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.