Разработка научных и практических основ ресурсосберегающих технологий использования твердых отходов нефтедобычи

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 622.788

Разработка научных и практических основ ресурсосберегающих технологий использования твердых отходов нефтедобычи

Танжариков Панабек Абсатович, кандидат технических наук, профессор

Амангельдиева Гульмадина Булатовна, магистр, преподаватель

Кызылординский Государственный Университет им.Коркыт ата

Проблема обеспечения экологической безопасности при обращении с твердыми отходами нефтедобычи является актуальной во всем мире, но особенно остро проявляется в Казахстане практически в каждом нефтедобывающем регионе.

Как показали проведенные нами исследования, обращение с нефтеотходами должно включать разработку экономически доступных и технически осуществимых технологий для вовлечения отходов в ресурсооборот. Необходимы новые методологические подходы, позволяющие решать проблему утилизации нефтеотходов не традиционными деструктивными способами, а методами повышения потребительских свойств, очистки от лишних примесей и компонентов, концентрирования, обезвоживания и другими способами обогащения с применением отходов в смежных областях производства. Такие подходы по вовлечению отходов в ресурсооборот должны быть положены в основу стратегии обращения с нефтеотходами и соответствующих технических решений.

Система обращения с отходами нефтедобычи должна включать следующие стадии: образование, раздельное накопление и сбор, транспортирование, переработку, обезвреживание и размещение в окружающей среде неутилизируемых остатков. В сложившейся практике обращение с нефтеотходами сводится к их совместному сбору, транспортировке и временному размещению качественно разных потоков отходов, что затрудняет их дальнейшее использование.

Это позволяет сделать выводы о том, что разработка научных и практических основ ресурсосберегающих технологий использования твердых отходов нефтедобычи для обеспечения экологической безопасности природных геосистем является важной народно-хозяйственной задачей, для решения которой требуется разработка новых концептуальных подходов и эколого-технических решений.

Одним из способов решения возникающих эколого-экономических проблем является брикетирование некондиционного по крупности угля, что позволит перевести его из отходов в категорию товарной продукции.

Брикетированное топливо представляет собой механический и термический прочный сортовой продукт, имеющий определенную геометрическую форму, размеры и массу. Его получают в результате физико-химических процессов с применением добавок (связующего) или без них. Брикеты должны удовлетворять следующим требованиям: обладать атмосфероустойчивостью, механической прочностью, достаточной пористостью, температуроустойчивостью, содержать минимальное качество влаги [1].

В Казахстане не было, и до сих пор нет, брикетной фабрики, пользующихся спросом у потребителей. Сейчас многие частные предпринимателей пытаются наладить производство брикетов, но без научно - технической и системной подготовки. Поэтому все попытки оканчивается неудачей, хотя на первый взгляд технология производства брикетов кажется простой.

Использование технологии брикетирования некондиционного угля позволит полностью избежать экологических выплат и, кроме того, получить прибыль от дополнительно производимой товарной продукции - брикетов.

В работе предложено введение шихту волокнистых структурообразавателей, не являющихся связующими. Предполагалась, что эти структурообразаватели будут играть роль своеобразной «арматуры», упрочняющие брикеты. Как известно из угля невозможно получить водостойкие брикеты. Однако отрицательное влияние этого фактора можно нейтрализовать обработкой поверхности брикетов или упаковкой их в полиэтиленовые мешки.

Теплотворная способность брикетов, если их зольность не увеличится за счет неорганического связующего, будет выше теплотворной способности исходного угля за счет увеличения их плотности по сравнению с исходным углем.

Таким образом, основным параметром оптимизации в нашем случае является прочность получаемых брикетов, т.е. временное сопротивление сжатию (у _сж.).

На основе проведенных анализов, установлено технологический режим процесса брикетирования. Определен состав смеси, в которой входят некондиционный уголь, шелуха из риса и асфальто-смолистое парафинное отложение (АСПО).

Многообразие всех сложных физико-химических и структурно-реологических процессов, которые протекают в период формирования структурного каркаса брикета, обусловлено большим количеством самостоятельных факторов. Поэтому необходимо выявление наиболее существенных факторов, оказывающих значительное влияние на интенсивность адгезионных, аутогезионных и когезионных взаимодействий, как во время подготовки брикетной смеси, так и при прессовании. Результаты анализа позволят минимизировать негативные и максимально использовать положительные факторы при разработке оптимального состава брикетированного топлива с применением АСПО, угля и рисовой шелухи.

Среди основных факторов, оказывающих существенное структрообразующее действие в системе «АСПО - уголь - рисовая шелуха» прежде всего, следует указать на химическую природу и физические характеристики АСПО, угля и рисовой шелухи, их соотношение в системе и условие взаимодействия. (рис.1)

Для брикетирования каменноугольной мелочи предполагается применять в качестве связующих веществ АСПО и рисовую шелуху, которые способны соединять разобщенные твердые тела и сохранять их прочный контакт в условиях значительных внешних воздействий, т.е. обеспечивать получение брикетов прочной структуры [1, 2].

Структуру угольного брикета можно рассматривать, как систему состоящего из связующих элементов и элементов по месту расположения (дисперсное среде - связующие (АСПО), а дисперсная фаза - уголь и рисовая шелуха).

В процессе механически воздействии уголь - АСПО - шелуха, под влиянием температуры между твердыми частицами происходят процесс связки. В итоге образуется твердо связная смесь. Затем смесь заливаются в отдельные формы и прессуются в определенной температуре.

По результатам проведенных экспериментальных исследований по изготовлению брикетов на основе АСПО, установлено технологические параметры процесса брикетирования. Основным важным фактором при брикетировании является установление количественных и качественных соотношений компонентов АСПО, угля и рисовой шелухи.

Технологическая схема брикетирования каменноугольных брикетов с применением АСПО и рисовой шелухи показано на рис.2. Как видно из рисунка I часть рисунка это известная система, а во II - части на основе научно- исследовательских работ предложена новая технологическая схема.

Мелкий обогащенный концентрат 1 крупностью 0 - 3 мм поступают в приемный бункер (2). Далее, двигаясь конвейерами (3), проходя через 2,5 мм сито (4), большие куски попадают в измельчитель (5), и разлагаются до 0-2,5мм. Далее двигаясь конвеером, подается в сушилку (6). В процессе сушки уголь подогревается до 55-60є С и через порционный конвейер попадает в смеситель (14). Для того чтобы в процессе обработки не поднималась пыль, установлены пылеулавливатели (7).

нефтедобыча брикетированный топливо отходы

Рис 1. Анализ факторов, определяющих процессы формирования структуры брикетированного топлива на основе АСПО

Рис.2. Технологическая система подготовки брикетных образцов

В это время параллельно рисовая шелуха (8) попадает в приемной бункер (9), сушится, затем через порционную часть попадает в смеситель(14). В это время АСПО специальными посудами подогревается до 80-90єС (11), и жидкое АСПО проходя через автоматический измеритель (12), через трубу (13) попадает в смеситель (14). Смесь твердых компонентов поступает в вихревой смеситель для контакта с предварительно разогретыми АСПО при температуре 55-60єС. Компоненты, брикетной шихты смешиваются и разгружается в охладительное шнеки (15). Все процессы (дозировка угля и связующего, загрузка, смешение и выгрузки шихты) в смесителе (14) автоматизированы. Брикетная смесь после охлаждения в шнеках до 30-40°С поступают в вальцовые прессы БВУ-1 (16). Брикеты, выходящие из прессов подвергаются отсеву, затем они поступают на охладительный ленточный конвейер (17). Охлаждение брикетов производится на обеих ветвях конвейера. Для интенсификации процесса охлаждения в летнее время предусмотрен дополнительный обдув брикетов воздухом. Охлажденные до температуры 20°С брикеты транспортируется конвейером к пункту погрузки.

В основном при подготовке брикетов затраты нефтесвязующих составляет 6-8% от общей массы брикета. При применении нефтеотходов относительные затраты составляет 9-67% (таблица 1). В связи с этим, на основе проведенных исследований выявлен оптимальный состав смеси. АСПО 20-25%, уголь-60-75%, рисовая шелуха 5-10%;

В связи с вышеизложенным, обоснована и доказана возможность утилизации АСПО и рисовой шелухи в качестве связующего для каменноугольного брикета. Установлены оптимальные технологические параметры процесса брикетирования угольных отходов, рисовой шелухи с АСПО. Определено оптимальное соотношение компонентов в составе нового топливного брикета. Разработана ресурсосберегающая технология получения брикетированного топлива на основе АСПО.

Таблица 1. Характеристики брикетного топлива, подготовленного на основе АСПО

Список использованных источников

1. Елишевич А.Т. Брикетирование полезных ископаемых. - Киев; Одесса: Лыбиды, 1990. - 296с.

2. Елишевич А.Т. Брикетирование каменного угля с нефтяным связующим. - М.: Недра, 1968. - 90с.

3. Нифонтеев Ю.А. Научные основы создания ресурсосберегающих технологий использования отходов добычи и переработки углей Печорского бассейна: Автореф. дисс. д-ра техн. наук.// Санкт - Петербург. гос. горн. инст-т . им. Г.В. Плеханова. - СПб. - 2000. - 40с.

Размещено на Allbest.ru