03 марта 2016г.
В настоящее время, эффективность работы всех отраслей промышленности необходимо оценивать с точки зрения баланса между массой основного продукта и объемом образуемых техногенных отходов.
Несмотря на то, что технологии нефтедобычи и нефтепереработки постоянно совершенствуются, они пока не достигли уровня безотходного производства. Учитывая большое количество отходов, образующихся при нефтедобыче, и негативное влияние их на биосферу, разработка новых методов утилизация нефтесодержащих отходов является актуальной задачей. Большие возможности утилизации отходов имеются у предприятий по производству керамических материалов. Это объясняется многотонажностью и материалоемкостью производства строительного комплекса.
Отходы при нефтедобыче с повышенным содержанием углерода целесообразно использовать не только в качестве отощителя, но и в качестве выгорающих добавок в производстве теплоизоляционных материалах. К группе выгорающих добавок относятся различные виды твердого топлива, в частности антрацит, коксовая мелочь и др. Их вводят в состав шихты до 3% по объему, т.е. до 60-80% от общей потребности топлива на обжиг изделий. Назначение их ─ интенсифицировать процесс обжига, улучшить спекаемость массы и тем самым повысить прочность изделий.
Самарская область является регионом развитой нефтеперерабатывающей промышленности. Несмотря на то, что технологии нефтедобычи и нефтепереработки постоянно совершенствуются они пока не достигли уровня безотходного производства. Поэтому, учитывая большое образование отходов нефтедобычи и негативное влияние их на биосферу, разработка новых методов их утилизации является весьма актуальной проблемой.
Нефтешламы (нефтяные шламы) — это сложные физико-химические смеси, которые состоят из нефтепродуктов, механических примесей (глины, окислов металлов, песка) и воды. Соотношение составляющих нефтешлам элементов может быть самым различным.
Нефтяные шламы образуются при проведении таких производственных процессов, как переработка, добыча и транспортировка нефти. Данный тип отходов представляет большую опасность для окружающей среды и подлежит захоронению или переработке.
Образовываться нефтешламы могут как в результате естественных контролируемых процессов (например, очистка нефти от примесей и воды), так и от всевозможных аварий (разливов). В последнем случае при позднем обнаружении или масштабной аварии природе может быть нанесѐн огромный ущерб.
В зависимости от способа образования и, соответственно, физико-химического состава нефтяные шламы подразделяются на несколько групп или видов:
1 Придонные, образующиеся на дне различных водоѐмов после произошедшего разлива нефти.
2 Образующиеся в процессе добычи нефти, а, точнее, в процессе еѐ очищения. Дело в том, что добытая из скважины нефть содержит многочисленные соли, выпавшие твѐрдые углеводороды, механические примеси (в том числе и частицы горных пород).
3 Резервуарные нефтешламы — отходы, которые образуются при хранении и транспортировке нефти в самых разнообразных резервуарах.
4 Грунтовые, являющиеся продуктом соединения почвы и пролившейся на неѐ нефти (причиной этого может быть как технологический процесс, так и авария).
В данной работе был использован нефтяной шлам (кек) образующийся на нефтедобывающем предприятии в г.Нефтегорск и представляющий собой мелкодисперсный порошок тѐмно-коричневого цвета. Нефтяной шлам (кек) ─ это твердый нефтесодержащий отход сепарации нефтешлама
Основные характеристики нефтяного шлама представлены в Табл.1.
Таблица 1
Характеристики нефтяного шлама
|
№ п/п
|
|
Параметры
|
Единица измерения
|
Количество
|
|
1
|
Влажность
|
|
% масс
|
10,0-25,0
|
|
2
|
Содержание механических примесей
|
% масс
|
59,0-72,0
|
|
3
|
Содержание нефти
|
|
% масс
|
9,0-19,0
|
|
4
|
Плотность
|
|
г/см3
|
1,55-1,68
|
Компонентный состав нефтяного шлама (кека) представлен в Табл.2, а физико-механические свойства исследуемого отхода ─ в Табл.3.
Таблица 2
Компонентный состав нефтяной части нефтяного шлама (кека)
|
№ п/п
|
Наименование веществ
|
Содержание в % масс
|
|
1
|
Смолы
|
5,3
|
|
2
|
Асфальтены
|
5,3
|
|
3
|
Парафины
|
9,0
|
|
4
|
Тяжѐлые масла
|
80,4
|
|
Итого
|
100
|
|
1
|
Вещества, растворимые в соляной кислоте, всего
|
74,75
|
|
|
в том числе:
|
|
|
|
R2O3(Al2O3; Fe2O3)
|
10,75
|
|
|
RO (CaO)
|
21,37
|
|
|
RO (MgO)
|
5,03
|
|
|
CaSO4
|
4,79
|
|
|
CaCO3
|
34,73
|
|
|
MgCO3
|
7,32
|
|
|
MgCaCO3
|
16,01
|
|
2
|
Вещества нерастворимые в соляной кислоте
|
25,25
|
|
Примечание: вещества, растворимые в соляной кислоте 74,75 + вещества нерастворимые в соляной кислоте 25,25
= 100%
|
Таблица 3
Физико-механические свойства нефтяного шлама (кека)
|
№ п/п
|
Показатели
|
Ед. изм.
|
Величина
|
|
1
|
Насыпная плотность
|
кг/м3
|
1100
|
|
2
|
Истинная плотность
|
кг/м3
|
4300
|
|
3
|
Удельная поверхность
|
см2/г
|
4900
|
В Табл.4 и на Рисунке 1 представлены поэлементные химические анализы нефтяного шлама (кека), проведенные с помощью электронного растрового сканирующего микроскопа Philips 525М.
Таблица 4
Поэлементный анализ нефтяного шлама (кека)
|
C
|
O
|
Na
|
Mg
|
Al+ Ti
|
Si
|
S
|
Cl
|
K
|
Ca
|
Mn
|
Fe
|
|
24,02
|
35,67
|
0,83
|
0,87
|
2,14
|
5,49
|
2,10
|
0,73
|
0,89
|
22,58
|
0,53
|
4,15
|
Минералогический и фазовый составы соответственно нефтяного шлама (кека) исследовались на дифрактометре ДРОН – 6 с использованием СоКα- излучения при скорости вращения столика с образцом 1 град/мин.
Электронное фото нефтяного
шлама (кека) представлены на Рисунке 2.
На Рисунке 3, а представлена рентгенограмма исследуемого нефтяного шлама (кека). На дифрактограмме порошка отмечаются характерные интенсивные линии (d/n = 0,185; 0,228; 0,249; 0,367; 0,373 и 0,383 нм) карбонатом кальция ─ СаСО3, присутствия линий (d/n = 0,280;
0,334 и 0,425 нм) обусловлены карбонатом магния ─ MgCO3, линии
(d/n = 0,209;
0,245
и 0,313 нм) кварцем
─
SiO2, (d/n = 0,191 и
0,302 нм) доломитом ─ MgCO3●СаСО3.
Исследования показали,
что нефтяной шлам (кек) целесообразно использовать в производстве теплоизоляционных материалов [1-4].
Список литературы
1.
Пат. 2493119
RU С1 С04В 14/12. Керамическая композиция для производства пористого
заполнителя / Абдрахимова Е.С., Абдрахимов В.З., Колпаков А.В. заявл. 22.03.2012. Опубл. 20.09.2013. Бюл. №26.
2.
Абдрахимов В.З., Абдрахимова Е.С. Фазовый
состав керамических изделий
на основе отходов горючих сланцев, углеобогащения, нефтедобыче и золошлаковых материалов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. -2013.
–Том 15. №4. –С. 82-95.
3. Абдрахимов В.З., Михеев В.А. Влияние нефтяных отходов
на структуру пористости теплоизоляционного материала
// Огнеупоры и техническая керамика.
-2011 -№7-8. –С. 51-59.
4. Абдрахимов В.З., Абдрахимова Е.С. Использование нефтяного кека в производстве теплоизоляционных материалов на основе жидкостекольных композиций // Промышленный сервис. -2012.
-№2. –С. 36-49.
