Establishing the regularities in forming the properties of ceramic wall materials containing waste from gas extraction (drilling sludge)

Abstract

This paper addresses the prospects of recycling waste from oil and gas extraction in order to manufacture building materials. The principal possibility has been established to apply the examined samples of drilling sludge as the basic raw material and a mineral additive in the compositions of masses to produce wall ceramics with the required consumer properties. The main technological parameters for obtaining wall ceramics using the samples of gas extraction waste have been investigated. The formulations for ceramic masses have been developed applying fusible medium-sintered loam and drilling sludge in the amount of 20–80 % by weight. The properties of the obtained ceramic samples containing clay and high-carbonate drilling sludges have been analyzed. It has been found that increasing the amount of drilling sludge in the samples by 20 % to 80 % leads to a decrease in the density, strength, and an increase in the water absorption of the samples, which affects the quality of ceramics and the possibility of its practical use. We have established the regularities of change in the properties of the wall materials samples depending on the amount of the examined drilling sludge. The optimal number of drilling sludge samples for the manufacture of wall ceramics with the norm-compliant properties has been determined. It has been found that it is possible to use clay drilling sludge (20‒80 %) in the composition with fusible loam in order to obtain frost-resistant ceramic materials whose water absorption is at the level of 12 %, of grade M 125‒M 175. Adding high carbonate sludge to fusible loam in the amount of 20 % makes it possible to receive frost-resistant ceramic materials of grade M 75, in the amount of 40 % ‒ of grade M 100.

Розглянуто перспективи утилізації відходів нафтогазовидобутку у виробництві будівельних матеріалів. Встановлена принципова можливість застосування досліджених зразків бурових шламів як основної сировини і мінеральної добавки у складах мас для отримання стінової кераміки з необхідними споживчими властивостями. Досліджено основні технологічні параметри отримання стінової кераміки з використанням зразків відходів газовидобування. Розроблені склади керамічних мас з використанням легкоплавкого середньоспікливого суглинку і бурових шламів в кількості 20–80 мас. %. Проаналізовані властивості отриманих керамічних зразків з використанням глинистих та висококарбонатних бурових шламів. Виявлено, що збільшення вмісту бурових шламів в зразках від 20 % до 80 % призводить до зменшення густини, міцності та підвищенню водопоглинення зразків, що впливає на якість кераміки та можливості її практичного використання. Встановлені закономірності зміни властивостей зразків стінових матеріалів від кількості дослідженого бурового шламу. Визначені оптимальні кількості зразків бурових шламів для виготовлення стінової кераміки з нормативними властивостями. Встановлено, що з використанням глинистого бурового шламу (20-80 %) в композиції з легкоплавким суглинком можна отримувати морозостійкі керамічні матеріали з водопоглинанням на рівні 12 % і маркою М 125-М 175. Добавка висококарбонатного шламу до легкоплавкого суглинку в кількості 20 % дає змогу отримати морозостійкі керамічні матеріали з маркою М 75, а в кількості 40 % - матеріали марки М 100.