Проблема ликвидации отходов, накопленных в результате деятельности предприятий нефтегазового комплекса, стоит сегодня достаточно остро, что в первую очередь связано с существенным ростом объемов производства. Разработка эффективных способов утилизации сделает возможным превращение вредных для окружающей среды соединений в ценные и безопасные продукты.

Известно, что при бурении скважин происходит сильное загрязнение почвы и воды буровыми шламами, содержащими углеводороды, тяжелые металлы, полимеры, а разлив нефти при ее добыче сопряжен с рядом негативных явлений, приводящих к разрушению почвы и «замазученности» огромных территорий.

Нефтяные шламы формируются в результате сброса в специальные амбары стойких эмульсий, отходов, образующихся в процессе подготовке нефти, продуктов зачистки резервуаров. Значительная часть отходов улавливается из канализационных линий, с площадок обслуживания оборудования, насосов, а также с мест аварий.

Исследованием свойств нефтяных шламов и разработкой способов их утилизации заняты ученые во всем мире. Весьма интересный способ использования нефтяных отходов для производства дорожно-строительных материалов разработали, к примеру, в Казахском национальном университете. Объектами исследования служили нефтешлам из верхнего слоя и загрязненный нефтью грунт из нижнего слоя амбара с нефтью, разлитой при разрыве магистрального нефтепровода Жетыбай-Узень-Атырау.

Извлечение органической части из нефтеотходов осуществляли экстракционным и термическим методами, а также на стационарной лабораторной установке термической переработки. Групповой состав извлеченной нефти определяли методом адсорбционной хроматографии. Физико-химические характеристики и компонентный состав образцов приведены в таблице 1.

Таблица1. Физико-химические характеристики и компонентный состав нефтяных отходов

Показатели Нефтяные отходы
нефтешлам загрязненный нефтью грунт
Плотность, кг/м3 1260 1665
Компонентный состав, мас.%:
  • Органическая часть
  • Вода
  • Минеральная часть
 
81,8
10,2
8,0		  
23,6
1,2
75,2
Температура застывания, ºС +40 +36

Выделенная из нефтешлама нефть содержит парафино-нафтеновые (40,84%), ароматические углеводороды (26,08%). Для нефти характерно значительное преобладание петролейно-бензольных смол (11,46%) над бензольными и спирто-бензольными смолами (4,33% и 4,53% соответственно). Содержание асфальтенов в нефтешламе составляет 12,76%. Таким образом, нефть, выделенная из нефтешлама экстракцией спирто-бензолом, отличается от обычных нефтей высоким содержанием парафинов, асфальто-смолистых веществ, что существенно затрудняет ее переработку.

Органическая часть загрязненного нефтью грунта представлена незначительным содержанием парафино-нафтеновых (6,49%) и высоким содержанием ароматических масел (28,12%). По сравнению с нефтью из нефтешлама очень высоко количество смол: петролейно-бензольные - 35,8%, спирто-бензольные – 14,57%, бензольные – 3,09%. Количество асфальтенов составляет 11,91%. Углеводородная фракция загрязненного грунта, таким образом, по составу может быть отнесена к высокосмолистым нефтям.

Казахскими учеными были проведены исследования твердых остатков после термического извлечения органической части на их пригодность в качестве компонентов холодных асфальтобетонных смесей. Твердый остаток, содержащий 15-20 мас.% нефтепродуктов в холодном состоянии, перемешивали с природным песком в количестве 30% по массе и ракушечной пылью в количестве 20-26% по массе (пыль ракушечника используется в качестве минерального наполнителя). В смесь добавляли горячий жидкий битум БНД 90/130 (4-5%по массе), смешивали в течение 15 мин до получения однородной вязкой массы.

В таблице 2 представлены физико-химические свойства асфальтобетонных смесей. Как видим, они соответствует требованиям ГОСТ 9128-84.

Таблица 2. Физико-механические показатели асфальтобетонных смесей

Физико-механические свойства Смесь ГОСТ 9128-84
1 2
Удельный вес, г/см3 2,18 2,2 -
Водонасыщение, об% 5,4 5,0 5,0 – 9,0
Набухание, об% 0,6 0,4 Не более 2,0
Предел прочности при сжатии, 20º С, кгс/см2 12,2 12,4 Не менее 12
Коэффициент водостойкости 0,62 0,63 Не менее 0,6

На первой стадии остатки нефти лишь разбавляют применяемый битум, прочность асфальтового покрытия возрастает за счет последующего окисления на открытом воздухе и увеличения вязкости битума.

Преимуществом асфальтобетонной смеси является низкая стоимость и уменьшение количество добавляемого битума. Результаты исследований дают основание рассматривать целесообразность промышленного получения битума и асфальтобетона из нефтеотходов, что позволило бы превращать вредные для окружающей среды соединения в ценные и безопасные продукты.