油页岩的综合开发利用

由于其特殊的组成和结构,油页岩在能源、矿产、化工、医药、建筑、农业和环境保护等方面具有许多潜在的综合利用前景。

一、能源的利用

(1)低温干馏提取页岩油,提炼页岩油。

油页岩经低温干馏可制取页岩油。油页岩低温干馏是在隔绝空气的条件下加热到450℃ ~ 600℃。页岩油低温干馏不仅生产页岩油,还生产气汽油、氨、硫化氢、吡啶碱和酚类。页岩油是油页岩受热时有机物热分解的产物,类似于天然油。因此,天然油的提炼方法一般适用于页岩油。从油页岩中提取的页岩油可直接用作锅炉或工业炉的液体燃料,也可通过热加工和加氢精制进一步加工得到汽油、煤油、柴油、蜡和石油产品。

(2)燃烧产生热量发电

油页岩中含有有机物,直接在燃烧室中燃烧油页岩作为燃料,是油页岩能源的另一种利用方式。该工艺由于省略了页岩油的中间转化环节,大大提高了其能源利用效率。然而,从油页岩中提取的页岩油中C和H的含量少于天然油,而S、N和O的含量较多。因此,为了提高油页岩的燃烧率,需要在燃烧过程中添加H并脱除大部分N和S,避免燃烧过程中产生硫氧化物和氮氧化物污染环境。

(3)气化制煤气

油页岩直接加氢的方法(又称“IGT—A.G.A”法)可以直接生产合成天然气或中间馏分油,在适中的氢气压力下实现较高的有机碳转化率。目前还有地下气化开采提取页岩油的方法。

第二,建筑材料的使用

(一)油页岩灰渣的利用

油页岩的灰分高于40%,成分非常复杂。主要成分是二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、二氧化硫和各种微量元素。在从油页岩中提炼页岩油和燃烧油页岩的过程中,会产生大量的灰分。过去一般直接丢弃,占地面积大,造成灰份空气污染,金属元素和微量元素可渗入地表和地下水,造成严重的环境污染,危害人类生产生活。因此,充分合理地利用油页岩灰渣不仅可以变废为宝,而且具有重要的经济意义,为保护环境和实现无废开采做出巨大贡献。

1.水泥、优质煅烧高岭土等建材生产。

油页岩低温干馏产生的页岩灰可作为湿法生产普通硅酸盐水泥的部分原料。燃烧后的页岩灰也可以作为人工火山灰的混合材料之一。它还可以节省粘土开采,从而降低水泥制造成本。此外,在水泥中加入油页岩灰可以改善水泥的性能。

强磁选、酸浸、氯化焙烧等提纯操作可有效去除油页岩尾矿中的Fe2O3、TiO2等呈色杂质矿物,制备高品质煅烧高岭土。

还可以用油页岩灰制砖,可以改变传统的黄土制砖模式,保护耕地,减少黄土制砖模式对环境和生态的破坏,性能优于传统的黄土砖。

油页岩还可以生产陶粒,轻质、高强、球形、级配良好、耐高温。

2.制备聚烯烃填充母料

对茂名油页岩干馏后的废渣和沸腾燃烧后的溢流灰进行处理,制备填充母料,可以提高产品的性能,降低产品的成本,同时也为油页岩灰找到了一条废物利用的途径。

三。农业利用

(1)通过油页岩的氧化制备有机酸

油页岩具有高的干酪根含量。在国外,可以先将油页岩浓缩得到干酪根,再将干酪根氧化合成有机酸。由于我国油页岩的干酪根与无机矿物结合紧密,一般浮选很难将干酪根与无机矿物分离,干酪根富集。杨秋水等人探索了直接氧化制备有机酸的工艺方案,并获得了较高的收率。其中水溶性酸主要是二元酸,水不溶性酸经处理后可用作表面活性剂和植物生长促进剂。

(2)加工油页岩以生产肥料和改良剂

油页岩含有氮和酸性、碱性氧化物,可以加工成肥料,用作土壤改良剂。匈牙利地质调查局的广泛研究结果表明,施用藻类油页岩和含藻类的膨润土成功地降低了土壤的酸度、肥料的淋溶以及渗入土壤的硝酸和磷的量。施用经过简单处理的藻类油页岩可以大大提高农作物的产量。

第四,在化学工业中的应用

(1)油页岩-水电解制氢

目前工业上制氢的方法是以天然气、石油或煤为原料,与蒸汽反应,通过水电解产生少量氢气。天然气和石油高温制氢需要催化剂,水电解制氢耗电大,煤法制氢需要高温且有污染。戴衡等人试图通过电解油页岩水来生产氢气。以H2SO4为电解质,在70℃、常压(一个大气压)1V下进行油页岩-水的电解反应。负极产生纯氢气,制氢的电流效率为100 2%,正极产生少量CO2。该方法使用小油页岩,得到的氢气纯度高,工艺流程简单,在常压和近常温下操作,因此在经济和技术上可能成为一种有竞争力的新型制氢方法。

(2)油页岩中金属元素的利用

油页岩矿床通常与各种金属元素有关。比如中欧曼斯菲尔德(二叠纪)的含铜油页岩,澳大利亚富含铅锌矿的蒙特页岩,印第安纳州富含铜钼的新奥尔巴尼油页岩,巴西富含硫和放射性铀的油页岩,中国南方钒矿床的镍钼多金属黑色页岩。因此,研究金属元素在油页岩中的富集规律,走燃烧-精炼金属综合利用之路,对于油页岩的综合利用,提高其利用价值具有重要意义。

动词 (verb的缩写)在环境保护中的应用

(一)废气和污水处理

油页岩灰含有酸性、碱性和中性氧化物,形成温度较高,孔隙率高,所以吸附性比较强。在废气处理中,油页岩灰可用作脱硫吸附剂。在650℃ ~ 750℃,油页岩灰能有效吸附废气中60% ~ 70%的SiO2。油页岩渣经处理后还可制成净化污水的原料。主要的污水是化工厂和钢厂,这些工厂的污水可以用矿渣沸石处理净化。油页岩灰渣用于处理废气和污水,相当于“以废治废”。它不仅成本低,而且处理能力强,是油页岩综合利用的好途径。但使用后的油页岩灰渣应合理处理,避免二次污染。

(2)燃煤净化剂

在燃煤中添加10%油页岩,可以减少燃煤过程中的环境污染,是一种很好的净化剂。因为油页岩的灰分对SO2有很强的吸附作用。

六、其他应用

油页岩的用途很广,上面只提到了一部分。油页岩还可以用来提取镍的化学添加剂,生产高质量的铺路沥青,用作隔热隔音材料,从油页岩中提取一些有机和无机化合物生产油膏和油膏,提取硫和铀。