Переработка шламовых отходов - OXFORDST.RU

Переработка шламовых отходов

Утилизация бурового шлама

Утилизация бурового шлама применяется в промышленности по добыче нефти. Шлам представляет собой мелкий остаток бурового раствора. Твёрдые мелкие частички шлама остаются на водной поверхности. В дальнейшем при переработке они выпадают в осадок.

  1. Что такое буровой шлам?
  2. Класс опасности
  3. Состав бурового шлама
  4. Переработка
  5. Уничтожение буровых отходов
  6. Целесообразность захоронения
  7. Методы утилизации бурового шлама
  8. Очистка и утилизация жидкой фазы отходов
  9. Очистка бурового раствора от шлама
  10. Утилизация твёрдой фазы отходов бурового шлама
  11. Вредное влияние на экологию
  12. Проблема уничтожения буровых отходов
  13. Экономическая выгода переработки
  14. Заключение

Что такое буровой шлам?

Буровой шлам — это водная смесь, в которой находятся твёрдые вещества, образующиеся во время разрушения поверхности горных пород с помощью агрегата, опускающегося в глубину скважины для бурения. Твёрдые остатки остаются и в глинистых минералах, когда производится промывка глиняным раствором.

Класс опасности

Помимо полезных ископаемых, во время буровых работ в шлам попадают и токсические вещества. Поэтому его относят к отходам, которые являются 4-ым классом опасности. В Федеральном Классификационном Каталоге Отходов существует пять классов, которые представляют опасность для окружающей среды и для людей:

  1. Первый класс – чрезвычайная опасность – ископаемые, которые приводят к моментальному уничтожению окружающей среды.
  2. Второй класс – высокая опасность – баланс в окружающей среде нарушается на десятки лет.
  3. Третий класс – умеренная опасность – восстановить баланс в природе можно только по истечению десяти лет.
  4. Четвёртый класс – малая опасность – экологическая система через три года восстанавливается.
  5. Пятый класс – не представляющие особой опасности – не представляют угрозы окружающей среде.

Состав бурового шлама

Когда буровой шлам контактирует с раствором для бурения, то он насыщается различными веществами, некоторые из них попадают в отходы с недр земной поверхности.

Что именно присутствует в буровых отходах, зависит от технологии и глубины бурения. Количество воды может достигать порядка семидесяти процентов.

Из химических и минеральных соединений в данном виде отходов могут находиться следующие вещества:

  1. Кремний – 50 процентов;
  2. Алюминий – 20 процентов;
  3. Кальций – 6 процентов;
  4. Сера – 4 процента;
  5. Магний – 3 процента.

Немного органических соединений и нефтяных углеводов также может содержаться в буровом шламе.

Минус отходов и в том, что в нём иногда содержатся радионуклиды, которые являются довольно опасными радиоактивными веществами.

Переработка

Производить откачку буровой жидкости необходимо из практических соображений. Если этот фактор исключить, то он будет мешать технике при выполнении буровых работ. Технические действия по откачке выполняют специальные организации, имеющие лицензию на подобную деятельность.

И эти же компании занимаются утилизацией бурового мусора.

Чтобы правильно выполнить переработку буровых отходов, их изначально обезвреживают. Для этого есть несколько способов:

  1. Термический – происходит выжигание продукта при температуре до 12000 градусов. Недостаток этого способа в том, что продукты горения токсические, а процесс дорогой, поскольку требует большое количество энергии.
  2. Механический – шлам автоматически делится на фракции в специальных машинах. После этого получаются жидкие и твёрдые фракции, которые подлежат утилизации.
  3. Химический – переработку выполняют при помощи химических растворителей.
  4. Физико-химический – совмещает в себе механический и химический способы переработки.
  5. Биологический – представляет собой природную переработку с помощью бактерий и микрооганизмов, без использования оборудования.

Наиболее выгодным является совмещённый способ, который включает в себя несколько методов переработки. И также он является экологически чистым.

Уничтожение буровых отходов

Вопрос утилизации – это острая проблема в Российской Федерации. Организации по добыче и переработке шлама не тратятся на дополнительную переработку шлама. Поэтому используется метод захоронения. Выкапываются огромные резервуары, из них выкачивается вода, и токсические отходы закапываются глубоко под землю, где ещё и бетонируются. Подобных захоронений с годами становится больше.

Вопрос уничтожения радиоактивных отходов должен решаться на государственном уровне. Чтобы утилизация проходила по всем стандартам, то необходимо ужесточить методы ответственности за несоблюдение норм уничтожения. Но и вместе с этим следует выделять субсидии тем учреждениям, которые внедряют новые методы утилизации отходов.

Целесообразность захоронения

Полигоны, имеющие лицензию на утилизацию, находятся в отдалённости от площадок, занимающихся строительством и добычей. Такие полигоны принимают разновидности отходов, использование которых в дальнейшем невозможно, или они требуют вторичной переработки.

Но такие площадки имеют свои отрицательные моменты:

  1. Перемещение грузов на большие расстояния влечёт расходы по транспорту, которые являются неоправданными.
  2. Большегрузная техника загрязняет атмосферу посредством движения транспорта.
  3. Уничтожение лесов для строительства новых захоронительных площадок негативно влияет на биосферу.

Захоронение предназначено для тех отходов, у которых уровень опасности – 4-ый.

Методы утилизации бурового шлама

Утилизация шлама представляет собой снижение опасности в отходах, и в дальнейшем используется для рекультивации земли. Чтобы выполнить такую операцию, используются реагенты, являющиеся малотоксичными. Плюс такого способа в том, что процесс выполняется на месте бурительных работ.

Существует американская методика, которая тоже пользуется успехом. В её процессе шлам делится на фракции, содержащие отдельно воду, нефть и высушенный осадок. В дальнейшем каждый из продуктов переработки находит применение в промышленности.

Очистка и утилизация жидкой фазы отходов

Отходы, образовавшиеся после буровых работ, хранятся в амбарах, которые защищены от утечки токсичных веществ. В отстойниках происходит процесс расслоения отбросов на плёнку, жидкие отходы и твердый осадок.

Первый шаг к утилизации – это сбор поверхностной нефти. А оставшаяся жидкость снова поступает в отстойник. Через несколько дней процедура повторяется.

Вода, которая осталась, проходит процесс фильтрации и используется в технических направлениях. Если технология утилизации предусматривает сброс в воды в природные водоёмы, то жидкость проходит дополнительную очистку.

Очистка бурового раствора от шлама

Буровой шлам проходит обработку паром, а потом промывается кипятком и проходит процесс сушения в центрифугах, расположенных вертикально.

Такой способ очистки, считающийся механическим, предоставляет возможность очистить шлам до 90 процентов.

Утилизация твёрдой фазы отходов бурового шлама

Захоронение твёрдого шлама, процент влаги в котором порядка 15 процентов, не производится. Такой продукт используется в малоотходных и безотходных способах:

  1. Твердый шлам повторно используется в работах, связанных с бурением.
  2. Продукт добавляется в растворы цементов.
  3. Используется при изготовлении керамических продуктов, глиняного порошка.
  4. Применяется в комплексе мер по восстановлению экологического состояния земли.

Вредное влияние на экологию

Вопросы, которые связаны с экологической безопасностью, являются основными показателями при планировании работ, связанных с бурением. Государственная политика, которая действует при работе с отбросами, отдаёт приоритет поиску путей их использования.

Проблема уничтожения буровых отходов

Проблема, связанная с уничтожением буровых отходов, заключается в том, что руководители фирм, занимающихся добычей и переработкой нефтепродукции, не желают затрачивать средства на правильную и экологическую утилизацию шлама. Большинство компаний занимаются захоронением отходов в специальных амбарах, из которых производится откачка лишней жидкости.

Но решение проблемы существует, и для этого предусмотрены следующие меры:

  1. Ужесточить штрафные меры, если владелец компании по переработке бурового шлама нарушает технологию утилизации.
  2. Поощрение мер, связанных с внедрением инновационных технологий в процесс утилизации.

Экономическая выгода переработки

Переработка буровых отходов приносит выгоду компаниям, которые производят данный процесс, и компании по добыче нефти. Компании получают выгоду по той причине, что используют дешевое сырьё для производства новых продуктов.

Такие продукты имеют высокое качество и хорошо продаются по выгодным ценам. А успешный товарооборот делает перерабатывающий бизнес успешным и прибыльным.

Прибыль крупных нефтяных компаний заключается в том, что нет необходимости в уничтожении амбаров, и не потребуется выплачивать штрафы за принесённый ущерб экосистеме.

Заключение

В России не все предприятия правильно строят свою деятельность по утилизации бурового шлама. Эта проблема требует инноваций, поскольку продукты, изготовленные из переработанных шламовых отходов, могут быть выгодными и экологически, и экономически. И на этом можно построить хороший бизнес.

Утилизация шламов различных производств

Образующиеся в различных технологических процессах так называемые шламы, представляют собой коллоидные системы, состоящие из мелкодисперсных нерастворимых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в различных жидкостях. Их количество колеблется в широком интервале в зависимости от типа производства. Например, количество нефтяных шламов, образующихся на нефтеперерабатывающих заводах, не превышает 1 % от количества переработанной нефти, в то время как в производстве фосфора количество образующихся шламов до­стигает 30 % от объема его производства.

Значительное количество шламов, содержащих ценные металлы и минералы, образуется в химической промышленности, в машиностроении и других об­ластях. Так, на химических предприятиях страны ежегодно образуется до 120 тыс. т железосодержащих шламов, 70 тыс. т цинксодержащих шламов, 13 тыс. т медьсодержащих шламов и другие.

Во многих случаях шламы сбрасываются в шламонакопители, отвалы и пруды, загрязняя как воздушный бассейн, так и под­земные и поверхностные воды. Так, например, из образующихся нефтяных шламов обезвреживается всего 0,5 %.

Как правило, шламы высокотоксичны и загрязнены орга­ническими и минеральными примесями. При их захоронении в шламонакопителях помимо ущерба, наносимого окружающей среде, одновременно теряется большое количество ценного сырья. Повторное использование извлеченных из шламов материалов, наоборот, позволяет в ощутимых количествах экономить природные ресурсы и снизить нагрузку на окружающую среду.

Читайте также  Закон об утилизации шин

В зависимости от состава и физико-химических свойств шламов применяют различные методы их обезвреживания и переработки: химические, физико-химические, термические и их комбинации. Во многих случаях наиболее распространенными способами утилизации шламов являются термические. Огневая обработка позволяет полностью обезвредить горючие составляющие шламов с получением безвредных продуктов горения и зольных остатков, состоящих из металлов и их оксидов. Наряду с прямым сжиганием термические методы часто являются составной частью комплексных технологий обезвреживания и утилизации шламов.

В этих технологиях термическая обработка либо пред­шествует, либо следует за физико-химическим или химическим процессом выделения ценных материалов из шламов. Такими комплексными методами извлекают железо из шламов, вос­станавливают катализаторы, содержащие никель, палладий, пла­тину, медь, теллур и другие ценные металлы, а также извлекают эти металлы из отработанных катализаторов.

Для обжига шламов неорганического происхождения широко применяют барабанные печи с противоточной системой тер­мической обработки. Для этих же целей используют циклонные печи с верхним выводом газов, прокаливание в которых обес­печивает полное обезвреживание шлама за счет сгорания ток­сичных органических веществ и улавливание ценных минеральных продуктов. Дозирование шлама в циклонную печь осуществляется, двухвалковым шнеком. При переработке шламов с низкой теп­лотой сгорания используют газообразное топливо для разогрева реактора.

Малые габариты циклонных реакторов предопределяют незначительные потери тепла в окружающую среду. В сочетании с низким коэффициентом расхода воздуха это позволяет осуществлять сжигание сильно обводненных шламов при повы­шенных температурах с жидким шлакоудалением, что недости­жимо в барабанных и шахтных печах. Кроме того, циклонные реакторы обладают повышенной сепарационной эффектив­ностью, вследствие чего выделяющиеся газы содержат меньше пыли, что облегчает их обработку перед выбросом в атмосферу.

Работоспособность огневых реакторов, полнота выжигания органических веществ из шлама зависят от температуры процесса горения. При этом наиболее целесообразно образующиеся при горении шлаки удалять в жидком состоянии, при котором обеспечивается высокая полнота окисления выделяющихся продуктов. При твердом шлакоудалении, т. е. когда температура процесса недостаточна для расплавления шлака, не происходит полного выжигания веществ из шлама.

Перед сжиганием шлам обезвоживается, так как от содер­жания воды зависит температура процесса, а следовательно, и полнота окисления вредных веществ, содержащихся в шламе. Отделение воды проводят на вакуум-фильтрах, фильтр-прессах и на центробежных сепараторах.

При огневой переработке минеральных шламов температура отходящих газов составляет для различных процессов от 900 до 1600 °С, коэффициент расхода воздуха — от 0,35 до 1,2. Удель­ная объемная нагрузка реактора составляет около 600 кг/ч шлама на 1 м 3 реактора.

Шламы, образующиеся в гальваническом производстве, в зависимости от типа осадителя делятся на:

  • кальций содержащие (осадитель — известковое молоко);
  • натрийсодержащие (осадитель щелочь, сода);
  • железосодержащие (осадитель — железосодер­жащие реагенты).

Любому методу утилизации гальванических шламов пред­шествует обезвоживание. Наиболее перспективны безреагентные способы обезвоживания шламов, например электрокоагуляционный. Преимущества таких методов по сравнению с техно­логиями, использующими химические вещества для осаждения мелкодисперсных шламов, заключаются в сокращении про­должительности процесса и производственных площадей; в непрерывности процесса и повышении качества очищенной воды.

Известны методы отделения воды путем замораживания шлама. Однако такая технология требует больших затрат электроэнергии.

Обезвоженные гальванические шламы широко используют в промышленности строительных материалов. Для устранения экологической опасности отходов гальванических производств используют метод химической фиксации токсичных соединений, находящихся в шламе. Фиксация производится путем ферритизации, силикатизации, отверждения с использованием вяжущих материалов и спекания твердой фазы.

Например, хромсодержащие шламы после сушки используют в производстве декоративного стекла в качестве красителей. В зависимости от состава шлама можно получить стекла следующих цветов: зеленого, синего, коричневого, черного и их оттенков.

Гидроксидные шламы гальванических производств добавляют в асфальтобетон. Незначительное распыление частиц асфальта в процессе эксплуатации дорожного покрытия не вносит сущест­венных изменений в химический состав грунта и дренажных вод.

Железосодержащие шламы после сушки используют для получения керамзита, а также для производства высококачест­венных ферритов.

Применяется шлам и для изготовления черепицы. При вве­дении в керамическую смесь шламов тяжелых металлов происходит не только их надежное обезвреживание, но и повышаются прочностные свойства черепицы.

Весьма перспективны гидрометаллургические методы пере­работки гальванических шламов, так как они позволяют селективно извлечь практически все цветные металлы. Влажность используемых в этих процессах шламов не должна превышать 10 %, а масса отдельных кусков не должна быть более 1 кг. При разработке таких технологий следует помнить, что шламы различных металлов несовместимы между собой, так как цинк является ядом для никеля, свинец — для цинка и никеля и т. п. Последнее обстоятельство приводит к тому, что во многих случаях регенерация металлов из гальванических шламов не производится, а их используют в качестве добавок к сырью для получения различных материалов (табл. 13.4).

Материал, в котором используются гальваношламы

Состав и виды шламов, влияние на окружающую среду, способы утилизации

Производство состоит из многочисленных этапов, при которых применяются разные технологические процессы. Обработка сырьевого материала сопровождается образованием отходов в виде осадка. Выделяемый при обработке шлам – это остаточный продукт и один из источников негативного влияния на окружающую среду.

Что такое шлам?

Понятие «шлам» происходит из немецкого языка, где слово «Schlamm» переводится как «грязь». Под данным определением понимается остаточный продукт добычи (пыль) и производства, состоящий из мельчайших пылевых частиц. Он образуется при промывке угля или руды и выпадает в виде осадка.

Пыль, выделяемая при осуществлении различных технологических процессов, представляет собой коллоидные системы, которые состоят из нерастворимых мелкодисперсных частиц. Внутри жидкости они находятся во взвешенном состоянии. Содержание твердых осадков в составе жидкости при промывке зависит от производства.

Как образуется шлам?

Отходы образуются при разнообразных технологических процессах, при которых на комбинате обрабатываются сырьевые материалы. Основными источниками выступают нефтеперерабатывающие, металлургические, горно-обогатительные, химические предприятия. Помимо этого, пыль формируется при буровых работах.

  • Субстанция в виде порошка, который выпадает в осадок при электролизе меди, цинка или иных металлов.
  • Мягкие и твердые отложения в виде ила в емкостях паровых котлов, удаляющиеся путем продувки или термосифонных процессов.
  • Ил от обогащения при помощи руды и каменного угля.
  • Отход, состоящий из мельчайших частиц выделяющихся при отстаивании либо фильтрации жидкостей.
  • Песчаный шлам (остаточный продукт при производстве кварцевого песка).
  • Частицы породы, которые выносятся из скважин на поверхность.

На металлургическом предприятии основная часть пыли формируется при улавливании и осаждении выбросов пыли. На заводах нефтепереработки количество пыли не превышает 1% от объема переработанного продукта.

При обработке фосфора процент отходов достигает 30. На многих предприятиях остаточная пыль содержит ценные компоненты. На предприятиях химической промышленности производится откачка шлама, содержащего цинк, железо, медь и другие полезные металлы.

Формированием осадка сопровождается анодный процесс. Объем отходов достигает 5% от массы растворившихся анодов. В анодный шлам переходит до 1% железа, никеля, кобальта и до 20% меди, содержащихся в аноде.

Состав шламов

Представленный вид отходов производства содержит полезные компоненты. Поэтому утилизация твердого осадка в перерабатывающем цехе считается экономически целесообразной.

Элементы, содержащиеся в составе:

  • Железо.
  • Фосфор.
  • Кальций.
  • Магний.
  • Алюминий.
  • Кремний.
  • Цинк.
  • Медь.

Концентрация элементов на разных производствах отличается. Крупные фракции обычно состоят из непластичных минеральных компонентов: кварца, кальция. В составе мелкофракционного осадка содержатся глинистые минералы, оксиды железа и алюминия.

Структурная единица шлама состоит из 3 зон:

  • Ядро.
    Это кристаллическая решетка, образованная твердой частицей (кварцевым зерном, солями магния или кальция, шпатом)
  • Адсорбционный слой.
    Образуется за счет выделения из жидкости положительно заряженных частиц металлов (магния, натрия, калия, кальция). Включает в состав воду и окисленные частицы железа и алюминия.
  • Диффузный слой.
    Образуется частицами глинистых минералов и слабосвязанными водами и поддерживает общую электрическую нейтральность.

Виды шламов

Представленный вид отходов классифицируется на основе разных критериев. Основной среди них – источник образования.

Виды производственного шлама:

  • Пыль агломерационных предприятий.
  • Шлам, образующийся на доменных производствах.
  • Шлам очистки емкостей.
  • Отходы газоочистки доменных и мартеновских печей.
  • Отходы подбункерных помещений доменных печей.
  • Пыль конвертерных цехов.
  • Отходы сталеплавильных печей.

По концентрации в составе железа выделяются виды осадков:

  • Обогащенные (пуль конвертеров и мартеновских печей).
  • Относительно богатые (пыль агломерационных и доменных цехов).
  • Бедные (пыль, полученная при газоочистке электросталеплавильных цехов).

Обезвоживание шламов

Содержание в составе полезных компонентов делает остаточное сырье обработки руд ценным продуктом для вторичного применения. Однако для этого используют только обезвоженный твердый осадок.

Процесс состоит из 3 этапов:

  1. На начальном производится процесс сгущения остаточного сырья.
    Это нужно чтобы увеличить вес твердых нерастворимых частиц и увеличить плотность шлама. Применяют сгуститель, подвергающий осадок воздействию центробежной или гравитационной силы. Отделяемая жидкость применяется для обратного цикла при необходимости.
  2. Фильтрация.
    Полученный концентрат нужно профильтровать, так как в полужидком виде использовать его практически невозможно. В результате процесса концентрация жидкости падает до 8-10%.
  3. Сушка.
    После фильтрации остаточный продукт подвергают воздействия для выведения большей части оставшейся жидкости.
Читайте также  Литье из пластиковых бутылок

Способ обезвоживания шлама зависит от состава пыли, размера твердых компонентов.

Способы утилизации шлама

Разработаны технологические методы, посредством которых проводится утилизация шлама. Действующие методы обработки шламов активно внедряются в промышленной сфере в зарубежных странах. В РФ утилизация в стадии разработки и полупромышленных испытаний. Производства, на которых из пылевых отходов изготавливают вторсырье пока нет, поэтому оно применяется только как компонент шихты.

Определенный процент такого отхода утилизируется посредством сброса в накопители или водоемы. Из-за этого загрязняются и поверхностные и подземные воды. При этом в воду попадает отход, который не был нейтрализован. При загрязнении нефтешламами только 0.5% отхода находится в обезвреженном состоянии.

Обезвреживание осуществляется преимущественно методом термической обработки. Пыль обжигается, в результате чего горючие компоненты нейтрализуются и остается только безвредные частицы и зола. В цехах утилизации шламов применяют процессы, при которых происходит отделение потенциально опасных элементов пыли, а также частиц, пригодных для повторного использования.

Наибольшей ценностью обладают процессы, при которых из осадка извлекают цинк, свинец и щелочные металлы. Эти методы распространены в Японии, где в качестве восстановителя при производстве металлизированных окатышей используется уголь.

Использование шламов

Остаточное сырье, образующееся при добыче и обработке лома применяется как добавка к аглошихту. Пыль используют повторно в качестве первичного рудного сырья. Характер применения зависит от факторов, в том числе содержания железа и других металлов в составе отхода.

Наличие вредных примесей также повышает его ценность, так как при дальнейшей обработке можно снизить негативное влияние шламов на окружающую среду и уменьшить стоимость добычи опасных элементов, таких как свинец, цинк и сера.

  • Производство при изготовлении декоративных стекол.
  • Продукт, образующийся как осадок при электролизе меди и цинка применяют для производства лакокрасочных материалов.
  • После нейтрализации шлам применяется при производстве дорожного покрытия.
  • Железосодержащий отход используют при изготовлении керамзита.
  • Осадок, обогащенный глинистыми компонентам, задействуют при изготовлении черепицы.

Методы извлечения металлов из шлама

На некоторых производствах концентрация металлических частиц достигает 80%. Поэтому вопрос об эффективных методах извлечения металлов из остаточного продукта крайне актуален. Твердые металлические частицы извлекаются несколькими способами.

Кислотно-щелочное выделение

Предварительно осадок переводят в растворимый вид, применяя серную кислоту. В результате окисленные металлы превращают в сульфаты. В дальнейшем полученный раствор очищают от остатков глины и песка. После этого раствор доводится до необходимого показателя рН, в результате чего металлические частицы начинают оседать.

Экстракция органическими веществами

Представленный метод используется для отделения цветных и благородных видов металла. При экстракции используются нетоксичные и негорючие экстрагенты. Исключается применение летучих растворителей.

На практике применяется система экстракции при помощи водного раствора с расплавом органического вещества. После экстракции и последующего охлаждения емкости образуется густая масса, которая легко отделяется от жидкости и долго хранится.

Влияние шламов на окружающую среду

Отходы, образующиеся при буровых работах, добыче и переработке руд, представляет опасность для окружающей среды и организма человека. Это объясняется тем, что пыль обладает токсичными свойствами. Менее опасным в данном контексте считается флотационный шлам (это остаток, образующийся при флотации, а не выпадении осадка).

К негативным последствиям относятся:

  • Токсичное действие на организм.
  • Снижение длительности жизни и гибель представителей фауны.
  • Вымирание видов животных.
  • Появление признаков, указывающих на гистологические нарушения у рыб, беспозвоночных.
  • Накопление вредных веществ в тканях растений, животных.
  • Снижение адаптационной способности рыб.
  • Повышение частоты врожденных генетических отклонений.
  • Негативное влияние на физические и химические свойства воды (в том числе степень солености, окисляемости, электропроводимости).
  • Попадание в водоемы тяжелых металлов.
  • Отклонение температурных показателей от нормы.
  • Изменения структуры почвенных слоев.
  • Уменьшение урожайности сельскохозяйственных земель

Шлам негативно влияет на почву и водные ресурсы, и загрязняет атмосферу. При испарении, легкие фракции попадают в атмосферу, откуда в дальнейшем выпадают на землю с осадками. В результате этого, металлическая пыль проникает в почву и подземные воды.

В местах, где пыль попадает в почву в больших количествах прекращается рост любых растений. Опасность в данном плане представляют остаточные продукты нефтедобычи и переработки.

Вода и почва способны самоочищаться от пыли и других видов загрязнений. Но из-за содержания большого количества нерастворимых частиц для восстановления нормального состава требуется время (до 30-50 лет).

Шлам – разновидность отходов, представляющая собой твердый осадок, содержащий нерастворимые компоненты. Главными источниками такого отхода выступают добывающие предприятия, заводы, где производится обработка руды, нефти, угля.

Производственный осадок применяется вторично, но предварительно подвергается нейтрализации. Шлам, не подвергающийся обезвреживанию, представляет угрозу для окружающей среды из-за токсичных свойств.

Обработка осадков сточных вод: методы очистки и сушки

Утилизация бурового шлама: захоронение, переработка, центрифугирование

Переработка и хранение красного шлама: последствия и опасности

Сколько стоит килограмм меди и где чаще всего встречается?

Производственные сточные воды: ПДК, состав и способы утилизации

Переработка и утилизация шлаков металлургического производства

Утилизация и переработка гальванического шлама

С чем связано и чем опасно загрязнение почвы тяжелыми металлами

Загрязнение тяжелыми металлами окружающей среды

Утилизация бурового шлама и его переработка

Утилизация бурового шлама – это процесс, который требует профессионального оборудования и опыта. Заботясь об окружающей среде, а также о своем здоровье, важно доверить это правильной компании. В отличие от обычного мусора, этот вид отходов представляет повышенную опасность для окружающей среды и здоровья человека, может стать причиной уничтожения эко системы. Они требуют особого обращения.

Что такое буровые отходы?

Буровой шлам – это такой тип отходов, который образуется во время бурения или испытания скважины компаниями, ищущими и получающими сырье таким способом с использованием скважинных методов. Они образуются в результате отделения твердой породы от так называемого бурового раствора на таких устройствах, как центрифуги, опреснители, вибрационные грохоты и осадки. Еще один способ получения отходов добычи – изменение параметров бурения, когда буровой раствор заменяется другим типом.

Буровой шлам включает в себя:

  1. Стоки, образуемые в результате технологических операций во время бурения;
  2. Технологические воды, смешанные с помощью скруббера;
  3. Остатки цементной пасты;
  4. Скрубберы и отходы, содержащие сырую нефть и другие опасные вещества, барит и хлориды;
  5. Шламы, образующиеся в процессе бурения;
  6. Маслянистые воды;
  7. Отходы очистки резервуаров, содержащие масло или его продукты;
  8. Смеси сточных вод и нефтепродуктов;
  9. Масла;
  10. Вода после фосфоритов, уголь, железная руда.

Буровые отходы обладают экологически вредными химическими свойствами. Они зависят от состава бурильной породы, типа используемого бурового оборудования, типа бурового раствора, а также от способа обработки и самой технологии бурения.

Что содержится в буровых отходах?

Не все вещества, содержащиеся в отходах этого типа, одинаково вредны для окружающей среды, но все они требуют профессиональной утилизации. Несоленые отходы представляют меньший риск, чем солевые отходы, возникающие при бурении соответствующих пород.

Кроме того, отходы бурения могут содержать:

  1. Трудно идентифицируемые продукты разложения химических компонентов скрубберов;
  2. Пластовые жидкости;
  3. Щелочи, масла, жиры и смазки, используемые для правильной работы бурового оборудования;
  4. Биоциды и токсичные тяжелые металлы, такие как свинец, марганец, железо, кадмий, цинк, медь, хром и другие.

Необходимы комплексные услуги в области утилизации бурового шлама и нефтяных отходов. Вывоз бурового шлама осуществляют специализированные компании, с оформленными лицензиями. Причина – 3 и 4 класс опасности этих отходов.

Для пользователей сайта Vyvoz.org нами был собран (и постоянно пополняется) перечень организаций в крупных (и не только) городах России, которые занимаются утилизацией буровых отходов:

Утилизация и переработка буровых отходов

Независимо от того, планируется ли утилизация или переработка бурового шлама, проводится его предварительная очистка. Для этого используют следующие методы:

  1. Термический, при котором шлам подвергается обжигу, для чего используют открытые печи и амбары. В результате отходы избавляются от различных примесей, в том числе и содержащих нефть веществ, а полученная масса применяется в производстве битума;
  2. Биологический, при котором шлам размещают в специальных местах консервации и под воздействием микроорганизмов происходит его разложение;
  3. Физический, при котором на отходы воздействуют высоким давлением и применяют центробежные силы, что позволяет отфильтровать его от опасных и активных веществ. После этого шлам можно отправлять на захоронение;
  4. Химический, при котором с помощью воздействия на шлам растворителями и отвердителями выделяется чистая порода.

Применяются и комбинированные методы, например, химико-физический. При нем шлам подвергается воздействию как реагентами, так и в специальных устройствах для увеличения давления и продуцирования центробежных сил. Это позволяет снизить класс опасности бурового шлама с третьего или четвертого до пятого. То есть, сделать его неопасным.

Полученную массу могут не только отвозить на полигоны для захоронения. Она служит вторсырьем, которое используется в производстве как битума, так и бетонных смесей, плитки для тротуаров, шлакоблоков и т.п.

Читайте также  Виды пластика для бутылок

Морские операции по бурению на нефть и газ приводят к образованию значительного количества отходов бурового раствора, часть из которых транспортируется на берег для последующей термической обработки (т.е. посредством термического восстановления). В результате этого процесса обработки образуются побочные продукты минеральных отходов, называемые термически обработанными отходами бурового раствора.

Необходимы современные решения, основанные на специализированном оборудовании, инновационных технологиях и многолетнем опыте. Они должны быть направлены на решение таких задач, как ликвидация ущерба окружающей среде, сбор отходов, утилизация жидких нефтяных отходов, отработанных масел, очисткой промывок.

Для этого применяются экологически чистые установки с подготовленным обслуживающим персоналом. Утилизация отходов бурения должна осуществляться в соответствии с законодательством и в полной безопасности для людей и окружающей среды.

Основная проблема по утилизации бурового шлама – нежелание собственников и руководителей добывающих предприятий нести дополнительные расходы на его правильную утилизацию. Они ограничиваются физическим методом, после которого оставшуюся твердую массу заливают бетоном. В таких захоронениях вредные, токсичные вещества шлама вступают в реакцию с другими веществами. Тем самым расширяются площади непригодные для какого-либо использования.

Утилизация буровых шламов: технология пиролиза для безопасной переработки

Шламовый амбар как объект размещения буровых шламов

Несмотря на несомненные успехи в области новых технологий, ситуация с генерацией энергии в массе своей не меняется уже многие годы. Нефть и газ как были, так и остаются основными энергоресурсами. Поэтому ни политическая напряженность вокруг добычи нефти и газа не спадает, ни экономические долгосрочные стратегии не слишком отклоняются от объемов и стратегии развития месторождений. Следовательно, и окружающей среде будут угрожать все те же факторы загрязнения отходами нефтедобычи, что и ранее.

Следует принять и во внимание кумулятивный эффект этого воздействия: в настоящий момент негативный экологический эффект от бурения новых скважин и образование новых отходов накладывается на воздействие ранее накопленных и неутилизированных буровых шламов, а также других отходов бурения и нефтедобычи.

Постоянно ухудшающаяся экологическая обстановка в мире настоятельно требует ужесточения экологической политики, в частности, в области утилизации буровых шламов и отходов бурения. Российское Законодательство в этой сфере также регулярно пересматривается.

Согласно Законодательству шламовые амбары являются объектами размещения отходов (№99-ФЗ «О лицензировании отдельных видов деятельности» от 04.05.2011) и должны быть лицензированы и внесены в

Реестр объектов размещения отходов (ГРОРО) в соответствии с Приказом Минприроды России от 30.09.2011 г. № 792. Это влечет для эксплуатирующего предприятия последствия, которые включают в себя:

  1. намного более усложненную процедуру устройства и обилечивания шламового амбара;
  2. возросшие затраты на обустройство шламохранилища;
  3. уплату соответствующих налогов и платежей при его эксплуатации и многое другое.

Проектирование, строительство и получение разрешения на объект размещения отходов, куда относятся шламовые амбары (шламохранилища), занимает в реальности примерно полтора года – этот срок иногда больше, чем весь срок эксплуатации куста скважин. К тому же, необходимость оформления своего полигона отходов бурения тяжким грузом ложится и на малые нефтедобывающие компании.

На первый план, таким образом, выходит способ безамбарного бурения, направление, признанное предпочтительным Правительством Российской Федерации более лет 10 назад. При таком способе утилизация и переработка буровых шламов происходит непосредственно на кусте скважин или поблизости на специализированной обустроенной площадке. Такой способ, применяемый на некоторых промышленных объектах, позволяет не только не накапливать новые отходы бурения, но и утилизировать старые шламовые амбары, десятки лет отравляющие окружающие почвы в силу отсутствия адекватной гидроизоляции.

Технологии утилизации бурового шлама и отходов бурения в РФ

Утилизация буровых шламов и отходов бурения ставит перед отраслью немалые проблемы в силу разнообразия состава буровых растворов. Количество бурового шлама от одной скважины условно принимается за 120% полного объема скважины (не учитывая объем промывочной среды). Химический и минералогический состав зависит как от типа раствора, так и от типа разбуриваемой породы. Гранулометрический состав также зависит как от породы, так и от типа бурового раствора. Из вышесказанного нетрудно понять, что единого эффективного метода обращения с отходами бурения нет и быть не может.

Способы

Описание

Термические

Механические

депонирование на специальных картах

центробежное и другое разделение

фильтрование вакуумное и под давлением

Химические

отверждение с добавками неорганическими (жидкое стекло, глина) и органическими (синтетические смолы)

Биологические

внесение особых микроорганизмов на местах депонирования или на полигонах (биодеструкция)

Рассмотрим опыт рекультивации шламового амбара на основе регламента одного из основных российских нефтедобывающих предприятий.

Согласно регламенту переработка буровых шламов и отходов бурения состоит из следующих этапов:

  • отделение жидкой фазы отходов от твердой естественным (отстаивание) или принудительным (центрифугирование или другой вид обезвоживания) способом;
  • осветление;
  • откачивание жидкой фазы;
  • отверждение остатка, бурового шлама и отработанных растворов;
  • засыпка амбара грунтом.

Осветление в амбаре проводится путем реакции с сернокислым алюминием (железом). Приготовленный коагулянт разбрызгивается по поверхности амбара. После отстаивание в течение 1-2 суток жидкая фаза собирается с поверхности амбара насосом через всас, удерживаемый на поверхности амбара с помощью плавучей конструкции. Затем жидкая фаза в амбаре нейтрализуется, обогащенный нефтью верхний слой откачивается в коллектор. Обезвоженный остаток буровых шламов отверждается цементом.

Закачка обратно в пласт после очистки – весьма распространенная технология утилизации буровых шламов и отходов бурения. Однако жесткие требования производителей оборудования для приготовления и закачки буровых растворов диктуют и требования к исходному сырью и не всегда экономически целесообразно их соблюсти. К тому же, закачка в пласт допустима только в определенных геологических условиях залегания месторождения.

Термические способы утилизации буровых шламов и буровых растворов из вышеприведенной таблицы – наиболее эффективные вследствие своей универсальности. В настоящее время на рынке постепенно растет предложение оборудования термической переработки отходов бурения.

Например, сервисная компания ООО «БТ-Промотходы» уже несколько лет успешно занимается утилизацией промышленных отходов, специализируясь на отходах бурения, связанного с добычей сырой нефти, природного (попутного) газа и газового конденсата, используя оборудование производства IPEC – высокопроизводительные установки УТД-2-2000 и УТД-2-800. Изначально это были однореакторные установки непрерывного пиролиза УТД-2, затем, после подтверждения целесообразности технологического процесса и экономической выгоды для Заказчика, было проведено техническое переоснащение: поставлены усовершенствованные высокопроизводительные УТД-2, оснащенные дополнительными реакторами, которые увеличили общую производительность. Подобное решение явилось наиболее оптимальным для поступающих в процесс обводненных отходов.

Технология непрерывного пиролиза на УТД-2 для переработки и утилизации буровых шламов отходов бурения

Высокопроизводительная установка УТД-2 представляет собой реактор непрерывного пиролиза, где сырье подается и передвигается системой шнеков. Отогнанная жидкость конденсируется и очищается, сухой остаток представляет собой технический грунт с высоким солесодержанием, пригодный для отсыпки котлованов и рекультивации территории. Процесс термической переработки изолирован от окружающей среды, его безопасность (и безопасность персонала) поддерживается в автоматическом режиме контроллером противоаварийной защиты с помощью системы датчиков, расположенных в ключевых точках процесса.

Оборудование утилизации промышленных отходов функционирует в полном автоматическом режиме, не требуя вмешательства оператора. Все данные технологических этапов выведены на сенсорный экран. Автоматизированная система управления (АСУТП) предполагает несколько уровней доступа, в режиме отладки техническому специалисту доступен контроль всех узлов и всех устройств с экрана. Режим оператора не требует таких возможностей. В процессе переработки из отхода 3-4 класса (умеренно опасные отходы/малоопасные отходы) эксплуатирующая организация получает отход 5 класса опасности (практически не опасный отход). Так как подаваемый в Установку УТД-2 состав отходов может быть неоднородным по фракционному составу и подаваться из различных источников, то лабораторным путем проводилась проверка качества технического грунта (продукта установки) ежемесячно в течение года. Аналитические данные подтверждают стабильный состав и экологическую безопасность выпускаемой продукции в виде инертного сухого остатка при переработке любых нефтесодержащих отходов 3-4 класса. Минимальное содержание нефтепродуктов и тяжелых металлов также подтверждается протоколами химического анализа. Содержание диоксида серы и оксида углерода в отходящих газах ниже предела обнаружения измерительной методики и, следовательно, не представляет опасность для окружающей среды. По остальным показателям выбросы также соответствуют установленным значениям. Ознакомиться с испытательными протоколами можно по отдельному запросу в компанию ООО «МЭЭК» (IPEC).

Положительный опыт использования Установок термической деструкции УТД-2 для переработки буровых шламов и отходов бурения доказывает перспективность повсеместного применения на нефтегазовых месторождениях. Данное решение обеспечит переход к безамбарному бурению, тем самым избавит добывающее предприятие от необходимости обустройства и регистрации объекта размещения отходов, а также его последующей дорогостоящей эксплуатации.

Ознакомиться с модельным рядом УТД-2 можно в каталоге Установок Термической Деструкции.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: