镁废渣固化油泥掺配水煤浆的燃烧及气化性能研究

李霁阳，沈燕宾，李俊莉，许磊，王佳，周渝，张颖，李俊华

(陕西省石油化工研究设计院，陕西 西安 710054)

油泥是一种石油和水、泥沙组成的稳定胶状体系。所含的有机物、N、S、Cl等具有持续环境风险[1-8]。现多采用生化、热解、焚烧等工艺处理，但存在能耗高、处置不彻底等问题[9-10]。油泥掺配水煤浆工艺，利用1 200 ℃的纯氧环境，将C、H资源转化为CO、H2合成气[11-12]，但油泥的长距离、连续输送存在较大难题[13-14]。

镁冶炼废渣(MSW)是皮江法(Pidgeon)冶炼工艺过程产生固废，主要成分为：CaO 45%～55%、SiO215%～35%、Mg 4%～8%、Fe2O33%～6%[15-17]。利用MSW固化油泥解决输送问题的同时，还可以利用所含C、H、Ca和Mg等资源，故研究其燃烧性能及气化特性具有重大意义。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

油泥取自吴起长官庙联合站沉降罐底含油污泥;煤取自四海煤矿烟煤;金属镁冶炼废渣取自京府煤化镁冶炼还原废渣。

769YP-15A液压机；DS2-1000N抗压强度测定仪；5E-C5500自动量热仪；MG/5Vario plus烟气分析仪。

1.2 工业及机械性能分析

煤和油泥的工业分析和元素分析见表1。以C(煤粉)∶C(油泥)∶C(MSW)=60∶30∶10的质量配比350 kN压力下固化样品，固化物机械性能实验结果见表2。

表1 煤和油泥的工业分析结果Table 1 Industrial analysis results of coal and oil sludge

表2 固化物的机械性能实验结果Table 2 Mechanical performance test results

由表2可知，其强度、热稳定性、跌落强度等指标满足《洁净型煤》DB 61/350—2004的要求[18]。

2 结果与讨论

2.1 燃烧性能及动力学

热重分析广泛用于燃烧过程特性的研究，以10%比例掺配油泥固化物所制备的油泥水煤浆为研究对象，研究其在氧气氛围下的燃烧性能，所得TG-DTG曲线见图1。

图1 油泥水煤浆TG-DTG曲线图Fig.1 TG-DTG curve of oil sludge CWS

由图1可知，DTG曲线在25～150 ℃、 200～500 ℃时有2个明显吸热峰。25～150 ℃区间的吸热峰是由样品中的水和轻质组分挥发产生，200～500 ℃区间的吸热峰因样品充分燃烧产生，在500 ℃ 后，TG和DTG曲线趋于平缓，水煤浆氧化燃烧过程结束。……