油页岩资源储量巨大,是石油资源最佳补充能源,被视为人类能源的新希望。由于油页岩的强度较低,粉末油页岩的产率很大,但却得不到合理利用。本文以油页岩粉末的综合利用为主线,优化出了适用于油页岩粉末成型的粘结剂和成型工艺,并进行了工业试验,证明了油页岩粉末成型替代块岩入炉干馏的可行性。 采用铝甑低温干馏法测得窑街油页岩(YJOS)干基含油率为10.37%,属高品位油页岩。对YJOS干馏气的气相色谱分析发现,其干馏气的主要可燃成分是 H2和CH4,其次是C2H6、CO和C2H4;通过模拟蒸馏和GC-MS分析得知,YJOS页岩油的主要成分为脂肪链烃,其柴油馏分占总质量的65;,重油馏分约占30;,而汽油馏分仅占5;。对半焦的红外分析发现,经过热解半焦中完全消失了位于2925 cm-1和2850cm-1的脂肪烃的C-H特征吸收峰,说明油页岩热解过程中脂肪烃完全分解析出。 以单因素变量方法研究了YJOS粉末的热解特性,结果发现当热解温度控制在500~550℃、升温速率为10℃/min、原料粒度为0.2~2mm、持温时间为10~20min时产油率最高。 通过对多种粘结剂的优化选择,得到了HPU-A和HPU-B两种既廉价效果又好的油页岩粉末成型粘结剂。其中粘结剂 HPU-A生产的页岩球需要进行干燥处理,而 HPU-B粘结剂生产的页岩球自然晾干即可。虽然两种粘结剂的粘结机制不同,但当加入质量分数为5;的粘结剂时,均可生产出冷强度大于400N/球、热态强度大于200N/球的页岩球。以HPU-B为粘结剂进一步研究发现,当原料粒度为3mm以下、页岩球直径选择30~40mm时,生产的页岩球不但能满足强度的要求,而且其油产率较高,残油率较低,效果最佳。 以YJOS粉末为原料,选用HPU-B为粘结剂,进行了工业成型试验,页岩球经过自然干燥后强度较高,能满足运输、堆存等要求。在不改变SJ-Ⅳ型干馏方炉操作参数的条件下,以100;页岩球入炉干馏,炉况运行正常。半焦落入熄焦池后有部分碎裂但不影响刮板机顺利刮出,刮板机运行正常。YJOS粉末成型及其入炉干馏中试试验取得成功。