Буровые и тампонажные растворы на основе отходов целлюлозно-бумажной промышленности

химическим барьером для остальных компонентов.

В слабоминерализованных водах резервуара в комплексы не связываются только Ca2+, HCO3-, SO42-, Zn, B, Hg, Sr (являются инертными, в водах резервуара находятся в растворенных формах), тогда как все другие компоненты с разной степенью участия вступают в реакции комплексообразования. Поступившие с потоками в воды резервуара Fe0бщ, Mn +, NO3-, PO43-, As, V, Rb, ^ связываются полно-

стью, K+, Si, Cd, U, Mo, Pорг - наполовину, Pb, Nорг -связывается пятая часть, Na+ - шестая, Mg2+, Br -седьмая, Sорг - восьмая части.

Определен круг компонентов, участвующих в химических круговоротах: As, Cd, U, Mo, Pорг, Mn2+, Feо6щ , РO4-, Co, V, Rb, Ti.

При техногенезе экосистема "Селенгинский резервуар" обладает способностью восстанавливать

исходный химический состав вод в отношении легко-

2+ - 2- -подвижных выносящихся Ca , HCO3-, SO4 О-, Zn, B,

Cu, Hg, Sr, слабоподвижных, захоранивающихся в донных отложениях NO3-, Si, Cr и умеренно подвижных, частично выносимых и частично уходящих с потоком в донные отложения и захоранивающихся в них Na+, Mg2+, Br, Pb, Cорг, Nорг, Sорг. Экосистема геохимически неустойчива (неспособна восстановить исходный химический состав вод) при попадании с техногенным стоком слабоподвижных Mn2+, As, Co, V, Rb, Д Feо6щ. и умеренно подвижных Cd, U, Mo, Pорг, участвующих в химических круговоротах.

Библиографический список

1. Астраханцева О.Ю., Глазунов О.М. Водный баланс мега-системы "Озеро Байкал" // Вестник ИрГТУ. 2008. № 3 (35).

2. Астраханцева О.Ю., Чудненко К.В., Глазунов О.М. Выделение полуавтономных систем в озере Байкал // Вестник ИрГТУ. 2010. № 4 (44).

3. Ветров В.А., Кузнецова А.И. Микроэлементы в природных средах региона озера Байкал. Новосибирск: СО РАН НИЦ ОИ ГГМ, 1997. 236 с.

4. Страхов Н.М. Избранные труды. Общие проблемы геологии, литологии и геохимии. М.: Наука, 1983. 636 с.

УДК 678.08

БУРОВЫЕ И ТАМПОНАЖНЫЕ РАСТВОРЫ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

1 9

Е.Г. Васенёва1, Л.В. Николаева2

Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Рассматриваются вопросы рационального использования многотоннажных отходов целлюлозно-бумажной промышленности на примере Байкальского ЦБК в технологических процессах при бурении скважин на нефть и газ и другие полезные ископаемые. Цель исследования - предотвращение загрязнения озера Байкал. Библиогр. 4 назв.

Ключевые слова: шлам-лигнин; целлюлозно-бумажное производство; утилизация; карты-осадконакопители; рекультивация; буровые растворы; изоляция зон поглощения.

DRILLING AND PLUGGING FLUIDS BASED ON THE WASTE OF PULP AND PAPER INDUSTRY E.G. Vaseneva, L.V. Nikolaeva

National Research Irkutsk State Technical University,

3 Lermontov St., Irkutsk, 664074.

The issues of rational use of large-tonnage waste of pulp and paper industry are considered on example of the Baikal Pulp and Paper Mill in technological processes under drilling wells for oil, gas and other minerals. The purpose of this research is preventing pollution of the lake Baikal.

4 sources.

Key words: sludge-lignine; pulp and paper production; utilization; maps-accumulators of sediments; recultivation; drilling muds; isolation of absorption zones.

Воздействие человека на биосферу неразрывно связано с всё возрастающими темпами научно-технического прогресса, результаты которого сопровождаются существенным загрязнением окружающей нас природной среды, что обусловливает реальную угрозу самому её существованию и требует безотла-

гательного вмешательства государства в решение проблемы. Среди большого числа видов загрязнителей окружающей среды значительные их объемы приходятся на отходы, выделяющиеся при переработке полезных ископаемых и древесины.

В настоящее время одними из самых крупных от-

1Васенёва Елена Георгиевна, старший преподаватель, тел.: (3952) 405256. VasenevaElena, SeniorLecturer, tel.: (3952) 405256.

2Николаева Людмила Васильевна, кандидат технических наук, доцент кафедры нефтегазового дела, тел.: (3952) 405256. Nikolaeva Lyudmila, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Oil and Gas Business, tel. (3952) 405256.

ходов мировой промышленности являются отходы целлюлозно-бумажного производства. Основное количество отходов вывозится в отвалы и загрязняет обширные территории, являясь обременительным отходом производства, приводящим к обострению экологической ситуации во многих регионах России, особенно это касается Байкальского региона, ядром которого является озеро Байкал.

Данных по общему количеству отходов от предприятий целлюлозно-бумажных производств в литературных источниках нет. По некоторым данным вредные отходы только Байкальского ЦБК составляют ежегодно 250-300 тысяч тонн. Ежедневный сброс основного осадка шлам-лигнина (ШЛ) составляет более 60 тонн (из расчета на сухое вещество).

ШЛ образуется в процессе химической очистки сточных вод с применением глинозема и полиакрила-мида. Исследованиями доктора технических наук Г.Д. Русецкой установлены физико-химические закономерности выделения лигнина в процессе химической очистки сточных вод БЦБК, на основании которых был предложен новый способ обработки сточных вод и ШЛ катионными ПАВ, изучен механизм взаимодействия их с сульфатным лигнином [1].

Внедрение предложенной автором технологии флотации и обезвоживания ШЛ на БЦБК позволило получить конечный продукт. Состав осадка и особенно наличие в нем высокомолекулярных флокулянтов и катионных ПАВ обеспечивают необходимые показатели для использования этого продукта в скважинных технологиях.

Продукт получен после биохимической очистки сточных вод путем их обработки сернокислым алюминием, полиакриламидом, АНП-2 с последующим сгущением методом напорной флотации и термической сушки. Продукт порошкообразного вида, коричневого цвета, с запахом, свойственным лигнину. ШЛ в своем составе содержит 50-60% лигнина, 18-20% активного ила, 2-3% полиакриламида и АНП-2. БЦБК разработаны и действовали технические условия на продукт (ТУ 13-0279488-01-88). Были установлены печи типа «КС» японской фирмы «Морубени-Хитачи» для сушки, которые производили ШЛ около 20 тысяч тонн в год.

ШЛ использовался в бурении в качестве основного компонента буровых растворов в производственных объединениях Восточной Сибири, Урала и многих других. Опыт их работы показал технологическую эффективность применения этих растворов. Низкая плотность растворов и регулируемые структурно-механические показатели позволяют использовать их для изоляции зон поглощения; устойчивость к солевой агрессии - для бурения галогенно-карбонатных отложений; высокие ингибирующие свойства - для проходки неустойчивых глинистых пород.

Основной состав раствора: 8-12% ШЛ, 1,0-2,0% каустической соды, 0,1-0,5%пеногасителя, засолоне-ние по необходимости. Показатели технологических свойств при этом следующие: плотность от 1050-1060 до 1200-1220 кг/м3; условная вязкость - 25-40 с; фильтрация 4-10 см3, при обязательном рН не менее 8-8,5. Для регулирования свойств раствора могут

быть использованы все существующие для этих целей реагенты.

Разработаны и прошли успешную апробацию рецептуры аэрированных и утяжеленных до 2000 кг/м3 растворов на основе ШЛ, а также растворы для бурения калийных отложений.

Однако присутствие в составе раствора едкого натра создает определенные трудности в приготовлении, а также в обеспечении буровых предприятий этим дефицитным реагентом. Проведенными исследованиями показана возможность получения водорастворимого щелочного ШЛ непосредственно на ЦБК. Разработана технология получения щелочного сухого остатка и рецептур растворов на его основе.

В лаборатории разработаны тампонирующие смеси на основе ШЛ. Этот материал эффективно может быть использован как наполнитель для буровых растворов. Разработан также облегченный тампонажный раствор, где в качестве облегчающей добавки содержится 10-17% ШЛ [3].

Таким образом, комплексное использование ШЛ в бурении позволит значительно сократить затраты на материалы и реагенты, а также время на ликвидацию осложнений при вскрытии поглощающих и неустойчивых глинистых пластов.

Экологическую опасность представляют карты-осадконакопители в которых содержится более 200 тысяч тонн ШЛ (по сухому веществу). Карты размещены уступами по прибрежной береговой террасе друг над другом. Поскольку в них постоянно поступают атмосферные осадки, уровень их не убывает, что в условиях высокой сейсмичности территории создает опасность прорыва ограждающих дамб и поступления ШЛ на нижележащую территорию и затем в оз. Байкал.

Предпринимались попытки применить новые технологии и для обработки осадка, находящегося в картах, но эти операции по ряду причин не удалось осуществить [4].

В конце 90-х годов исследовательские работы по обезвреживанию и переработке отходов ЦБК были прекращены в связи с отсутствием объема буровых работ в Восточной Сибири и потребности в материалах и реагентах.

В настоящее время БЦБК приступил к выпуску продукта, и отходы от очистных сооружений, в основном это ШЛ, концентрируются и сжигаются. При этом образующаяся зола вывозится в отвалы.

Таким образом, разработанный ряд научно-технических решений в области буровых и тампонаж-ных растворов может быть успешно применен при бурении скважин на нефть, газ и твердые полезные ископаемые в различных геолого-технических условиях.

Полимерный порошкообразный материал на основе отходов Байкальского ЦБК - ШЛ - может быть использован в качестве:

- основного компонента буровых растворов, заменяющего глинопорошки, в том числе солестойкие;

- универсального реагента для регулирования технологических свойств буровых растворов на прес-

ной и минеральной основах;

- активного кольматирующего компонента для предупреждения и борьбы с поглощениями бурового раствора;

- композиционной добавки для получения облегченных тампонажных растворов и тампонирующих смесей;

- для получения аэрированных пен.

Это обеспечивает:

- снижение затрат материалов и времени на приготовление и химическую обработку;

- снижение непроизводительных затрат на предотвращение и борьбу с осложнениями.

В то же время немногочисленными исследованиями, проведенными в ВостСибНИИГГиМСе и в дальнейшем продолженными в ИрГТУ на кафедре нефтегазового дела, показана возможность использования ШЛ из карт-осадконакопителей в технологиях по аналогии с продуктом, полученным на сушильных установках.

Рентабельность использования предлагаемых технологий обусловлена не только экономической эффективностью от реализации многотоннажных отходов целлюлозно-бумажных производств, но и социально-экологическим эффектом; особенно это касается Байкальского ЦБК.

Библиографический список

1. Русецкая Г.Д. Физико-химические закономерности выделения лигнина и обезвоживания коллоидных осадков при очистке сточных вод предприятий ЦБК: дис. ... д-ра. техн. наук. М., 1987. 300 с.

2. Николаева Л.В., Киселева М.А., Зелинская Е.В. Актуальные проблемы состояния окружающей среды в нефте- и газодобыче. Научные основы, методы и технологии разделения минеральных компонентов при обогащении техноген-

ного сырья: сб. тезисов, докладов. Иркутск: изд-во ИрГТУ, 1999.

3. Николаева Л.В. [и др.]. Новые полимерные материалы для буровых растворов. Эффективность применения полимерных растворов при бурении: тезисы докладов. Тюмень, 1989.

4. Богданов А.В. [и др.]. Комплексная переработка отходов производств целлюлозно-бумажной промышленности: монография. Иркутск: ИрГТУ, 2000.

УДК 550.42

СОДЕРЖАНИЕ УРАНА И ТОРИЯ В ВЕРХНЕМ ГОРИЗОНТЕ ГОРОДСКИХ ПОЧВ ИРКУТСКА И ПРИРОДНЫХ ПОЧВ В ЕГО ОКРУЖЕНИИ

1 9

П.П. Грицко1, В.И. Гребенщикова2

Учреждение Российской академии наук Институт геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского отделения РАН, 664033, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1 а.

На примере г. Иркутска и его периферийных площадей рассматривается распределение валового содержания радиоактивных экотоксикантов - тория и урана, и их соотношение в поверхностном горизонте почвенного покрова. Отмечено, что повышенные концентрации элементов обнаруживаются в зонах с наибольшим антропогенным прессингом, т.е. в городских почвах. Однако выявленные аномалии носят локальный характер и не оказывают заметного влияния на состояние окружающей среды. Ил. 4. Табл. 2. Библиогр.14 назв.

Ключевые слова: почвенный покров; радиоактивный элемент; уран; торий.

URANIUM AND THORIUM CONTENT IN THE UPPER HORIZON OF URBAN SOILS OF IRKUTSK AND NATURAL SOILS IN ITS ENVIRONMENT P.P. Gritsko, V.I. Grebenshchikova

Establishment of the Russian Academy of Sciences, the Institute of Geochemistry named after A.P. Vinogradov, SB RAS,

1a Favorsky St., Irkutsk,664033.

On the example of Irkutsk and its outskirts the authors consider the distribution of the total content of radioactive toxicants - thorium and uranium and their ratio in the surface horizon of the soil cover. It is noted that increased concentrations of elements are found in the areas subjected to the highest anthropogenic pressure, i.e. in urban soils. However, the identified anomalies are local in nature and have no noticeable effect on the environment. 4 figures. 2 tables. 14 sources.

Key words: soil cover; radioactive element; uranium; thorium.

С середины 20-го столетия на поступление и накопление химических элементов в почвах все большее влияние оказывает деятельность человека. Тех-

ногенные изменения химических свойств окружающей среды, не связанные с естественными природными

1Грицко Полина Павловна, аспирант. Gritsko Polina, Postgraduate.

2Гребенщикова Валентина Ивановна, доктор геолого-минералогических наук, зав. лабораторией проблем геохимического картирования и мониторинга, тел.: (3952) 426600, e-mail: vgreb@igc.irk.ru

Grebenshchikova Valentina, Doctor of Geological and Mineralogical sciences, Head of the Laboratory of the Problems of Geochemi-cal Mapping and Monitoring, tel.: (3952) 426600, e-mail: vgreb@igc.irk.ru