一种油页岩渣及干馏钻井油屑渣无害化利用的方法

摘要

本发明公开了一种油页岩渣及干馏钻井油屑渣无害化利用的方法，包括如下步骤：(1)将油页岩渣和/或干馏钻井油屑渣研磨成亚微米超细粉料，粉料按照重量百分比，需保证98％的粉料细度≤1μm；(2)将沥青加热到80‑120℃，然后将油页岩渣粉料和/或干馏钻井油屑渣粉料加入到沥青之中成为沥青混合物，搅拌2‑3小时，使其脱水；(3)继续将步骤二的沥青混合物进行加热搅拌，使其升温130‑160℃，然后加入0‑20份改性剂，搅拌1‑3小时，然后通过胶体磨将该混合物再次研磨。该方法能够将油页岩渣及干馏钻井油屑渣利用到沥青中，不会对环境造成污染，且对沥青性能不会造成影响，可大幅降低沥青的直接生产成本。

权利要求

1.一种油页岩渣及干馏钻井油屑渣无害化利用的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将油页岩渣和/或干馏钻井油屑渣研磨成亚微米超细粉料，粉料按照重量百分比，需保证98％的粉料细度≤0.1μm，其余粉料的细度在1‑600μm之间；

(2)将沥青加热到80‑120°C，然后将油页岩渣粉料和/或干馏钻井油屑渣粉料加入到沥青之中成为沥青混合物，其中，沥青采用重量份为30‑95份，油页岩渣粉料和/或干馏钻井油屑渣粉料采用重量份为5‑70份，加入超声波或超高频振动源充分振动使其液化熔合，并搅拌2‑3小时，使其脱水；

(3)继续将步骤二的沥青混合物进行加热搅拌，搅拌的时候施加0.1‑1.0Mpa的负压，使其升温到130‑160°C，然后加入0‑20份改性剂，加入超声波或超高频振动源充分振动使其液化熔合，并搅拌1‑3小时，然后通过胶体磨将该混合物再次研磨，使研磨后的粉料没有团聚粉团现象，再通过搅拌机搅拌1.5小时，检验合格后装入成品罐。

2.如权利要求1所述的油页岩渣及干馏钻井油屑渣无害化利用的方法，其特征在于，所述沥青为70号、90号、110号、130号、140号、160号、180号、200号沥青中的一种或多种。

3.如权利要求2所述的油页岩渣及干馏钻井油屑渣无害化利用的方法，其特征在于，所述改性剂为氨基化合物、硫磺、芳烃油、石灰、矿物纤维、树脂、SBS、SBR、SIS、PE、EVA中的一种或多种。

说明书

一种油页岩渣及干馏钻井油屑渣无害化利用的方法

技术领域

[0001] 本发明属于油页岩渣及干馏钻井油屑渣利用领域，具体涉及一种油页岩渣及干馏钻井油屑渣无害化利用的方法。

背景技术

[0002] 油页岩作为一种由细粒矿物碎屑和低等动植物残体腐解的有机质同时沉积形成的高灰分可燃烧有机岩石，主要用作干馏提炼页岩油或者直接燃烧发电。油页岩经300‑700℃热解后的半焦在工业锅炉燃烧或油页岩直接在工业锅炉燃烧后产生的油页岩渣，占到油页岩总量的60％以上。目前，绝大多数的油页岩渣依旧处于露天堆积状态，油页岩渣堆积占据了大量的土地资源,易导致滚石、滑坡、泥石流等地质灾害，经降雨、淋漓等作用，对土壤和环境造成严重危害，并且油页岩渣会污染地下水资源以及污染空气，所以长期堆放会对环境造成破坏以及对人类健康造成难以估量的影响。油页岩渣及干馏钻井油屑渣所含的主要矿物有石英、高岭石、赤铁矿、云母、刚玉、白云石、硫铁矿等，属于含有少量残炭的类似火山灰质原料，有一定的颗粒度。由于在干馏或燃烧过程中，去除了其中的挥发分、碳质或其它有机酸等，形成多孔结构，具有很好的活性。油页岩渣的主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、SO3等。因此在油页岩开发利用过程中，不仅要提高油页岩中有机质的利用效率，更要拓宽油页岩渣的利用途径。

[0003] 目前，油页岩的主要利用方式有：1)制备精细化工材料，如提取白炭黑、提取氧化物、用作塑料和橡胶的填充剂；2)制备建筑材料，如水泥、陶粒、轻质砖、玻璃、沸石等；针对利用方式2)。公开号为CN108516734A的中国专利公开了“一种油页岩废渣制备长寿命环保排水型沥青路面的方法”，该方法是将油页岩渣颗粒料作为细集料的替代物添加到粗集料中，并和矿粉以及沥青进行混合，从而形成一种沥青路面，其中的沥青采用的是由基质沥青和硅烷偶联剂混合形成的改性沥青，在该方法中，通过石料、油页岩废渣、基质沥青和硅烷偶联剂的相互配合，且其中的油页岩渣颗粒是起到替代细集料的作用且得到的是沥青路面，属于终端产品，利用范围较窄，且油页岩废渣颗粒的低强度和低耐磨性导致沥青路面耐久性显著下降，显然不符合沥青路面用集料技术指标。此外，也有用于农业肥料和土壤的改良剂，但对土壤或地下水有一定污染性；上述诸多利用方式的利用量有限且附加值低，为实现油页岩渣及干馏钻井油屑渣的可持续利用需寻求一条附加值高、应用范围广的油页岩渣利用途径迫在眉睫。

发明内容

[0004] 为了解决现有技术中的一个或多个上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种油页岩渣及干馏钻井油屑渣无害化利用的方法，该方法利用沥青的强粘附和自固化特性确保油页岩渣粉料及干馏钻井油屑渣粉料与其结合于一体，能够无害化利用油页岩渣及干馏钻井油屑渣，且可大幅降低沥青的生产成本。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供了一种油页岩渣及干馏钻井油屑渣无害化利用的方法，包括如下步骤：

[0006] (1)将油页岩渣和/或干馏钻井油屑渣研磨成亚微米超细粉料，粉料按照重量百分比，需保证98％的粉料细度≤0.1μm，其余粉料的细度在1‑600μm之间；

[0007] (2)将沥青加热到80‑120℃，然后将油页岩渣粉料和/或干馏钻井油屑渣粉料加入到沥青之中成为沥青混合物，其中，沥青采用重量份为30‑95份，油页岩渣粉料和/或干馏钻井油屑渣粉料采用重量份为5‑70份，搅拌2‑3小时，使其脱水；

[0008] (3)继续将步骤二的沥青混合物进行加热搅拌，使其升温到130‑160℃，然后加入0‑20份改性剂，搅拌1‑3小时，然后通过胶体磨将该混合物再次研磨，使其无粉料形成的团聚粉团现象，再通过搅拌机搅拌1.5小时，检验合格后装入成品罐。

[0009] 进一步的，所述沥青为70号、90号、110号、130号、140号、160号、 180号、200号沥青中的一种或多种。

[0010] 进一步的，所述改性剂为氨基化合物、硫磺、芳烃油、石灰、矿物纤维、树脂、SBS、SBR、SIS、PE、EVA中的一种或多种。

[0011] 进一步的，在步骤三的工序中，施加0.1‑1.0Mpa的负压。

[0012] 进一步的，在步骤二和步骤三的工序中，加入超声波或超高频振动源对混合物进行充分振动使其液化溶合。

[0013] 本发明的有益效果是：

[0014] 第一，该方法能够将油页岩渣和/或干馏钻井油屑渣研磨的粉料利用到沥青中，生产过程均全密封自动化计量作业，不会对环境造成污染，制得的沥青混合物各项性能指标和传统的沥青相当，且能够降低沥青的制作成本约20‑30％；

[0015] 第二，油页岩渣和/或干馏钻井油屑残渣粉料中含有的残余油份缓慢释放于沥青胶质中，有利于补充长期暴露在环境中路面沥青油份的流失，从而提高沥青柔韧性和抗老化性，当沥青用于路面的时候，避免沥青因老化而出现表面骨料脱落和水稳定性差问题，如果该沥青混合物使用在路面上，能够延长沥青路面的使用寿命；

[0016] 第三，该沥青混合物的用途广泛，柔韧性和抗老化性优异，可用于工业与民用建筑屋面防水、地面防水以及木材、钢材的防腐，也可作为路面沥青或者冷补沥青使用；

[0017] 第四，油页岩渣和/或干馏钻井油屑渣进行研磨成粉料后，有利于提高沥青的闪点、软化点、60℃动力粘度、耐老化(TFOT)性能，同时可降低沥青蜡含量，并有利于该种沥青在高温气候环境抗车辙能力；

[0018] 第五，生产过程可在130‑160℃搅拌条件下施加0.1‑1.0兆帕负压，使沥青胶质很容易崁入粉体颗粒物孔隙之中，分布于沥青中的粉体颗粒形成立体网状结构起到胶结核(介质)作用，有利于改善沥青粘附能力；

[0019] 第六，搅拌过程利用超声波或超高频振动源对沥青混合物进行充分振动使其液化，可显著改善沥青黏稠度，有利于混合物中空气的排除，更利于沥青胶质进入粉体颗粒孔隙，同时可提高沥青与粉体颗粒的咬合力和混合物密实度；

[0020] 第七，该方法利用沥青的强粘附和自固化特性确保固废有害物质与其结合于一体，可有效防止有害物质渗出污染土壤和水资源，不会对环境造成污染，制作工艺成本低廉，在改性剂的辅助调配下对沥青性能指标不会造成影响，可大幅降低沥青的生产成本。

具体实施方式

[0021] 下面结合实施例对本发明作进一步说明：

[0022] 实施例1：

[0023] 一种油页岩渣及干馏钻井油屑渣无害化利用的方法，包括如下步骤：

[0024] (1)将油页岩渣研磨成亚微米超细粉料，粉料按照重量百分比，需保证至少98％的粉料细度≤0.1μm，其余粉料的细度在1‑600μm之间；

[0025] (2)将沥青加热到80‑120℃，沥青可以采用130号沥青，然后将油页岩渣粉料加入到该沥青之中，其中，沥青采用重量份为50kg，油页岩渣粉料重量份也为50kg，搅拌2‑3小时，使其脱水；利用油页岩渣粉料，相较于油页岩渣颗粒，其接触面积更大，可以在沥青中形成新的颗粒形态效应和微集料效应，起到纵横交叉的网状骨架作用，有利于提高沥青的闪点、软化点、60℃动力粘度、耐老化(TFOT)性能，同时可降低沥青混合物的蜡含量，在该沥青利用在路面上的时候，利于该种沥青在高温气候环境抗车辙能力,另外，油页岩渣和/或干馏钻井油屑残渣粉料中含有的残余油份缓慢且能够更加充分的释放于沥青胶质中，有利于补充沥青油份的流失，从而提高沥青柔韧性和抗老化性，避免沥青因老化而出现表面骨料脱落和水稳定性差问题，延长沥青的使用寿命。另外由于油页岩渣中至少98％的粉料细度≤0.1μm，其粉体性能特点显著改善，主要表现在：1)比表面积巨大、表面能大，活性、光吸收、热导性好；2)因表面电子结构和晶体结构发生了变化，产生了一般大颗粒不具备的小尺寸效应和表面效应，这两种效应能起到纵横交叉的网状骨架作用，有利于提高沥青的闪点、软化点、60℃动力粘度、耐老化(TFOT)性能，同时可降低沥青蜡含量，并有利于该种沥青在高温气候环境抗车辙能力，另外粉料可以在沥青体系中形成新的颗粒形态效应和微集料效应，这两种效应使得沥青中水份会慢慢地进入油页岩渣粉料表面的孔隙中，促进沥青混合物后期的强度大大增加。

[0026] (3)继续将步骤二的沥青混合物进行加热搅拌，并施加0.1‑1.0Mpa的负压，使其升温到130‑160℃，然后加入5kg的改性剂，改性剂为芳烃油和SBS，其中芳烃油为3kg、SBS为2kg，搅拌1‑3小时候通过胶体磨将该沥青混合物再次研磨，使其无粉料形成的团聚粉团现象，再通过搅拌机搅拌1.5小时，检验合格后装入成品罐；为了改善沥青混合料在高温下的路用性能，减少高温时的永久形变，提高其抗车辙、抗疲劳、抗老化，以及抵抗低温开裂或增加低温时抗疲劳能力等方面的性能，在沥青混合物中加入了改性剂，使其满足设计使用的要求，另外通过负压的加入，使沥青胶质很容易崁入粉体颗粒物孔隙之中，分布于沥青中的粉体颗粒起到胶结核(介质)作用，有利于改善沥青粘附能力。

[0027] 需要注意的是，以上各组分必须经全自动计量控制系统自动配料密闭生产，确保品质稳定和避免二次污染环境。

[0028] 实施例2：

[0029] 一种油页岩渣及干馏钻井油屑渣无害化利用的方法，包括如下步骤：

[0030] (1)将干馏钻井油屑渣研磨成亚微米超细细粉料，粉料按照重量百分比，需保证至少98％的粉料细度≤0.1μm，其余粉料的细度在1‑600μm之间；

[0031] (2)将沥青加热到80‑120℃，沥青可以采用110号沥青，然后将干馏钻井油屑渣粉料加入到该沥青之中，其中，沥青采用重量份为60kg，干馏钻井油屑渣粉料重量份为35kg，搅拌2‑3小时；利用干馏钻井油屑渣粉料，相较于干馏钻井油屑渣颗粒，其接触面积更大，可以在沥青中形成新的颗粒形态效应和微集料效应，起到纵横交叉的网状骨架作用，有利于提高沥青的闪点、软化点、 60℃动力粘度、耐老化(TFOT)性能，同时可降低沥青混合物的蜡含量，并有利于该种沥青在高温气候环境抗车辙能力；

[0032] (3)继续将步骤二的沥青混合物进行加热搅拌，并施加0.1‑1.0Mpa的负压，使其升温到130‑160℃，然后内掺5kg改性剂，改性剂为芳烃油、SBS和石灰，其中芳烃油为1.2kg、SBS为2.0kg、石灰为1.8kg，搅拌1‑3小时候通过胶体磨将该沥青混合物再次研磨，使其无粉料形成的团聚粉团现象，再通过搅拌机搅拌1.5小时，检验合格后装入成品罐；为了改善沥青混合料在高温下的路用性能，减少高温时的永久形变，提高其抗车辙、抗疲劳、抗老化，以及抵抗低温开裂或增加低温时抗疲劳能力等方面的性能，在沥青混合物中加入了改性剂，使其满足设计使用的要求，另外通过负压的加入，使沥青胶质很容易崁入粉体颗粒物孔隙之中，分布于沥青中的粉体颗粒起到胶结核(介质)作用，有利于改善沥青粘附能力。

[0033] 需要注意的是，以上各组分必须经全自动计量控制系统自动配料密闭生产，确保品质稳定和避免二次污染环境。

[0034] 实施例3：

[0035] 一种油页岩渣及干馏钻井油屑渣无害化利用的方法，包括如下步骤：

[0036] (1)将油页岩渣和干馏钻井油屑研磨成细粉料，粉料按照重量百分比，需保证至少98％的粉料细度≤0.1μm，其余粉料的细度在1‑600μm之间；

[0037] (2)将沥青加热到80‑120℃，沥青可以采用90号沥青，然后将油页岩渣和干馏钻井油屑加入到该沥青之中，其中，沥青采用重量份为78kg，油页岩渣粉料重量份为20kg，搅拌2‑3小时，使其脱水；利用油页岩渣粉料，相较于油页岩渣颗粒，其接触面积更大，可以在沥青中形成新的颗粒形态效应和微集料效应，起到纵横交叉的网状骨架作用，有利于提高沥青的闪点、软化点、60℃动力粘度、耐老化(TFOT)性能，同时可降低沥青混合物的蜡含量，并有利于该种沥青在高温气候环境抗车辙能力；

[0038] (3)继续将步骤二的沥青混合物进行加热搅拌，并施加0.1‑1.0Mpa的负压，使其升温到130‑160℃，然后加入5kg改性剂，芳烃油和EVA，芳烃油重量为0.5kg，EVA重量为1.5kg，搅拌1‑3小时候通过胶体磨将该沥青混合物再次研磨，使其无粉料形成的团聚粉团现象，再通过搅拌机搅拌1.5小时，检验合格后装入成品罐；为了改善沥青混合料在高温下的路用性能，减少高温时的永久形变，提高其抗车辙、抗疲劳、抗老化，以及抵抗低温开裂或增加低温时抗疲劳能力等方面的性能，在沥青混合物中加入了改性剂，使其满足设计使用期间交通条件的要求。通过负压的加入，使沥青胶质很容易崁入粉体颗粒物孔隙之中，分布于沥青中的粉体颗粒起到胶结核(介质)作用，有利于改善沥青粘附能力。

[0039] 进一步的，在步骤二和步骤三的工序中，加入超声波或超高频振动源对混合物进行充分振动使其液化。通过这种方式，可显著改善沥青黏稠度，有利于混合物中空气的排除，更利于沥青胶质进入粉体颗粒孔隙，同时可提高沥青混合物密实度。

[0040] 需要注意的是，以上各组分必须经全自动计量控制系统自动配料密闭生产，确保品质稳定和避免二次污染环境。

[0041] 实施例4：

[0042] 一种油页岩渣及干馏钻井油屑渣无害化利用的方法，包括如下步骤：

[0043] (1)将油页岩渣进行研磨成细粉料，粉料按照重量百分比，需保证至少98％的粉料细度≤0.1μm，其余粉料的细度在1‑600μm之间；

[0044] (2)将沥青加热到80‑120℃，沥青可以采用160号沥青，然后将油页岩渣粉料和干馏钻井油屑加入到该沥青之中，其中，沥青采用重量份为95kg，油页岩渣和干馏钻井油屑粉料重量份为5kg，搅拌2‑3小时，使其脱水；利用油页岩渣和干馏钻井油屑粉料，相较于颗粒，其与沥青接触面积更大，可以在沥青中形成新的颗粒形态效应和微集料效应，起到纵横交叉的网状骨架作用，有利于提高沥青的闪点、软化点、60℃动力粘度、耐老化(TFOT)性能，同时可降低沥青混合物的蜡含量，并有利于该种沥青在高温气候环境抗车辙能力；

[0045] (3)继续将步骤二的沥青混合物进行加热搅拌，并施加0.1‑1.0Mpa的负压，使其升温到130‑160℃，然后加入改性剂，改性剂采用树脂，树脂重量为 0.1kg，改性剂必须均匀分散于沥青混合物中，确保改性剂分子结构和极性与各组分相容性匹配，随后搅拌1‑3小时候通过胶体磨将该沥青混合物再次研磨，使其无粉料形成的团聚粉团现象，再通过搅拌机搅拌1.5小时，检验合格后装入成品罐；为了改善沥青混合料在高温下的路用性能，减少高温时的永久形变，提高其抗车辙、抗疲劳、抗老化，以及抵抗低温开裂或增加低温时抗疲劳能力等方面的性能，在沥青混合物中加入了改性剂，使其满足设计使用期间交通条件的要求。通过负压的加入，使沥青胶质很容易崁入粉体颗粒物孔隙之中，分布于沥青中的粉体颗粒起到胶结核(介质)作用，有利于改善沥青粘附能力。

[0046] 进一步的，在步骤二和步骤三的工序中，加入超声波或超高频振动源对混合物进行充分振动使其液化溶合。通过这种方式，可显著改善沥青黏稠度，有利于混合物中空气的排除，更利于沥青胶质进入粉体颗粒孔隙，同时可提高沥青混合物密实度。

[0047] 需要注意的是，以上各组分必须经全自动计量控制系统自动配料密闭生产，确保品质稳定和避免二次污染环境。

[0048] 对以上实施例的沥青混合料进行性能的检测，检测结果如下：

[0049] 序号 针入度 软化点 闪点 60度动力粘度 TFOT实施例1 65 53.5 298 203 良好
实施例2 61 51.0 294 208 良好
实施例3 67 46.0 285 189 良好
实施例4 70 45.0 288 192 良好

[0050] 从上述表格中可以得出，通过该方法制得的沥青各个指标均满足合格沥青的相关标准。另外，上述沥青混合物采用乳化设备和乳化剂进一步加工，可以制得乳化沥青。

[0051] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员或组织依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。