鄧皓，王蓉沙，任雯 張明棟，劉曉輝，孫靜文 （中國石油安全環(huán)保技術(shù)研究院，北京102206）

含油污泥熱解殘?jiān)鼮橛吞锖臀勰嗤ㄟ^高溫?zé)峤夥ㄌ幚砗螽a(chǎn)生的固體廢物，該固體廢物主要由灰分和碳組成。灰分由含油污泥經(jīng)高溫?zé)峤夂笮纬傻难趸锛傲蛩猁}、碳酸鹽等組成，熱解殘?jiān)刑嫉馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)35%～50%，有較好的分離回收價(jià)值。

筆者以某油田污水處理廠的含油污泥熱解殘?jiān)鼮閷?duì)象，通過物理化學(xué)方法[1，2]及脫灰工藝，去除熱解殘?jiān)械幕曳治镔|(zhì)，得到純度達(dá)95%以上的含碳物質(zhì)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 熱解殘?jiān)曳秩コ囼?yàn)

殘?jiān)鼮槟秤吞镂鬯幚韽S含油污泥熱解殘?jiān)?，它是將脫水含油污泥放入熱解爐中，以10℃/min的升溫速度在650℃下熱解2h后得到的固體產(chǎn)物。

1）物理浮選法 首先將熱解殘?jiān)b入浮選柱中利用碳與灰分顆粒表面疏水性與親水性的差別，在捕收劑的作用下，借助于浮選設(shè)備產(chǎn)生的氣泡，將碳與灰分顆粒分離開來以進(jìn)行碳與礦物質(zhì)的初步浮選[3]，經(jīng)浮選處理后的熱解殘?jiān)扇コ糠只曳帧?/p>

2）化學(xué)分離法[4，5]一級(jí)酸溶處理：取經(jīng)物理浮選后的熱解殘?jiān)?，按一定固液比加入?fù)合酸液，加熱反應(yīng)一定時(shí)間，洗滌去除酸溶性灰分，洗滌過濾至濾液呈中性，濾渣烘干備用。

二級(jí)堿溶處理：取經(jīng)一級(jí)酸溶處理后烘干的濾渣，按一定比例加入復(fù)合堿液，加熱反應(yīng)一定時(shí)間，洗滌去除堿溶性灰分，洗滌過濾至濾液呈中性，濾渣烘干備用。

1.2 回收碳分析方法

灰分的測定依據(jù) 《煤質(zhì)顆?；钚蕴吭囼?yàn)方法 灰分的測定》（GB/T 7702.15—2008）；回收碳純度采用重量法計(jì)算 （回收碳質(zhì)量與產(chǎn)物質(zhì)量比值）；收率采用重量法計(jì)算 （產(chǎn)物質(zhì)量與熱解殘?jiān)|(zhì)量比值）。另外，采用Quantax 200XFlash5000－10X射線能譜儀、Quanta 250鎢燈絲環(huán)境掃描電子顯微鏡對(duì)產(chǎn)物的灰分、元素組成進(jìn)行測定分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 元素組成分析

采用Quantax 200XFlash5000－10X射線能譜儀對(duì)熱解殘?jiān)?、一?jí)酸溶、二級(jí)堿溶處理后產(chǎn)物元素組成進(jìn)行測定，結(jié)果如表1所示。由表1可知，含油污泥熱解殘?jiān)刑己孔罡?，其次是鋁、硅和鐵的化合物；經(jīng)一級(jí)酸溶處理后，主要雜質(zhì)鋁等元素組成的化合物被大量去除；經(jīng)二級(jí)堿溶處理后，硅元素組成的化合物被大量去除。對(duì)比商品活性炭，含油污泥熱解殘?jiān)?jīng)處理后其組成與商品活性炭相似[6]。

表1 不同樣品的元素組成分析

2.2 灰分和收率

依據(jù)GB/T 7702.15—2008對(duì)熱解殘?jiān)盁峤鈿堅(jiān)?jīng)浮選、酸溶、堿溶處理后產(chǎn)物灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)及產(chǎn)物收率進(jìn)行測定，結(jié)果如表2所示。由表2可知，熱解殘?jiān)?jīng)一系列物理化學(xué)方法處理，碳產(chǎn)品收率達(dá)50%以上，灰分去除率、回收碳純度均得到提高。

2.3 反應(yīng)溫度的影響

在酸濃度為8.0mol/L，堿濃度為4.5mol/L，酸溶固液質(zhì)量比為1∶10，堿溶固液質(zhì)量比為1∶12，酸溶反應(yīng)時(shí)間為1.5h，堿溶反應(yīng)時(shí)間為2h的條件下，反應(yīng)溫度的影響如圖1所示。由圖1可知溫度對(duì)回收碳的純度影響較大，隨著溫度升高，回收碳純度逐漸增加，溫度超過80℃后碳純度變化不大，考慮到能耗和分離效果，反應(yīng)最佳溫度選定在80℃。

2.4 酸堿濃度的影響

在反應(yīng)溫度80℃，酸溶固液質(zhì)量比為1∶10，堿溶固液質(zhì)量比為1∶12，酸溶反應(yīng)時(shí)間為1.5h，堿溶反應(yīng)時(shí)間為2h的條件下，考察復(fù)合酸、復(fù)合堿濃度的影響，結(jié)果見圖2。由圖2可知酸堿濃度對(duì)回收碳的純度均有影響，而堿的影響大于酸，隨著酸堿濃度的升高，回收碳純度逐漸增加。一級(jí)酸溶處理時(shí)，當(dāng)酸濃度為8mol/L，回收碳純度可達(dá)71.11%，再增加酸的濃度，碳純度變化不大；繼續(xù)進(jìn)行二級(jí)堿溶處理，當(dāng)堿濃度為4.5mol/L，回收碳的純度達(dá)96.44%。

2.5 固液比 （熱解殘?jiān)c酸堿液的質(zhì)量比）的影響

在反應(yīng)溫度為80℃，酸濃度為8.0mol/L，堿濃度為4.5mol/L，酸溶反應(yīng)時(shí)間為1.5h，堿溶反應(yīng)時(shí)間為2h的條件下，固液比的影響如圖3所示。由圖3可知，固液比的影響相對(duì)較小，一級(jí)酸溶的最佳固液比為1∶10，二級(jí)堿溶的最佳固液比為1∶12。

2.6 反應(yīng)時(shí)間的影響

在反應(yīng)溫度為80℃，酸濃度為8mol/L，堿濃度為4.5mol/L，一級(jí)酸溶固液比為1∶10，二級(jí)堿溶固液比為1∶12條件下，反應(yīng)時(shí)間的影響如圖4所示。由圖4可知，反應(yīng)時(shí)間的影響也相對(duì)較小，一級(jí)酸溶反應(yīng)最佳時(shí)間為1.5h，二級(jí)堿溶反應(yīng)最佳時(shí)間為2h。

表2 不同樣品經(jīng)處理后的灰分、碳純度和收率情況

圖1 反應(yīng)溫度對(duì)碳純度的影響

圖2 酸堿濃度對(duì)碳純度的影響

圖3 固液比對(duì)碳純度的影響

圖4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)碳純度的影響

3 結(jié)論

1）含油污泥熱解殘?jiān)刑己枯^高，具有很好的資源回收再利用的價(jià)值。

2）利用油田含油污泥的熱解殘?jiān)?，通過物理浮選法和化學(xué)分離法，使回收碳純度達(dá)到95%以上，最佳分離回收條件：一級(jí)酸溶的酸濃度為8mol/L，固液比為1∶10，酸溶時(shí)間為1.5h；二級(jí)堿溶的堿濃度為4.5mol/L，固液比為1∶12，堿溶時(shí)間為2h；酸溶堿溶反應(yīng)溫度均為80℃。

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