矿山废润滑油在混装炸药中的应用研究探索

崔 刚，马 平，谭本岭，叶 辉，郝会娟

（1.矿冶科技集团有限公司，北京 100160；2. 北京北矿亿博科技有限责任公司，北京102628）

废润滑油属于《国家危险废物名录》规定的HW08类[1]，危险特性T，废油中含有废酸、重金属等有害物质，对人体和环境的危害很大。矿山的大型设备多，润滑油消耗量大。我国矿山企业每年产生废润滑油上百万t，处理不善会造成严重的环境问题。

目前，民用爆破行业在推广现场混装炸药的应用，在大型矿山配套建设相应的乳胶基质地面站或铵油炸药地面站。现场混装炸药中所用的油一般为润滑油和柴油。若将矿山废润滑油就地回收再生，应用于现场混装炸药中，能产生明显的经济效益。以神华准能公司为例，每年约产生废润滑油600t，传统的做法是以较低的价格卖给专业处理公司，1t废润滑油成本约人民币4000元。而市场上销售的正规润滑油一般在人民币10000元·t-1之上，如果就地回收利用，能产生明显的经济效益。2019年全国生产现场的混装乳化炸药为30万t，需要润滑油约6000t，若使用废润滑油，可以节约成本人民币3600万元[2]。

1 废润滑油在现场混装炸药中的应用现状

目前，废润滑油在现场混装炸药中的应用虽已有了相关的研究，但是应用范围较小，仅局限于多孔粒状铵油炸药，在乳化炸药中的应用尚未有报道。

专利98124310.X[3]中，用部分废机油代替柴油加入铵油炸药中，采用多孔粒状硝酸铵94.5%、柴油2.75%、废机油 2.75%的配方，并在黑岱沟露天煤矿中应用，取得了良好的效果。自1999年应用以来，累计节约成本人民币6000余万元，创造了良好的经济效益，提高了资源利用率，同时消除了废机油处理过程中的环保事故风险，有着良好的社会效益。

安东等[4]以地沟毛油 38.5%、煎炸老油 57%、表面活性剂 4%、抗氧剂 0.5%为生物复合油相材料，制备的膨化硝铵炸药具有良好的爆炸性能。生物油相材料的研究和生产在一定程度上减少了民用爆破行业对石油产品的依赖性，缓解废弃生物油脂对环境的污染，具有较好的社会效益和经济效益。

岳中文等[5]使用废弃的食用油脂替代部分轻柴油用于混装铵油炸药生产，经实验室和现场混装车实验，混制成的多孔粒状铵油炸药的爆速满足国家标准要求，使用效果良好。与用纯轻柴油相比，生产成本明显降低。

专利CN101108917A[6]中制备了一种采用质稳、价低、原料易得的植物蜡与石油中间馏分调和出的植物型乳化炸药专用蜡，能够满足包装药复合蜡的要求。

以上的研究及应用表明，将矿山废润滑油就地回收，重新应用于混装炸药中是可行的，具有很好的经济效益和社会效益。不足的是，目前的研究和应用，都是将废弃用油直接加入到多孔粒状铵油炸药的复合油相中，只能部分添加，不能完全替代柴油使用，且目前尚不能加入到乳化炸药中使用。若能通过有效的处理，增加废油的添加比例，使其不仅能满足铵油炸药的使用要求，而且能满足乳化炸药的使用要求，势必能够得到大规模的推广应用，带来更大的经济效益和社会效益。

2 废润滑油的回收再生现状

2.1 国内废润滑油的回收再生现状

废润滑油的回收再生技术已经得到了广泛的关注，当前国内外通用的废油再生技术[7]如图1所示。

图1 当前通用的废油再生技术

硫酸-白土法精制废润滑油工艺，在生产过程中会产生酸水、酸渣、废白土等污染物，已被国家明令禁止。目前比较成熟的工艺主要有以下一些。

2.1.1 蒸馏-糠醛精制-白土精制工艺[8]

该工艺采用糠醛作为萃取剂来除去废润滑油中的非理想组分，通过不同的精制深度，获得不同的馏分油，综合回收率高达85%，获得的润滑油在色泽、闪点和黏度等方面的性能指标接近国家标准。但该工艺的投资偏大，成本高，对设备要求也高。

2.1.2 沉降-絮凝-白土精制工艺[9]

用絮凝剂将沉降后的废润滑油中的碳粒、胶质和沥青质等凝结，再通过离心除去，其中的可溶性炭黑和部分胶质、沥青质可回收。虽然不再使用硫酸酸化，但絮凝剂只是除去了废润滑油中的碳粒和油泥，其中大部分的非理想组分未得到精制，再生质量欠佳。此外，尚未找到一种絮凝时间短、性价比高的絮凝剂，且絮凝剂的回收问题仍未得到很好的解决。

2.1.3 分子蒸馏技术

分子蒸馏技术是在高真空技术条件下远低于常压沸点的分离过程。通过高真空使沸点大幅度降低，从而使废润滑油中的杂质在脱除时不发生分子断链和降解，既保证了产品黏度和闪点，又确保再生油的颜色浅。但是该工艺应用于实际生产中，仍有很多技术难题需要解决。目前山东理工大学设计完成了0.8m3三级分子蒸馏分离废润滑油的中试装置。

图2 分子蒸馏工艺流程

2.2 国外废润滑油再生工艺技术路线

2.2.1 KTI工艺

国际动力公司与海湾科技共同开发的KTI工艺，是先对废润滑油进行常压蒸馏除水及气体油，再在真空条件下，利用刮膜蒸馏器蒸馏出润滑油馏分。该工艺可以很好地除去废油中残留的含硫、氧及氮等混合物，但工艺复杂，对设备和操作的要求高。

图3 KTI工艺流程图

2.2.2 Meinken工艺

德国公司开发的Meinken工艺，是在硫酸-白土补充精制过程中，采用一种强力搅拌混合器来减少硫酸用量，使硫酸与废油能充分接触，然后再进行白土精制。此工艺得到的再生油的质量好，添加剂也几乎全部除去。

图4 Meinken工艺流程图

2.2.3 Kleen工艺

Kleen工艺采用加氢技术，对废润滑油先进行常压闪蒸脱水和燃料油，之后在减压汽提塔、薄膜蒸发器、Ni/Mo 催化剂固定床反应器上进行处理。该技术的处理效果好，但工艺复杂。工艺流程如图5所示。

图5 Kleen工艺流程图

2.3 再生废润滑油的新工艺

随着科技的发展和环保要求的不断升级，废油再生新工艺有很大的发展，包括超细过滤、分子蒸馏[10]、助溶剂法、亚临界二氧化碳萃取法[11]、溶剂精制萃取[12]等。各技术的工艺特点比较见表1。

润滑油再生工艺向着环保、无污染的方向发展，传统硫酸精制工艺对生态环境有破坏，加氢精制工艺是主流方向，但是对工艺、装备、操作的要求苛刻，因此迫切需要找到一种经济、污染小的废油再生工艺。

表1 各种废油再生技术的工艺特点比较

3 废润滑油就地回收在混装炸药中的应用

润滑油是乳化炸药中必不可少的组分之一，按照2019年国内200万t乳化炸药计算，需要消耗机油约8万t。润滑油在乳化炸药中既作为连续相，也作为可燃剂使用，其黏度对乳化炸药黏度和外观形态有显著影响。炸药生产企业一般会采购国标机械油或液压油。

造成润滑油变质劣化的主要原因[13]，是润滑油在使用和贮运过程中与空气接触氧化，在高速运转的部件中受热发生聚合、缩合、氧化等化学反应，产生深度氧化物如环烷酸皂类、高分子的沥青质和胶质炭渣等；以及混入的外来杂质如金属锈蚀产物、脱落的油漆、灰尘、砂土、运动件的磨损等形成的油泥。变质部分达到 5%～10%，润滑油就不能再继续使用了，必须进行报废处理[14]。

从润滑油的机理分析，绝大部分所谓废润滑油并未真正报废，油品变质的只是其中部分的烃类。若作为燃料添加到炸药中，此类变质的氧化物在理论上均可以参加爆炸反应，不存在“有害”之说。若回收的废润滑油的使用方向是混装炸药，对其性能的要求稍低，可采取更加简单的工艺。

目前，对废润滑油的绿色再生以及应用到混装炸药，尚未有系统的研究。对矿山废润滑油进行系统分析及再生工艺研究，开发一种绿色环保的技术路线，使劣化程度不同的废油得到再生，且再生后的润滑油可以直接用在现场混装乳化炸药或铵油炸药中，实现矿山废润滑油的就地处理和使用，将大大减少矿山危险废物的运输及可能对环境造成的危害。处理后的废油，可就地直接应用到矿山现场混装炸药中，将产生良好的经济效益和较好的社会价值，对于矿山的绿色循环发展具有实际意义。

4 结论

矿山废润滑油的组成复杂，一直以来对其绿色无害化处理和应用的研究从未间断，目前的研究焦点主要集中在废润滑油的完全再生利用。矿山废润滑油的就地回收再生及应用到现场混装炸药领域，尚未有系统的研究。由于现场混装炸药对润滑油的要求不高，因此开发一种适用于现场混装炸药的废润滑油再生工艺，具有积极的经济效益和社会效益。