落地油泥焚燒殘?jiān)髀访娴谆鶎硬牧涎芯?/h1>
2020-11-13 03:55:40王邦俊
硅酸鹽通報(bào) 2020年10期
王邦俊，海 龍
(遼寧工程技術(shù)大學(xué)力學(xué)與工程學(xué)院，阜新 123000)
0 引 言
落地油泥是石油生產(chǎn)中由原油及其他金屬污染物與泥土、砂石等的混合物，其中含有大量蠟質(zhì)、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、固體懸浮物及重金屬鹽、苯、酚等有毒有害物質(zhì)[1]，已被國(guó)家歸入《國(guó)家危險(xiǎn)廢物目錄》。大部分油田采用堆埋法處置，長(zhǎng)此以往會(huì)污染周邊土壤、空氣、地下水環(huán)境等[2]，使生態(tài)環(huán)境遭到破壞，最終危害人類健康[3]。同時(shí)落地油泥中還存在石油類物質(zhì)、砂石等可二次利用的物質(zhì)，因此采用合理的處理方法成為油田工業(yè)中的重要研究?jī)?nèi)容。
本文采用焚燒法處理遼河油田的落地油泥，焚燒法處理徹底，時(shí)間短，效率高。同時(shí)焚燒后的殘?jiān)鼜?qiáng)度得到提升，可用于修筑公路路基，試驗(yàn)研究不同石灰石粉添加量對(duì)于焚燒殘?jiān)挠绊懀瑢?shí)現(xiàn)落地油泥處理的“徹底無(wú)害化”及“資源再利用化”。
1 實(shí) 驗(yàn)
1.1 原材料
落地油泥的原材料來(lái)自于盤錦的遼河油田，且經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的洗滌和干燥處理，其外觀上呈黑色，部分區(qū)域有發(fā)亮光澤，帶有強(qiáng)烈的刺激性氣味。根據(jù)《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》[4]對(duì)其進(jìn)行基礎(chǔ)土力學(xué)分析，得到該落地油泥的堆積密度為1.57 g·cm-3，含水率為7.32%，烘干后的樣品在馬弗爐中850 ℃下燃燒30 min測(cè)得燒失量為5.96%。落地油泥在天然狀態(tài)下比較松散、占地面積大，略潮濕，焚燒時(shí)需熱量低，處理時(shí)間短，其中有害物可徹底被去除[5]，落地油泥中石油和其他有機(jī)物含量低，泥砂占比高，處理方式應(yīng)以利用其中砂土資源為主。
落地油泥測(cè)比重時(shí)預(yù)先取試樣經(jīng)65 ℃水煮2 h，然后采用比重瓶法測(cè)試樣的比重，將其煮沸60 min后測(cè)得樣品比重為2.66，根據(jù)《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》[6]，一般砂土的平均比重為2.65，粘土比重為2.74，試樣的比重與一般砂土相近，其化學(xué)組成主要應(yīng)為SiO2、Al2O3、Fe2O3，符合路面底基層材料要求。
1.2 實(shí)驗(yàn)方案
焚燒法利用落地油泥中石油成分的可燃性，借助空氣使之燃燒，在焚燒過(guò)程中有毒物質(zhì)高溫分解轉(zhuǎn)化成無(wú)毒材料[7]。焚燒前在落地油泥中添加一定量的石灰石粉，在高溫條件下煅燒出的CaO會(huì)與石油焚燒產(chǎn)生的SO2反應(yīng)生成CaSO4，能夠有效減少SO2的排放，有助于脫硫固硫，其反應(yīng)原理如下：
(1)
CaO+SO2+1/2O2→ CaSO4
(2)
落地油泥焚燒時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生有毒有害的二噁英，而CaO能夠與二噁英前驅(qū)物如CPs、CBs、HCP等發(fā)生脫氯反應(yīng)[8]，并與酸性物質(zhì)Cl2、HCl等反應(yīng)，可以有效減少二噁英及其前驅(qū)物形成所必需的氯基，從而抑制二噁英的生成[9]。石灰石粉脫硫的最佳溫度為800～850 ℃，而CaSO4在1 300 ℃時(shí)才會(huì)發(fā)生高溫分解，落地油泥焚燒的理想溫度在800～900 ℃之間較為合理，故焚燒試驗(yàn)時(shí)溫度選擇在850 ℃。
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分析落地油泥中添加不同石灰石粉含量焚燒后的顆粒分布特征、擊實(shí)特性以及無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度。將石灰石粉按照3%、6%、9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)添入落地油泥中混合均勻，在馬弗爐中以850 ℃燃燒30 min得到焚燒殘?jiān)嚇觽溆谩?/p>
根據(jù)《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》[4]和《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》[10]，將焚燒殘?jiān)M(jìn)行顆粒分析試驗(yàn)，對(duì)于粒徑大于0.075 mm的顆粒用篩分試驗(yàn)來(lái)測(cè)定，對(duì)粒徑小于0.075 mm的顆粒用密度計(jì)法測(cè)定。每組焚燒殘?jiān)鼫?zhǔn)備5個(gè)試樣，按2%的含水率梯度預(yù)先設(shè)定好5個(gè)含水率，計(jì)算出每份試樣材料需要添加的水量，然后將材料按設(shè)計(jì)好的配比加水混合拌和，悶料12 h完成試驗(yàn)前期準(zhǔn)備工作。然后通過(guò)重型擊實(shí)儀測(cè)定含水率與干密度，按照擊實(shí)試驗(yàn)得到每組焚燒殘?jiān)淖罴押屎妥畲蟾擅芏龋詨簩?shí)度為95%的標(biāo)準(zhǔn)每組制備3個(gè)試樣，放到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室浸水7 d后進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)[11]。
2 結(jié)果與討論
2.1 落地油泥焚燒后顆粒的分布特征
顆粒分析試驗(yàn)反映了焚燒殘?jiān)念w粒分布特征，即每組粒徑的顆粒所占含量，可以用來(lái)驗(yàn)證其能否滿足公路路基材料要求，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
表1 落地油泥顆粒分析結(jié)果Table 1 Analysis results of oil sludge particles
含石灰石粉3%、6%、9%焚燒殘?jiān)?～0.075 mm顆粒的占比分別為51.31%、47.69%、42.31%，根據(jù)《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》[6]，落地油泥中泥土主要為粗粒土，屬于砂類土；粒徑在5～2 mm的顆粒比例最高分別為24.04%、27.02%、29.74%；對(duì)比分析可以發(fā)現(xiàn)隨著石灰石粉添加量的增加，泥土中的粗顆粒含量增加。根據(jù)篩分試驗(yàn)結(jié)果可以通過(guò)級(jí)配系數(shù)進(jìn)一步分析，其中不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc的計(jì)算方程式分別為：
(3)
(4)
在工程實(shí)踐中，當(dāng)材料的不均勻系數(shù)Cu>5，且曲率系數(shù)Cc在1～3之間時(shí)，粒徑級(jí)配連續(xù)，粒徑曲線分布表現(xiàn)為平滑，級(jí)配良好[12]。將3組試樣的篩分結(jié)果制成級(jí)配曲線如圖1所示。
圖1 落地油泥添加石灰石粉焚燒殘?jiān)?jí)配曲線Fig.1 Gradation curves of incineration residue of oil sludge added with limestone powder
根據(jù)級(jí)配曲線可知含石灰石粉3%、6%、9%焚燒殘?jiān)牟痪鶆蛳禂?shù)分別為16.95、15.03、13.53，均滿足條件；而3%、6%焚燒殘?jiān)那氏禂?shù)分別為0.56和0.92，并不滿足條件，表明其中大顆粒含量較少，級(jí)配曲線不平滑，可以添加其他如黃土等物質(zhì)改良；9%焚燒殘?jiān)那氏禂?shù)為1.27，滿足條件，級(jí)配良好。
2.2 擊實(shí)特性分析
擊實(shí)試驗(yàn)采用南京土壤儀器廠生產(chǎn)的重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)儀器進(jìn)行試驗(yàn)[13]，通過(guò)確定材料的最佳含水率和最大干密度,進(jìn)而分析不同的石灰石粉含量、含水率與焚燒殘?jiān)擅芏鹊年P(guān)系[14]，得到不同石灰石粉含量擊實(shí)曲線，如圖2所示。
圖2 不同石灰石粉含量擊實(shí)曲線Fig.2 Compaction curves of different limestone powder content
從圖2可以看出隨著含水率的不斷增加，三組焚燒殘?jiān)母擅芏榷汲氏仍黾雍鬁p小的趨勢(shì)。分析數(shù)據(jù)得出以3%為石灰石粉添加量的最佳含水率為13.47%，最大干密度為1.557 g·cm-3；以6%為石灰石粉添加量的最佳含水率為13.77%，最大干密度為1.645 g·cm-3；以9%為石灰石粉添加量的最佳含水率為13.82%，最大干密度為1.691 g·cm-3。隨著石灰石粉含量的增加，試驗(yàn)的最大干密度也逐漸增加。
2.3 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度分析
影響含油污泥焚燒后殘?jiān)髀访娴谆鶎訌?qiáng)度的因素分內(nèi)外兩種：內(nèi)因包括砂土成分、添加的石灰石粉等級(jí)、混合材料比例、殘?jiān)窌r(shí)的密實(shí)度等；外因包括養(yǎng)護(hù)的周期、環(huán)境溫度、濕度等[15]。焚燒時(shí)提前在落地油泥中添加一定量的石灰石粉并充分混合，發(fā)生一系列的反應(yīng)，如碳酸化作用、結(jié)晶作用和火山灰作用等[16]，石灰石粉高溫分解出的活性CaO和泥砂中的無(wú)機(jī)組分SiO2、Al2O3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣等具有膠凝性的物質(zhì)。其反應(yīng)方程式為：
xCa(OH)2+SiO2+(n-1)H2O→xCaO·SiO2·nH2O
(5)
xCa(OH)2+Al2O3+(n-1)H2O→xCaO·Al2O3·nH2O
(6)
焚燒后的殘?jiān)羞@些膠凝物質(zhì)通過(guò)添加水可以發(fā)生硬化，這種作用會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)一直保持，使殘?jiān)恼w強(qiáng)度得到提高[17]。同時(shí)，膠凝物質(zhì)在土顆粒的外圍會(huì)形成一圈穩(wěn)定保護(hù)膜，這層保護(hù)膜有很強(qiáng)的粘結(jié)力，使得土顆粒固結(jié)在一起，這也為焚燒殘?jiān)峁┝藦?qiáng)度和穩(wěn)定性。
焚燒殘?jiān)膹?qiáng)度與材料性質(zhì)、壓實(shí)度以及養(yǎng)護(hù)時(shí)間有關(guān)[18]，本次試驗(yàn)主要以不同石灰石粉含量為研究對(duì)象，得到結(jié)果如表2所示。
表2 落地油泥焚燒殘?jiān)鼏屋S抗壓強(qiáng)度Table 2 Uniaxial compressive strength of oil sludge incineration residue
根據(jù)表2可知添加石灰石粉有助于焚燒殘?jiān)鼜?qiáng)度的提升，石灰石粉含量越大強(qiáng)度提升越高，依照《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》[19]，二級(jí)及以下公路底基層的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)為0.5～0.7 MPa，石灰石粉含量為9%的焚燒殘?jiān)嚰?，在最佳含水率?3.82%，壓實(shí)度 95%以上的單軸抗壓強(qiáng)度為0.71 MPa，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，可作為公路底基層填料；石灰石粉含量為6%的焚燒殘?jiān)嚰膯屋S抗壓強(qiáng)度為0.52 MPa，也可作為公路底基層填料，需要滿足最佳含水率13.77%，壓實(shí)度控制在95%以上。
3 結(jié) 論
(1)遼河油田經(jīng)預(yù)處理后的落地油泥堆積密度為1.57 g·cm-3，含水率為7.32%，天然狀態(tài)下松散潮濕；燒失量為5.96%，砂石泥土占比高，后續(xù)處理應(yīng)以利用砂土資源為主。落地油泥試樣充分煮沸后比重為2.66，可以作為路面底基層材料。
(2)隨著添加石灰石粉含量的增加，焚燒殘?jiān)写箢w粒的含量增加，落地油泥中添加9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的石灰石粉焚燒后的不均勻系數(shù)Cu為13.53，曲率系數(shù)Cc為1.27，粒徑級(jí)配連續(xù)且曲線平滑，級(jí)配良好。
(3)增加石灰石粉含量會(huì)提高焚燒殘?jiān)淖畲蟾擅芏龋渲刑砑?%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的石灰石粉試樣的最佳含水率為13.82%，最大干密度為1.691 g·cm-3。
(4)添加石灰石粉含量分別為6%、9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的焚燒殘?jiān)谄涓髯缘淖罴押蕿?3.77%、13.82%左右，壓實(shí)度95%以上的單軸抗壓強(qiáng)度分別為0.52 MPa、0.71 MPa，皆滿足公路底基層標(biāo)準(zhǔn)要求。
猜你喜歡
昆鋼120t轉(zhuǎn)爐石灰石造渣留渣操作工藝生產(chǎn)實(shí)踐昆鋼科技(2022年1期)2022-04-19 11:36:14 GC-MS法測(cè)定黑茶殘?jiān)械幕瘜W(xué)組分云南化工(2021年9期)2021-12-21 07:43:42 含油污泥無(wú)害化和資源化熱解處理工藝研究石油煉制與化工(2019年9期)2019-09-18 10:06:26 萊鋼400m2燒結(jié)機(jī)提升石灰石配比實(shí)踐山東冶金(2019年3期)2019-07-10 00:54:04 石灰石燒結(jié)法從CFB灰中提取氧化鋁環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)(2017年4期)2018-01-22 03:27:12 食品接觸材料蒸發(fā)殘?jiān)鼨z測(cè)案例塑料包裝(2015年2期)2015-12-20 08:08:48 重溶劑法TDI焦油殘?jiān)姆治雠c利用化工進(jìn)展(2015年3期)2015-11-11 09:09:01 含聚合物油泥對(duì)原油穩(wěn)定性及油品性質(zhì)的影響中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）(2015年2期)2015-11-10 06:08:28 含聚油泥對(duì)聚合物溶液性能影響研究應(yīng)用化工(2014年7期)2014-08-09 09:20:24 污水處理場(chǎng)油泥無(wú)害化預(yù)處理河南化工(2014年6期)2014-07-12 07:11:32
王邦俊，海 龍
(遼寧工程技術(shù)大學(xué)力學(xué)與工程學(xué)院，阜新 123000)
0 引 言
落地油泥是石油生產(chǎn)中由原油及其他金屬污染物與泥土、砂石等的混合物，其中含有大量蠟質(zhì)、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、固體懸浮物及重金屬鹽、苯、酚等有毒有害物質(zhì)[1]，已被國(guó)家歸入《國(guó)家危險(xiǎn)廢物目錄》。大部分油田采用堆埋法處置，長(zhǎng)此以往會(huì)污染周邊土壤、空氣、地下水環(huán)境等[2]，使生態(tài)環(huán)境遭到破壞，最終危害人類健康[3]。同時(shí)落地油泥中還存在石油類物質(zhì)、砂石等可二次利用的物質(zhì)，因此采用合理的處理方法成為油田工業(yè)中的重要研究?jī)?nèi)容。
本文采用焚燒法處理遼河油田的落地油泥，焚燒法處理徹底，時(shí)間短，效率高。同時(shí)焚燒后的殘?jiān)鼜?qiáng)度得到提升，可用于修筑公路路基，試驗(yàn)研究不同石灰石粉添加量對(duì)于焚燒殘?jiān)挠绊懀瑢?shí)現(xiàn)落地油泥處理的“徹底無(wú)害化”及“資源再利用化”。
1 實(shí) 驗(yàn)
1.1 原材料
落地油泥的原材料來(lái)自于盤錦的遼河油田，且經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的洗滌和干燥處理，其外觀上呈黑色，部分區(qū)域有發(fā)亮光澤，帶有強(qiáng)烈的刺激性氣味。根據(jù)《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》[4]對(duì)其進(jìn)行基礎(chǔ)土力學(xué)分析，得到該落地油泥的堆積密度為1.57 g·cm-3，含水率為7.32%，烘干后的樣品在馬弗爐中850 ℃下燃燒30 min測(cè)得燒失量為5.96%。落地油泥在天然狀態(tài)下比較松散、占地面積大，略潮濕，焚燒時(shí)需熱量低，處理時(shí)間短，其中有害物可徹底被去除[5]，落地油泥中石油和其他有機(jī)物含量低，泥砂占比高，處理方式應(yīng)以利用其中砂土資源為主。
落地油泥測(cè)比重時(shí)預(yù)先取試樣經(jīng)65 ℃水煮2 h，然后采用比重瓶法測(cè)試樣的比重，將其煮沸60 min后測(cè)得樣品比重為2.66，根據(jù)《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》[6]，一般砂土的平均比重為2.65，粘土比重為2.74，試樣的比重與一般砂土相近，其化學(xué)組成主要應(yīng)為SiO2、Al2O3、Fe2O3，符合路面底基層材料要求。
1.2 實(shí)驗(yàn)方案
焚燒法利用落地油泥中石油成分的可燃性，借助空氣使之燃燒，在焚燒過(guò)程中有毒物質(zhì)高溫分解轉(zhuǎn)化成無(wú)毒材料[7]。焚燒前在落地油泥中添加一定量的石灰石粉，在高溫條件下煅燒出的CaO會(huì)與石油焚燒產(chǎn)生的SO2反應(yīng)生成CaSO4，能夠有效減少SO2的排放，有助于脫硫固硫，其反應(yīng)原理如下：
(1)
CaO+SO2+1/2O2→ CaSO4
(2)
落地油泥焚燒時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生有毒有害的二噁英，而CaO能夠與二噁英前驅(qū)物如CPs、CBs、HCP等發(fā)生脫氯反應(yīng)[8]，并與酸性物質(zhì)Cl2、HCl等反應(yīng)，可以有效減少二噁英及其前驅(qū)物形成所必需的氯基，從而抑制二噁英的生成[9]。石灰石粉脫硫的最佳溫度為800～850 ℃，而CaSO4在1 300 ℃時(shí)才會(huì)發(fā)生高溫分解，落地油泥焚燒的理想溫度在800～900 ℃之間較為合理，故焚燒試驗(yàn)時(shí)溫度選擇在850 ℃。
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分析落地油泥中添加不同石灰石粉含量焚燒后的顆粒分布特征、擊實(shí)特性以及無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度。將石灰石粉按照3%、6%、9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)添入落地油泥中混合均勻，在馬弗爐中以850 ℃燃燒30 min得到焚燒殘?jiān)嚇觽溆谩?/p>
根據(jù)《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》[4]和《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》[10]，將焚燒殘?jiān)M(jìn)行顆粒分析試驗(yàn)，對(duì)于粒徑大于0.075 mm的顆粒用篩分試驗(yàn)來(lái)測(cè)定，對(duì)粒徑小于0.075 mm的顆粒用密度計(jì)法測(cè)定。每組焚燒殘?jiān)鼫?zhǔn)備5個(gè)試樣，按2%的含水率梯度預(yù)先設(shè)定好5個(gè)含水率，計(jì)算出每份試樣材料需要添加的水量，然后將材料按設(shè)計(jì)好的配比加水混合拌和，悶料12 h完成試驗(yàn)前期準(zhǔn)備工作。然后通過(guò)重型擊實(shí)儀測(cè)定含水率與干密度，按照擊實(shí)試驗(yàn)得到每組焚燒殘?jiān)淖罴押屎妥畲蟾擅芏龋詨簩?shí)度為95%的標(biāo)準(zhǔn)每組制備3個(gè)試樣，放到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室浸水7 d后進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)[11]。
2 結(jié)果與討論
2.1 落地油泥焚燒后顆粒的分布特征
顆粒分析試驗(yàn)反映了焚燒殘?jiān)念w粒分布特征，即每組粒徑的顆粒所占含量，可以用來(lái)驗(yàn)證其能否滿足公路路基材料要求，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
表1 落地油泥顆粒分析結(jié)果Table 1 Analysis results of oil sludge particles
含石灰石粉3%、6%、9%焚燒殘?jiān)?～0.075 mm顆粒的占比分別為51.31%、47.69%、42.31%，根據(jù)《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》[6]，落地油泥中泥土主要為粗粒土，屬于砂類土；粒徑在5～2 mm的顆粒比例最高分別為24.04%、27.02%、29.74%；對(duì)比分析可以發(fā)現(xiàn)隨著石灰石粉添加量的增加，泥土中的粗顆粒含量增加。根據(jù)篩分試驗(yàn)結(jié)果可以通過(guò)級(jí)配系數(shù)進(jìn)一步分析，其中不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc的計(jì)算方程式分別為：
(3)
(4)
在工程實(shí)踐中，當(dāng)材料的不均勻系數(shù)Cu>5，且曲率系數(shù)Cc在1～3之間時(shí)，粒徑級(jí)配連續(xù)，粒徑曲線分布表現(xiàn)為平滑，級(jí)配良好[12]。將3組試樣的篩分結(jié)果制成級(jí)配曲線如圖1所示。
圖1 落地油泥添加石灰石粉焚燒殘?jiān)?jí)配曲線Fig.1 Gradation curves of incineration residue of oil sludge added with limestone powder
根據(jù)級(jí)配曲線可知含石灰石粉3%、6%、9%焚燒殘?jiān)牟痪鶆蛳禂?shù)分別為16.95、15.03、13.53，均滿足條件；而3%、6%焚燒殘?jiān)那氏禂?shù)分別為0.56和0.92，并不滿足條件，表明其中大顆粒含量較少，級(jí)配曲線不平滑，可以添加其他如黃土等物質(zhì)改良；9%焚燒殘?jiān)那氏禂?shù)為1.27，滿足條件，級(jí)配良好。
2.2 擊實(shí)特性分析
擊實(shí)試驗(yàn)采用南京土壤儀器廠生產(chǎn)的重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)儀器進(jìn)行試驗(yàn)[13]，通過(guò)確定材料的最佳含水率和最大干密度,進(jìn)而分析不同的石灰石粉含量、含水率與焚燒殘?jiān)擅芏鹊年P(guān)系[14]，得到不同石灰石粉含量擊實(shí)曲線，如圖2所示。
圖2 不同石灰石粉含量擊實(shí)曲線Fig.2 Compaction curves of different limestone powder content
從圖2可以看出隨著含水率的不斷增加，三組焚燒殘?jiān)母擅芏榷汲氏仍黾雍鬁p小的趨勢(shì)。分析數(shù)據(jù)得出以3%為石灰石粉添加量的最佳含水率為13.47%，最大干密度為1.557 g·cm-3；以6%為石灰石粉添加量的最佳含水率為13.77%，最大干密度為1.645 g·cm-3；以9%為石灰石粉添加量的最佳含水率為13.82%，最大干密度為1.691 g·cm-3。隨著石灰石粉含量的增加，試驗(yàn)的最大干密度也逐漸增加。
2.3 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度分析
影響含油污泥焚燒后殘?jiān)髀访娴谆鶎訌?qiáng)度的因素分內(nèi)外兩種：內(nèi)因包括砂土成分、添加的石灰石粉等級(jí)、混合材料比例、殘?jiān)窌r(shí)的密實(shí)度等；外因包括養(yǎng)護(hù)的周期、環(huán)境溫度、濕度等[15]。焚燒時(shí)提前在落地油泥中添加一定量的石灰石粉并充分混合，發(fā)生一系列的反應(yīng)，如碳酸化作用、結(jié)晶作用和火山灰作用等[16]，石灰石粉高溫分解出的活性CaO和泥砂中的無(wú)機(jī)組分SiO2、Al2O3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣等具有膠凝性的物質(zhì)。其反應(yīng)方程式為：
xCa(OH)2+SiO2+(n-1)H2O→xCaO·SiO2·nH2O
(5)
xCa(OH)2+Al2O3+(n-1)H2O→xCaO·Al2O3·nH2O
(6)
焚燒后的殘?jiān)羞@些膠凝物質(zhì)通過(guò)添加水可以發(fā)生硬化，這種作用會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)一直保持，使殘?jiān)恼w強(qiáng)度得到提高[17]。同時(shí)，膠凝物質(zhì)在土顆粒的外圍會(huì)形成一圈穩(wěn)定保護(hù)膜，這層保護(hù)膜有很強(qiáng)的粘結(jié)力，使得土顆粒固結(jié)在一起，這也為焚燒殘?jiān)峁┝藦?qiáng)度和穩(wěn)定性。
焚燒殘?jiān)膹?qiáng)度與材料性質(zhì)、壓實(shí)度以及養(yǎng)護(hù)時(shí)間有關(guān)[18]，本次試驗(yàn)主要以不同石灰石粉含量為研究對(duì)象，得到結(jié)果如表2所示。
表2 落地油泥焚燒殘?jiān)鼏屋S抗壓強(qiáng)度Table 2 Uniaxial compressive strength of oil sludge incineration residue
根據(jù)表2可知添加石灰石粉有助于焚燒殘?jiān)鼜?qiáng)度的提升，石灰石粉含量越大強(qiáng)度提升越高，依照《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》[19]，二級(jí)及以下公路底基層的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)為0.5～0.7 MPa，石灰石粉含量為9%的焚燒殘?jiān)嚰?，在最佳含水率?3.82%，壓實(shí)度 95%以上的單軸抗壓強(qiáng)度為0.71 MPa，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，可作為公路底基層填料；石灰石粉含量為6%的焚燒殘?jiān)嚰膯屋S抗壓強(qiáng)度為0.52 MPa，也可作為公路底基層填料，需要滿足最佳含水率13.77%，壓實(shí)度控制在95%以上。
3 結(jié) 論
(1)遼河油田經(jīng)預(yù)處理后的落地油泥堆積密度為1.57 g·cm-3，含水率為7.32%，天然狀態(tài)下松散潮濕；燒失量為5.96%，砂石泥土占比高，后續(xù)處理應(yīng)以利用砂土資源為主。落地油泥試樣充分煮沸后比重為2.66，可以作為路面底基層材料。
(2)隨著添加石灰石粉含量的增加，焚燒殘?jiān)写箢w粒的含量增加，落地油泥中添加9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的石灰石粉焚燒后的不均勻系數(shù)Cu為13.53，曲率系數(shù)Cc為1.27，粒徑級(jí)配連續(xù)且曲線平滑，級(jí)配良好。
(3)增加石灰石粉含量會(huì)提高焚燒殘?jiān)淖畲蟾擅芏龋渲刑砑?%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的石灰石粉試樣的最佳含水率為13.82%，最大干密度為1.691 g·cm-3。
(4)添加石灰石粉含量分別為6%、9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的焚燒殘?jiān)谄涓髯缘淖罴押蕿?3.77%、13.82%左右，壓實(shí)度95%以上的單軸抗壓強(qiáng)度分別為0.52 MPa、0.71 MPa，皆滿足公路底基層標(biāo)準(zhǔn)要求。
猜你喜歡
昆鋼科技(2022年1期)2022-04-19 11:36:14
云南化工(2021年9期)2021-12-21 07:43:42
石油煉制與化工(2019年9期)2019-09-18 10:06:26
山東冶金(2019年3期)2019-07-10 00:54:04
環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)(2017年4期)2018-01-22 03:27:12
塑料包裝(2015年2期)2015-12-20 08:08:48
化工進(jìn)展(2015年3期)2015-11-11 09:09:01
中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）(2015年2期)2015-11-10 06:08:28
應(yīng)用化工(2014年7期)2014-08-09 09:20:24
河南化工(2014年6期)2014-07-12 07:11:32
