3. Вторичное использование нефтешламов

1. Производство топливных брикетов

Широкое распространение получило изготовление торфобрикетов с применением нефтешламов. Технический результат - снижение энергоемкости процесса.

Брикетирование - процесс переработки материала в куски геометрически правильной и однообразной в каждом случае формы, практически одинаковой массы — брикеты. При брикетировании создаются дополнительные сырьевые ресурсы из мелких материалов (преимущественно ископаемых топлив и руд), использование которых малоэффективно или затруднительно, а также утилизируются отходы (пыль, шлаки, металлическая стружка и т.п.).

В зависимости от исходного материала брикетирование производится со связующими (цементирующими, клеящими) веществами при средних давлениях (10—50 Мн/м²) и без связующих веществ при высоких давлениях (100—200 Мн/м²).

Механизм основной стадии брикетирования — прессования в общем виде — представляется следующим образом. При небольшом давлении происходит внешнее уплотнение материала за счёт пустот между частицами. Затем уплотняются и деформируются сами частицы, между ними возникает молекулярное сцепление. Высокое давление в конце прессования приводит к переходу упругих деформаций частиц в пластические, вследствие чего структура брикета упрочняется и сохраняется заданная форма. На характер деформаций сильно влияют физико-химические свойства исходного материала.

Брикетирование ископаемого топлива (отсевы каменных и близких к ним старых бурых углей с относительно прочной механической структурой; рядовые слабоструктурные молодые бурые угли и торф) производится в основном для энергетики и коммунально-бытового хозяйства на брикетных фабриках. Зольность получаемых брикетов до 20%. Они хорошо противостоят перегрузкам, выдерживают длительное хранение на открытом воздухе, не разрушаются до конца горения. Брикетирование применяется в качестве составной части новых методов коксования для получения металлургического кокса из газовых и слабоспекающихся углей. Тощие угли, антрацит, старые бурые угли, полукокс брикетируются со связующими (каменноугольный пек в твёрдом или жидкорасплавленном виде, нефтяной битум и др.).

1. Использование нефтешламов в строительстве

Большинство резервуарных нефтешламов подлежат прямой утилизации в процессах изготовления дорожных и строительных материалов в качестве сырья. Входящие в состав нефтешламов смолы, парафины и другие высокомолекулярные соединения обладают поверхностно-активными и вяжущими свойствами. Именно эту особенность нефтешламов можно эффектно использовать при их утилизации. Обладая высокой адсорбционной способностью, жидковязкие нефтешламы сравнительно легко распределяются по поверхности практически любой дисперсный минеральной фазы. При этом, благодаря физико-химическому взаимодействию нефтешлама с минеральной дисперсной средой, происходит хемосорбционное поглощение загрязнителей, в том числе окислов тяжелых металлов, минеральной матрицей и их обезвреживание. Процессы преобразования таких коллоидно-дисперсных систем в дорожно-строительные материалы могут регулироваться с помощью специально подобранных реагентов для получения экологически безопасных композиций с нужными технологическими характеристиками.

Одним из наиболее распространенных реагентов в практике утилизации нефтешламов служит окись кальция или негашеная известь, действие которой основано на ее способности вступать в экзотермическую реакцию с водой.

Нередко с целью обезвреживания отходов нефтепродуктов вместе с негашеной известью используют ПАВ из класса жирных и сульфокислот, а также других высокомолекулярных природных и синтетических веществ. При смешении нефтешлама с этими компонентами в пропорции от 1:1 до 1:10 происходит адсорбция отходов на поверхности гидроокиси Ca. В результате получают сухой гидрофобный порошок, который можно использовать в качестве сыпучего дорожно-строительного материала.

Строительный материал с гидрофобным покрытием — "черный" щебень для асфальтовых покрытий также можно получить из нефтешламов. Нефтешлам обезвоживают методом капиллярного отсоса волокнистым материалом до влажности 60-70%, затем остаток высушивают в барабанных печах при 300-400 °С с добавлением гравия или щебня в массовом соотношении от 1:2 до 1:3. Это способ имеет ряд недостатков: длительность процесса предварительного обезвоживания нефтешлама (24 ч); необходимость осуществления процесса очистки всего объема улавливаемой и конденсируемой парогазовой фазы от токсичных продуктов разложения (пиролиза) углеводородных и других органических компонентов перерабатываемого нефтешлама, которые неизбежно образуются при прямом нагреве в барабанных печах смеси остатка щебня или гравия.

Использование способа сокращает время переработки и в 5-10 раз потери токсичных газообразных соединений (продуктов термического разложения углеводородов), а также исключает процесс термодеструкции углеводородных компонентов нефти.

Нефтешламы можно использовать для приготовления асфальтобетонной смеси и шламобетона.

Шламобетон, состоящий из нефтешлама (86-88%) и цемента или извести (14-12%), имеет высокие значения прочности при сжатии и растяжении. При этом в качестве нефтешлама шламобетон содержит шлам нефтедобычи (состав, % мае: высокодисперсные частицы металла, кварца, гидроксидов железа, алюминия).

Нефтешлам можно использовать в области дорожного и аэродромного строительства для устройства оснований дорожных одежд и морозозащитных слоев земляного полотна автомобильных дорог и аэродромов. Технический результат: повышение водо- и морозостойкости материала, увеличение сроков службы дорожных одежд, повышение экологической безопасности окружающей среды в результате утилизации отходов нефтедобывающей промышленности.