CN104004581A - 轧制油泥的净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轧制油泥的净化方法，该方法包括以下工艺步骤：a、自然沉降，将轧制油泥先进行自然沉降后，提取上层油液，剩下为沉降油渣；b、调质，在自然沉降后的沉降油渣中加入调质剂并进行搅拌，搅拌后静置；c、絮凝，在调质后的油渣中加入絮凝剂并进行搅拌，搅拌后静置；d、离心，对经絮凝处理后的油渣进行离心处理，得到离心油液；e、膜分离，对自然沉降后提取的上层油液和离心后得到的离心油液进行膜分离，得到清油液；f、吸附，在膜分离得到的清油液中添加吸附剂并进行搅拌；g、过滤，将吸附后的油液进行过滤，得到基础油。采用本发明的轧制油泥的净化方法，无有害气体释出，对环境的影响小且废油再生时间短。

Description

轧制油泥的净化方法

技术领域

本发明涉及废弃油泥的处理方法，尤其涉及一种轧制油泥的净化方法。

背景技术

在钢材轧制过程中，为追求高速、高效、高质，降低动力消耗，减少轧辊磨损，确保冷却效果，避免锈垢混入，稳定轧制负荷，需选用合适的润滑油。轧制油的润滑系统对轧机的生产能力和产品质量有直接影响。

为提高润滑油的使用率，确保轧制产品质量，现代新建的用于多辊轧机的润滑系统均采用具有自动反冲洗功能的过滤系统。以法国DMS产森吉米尔不锈钢板带二十辊轧机为例，其过滤原理是利用可反冲洗的滤芯过滤。轧制油经轧机轧制使用后流入脏油箱，经一次泵打入主过滤器过滤后流入净油箱，污物留在滤芯之外，净油箱油泵再打入轧机循环使用。当主过滤器压差过大时，进入主滤芯反冲洗状态。反冲洗产生的废油进入污油箱自然沉降，其上部油液继而进入二级过滤器。二级过滤器也具有反冲洗功能，二级过滤后清液打入脏油箱，污物进入污油箱。根据生产需要，污油箱底部油泥（轧制油泥）需定期排出。

从工艺流程可见，轧制油泥在排出润滑系统之前，将反复经历轧制、过滤、反冲洗、自然沉降等过程，并受到温度、压力、空气、灰尘、金属接触等多重作用，直至形成无法继续回用的轧制油泥。经分析，这部分轧制油泥与常规的废润滑油（如废机油、动力油、液压油、齿轮油，轴承油、真空泵油、透平油等）的主要区别如下：（1）固相含量高达5～15%、多为极细的炭黑、胶质、沥青、金属等杂质；（2）固相颗粒与油液高度乳化、自然沉降难度大，1个月的自然沉降高度小于10～15%；（3）色泽墨黑，颗粒细粘，杂质含量高；（4）因轧制温度不高，润滑油氧化程度不太严重，有效成分变化较小，经固液分离和细微颗粒去除后，上清油液返回利用价值大。

针对此类轧制油泥，国内外未有回收利用的相关报道。参照含固量很低的常规废润滑油的再生工艺，目前已有数十种，主要包括酸洗、少酸洗、无酸洗、加氢精制等方法。专利CN102657959A，CN102295982A公开的硫酸一白土法工艺简单，可生产出合格的基础油，但白土用量大、设备腐蚀严重、酸渣和废气污染环境，已成为国家明令禁止的方法；专利CN101092585A，CN101319166A，CN102373108A公开的分子精馏工艺作为目前较新的废油再生工艺，利用了分子蒸馏器高真空、低温操作的优点，避免了油品氧化，但不能处置氧化变质、乳化严重、酸值偏高的废油，且存在异味难去除、再生油颜色较深的问题。

根据《废矿物油回收利用污染控制技术规范》(HJ607-2011)，废矿物油的再生处理宜采用沉降、过滤、蒸馏、精制、催化裂解等工艺，可根据废矿物油污染程度、再生产品质量要求选择，鼓励采用无酸废油再生技术，不得使用硫酸—白土法再生废矿物油。

借鉴常规废润滑油的各种再生工艺，轧制油泥的再生工艺，应朝工艺过程环保、操作条件温和、废油回收率高、再生成本较低的方向发展。若能采用物理、化学或物理-化学联合手段，强化轧制油泥的沉降过程和胶质颗粒的去除，并将上清油液和底泥分离后，分别回收利用，这对于回收废油、节省处置费用、实现冷轧机组废旧油的闭路循环和危险废物的妥善处置，都具有积极意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种轧制油泥的净化方法，其能够避免油泥净化过程对环境的影响以及缩短废油再生时间。

为实现上述目的，本发明的轧制油泥的净化方法，包括以下工艺步骤：

a、自然沉降，

将轧制油泥先进行自然沉降后，提取上层油液，剩下为沉降油渣；

b、调质，

在自然沉降后的沉降油渣中加入调质剂并进行搅拌，搅拌后静置；

c、絮凝，

在调质后的油渣中加入絮凝剂并进行搅拌，搅拌后静置；

d、离心，

对经絮凝处理后的油渣进行离心处理，得到离心油液；

e、膜分离，

对自然沉降后提取的上层油液和离心后得到的离心油液进行膜分离，得到清油液；

f、吸附，

在膜分离得到的清油液中添加吸附剂并进行搅拌；

g、过滤，

将吸附后的油液进行过滤，得到基础油。

所述步骤b中，调质剂的添加量为所述沉降油渣重量的1～15%，调质时间为10～30min，搅拌速度200～500r/min；搅拌后静置1～3h。

所述调质剂为生石灰、水泥、粉煤灰、煤粉和硅藻土中的一种或几种。

所述步骤c中，絮凝剂的添加量为所述沉降油渣重量的0.005～1.0%，絮凝时间为0.5～2h，絮凝搅拌速度为50～200r/min，搅拌后静置1～3h。

所述絮凝剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、阳离子聚丙烯酰胺、碳酸钠、硅酸钠、聚乙二醇、聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硅酸、聚合硅酸铝、聚合硫酸铁中的一种或几种。

所述步骤f中，吸附剂的添加量为所述清油液重量的1～10%，清油液的温度控制在60～100℃，搅拌时间为10～30min。

所述吸附剂为活性白土、硅藻土、膨润土、凹凸棒土中的一种。

本发明的轧制油泥的净化方法，与传统硫酸一白土工艺相比，本发明属于无酸碱的废油物理净化工艺，净化过程无酸渣、碱渣排放，无有害气体释出，对环境的影响小。本发明的轧制油泥的净化方法，能耗低、油品有效成分损耗少，废油再生时间短，特别适用于中小企业对废油泥的再生处理。本发明的轧制油泥的净化方法，针对轧制油泥，调质、絮凝后直接离心分离，不仅使得离心油渣更易于利用，还节省了后续脱色白土的用量；本发明的轧制油泥的净化方法，操作简单、成本低，基础油回收率高。

具体实施方式

本发明中，轧制油泥自然沉降后的沉降油渣经调质、絮凝、离心后得到离心油液，离心油液与自然沉降的上层油液混合，经过膜分离、吸附和过滤，得到的基础油可返回工艺使用，净化过程产生的离心油渣和膜滤渣可用作建材原料或燃料。

本发明的轧制油泥的净化方法，包括以下工艺步骤：

a、自然沉降

本发明的轧制油泥，为金属加工中轧制机组润滑油过滤系统排放的废弃油泥，固相含量高达5～15%，呈粘稠状，色泽墨黑，底泥细粘，重金属含量高，油分大，既是一种难以利用的工业危险废物，其又有回收利用的价值。

因轧制油泥自然沉降性较差，将轧制油泥先进行自然沉降1～3天后，提取上层油液，剩下为沉降油渣。

b、调质

在自然沉降后的沉降油渣中加入调质剂并进行搅拌，调质时间为10～30min，搅拌速度200～500r/min；搅拌后静置1～3h。

轧制油泥固体颗粒表面吸附同种电荷，相互排斥，加之严重乳化，极难脱稳，使得油、泥、水分离比较困难。轧制油泥的调质是通过调整固体粒子群的性状和排列状态，使得原油与固体颗粒分离、油滴聚合，以改善油、泥分离效果。根据离心油渣的用途，所述的调质剂选自生石灰、水泥、粉煤灰、煤粉、硅藻土中的一种或几种，添加比例为所述沉降油渣重量的1～15%。如油渣用于建材原料（如制砖、砌石、柏油路增强剂等），则加入水泥或粉煤灰；如油渣用作燃料（如煤球、蜂窝煤基料等），则加入煤粉；如油渣用作油墨原料、沥青炭黑或沥青调和料，则加入硅藻土或生石灰。

c、絮凝

在经调质处理后的油渣中加入絮凝剂，絮凝时间为0.5～2h，絮凝搅拌速度比调质过程搅拌速度要小，一般为50～200r/min，搅拌后，静置1～3h。

絮凝剂能破坏轧制油泥体系的稳定，使废油中的氧化物钝化，同时通过其吸附架桥、网捕作用把废油中的积炭、颗粒、胶泥等缠绕包裹起来，在外界提供的动力情况下脱稳沉淀下来，为后续离心过程的固液分离创造条件。所述絮凝剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)、碳酸钠、硅酸钠、聚乙二醇、聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铝(PAS)、聚合硅酸(PS)、聚合硅酸铝(PASI)、聚合硫酸铁（PFS）等一种或几种，总添加比例为所述沉降油渣重量的0.005～1.0%，优选0.05～0.2%的聚二甲基二烯丙基氯化铵和0.05～0.5%阳离子聚丙烯酰胺的混合物。

d、离心

对经絮凝处理后的油渣进行离心处理，分离成离心油渣和离心油液。

经调质、絮凝后，油渣中的碳粒、胶质、沥青质、金属氧化物颗粒等固体污染物已发生絮凝沉降作用，通过离心机高速旋转产生的强大离心力，即可实现固液分离，离心油渣单独排出，离心油液进入膜分离步骤，离心油渣可以用于其它用途。

所述离心处理所采用的离心机为卧式螺旋离心机、三足式离心机、碟片式分离机、管式分离机中的一种，优选管式分离机。

所述离心处理的离心转速为2000～6000r/min，离心时间为5～30min，转速越高，离心时间越长，油渣所受离心力越大，离心沉降速度越快，分离效果越好，但当离心转速和离心时间达到一定的值时，固液分离效果增幅效果已不明显，本发明中，优选的离心转速为5000r/min，离心时间为20min。

e、膜分离

对所述自然沉降后提取的上层油液和离心后的离心油液进行膜分离，得到清油液。

膜分离是利用特殊的薄膜对液体中某些成分进行选择性透过的方法，由于其兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域。

膜材料的性质和化学结构对膜分离性能起着决定性的影响，本发明的膜分离所采用的膜材料为陶瓷膜、金属膜、分子筛炭膜、玻璃膜和高分子有机膜中的一种，优选陶瓷膜，陶瓷膜具有较佳的分离效率。

膜分离所采用的膜分离组件，为板框式、圆管式、螺旋卷式、中空纤维式、毛细管式中的一种，优选圆管式膜组件。

以一套含加热组件、储罐、增压泵、膜分离组件的圆管式无机陶瓷膜微滤装置为例，具体膜分离过程为：自然沉降后的上层油液和离心后的离心油液储存在储罐内，加热后，通过增压泵，被压入膜分离设备，进行膜分离。油液的循环压力控制在1～5公斤，膜分离后的清油液进入下一工艺步骤即吸附步骤，其余废油返回储料罐，再次循环、回收，经过多次循环后，废油的固体残渣浓度提高，回收效率降低，此时，可排出膜滤渣，清洗陶瓷膜，为下一轮膜分离做准备。

所述的陶瓷膜，支撑层为氧化铝，分离层至少为氧化铝、氧化锆、氧化硅或氧化钛中的一种，膜平均孔径为100-1000nm。

所述的加热组件，可使油液进行膜分离的温度控制在50～120℃，这样可使油液粘度降低，有利于提高过滤速度。

f、吸附

在膜分离得到的清油液中添加吸附剂并进行搅拌，所述吸附剂添加比例为所述清油液重量的1～10%，清油液的温度控制在60～100℃，搅拌时间为10～30min。

利用吸附剂的物理、化学吸附能力和脱色能力，可进一步去除油液中的酸性物质、胶状和沥青质，改善油品的酸值、残炭、颜色、安定性和电气性能。

所述吸附剂为活性白土、硅藻土、膨润土、凹凸棒土中的一种，优选活性白土。

以活性白土为吸附剂，具体吸附步骤为：维持清油液温度60～100℃，加入活性白土（若是普通白土，需作活化处理，具体活化工艺属于本领域通悉技术）。活性白土的添加比例为清油液重量的1～10%，搅拌10～30min后放置。

g、过滤

将吸附后的油液进行过滤，得到基础油。

过滤是油液净化的最后一道工序，其目的是进一步去除油中的杂质和残存的白土，主要利用过滤介质两侧的压力差，使油液通过时固体杂质被阻留下来。

所述的过滤步骤，过滤材料可为金属丝网、编织物、毛毡、滤纸、玻璃纤维中的一种，为改善过滤速度，可将油液温度保持在50～100℃，也可加入硅藻土、凹凸棒土等材料作为复配助滤剂，复配助滤剂的添加比例为油液重量的0.1～0.5%。

轧制油泥经过以上步骤的物理净化，油品理化指标得到较大改善，固相颗粒等杂质几近去除，色泽由黑转黄，基本上达到或接近该级别基础油标准，可返回轧制生产线继续使用。

基于本发明所得到的基础油，若加入抗氧化剂、抗磨剂、清静剂、分散剂、泡沫抑制剂、流点改善剂、粘度指数增进剂、防腐防锈剂等的一种或多种，还可进一步提高油品的使用等级。

实施例1

轧制油泥取自某钢企冷轧厂DMS20辊可逆式冷轧机组，色泽墨黑，底泥粘稠，经分析，主要含有两部分物质：液态的油和固态的泥，其中液相90%，固相10%，油泥经干化，发现元素成分以Si、Ca、Fe、Cr、Ni、Al为主，并含有微量Mg、Zn、Pb、P等元素（含量之和小于1%）。此外，在预实验中发现，轧制油泥沉降性差，1个月的自然沉降高度仅为10%，固液分离十分困难。

取此轧制油泥50L，按本发明的轧制油泥的净化方法的工艺步骤进行净化：

轧制油泥自然沉降1天后，得到3L上层油液；将自然沉降后的沉降油渣取出，加入所述沉降油渣重量的8%的粉煤灰和2%的水泥，在500r/min的搅拌速度下调质15min，静置1h；再加入0.1%的聚二甲基二烯丙基氯化铵和0.5%的阳离子聚丙烯酰胺，在50r/min的搅拌速度下絮凝1h后，静置1h。

将经过调质、絮凝的油渣置于分离室容积为50L的高速管式分离机内，在转速为5000r/min下，离心20min，离心油渣（约9L）单独排出，用作制砖原料；将离心分离得到的约37L离心油液和自然沉降得到的上层油液3L一起加热至90℃，通过增压泵（油液的循环压力控制在3～5公斤）压入圆管式陶瓷膜微滤装置（陶瓷膜的支撑层和分离层均为氧化铝，膜平均孔径为200nm。）进行膜分离，膜分离后的清油液进行吸附，向清油液中添加清油液重量的8%的活性白土，搅拌15min；然后维持油液温度为80℃，采取三层金属丝网（孔径分别为：5μm、1μm和0.2μm）进行过滤。

轧制油泥经过以上步骤的物理净化，共得到32L基础油（废油再生率约64%）。

油泥净化前、净化后以及轧制新油的关键指标对比，如表1所示。可见，经本工艺净化后，油品理化指标得到较大改善，固相颗粒等杂质几近去除，色泽由黑转黄，基本上达到或接近该级别基础油标准，可返回轧制生产线继续使用。

表1轧制油泥净化效果对比

实施例2

取与实施例1相同的轧制油泥50L，按本发明的轧制油泥的净化方法的工艺步骤进行净化：轧制油泥自然沉降2天后，得到3.5L上层油液；将自然沉降后的沉降油渣取出，加入所述沉降油渣重量的5%的煤粉，在400r/min的搅拌速度下调质30min，静置1.5h；再加入0.2%的聚二甲基二烯丙基氯化铵和0.05%的CPAM，在50r/min的搅拌速度下絮凝2h后，静置2h。

将经过调质、絮凝的油渣置于分离室容积为50L的高速管式分离机内，在转速为6000r/min下，离心15min，离心油渣（约8.5L）单独排出，用作蜂窝煤原料；将离心分离得到的约37L离心油液和自然沉降得到的上层油液3.5L一起加热至80℃，通过增压泵（油液的循环压力控制在3～5公斤），压入板框式陶瓷膜微滤装置（陶瓷膜的支撑层和分离层分别为氧化铝和氧化锆，膜平均孔径为100nm。）进行膜分离，膜分离后的清油液进行吸附，向清油液中添加清油液重量的10%的硅藻土，搅拌20min；然后维持油液温度为95℃，采取两层玻璃纤维滤芯（孔径分别为：5μm和0.5μm）进行过滤。

轧制油泥经过以上步骤的物理净化，共得到28L基础油（废油再生率约54%）。

油泥净化前、净化后以及轧制新油的关键指标对比，如表2所示。可见，经本工艺净化后，油品理化指标得到较大改善，固相颗粒等杂质几近去除，色泽由黑转黄，基本上达到或接近该级别基础油标准，可返回轧制生产线继续使用。

表2轧制油泥净化效果对比

实施例3

取与实施例1相同的轧制油泥50L，按本发明的轧制油泥的净化方法的工艺步骤进行净化：轧制油泥自然沉降3天后，得到4L上层油液；将自然沉降后的沉降油渣取出，加入所述沉降油渣重量的8%的生石灰，在300r/min的搅拌速度下调质15min，静置1h；再加入0.5%的硅酸钠和0.5%的聚合硫酸铝，在100r/min的搅拌速度下絮凝1h后，静置1h。

将经过调质、絮凝的油渣置于分离室容积为50L的高速管式分离机内，在转速为4000r/min下，离心30min，离心油渣（约8L）单独排出，用作沥青调和料原料；将离心分离得到的约36L离心油液和自然沉降得到的上层油液4L一起加热至100℃，通过增压泵（油液的循环压力控制在2～4公斤），压入螺旋卷式陶瓷膜微滤装置（陶瓷膜的支撑层和分离层分别为氧化铝和氧化钛，膜平均孔径为500nm。）进行膜分离，膜分离后的清油液进行吸附，向清油液中添加清油液重量的10%的膨润土，搅拌20min，静置沉降1h；然后维持油液温度为100℃，采取三层滤纸（孔径分别为：5μm、1μm和0.5μm）进行过滤。

轧制油泥经过以上步骤的物理净化，共得到31L基础油（废油再生率约62%）。

油泥净化前、净化后以及轧制新油的关键指标对比，如表3所示。可见，经本工艺净化后，油品理化指标得到较大改善，固相颗粒等杂质几近去除，色泽由黑转黄，基本上达到或接近该级别基础油标准，可返回轧制生产线继续使用。

表3轧制油泥净化效果对比

Claims (7)

1.一种轧制油泥的净化方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：

a、自然沉降，

将轧制油泥先进行自然沉降后，提取上层油液，剩下为沉降油渣；

b、调质，

在自然沉降后的沉降油渣中加入调质剂并进行搅拌，搅拌后静置；

c、絮凝，

在调质后的油渣中加入絮凝剂并进行搅拌，搅拌后静置；

d、离心，

对经絮凝处理后的油渣进行离心处理，得到离心油液；

e、膜分离，

对自然沉降后提取的上层油液和离心后得到的离心油液进行膜分离，得到清油液；

f、吸附，

在膜分离得到的清油液中添加吸附剂并进行搅拌；

g、过滤，

将吸附后的油液进行过滤，得到基础油。

2.如权利要求1所述的轧制油泥的净化方法，其特征在于，所述步骤b中，调质剂的添加量为所述沉降油渣重量的1～15%，调质时间为10～30min，搅拌速度200～500r/min；搅拌后静置1～3h。

3.如权利要求1或2所述的轧制油泥的净化方法，其特征在于，所述调质剂为生石灰、水泥、粉煤灰、煤粉和硅藻土中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的轧制油泥的净化方法，其特征在于，所述步骤c中，絮凝剂的添加量为所述沉降油渣重量的0.005～1.0%，絮凝时间为0.5～2h，絮凝搅拌速度为50～200r/min，搅拌后静置1～3h。

5.如权利要求1或4所述的轧制油泥的净化方法，其特征在于，所述絮凝剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、阳离子聚丙烯酰胺、碳酸钠、硅酸钠、聚乙二醇、聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硅酸、聚合硅酸铝、聚合硫酸铁中的一种或几种。

6.如权利要求1所述的轧制油泥的净化方法，其特征在于，所述步骤f中，吸附剂的添加量为所述清油液重量的1～10%，清油液的温度控制在60～100℃，搅拌时间为10～30min。

7.如权利要求1或6所述的轧制油泥的净化方法，其特征在于，所述吸附剂为活性白土、硅藻土、膨润土、凹凸棒土中的一种。