文献综述

固井就是将油井水泥、水和其他外加剂混合而成的浆体注入到地下井壁和套管间的环空，经过合适的时间凝结硬化而成水泥环的过程。其目的就是封隔地下油气水层，防止这些流体在地下发生层间串流并支撑保护套管，避免固井作业失败。随着石油工业的不断发展，浅层油气储量的矿井开采日益枯竭，深井、超深井的勘探开发已成必然，井下的复杂环境势必造成固井的成本急剧增加。

富镁废渣是冶炼金属镍过程中产生的一种工业废渣。随着有色金属工业的发展以及全球镍使用量的上升，工厂排放的废渣的数量与日剧增，其大量堆积不仅污染了环境，占用了大量的土地资源，而且其中的重金属离子深入土壤造成了土壤的严重破坏。

通过利用工业富镁废渣制成一种可膨胀的固井材料，减少固井中膨胀剂的用量（甚至不需要外加膨胀剂），替代部分油井水泥，降低固井成本，同时在一定程度上缓解富镁废渣对环境造成的危害。

1. 富镁废渣的简介

富镁废渣就是指在冶炼金属镍的过程中排放的一种工业废渣，其中氧化镁的含量较高。研究富镁废渣与镍资源密切相关。

1.1 富镁废渣的来源和危害

1.1.1 镍矿的分布和利用情况

全球已探明镍矿储量约230亿吨，平均含矿量为0.97%，镍总量大约为2.2亿吨，其中硫化镍矿储量约为105亿吨，镍含量约为6200万吨；红土镍矿约为126亿吨，镍矿含量约为1.6亿吨。我国镍矿资源储量中70％集中在甘肃，其次分布在新疆、云南、吉林、四川、陕西和青海和湖北7个省，合计保有储量占全国镍资源总储量的27％。当前可供人类开发利用的镍资源只限于陆地的硫化镍矿和红土镍矿^［1］。硫化镍矿资源大多数均已被开发利用，而红土型镍矿储量大，矿床规模大，目前仅仅开发了一部分^［2］。随着世界镍需求的增长以及镍资源的短缺，红土型镍矿资源的开发利用必将成为未来几年世界镍工业发展的主要趋势^［3］。红土镍矿矿床是含镍橄榄岩在热带或亚热带地区经过大规模的长期的风化淋滤变质而成的， 是由铁、铝、硅等含水氧化物组成的疏松的粘土状矿石^[4]。世界上的红土镍矿多分布在南、北回归线一带，如澳大利亚、 巴布亚新几内亚、印度尼西亚、菲律宾和古巴等地^[5]。我国红土镍矿资源有限，大部分靠从国外进口原矿石。本课题研究的富镁废渣就是从印度尼西亚进口的红土矿经高温煅烧淬冷后的产物。

1.1.2 红土镍矿冶炼工艺