碱能 力 ，同时可抑制内部有机污染物和重 金属离子 浸出 造成二次污染，改善钻井固化废弃物的环境适应性与环保性，有助于实现 钻井废弃物 在各种环境下的再利用与资源化。，下面是一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂及工艺专利的具体信息内容。
1.一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂，其特征在于，包括以下质量分数的组分：20-40wt％的聚醚酯类树脂、5-20wt％的无机填料、0.5-5wt％的有机羧酸、10-35wt％的硅烷偶联剂，其余为水；上述的各组分的质量百分比组成之和为100％。
2.如权利要求1所述的一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂，其特征在于，所述聚醚酯类树脂为丙烯酸酯聚醚型树脂、丙烯酰胺聚醚型树脂或对苯二甲酸酯聚醚型树脂中的一种，所述丙烯酸酯聚醚型树脂含有式(1)-式(3)所示的结构单元，其中，式(1)、式(2)和式(3)所示的结构单元的质量比为(3-5)：(2-3)：(1-2)，所述丙烯酸酯聚醚型树脂重均分子量为4万-6万；所述丙烯酰胺聚醚型树脂含有式(2)、式(3)和式(4)所示的结构单元，其中，式(2)式(3)和式(4)所示的结构单元的质量比为(2-3)：(1-2)：(4-6)，所述丙烯酰胺聚醚型树脂重均分子量为4万-6万；所述对苯二甲酸酯聚醚型树脂含有式(5)所示的结构单元，所述对苯二甲酸酯聚醚型树脂重均分子量为4万-8万；
其中，n取值范围为1-3的整数，m取值范围为5-15的整数。
3.如权利要求1所述的一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂，其特征在于，所述无机填料为硅酸钠和硅酸钾中的一种。
4.如权利要求1所述的一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂，其特征在于，所述有机羧酸为甲酸、乙酸、草酸、柠檬酸中的一种。
5.如权利要求1所述的一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷中的一种。
6.如权利要求1-5任一项所述的表面涂覆剂在胶结材料固化的钻井废弃物中的应用。
7.如权利要求6所述的表面涂覆剂在胶结材料固化的钻井废弃物中的应用，其特征在于，所述胶结材料选自水泥基、氯氧镁基、粉煤灰基中的一种。
8.如权利要求1-5任一项所述的表面涂覆剂的涂覆工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)固化废弃物养护：将固化废弃物在自然条件下养护14-28天成型；
(2)表面预处理：利用细砂纸打磨固化废弃物粗糙部分及边角以保证表面平整，然后使用有机溶剂去除固化废弃物表面油脂，使用除钙剂去除表面钙盐；
(3)表面涂覆：涂覆方式可选择刷涂、浸涂、喷涂之一，涂覆层数为1-2层；
(4)涂覆固化物的养护：养护温度20-40℃，养护时间1-2天。
9.如权利要求8所述的一种用于处理钻井固化废弃物表面涂覆剂的涂覆工艺，其特征在于，所述步骤(2)中用除钙剂去除表面钙盐后，用水润湿固化废弃物表面并待表面明水消失。
10.如权利要求8所述的一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂，其特征在于，所述步骤(2)中的砂纸目数为1000-2000目，所述步骤(3)中的有机溶剂为乙醇或丙酮。
一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂及工艺
技术领域
背景技术
[0002] 钻井废弃物主要指油田钻完井后废弃钻井液、钻屑及钻井设备维护产生的废弃物等混合后的产物，通常具有高色度、高浊度、高化学需氧量(COD)、高无机盐含量与重金属离子含量的环境影响特征，若不进行无害化处理，将形成环境污染隐患。目前，固化法是钻井废弃物常用的处理方法，并往往作为处理的最后一步。固化技术基于废弃钻井泥浆中的固相，加入一系列化学固化剂(主要有水泥、石灰、氯氧镁、粉煤灰等胶结材料)，与钻井废弃泥浆发生复杂物理、化学变化，形成一定强度的抗水固体，将废弃物中有害成分封闭、包裹，防止污染物向环境扩散和迁移。
[0003] 钻井废弃物固化技术研究虽已经取得了一定的进展，并应用于现场实践和资源化利用，但仍存在如下问题：①潜在二次浸出污染：在钻井废弃物固化处理过程中，石油类、可溶性盐等污染物不与固化剂发生物理化学作用，只是简单的物理封裹，在与水作用过程中浸出浓度较高，固化物长期放置存在污染物迁移和浸出问题；②环境适应性问题：对于固化后的钻井废弃物，主要用于填埋覆土耕种，井场、道路铺建，固化制砖、制条石等建筑材料，仅解决了污染物的空间占用问题或污染转移，当其暴露于严苛的环境下(如水侵、化学腐蚀等)，发生松散、变形，原有污染物浸出、迁移，将造成环境污染。
[0004] 表面涂覆是建筑领域广泛使用的一种表面处理技术，用以防止混凝土在严苛的环境下恶化与损坏，延长服役时间。混凝土表面涂覆一般使用氟碳类、环氧树脂类、丙烯酸类、有机硅类、聚氨酯等涂覆剂作为成膜物质，达到防水、防化学腐蚀的效果，并往往保证透气性。要求不让水蒸汽进来，还要让进来的水蒸汽出去，如此才能达到防腐的效果。由胶结材料固化后的钻井废弃物是一种多孔的类水泥石亲水结构体，具备表面涂覆的基础。但固化废弃物本质上与混凝土不同，其性质与废弃钻井液、固化胶结材料、岩屑类型有关，固化废弃物不仅包含石英、粘土矿物、胶结固化剂及其水化产物等形成结构物质，还含有机物(钻井液处理剂)、重金属离子(来自于地层或劣质重晶石)、无机盐、油类等环境影响物质。因此与混凝土表面涂覆不同，固化废弃物的表面处理除了需要保证涂覆层的耐水、耐化学腐蚀外，还需要适应不同胶结材料固化的废弃物，并有效隔绝内部污染物的浸出，从而才能增强固化废弃物的环境适应性与环保性。常规混凝土涂覆剂主要依靠分散介质的挥发，乳胶粒子相互接触扩散，形成连续的薄膜，受到环保要求的限制，分散介质逐渐由挥发性溶剂转为水。然而，形成的薄膜侵入深度一般较浅，涂覆中形成的针孔以及分子链之间的微间隙，会导致固化物内部水气扩散的同时存在无机盐、小分子有机物等污染物的溢出，长期放置存在环境污染的隐患。同时，固化废弃物的高污染与高含油(产油层钻屑)特点，对表面涂覆提出了更高的要求。
发明内容
[0005] 本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，提出一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂及工艺。该表面涂覆剂及工艺能够适用于使用不同胶结材料固化的钻井废弃物，能够克服固化技术形成的钻井固化废弃物存在二次浸出污染与环境适应性差的缺陷，改善钻井固化废弃物的环境适应性与环保性，有助于实现钻井废弃物在各种环境下的再利用与资源化。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂，包括以下质量分数的组分：20-40wt％的聚醚酯类树脂、5-20wt％的无机填料、0.5-5wt％的有机羧酸、10-35wt％的硅烷偶联剂，其余为水；上述各组分的质量百分比组成之和为100％。
[0007] 优选的，所述聚醚酯类树脂为丙烯酸酯聚醚型树脂、丙烯酰胺聚醚型树脂或对苯二甲酸酯聚醚型树脂中的一种，所述丙烯酸酯聚醚型树脂含有式(1)-式(3)所示的结构单元，其中，式(1)、式(2)和式(3)所示的结构单元的质量比为(3-5)：(2-3)：(1-2)，所述丙烯酸酯聚醚型树脂重均分子量为4万-6万；所述丙烯酰胺聚醚型树脂含有式(2)、式(3)和式(4)所示的结构单元，其中，式(2)式(3)和式(4)所示的结构单元的质量比为(2-3)：(1-2)：(4-6)，所述丙烯酰胺聚醚型树脂重均分子量为4万-6万；所述对苯二甲酸酯聚醚型树脂含有式(5)所示的结构单元，所述对苯二甲酸酯聚醚型树脂重均分子量为4万-8万。
[0008]
[0009]
[0010] 其中，n取值范围为1-3的整数，m取值范围为5-15的整数。
[0013] 优选的，所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷中的一种。
[0015] 本发明还公开了所述表面涂覆剂在胶结材料固化的钻井废弃物中的应用。
[0016] 优选的，所述胶结材料选自水泥基、氯氧镁基、粉煤灰基中的一种。
[0017] 本发明还公开了一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆工艺，包括以下步骤：
[0018] (1)固化废弃物养护：将固化废弃物在自然条件下养护14-28天成型；在该养护龄期内固化废弃物具备一定的结构强度，形成了类水泥石多孔结构体，但其内部未全部反应形成水化产物，有利于涂覆剂渗透到内部发生反应形成密闭的疏水层；
[0020] (3)表面涂覆：涂覆方式可选择刷涂、浸涂、喷涂之一，涂覆层数为1-2层；所述刷涂为使用毛刷在固化废弃物表面均匀刷涂，待表面涂覆剂干化成膜后为刷涂一层；浸涂为将固化废弃物全部浸没在盛有涂覆剂的槽中，经过5s后，待表面涂覆剂干化成膜后为浸涂一层；喷涂为使用低压电动喷漆枪在表面均匀喷涂，待表面涂覆剂干化成膜后为喷涂一层。
[0021] (4)涂覆固化物的养护：养护温度20-40℃，养护时间1-2天。在所述温度范围和养护时间内，有利于本发明的涂覆剂中树脂组分在固化物表面干化成膜，形成疏水外表面；同时保证无机填料、活性物质渗透到固化物内部，与固化物中胶结材料未水化或水化产物反应，形成疏水内表面并增强内部胶结。
[0022] 优选的，所述步骤(2)中用除钙剂去除表面钙盐后，用水润湿固化废弃物表面并待表面明水消失，以避免出现涂覆过程中出现针孔现象而导致污染物渗出。
[0024] 本发明的有益效果是：
[0025] 本发明所用的丙烯酸酯聚醚型树脂、丙烯酰胺聚醚型树脂可在固化废弃物表面形成交联结构，从而形成密闭的树脂膜；对苯二甲酸酯聚醚型树脂具有刚性膨胀链段与亲水链段，易于吸附膨胀形成半连续薄膜；硅烷偶联剂在水中形成硅醇，非极性端与树脂结合，从而进一步填充孔隙，保证涂覆膜的强度。聚醚酯类树脂含有醚键，便于分子链的旋转，具有一定的韧性，并能与固化废弃物内部石英、粘土矿物等形成极性吸附，有利于涂覆剂的附着，酯基可提高固化废弃物表面的疏水性。受固化胶结材料与钻井废弃物本身组成影响，形成的固化废弃物通常同时含有水化产物与未水化产物。在涂覆过程中，无机填料和硅烷偶联剂向固化废弃物中渗透，无机填料可以与固化废弃物中的副水化产物发生作用。其中，水泥基胶结材料生成的副水化产物如氢氧化钙，能与硅酸盐无机填料反应生成水化硅酸钙凝胶(C-S-H)，有助于增强胶结；氯氧镁基胶结材料生成的副水化产物如氢氧化镁，能与硅酸盐无机填料生成水化硅酸镁(M-S-H)；硅酸盐无机填料与粉煤灰基胶结材料中过量的未反应活性二氧化硅和氧化铝，在固化废弃物中水的作用下，产生胶结，有助于增强原有的固化胶结强度。无机填料的加入增强钻井固化废弃物的强度，并降低在固化过程副产物中有害物质的含量，起到淡化污染物浓度的作用。有机羧酸的加入可诱发并提高硅酸盐无机填料与固化废弃物反应速率，有利于涂覆剂渗透过程的完成。硅烷偶联剂水中形成硅醇，Si-O与固化物中的二氧化硅结合形成硅氧烷，在固化废弃物内部形成密闭的疏水层，减少涂覆过程中出现的针孔现象，能够有效的防水防腐蚀，并阻止内部污染物质沥出。本发明用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂能够适用于使用不同胶结材料固化的钻井废弃物，其不仅在固化废弃物的外表面形成密闭的树脂疏水层，防止水的进入和有机物、重金属离子、无机盐、油类等物质的浸出，还能在内部与固化废弃物中含有的结构物质胶结增强固化废弃物的强度并形成疏水表面，以阻止内部水气扩散，防止内部结构腐蚀坍塌。
[0026] 本发明用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂及工艺，具有组分简单、成本低、方法简便、处理时间短、对环境影响小的优点；针对钻井固化废弃物高含油的特点，在涂覆前进行表面处理，保证了后续的涂覆效果。同时，表面涂覆剂组分简单，环境友好，不引入新的有毒有害物质，且适用于使用不同胶结材料固化的钻井废弃物，在钻井废弃物表面能迅速牢固附着，并在外表面形成密闭的树脂疏水层，提高耐酸碱腐蚀能力，增强表面强度；无机填料、硅烷偶联剂随着钻井废弃物表面树脂的铺展能够迅速渗透到钻井固化废弃物内部，与未水化或水化产物反应，形成疏水内表面并增强胶结，减少分子链之间的微间隙，阻止内部水气扩散，从而改变其润湿性能，降低废弃物吸水率，增大表面接触角，强化表面强度；表面涂覆处理后的固化废弃物在涂覆剂各组分的协同作用下，能够缓解水侵、酸碱腐蚀造成的抗压强度损失，浸泡强度损失率由59％最低降至14％；增强固化废弃物耐酸碱能力，同时可抑制内部有机污染物和重金属离子浸出造成二次污染，改善钻井固化废弃物的环境适应性与环保性，有助于实现钻井废弃物在各种环境下的再利用与资源化。
具体实施方式
[0027] 下面结合实施例对本发明进一步说明。
[0028] 一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂，包括以下质量分数的组分：20-40wt％的聚醚酯类树脂、5-20wt％的无机填料、0.5-5wt％的有机羧酸、10-35wt％的硅烷偶联剂，其余为水；上述的各组分的质量百分比组成之和为100％；所述聚醚酯类树脂为丙烯酸酯聚醚型树脂、丙烯酰胺聚醚型树脂或对苯二甲酸酯聚醚型树脂中的一种，所述丙烯酸酯聚醚型树脂含有式(1)-式(3)所示的结构单元，其中，式(1)、式(2)和式(3)所示的结构单元的质量比为(3-5)：(2-3)：(1-2)，所述丙烯酸酯聚醚型树脂重均分子量为4万-6万；所述丙烯酰胺聚醚型树脂含有式(2)、式(3)和式(4)所示的结构单元，其中，式(2)式(3)和式(4)所示的结构单元的质量比为(2-3)：(1-2)：(4-6)，所述丙烯酰胺聚醚型树脂重均分子量为4万-6万；所述对苯二甲酸酯聚醚型树脂含有式(5)所示的结构单元，所述对苯二甲酸酯聚醚型树脂重均分子量为4万-8万。
[0029]
[0030]
[0031] 其中，n取值范围为1-3的整数，m取值范围为5-15的整数。
[0032] 所述无机填料为硅酸钠和硅酸钾中的一种。所述有机羧酸为甲酸、乙酸、草酸、柠檬酸中的一种。所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷中的一种。所述涂覆剂的粒径为100-150nm，室温下粘度在20-40mPa·s。
[0033] 一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆工艺，包括以下步骤：
[0034] (1)固化废弃物养护：将固化废弃物在自然条件下养护14-28天成型；
[0035] (2)表面预处理：利用细砂纸打磨固化废弃物粗糙部分及边角以保证表面平整，砂纸目数为1000-2000目，然后使用乙醇或丙酮去除固化废弃物表面油脂，使用除钙剂去除表面钙盐，用水润湿固化废弃物表面并待表面明水消失；
[0036] (3)表面涂覆：涂覆方式可选择刷涂、浸涂、喷涂之一，涂覆层数为1-2层；
[0037] (4)涂覆固化物的养护：养护温度20-40℃，养护时间1-2天。
[0038] 以下实施例中，钻井废弃物与固化胶结材料取自胜利油田；对比例中的水性树脂均为市售品；吸水率通过吸水实验测得；抗压强度通过万能试验机测得；表面润湿性能通过接触角测试判断；耐酸碱性测试参照标准GB/T 1763；耐热性参照标准GB/T 1735；固化物浸出毒性测试参照标准HJ/T 299-2007；环保性能评价中色度测定采用稀释倍数法，浊度测定采用分光光度法，COD测试采用快速消解分光光度法，重金属离子含量测试依据原子吸收分光光度法，pH值测试采用玻璃电极法。
[0039] 实施例1
[0040] 一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂，包括以下质量分数的组分：30wt％丙烯酸酯聚醚型树脂、10wt％硅酸钠、2wt％乙酸、25wt％乙烯基三甲氧基硅烷，余量为水。所述涂覆剂粒径为120nm，室温下粘度为30mPa·s。所述丙烯酸酯聚醚型树脂含有式(1)-式(3)所示的结构单元，其中，式(1)、式(2)和式(3)所示的结构单元的质量比为3：2：1，其重均分子量为4万。
[0041]
[0042]
[0043] 其中，n＝3。
[0044] 取100g钻井废弃物，使用含有水泥基胶结材料的固化剂固化成型，在自然条件下养护14天。预处理固化废弃物后，刷涂1层涂覆剂，待涂覆剂干化成膜后，用同样的方法再刷涂1层。在25℃温度下养护1天后，得到表面涂覆的固化废弃物，标记为S1。
[0045] 实施例2
[0046] 一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂，包括以下质量分数的组分：30wt％丙烯酰胺聚醚型树脂、10wt％硅酸钾、2wt％甲酸、25wt％3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷，余量为水。所述涂覆剂粒径为120nm，室温下粘度为30mPa·s。所述丙烯酰胺聚醚型树脂含有式(2)、式(3)和式(4)所示的结构单元，其中，式(2)式(3)和式(4)所示的结构单元的质量比为3：2：5，其重均分子量为5万。
[0047]
[0048] 其中，n＝2。
[0049] 取100g钻井废弃物，使用含有水泥基胶结材料的固化剂固化成型，在自然条件下养护21天。预处理固化废弃物后，浸涂1层涂覆剂，待涂覆剂干化成膜后，用同样的方法再浸涂1层。在20℃温度下养护1天后，得到表面涂覆的固化废弃物，标记为S2。
[0050] 实施例3
[0051] 一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂，包括以下质量分数的组分：30wt％对苯二甲酸酯聚醚型树脂、10wt％硅酸钾、2wt％甲酸、25wt％3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷，余量为水。所述涂覆剂粒径为120nm，室温下粘度为30mPa·s。所述对苯二甲酸酯聚醚型树脂含有式(5)所示的结构单元，其重均分子量为8万。
[0052]
[0053] 其中，m＝15。
[0054] 取100g钻井废弃物，使用含有水泥基胶结材料的固化剂固化成型，在自然条件下养护28天。预处理固化废弃物后，喷涂1层涂覆剂，待涂覆剂干化成膜后，用同样的方法再喷涂1层。在40℃温度下养护2天后，得到表面涂覆的固化废弃物，标记为S3。
[0055] 实施例4
[0056] 一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂，包括以下质量分数的组分：20wt％丙烯酸酯聚醚型树脂、5wt％硅酸钠、0.5wt％乙酸、10wt％乙烯基三甲氧基硅烷，余量为水。所述涂覆剂粒径为100nm，室温下粘度为20mPa·s。所述丙烯酸酯聚醚型树脂含有式(1)-式(3)所示的结构单元，其中，式(1)、式(2)和式(3)所示的结构单元的质量比为5：3：2，其重均分子量为6万。
[0057]
[0058] 其中，n＝1。
[0059] 取100g钻井废弃物，使用含有氯氧镁基胶结材料的固化剂固化成型，在自然条件下养护14天。预处理固化废弃物后，刷涂1层涂覆剂，在25℃温度下养护2天后，得到表面涂覆的固化废弃物，标记为S4。
[0060] 实施例5
[0061] 一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂，包括以下质量分数的组分：20wt％对苯二甲酸酯聚醚型树脂、5wt％硅酸钠、0.5wt％乙酸、10wt％乙烯基三甲氧基硅烷，余量为水。所述涂覆剂粒径为100nm，室温下粘度为20mPa·s。所述对苯二甲酸酯聚醚型树脂含有式(5)所示的结构单元，其重均分子量为4万。
[0062]
[0063] 其中，m＝5。
[0064] 取100g钻井废弃物，使用含有氯氧镁基胶结材料的固化剂固化成型，在自然条件下养护21天。预处理固化废弃物后，喷涂1层本发明的涂覆剂，在40℃温度下养护1天后，得到表面涂覆的固化废弃物，标记为S5。
[0065] 实施例6
[0066] 一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂，包括以下质量分数的组分：40wt％丙烯酰胺聚醚型树脂、20wt％硅酸钾、5wt％草酸、20wt％氨丙基三乙氧基硅烷，余量为水。所述涂覆剂粒径为150nm，室温下粘度为40mPa·s。所述丙烯酰胺聚醚型树脂含有式(2)、式(3)和式(4)所示的结构单元，其中，式(2)式(3)和式(4)所示的结构单元的质量比为2：1：4，其重均分子量为4万。
[0067]
[0068] 其中，n＝3。
[0069] 取100g钻井废弃物，使用含有粉煤灰基胶结材料的固化剂固化成型，在自然条件下养护14天。预处理固化废弃物后，刷涂1层本发明的涂覆剂，在25℃温度下养护2天后，得到表面涂覆的固化废弃物，标记为S6。
[0070] 实施例7
[0071] 一种用于处理钻井固化废弃物的表面涂覆剂，包括以下质量分数的组分：30wt％丙烯酰胺聚醚型树脂、10wt％硅酸钾、2wt％乙酸、35wt％3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷，余量为水。所述涂覆剂粒径为150nm，室温下粘度为40mPa·s。所述丙烯酰胺聚醚型树脂含有式(2)、式(3)和式(4)所示的结构单元，其中，式(2)式(3)和式(4)所示的结构单元的质量比为3：2：6，其重均分子量为6万。
[0072]
[0073] 其中，n＝1。
[0074] 取100g钻井废弃物，使用含有粉煤灰基胶结材料的固化剂固化成型，在自然条件下养护21天。预处理固化废弃物后，浸涂1层本发明的涂覆剂，在40℃温度下养护1天后，得到表面涂覆的固化废弃物，标记为S7。
[0075] 对比例1
[0076] 取100g钻井废弃物，使用含有水泥基胶结材料的固化剂固化成型，在自然条件下养护14天，标记为D1。
[0077] 对比例2
[0078] 取100g钻井废弃物，使用含有水泥基胶结材料的固化剂固化成型，在自然条件下养护28天，标记为D2。
[0079] 对比例3
[0080] 取100g钻井废弃物，使用含有水泥基胶结材料的固化剂固化成型，在自然条件下养护14天。预处理固化废弃物后，刷涂1层水性丙烯酸树脂(其中固含量为60％，购自济宁华凯树脂有限公司)。在25℃温度下养护1天后，得到表面涂覆的固化废弃物，标记为D3。
[0081] 对比例4
[0082] 取100g钻井废弃物，使用含有水泥基胶结材料的固化剂固化成型，在自然条件下养护14天。预处理固化废弃物后，喷涂1层水性氟碳树脂(其中固含量为60％，购自青岛金万利精细化工有限公司)。在25℃温度下养护1天后，得到表面涂覆的固化废弃物，标记为D4。
[0083] 对比例5
[0084] 取100g钻井废弃物，使用含有氯氧镁基胶结材料的固化剂固化成型，在自然条件下养护14天。预处理固化废弃物后，浸涂1层水性有机硅树脂(其中固含量为60％，购自青岛金万利精细化工有限公司)。在25℃温度下养护1天后，得到表面涂覆的固化废弃物，标记为D5。
[0085] 对比例6
[0086] 取100g钻井废弃物，使用含有氯氧镁基胶结材料的固化剂固化成型，在自然条件下养护21天。预处理固化废弃物后，刷涂1层水性环氧树脂树脂(其中固含量为60％，购自青岛金万利精细化工有限公司)。在25℃温度下养护1天后，得到表面涂覆的固化废弃物，标记为D6。
[0087] 测试例1
[0088] 吸水率、浸泡损失强度与表面润湿性能。
[0089] 吸水率是各时间下的吸水增量折算为吸水高度(mm)，以时间间隔的平方根为横坐标，以吸水高度为纵坐标作图并进行线性拟合所得到的斜率(mm/min1/2)；浸泡强度损失率是将钻井固化废弃物在水中浸泡1天，测试其抗压强度，并与未浸泡时初始抗压强度对比得到；表面润湿性能是测试去离子水液滴在固化废弃物表面初始接触角和10s后接触角，根据接触角变化判断表面润湿性。
[0090] 测试实施例1-7以及对比例1-6得到的表面涂覆固化废弃物与未涂覆固化物的吸水率、浸泡损失强度与表面润湿性能，结果如表1所示。
[0091] 表1钻井固化废弃物表面涂覆工艺效果
[0092]实施例 吸水率(mm/min1/2) 浸泡强度损失率(％) 初始接触角(°) 10s接触角(°)S1 0.01445 14.40 77.62 65.96
S2 0.01888 15.94 76.49 64.78
S3 0.01980 16.22 76.47 65.20
S4 0.02547 18.34 78.62 63.60
S5 0.02706 19.36 75.77 62.57
S6 0.02491 17.47 75.63 62.10
S7 0.02680 18.89 74.88 62.87
D1 0.07893 59.40 72.36 33.65
D2 0.06489 59.23 79.03 36.25
D3 0.04980 30.34 64.77 60.57
D4 0.05720 35.94 66.25 59.21
D5 0.05960 32.34 67.69 62.35
D6 0.04301 33.47 71.31 55.35
S2 0.01888 15.94 76.49 64.78
S3 0.01980 16.22 76.47 65.20
S4 0.02547 18.34 78.62 63.60
S5 0.02706 19.36 75.77 62.57
S6 0.02491 17.47 75.63 62.10
S7 0.02680 18.89 74.88 62.87
D1 0.07893 59.40 72.36 33.65
D2 0.06489 59.23 79.03 36.25
D3 0.04980 30.34 64.77 60.57
D4 0.05720 35.94 66.25 59.21
D5 0.05960 32.34 67.69 62.35
D6 0.04301 33.47 71.31 55.35
[0093] 由表1可知，采用本发明的表面涂覆剂的涂覆固化物S1-S7浸水1天的强度损失率明显低于未涂覆固化物D1-D2，最低约14％，强度保留效果十分明显。与多种商业水性树脂D3-D6对比可发现，尽管水性树脂涂覆后固化物表面疏水性增强，但抗压强度降低程度依然较高，原因在于其仅在固化废弃物表面形成了疏水薄膜，在浸泡的环境下仍有较多量的水分侵入，造成固化废弃物内部水化结构破坏。本发明的涂覆剂不仅在固化废弃物外表面形成了疏水树脂层，同时渗透到内部形成反应，增强胶结并提供了密闭的疏水保护层。涂覆的固化废弃物表面保持了良好的疏水性能，10s内接触角变化小，吸水率也明显降低。未涂覆固化物D1-D2表面接触角10s内由初始75°左右降低至34°左右，一方面说明固化废弃物表面表现出较强的亲水性，另一方面说明了表面的多孔与毛细管结构，易于吸水，导致接触角下降明显。经过本工艺表面涂覆后S1-S7，10s内接触角维持在60°以上，且优于对比例D3-D6，表现出优秀的疏水效果。吸水率实验结果也表明，本发明的表面涂覆剂及工艺有较低的吸水率。可见，本发明的表面涂覆剂及工艺能有效改变固化物表面性质，涂覆层有较好的防水性能和封固效果，能抑制固化废弃物因浸水造成强度损失，进而抑制固化废弃物的二次污染。
[0094] 测试例2
[0095] 耐久性评价。
[0096] 涂覆固化物耐久性测试主要考察涂覆层对固化物的强度保留率和对污染物的封固作用，考察涂覆层对各类环境条件的适应性。测试实施例1-3以及对比例1-2分别浸泡放置在H2O、10％HCl、10％H2SO4、10％NaOH溶液及75℃环境下7天的强度变化率，判断本发明工艺对固化废弃物的环境适应性影响。结果见表2所示。
[0097] 表2钻井固化废弃物表面涂覆工艺耐久性效果
[0098]
[0099] 由表2可看出，采用本发明涂覆剂的涂覆固化物S1-S3在酸性、碱性环境下浸泡7天强度有所降低，但强度降低率均低于未涂覆固化物，表明中性环境及酸碱性环境，均未破坏涂覆固化物内部强度结构，耐水、耐酸碱性能良好；其中，耐碱性稍差于耐水耐酸性；而未进行表面涂覆的固化废弃物D1-D2在酸性、碱性环境下溶解剥蚀，固化结构破坏，且在水中浸泡7天后强度损失严重。同时，各实施例在75℃温度养护作用下强度均有所增大，说明温度对固化废弃物强度有促进作用，而表面涂覆不影响固化废弃物在较高温度下强度随龄期的提高。可见，本发明的表面涂覆剂及工艺能提高固化废弃物对环境的适应性，增强其耐久性。
[0100] 实施例3
[0101] 环保性能评价。
[0102] 环保性能主要测试钻井废弃物与固化物浸出液的色度、浊度、pH值、COD与重金属(Cd、Cu、Ni、Pb、Zn、Mn、Cr)离子含量，以评价表面涂覆对固化废弃物中有机物与重金属离子的进一步封存效果。测试实施例1以及对比例2的环保性能，结果见表3所示。
[0103] 表3钻井固化废弃物表面涂覆工艺环保性能效果
[0104]
[0105] 注：“-”表示“未检出”。
[0106] 由表3可知，采用本发明涂覆剂的涂覆固化物S1浸出液澄清，色度、浊度极低，pH值呈中性，COD值降至56.6mg/L，重金属离子均未检出，所有指标均满足国家一级标准要求；而未进行表面涂覆的固化废弃物D2虽然各项指标均低于钻井废弃物，但COD依然较高，且存在重金属离子在长期放置下浸出的隐患。可见，本发明的表面涂覆剂及工艺能进一步提高固化废弃物的环保性能，消除或减缓固化物内部有机污染物和重金属离子浸出的潜在危害。
[0107] 综上所述，本发明的表面涂覆剂及工艺通过在钻井固化废弃物内外表面形成密闭的涂覆层，改变其表面性能，强化表面强度。表面涂覆处理后的固化废弃物表现出较强的疏水性，吸水率显著降低，有效缓解了浸泡强度损失率，并具有较强的耐酸碱能力；同时，固化物内部的有机污染物和重金属离子被有效抑制在涂覆层内，消除了二次浸出污染的隐患。本发明的表面涂覆剂及工艺有助于提高固化废弃物的环保性能，实现在各种环境条件下的再利用与资源化。
[0108] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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