含钛高炉渣催化油泥热解及固化处理研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:loveway
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含油污泥为油、水以及固体颗粒组成的悬浮乳状液体系,其成分复杂,且含有一定量的重金属元素,乳状液体系黏度较大,在处理过程中存在固液分离困难,环境污染严重等问题。含钛高炉渣是钒钛磁铁矿在高温炼铁过程中产生的工业废渣,年产量巨大,目前处理方式主要以堆积为主,资源利用效率低。因此,如何实现这两种工业固废的无害化、减量化、资源化处理是石油和钢铁行业亟待解决的难题。本文以胜利油田孤岛采油厂罐底油泥和四川地区攀枝花钢铁公司含钛高炉渣为研究对象,利用含钛高炉渣的余热与金属氧化物的催化特性,对含油污泥进行高效热解,获得高值热解资源,并对热解固相产物进行固化处理,在稳定危险固废中有害重金属的同时,制备出具有实际应用价值的微晶玻璃,这对于实现含油污泥与含钛高炉渣的协同资源化利用具有重要意义。首先,针对含油污泥在含钛高炉渣参与下的高温热解行为开展热解特性分析与动力学探究。结果表明:含油污泥热解可分为快速失重阶段(180-520°C)与慢速失重阶段(520-1000°C);其中,含油污泥快速失重阶段通过高斯拟合表明这一阶段存在三个独立的反应阶段,分别为结合水及轻质油组分挥发阶段、烃类有机物裂解阶段、重质油组分裂解阶段;研究升温速率和渣泥比等因素对含油污泥热解快速失重阶段的影响,利用动力学模型计算分析含油污泥热解过程,结果表明较高的升温速率和适量的含钛高炉渣均有助于改善含油污泥热解过程,含钛高炉渣的存在显著降低含油污泥热解的反应活化能,最大活化能降幅可达47k J/mol。其次,探究了升温速率、渣泥比以及热解温度等因素对在含钛高炉渣参与下的含油污泥热解行为中各热解产物产率及其分布特性的影响规律。结果表明:较高的热解温度利于提升含油污泥热解反应强度,当热解温度升至700°C时产油率可达14%;适量的渣泥比有助于改善含油污泥的热解状态,提升热解气回收效率,产气率最大提升3%,促进液相轻质馏分析出;固相产物中碳含量可从10.43%降低至7.33%;较高的升温速率有助于促进热解反应速率,提高油相中汽油和柴油组分含量,有助于产气率的升高,但不利于产油率进一步提升,在20°C/min产油率降幅最高可达4%。最后,利用热解固相产物作为制备微晶玻璃的原料,研究分析不同晶化温度对微晶玻璃性能的影响。结果表明:微晶玻璃最佳制备条件为730°C核化1h,950°C晶化2h,此时的微晶玻璃主晶相为普通辉石和斜辉石,次晶相为榍石,颗粒晶粒紧密排列,体积密度可达2.97g/cm3,硬度可达7.71Gpa,耐酸碱性均低于0.05%。采用TCLP法研究微晶玻璃试样对热解固相产物中重金属固化效果,结果表明:热解固相产物中各重金属浸出液浓度和浸出率较高,经固化处理后,制备的微晶玻璃试样重金属浸出浓度与浸出率均有大幅度降低,尤其是Cr的浸出率从26%显著降低至1%,证明微晶玻璃对重金属的固化效果较好。
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