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含油CaCO_3污泥开发橡胶填料剂技术研究

作　者: 宋峰
导　师: 匡少平
学　校: 青岛科技大学
专　业: 物理化学
关键词: 含油污泥碳酸钙橡胶填料剂资源化
分类号: TQ330.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

含油碳酸钙污泥产生于石油开采和生产加工过程中。由于含油碳酸钙污泥成分复杂，难于处理，同时含有大量有毒物质，对生态环境和生产造成严重污染和破坏，因此必须对其进行处理。目前的处理技术有无害化和资源化处理技术，由于含油碳酸钙污泥中含有大量碳酸钙和一定量的石油，因此资源化处理已成为含油碳酸钙处理技术的主要发展目标。本文在目前含油碳酸钙污泥资源化处理技术基础上，结合含油污泥特征和轻质碳酸钙生产工艺，提出了将其加工为橡胶填料剂技术。为研究含油碳酸钙污泥粉体填料剂的性能和对橡胶性能的影响，将其应用于天然橡胶和合成橡胶试验，并进行了橡胶配方设计试验，同时在部分企业进行了应用试验。本论文包括以下内容：1、通过含油碳酸钙成分特征分析对该技术进行了可行性论证。含油碳酸钙污泥中Si、Ca、Al、Sr、Ba、Mg、Zn等大多数元素的化合物可作为橡胶配合剂；只要控制含油碳酸钙污泥加工后粉体的化学成分变化，特别是粉体中Mn、石盐、石油等含量，消除Cu、Cr、As等对橡胶品质的影响，可将低附加值的油田含油碳酸钙污泥，通过深加工转变为具有高附加值的橡胶填料剂。2、结合目前轻质碳酸钙的生产工艺设计了连续研磨型和间歇研磨型生产工艺，并对间歇研磨型工艺(搅拌介质研磨→分离脱水→泥饼打散干燥→筛分、打粉灌包)进行了中试。经检测，中试粉体粒径D50＜5μm，优于普通轻钙，化学成分均一稳定，Cr、Mn含量低于检出限。3、将小试和中试含油碳酸钙污泥填料剂用于合成橡胶和天然橡胶试验。相对于正在使用的普通轻钙橡胶填料剂，含油碳酸钙污泥填料剂在橡胶中的分散性以及橡胶的焦烧时间、硫化时间与之相近，交联性能明显优于普通轻钙；硬度、拉伸强度、拉断伸长率等主要力学性能与普通轻钙样品相当；100℃×72h的热氧老化后，邵A硬度和拉伸强度稍优于轻钙样品，拉断伸长率的变化率稍大。含油污泥碳酸钙填料剂对橡胶的加工性能、力学性能和热空气老化性能等均接近或优于使用轻质碳酸钙的橡胶产品，可代替轻质碳酸钙在橡胶中的使用。4、中试粉体中NaCl平均含量为2.26％，实验证明，在此含量范围内，盐对橡胶性能的影响很小；石油类物质(含量为0.86％)的存在对橡胶加工性能和力学性能有利。粉体中MnO的含量为0.17％-0.18％，在此含量范围内，Mn含量与橡胶的加工性能、力学系能及老化性能没有明显的相关性。5、将中试含油碳酸钙污泥填料剂用于橡胶配方试验，并在部分企业进行了工程应用试验。设计并试验了四个橡胶制品配方：天然橡胶输送带覆盖胶、丁苯胶输水胶管、胶丁腈鞋底胶、汽车内胎。经检测，制品性能符合行业和国家标准。在部分企业进行的工程应用试验效果良好。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章前言  10-12
第二章文献综述  12-34
  2.1 含油污泥的性质和危害  12
  2.2 目前国内外含油污泥主要处理技术  12-17
    2.2.1 含油污泥无害化处理技术  12-15
    2.2.2 含油污泥资源化利用技术  15-17
  2.3 橡胶及其加工  17-21
    2.3.1 配合系统  17-18
    2.3.2 橡胶加工过程  18
    2.3.3 测试  18-19
    2.3.4 橡胶用补强填料剂  19-21
  2.4 CaCO_3及其在橡胶中的应用  21-25
    2.4.1 CaCO_3的特点和加工技术  21-22
    2.4.2 CaCO_3在橡胶产品中的应用  22-23
    2.4.3 CaCO_3主要参数对橡胶性能的影响  23-25
  2.5 粉体加工技术与设备  25-33
    2.5.1 粉体研磨技术  26-27
    2.5.2 脱水技术  27-29
    2.5.3 干燥技术  29-32
    2.5.4 分级技术  32-33
  2.6 课题的提出及研究内容  33-34
第三章含油碳酸钙污泥开发橡胶填料剂技术可行性分析  34-40
  3.1 中原油田含油碳酸钙污泥成分特征分析  34
  3.2 含油碳酸钙污泥化学成分对橡胶填料剂的影响  34-40
    3.2.1 镁、钡、钙、锌的影响  34-35
    3.2.2 硅的影响  35
    3.2.3 铝的影响  35-36
    3.2.4 铁的影响  36-37
    3.2.5 石油类物质的影响  37
    3.2.6 氯化钠的影响  37-38
    3.2.7 CaCl_2的影响  38
    3.2.8 Cu、Cr、As的影响  38
    3.2.9 pH值的影响  38-40
第四章含油CaCO_3粉体加工实验  40-49
  4.1 研磨工艺及实验  40-42
    4.1.1 HY-超细研磨机研磨实验  40-41
    4.1.2 搅拌球磨机中试研磨实验  41-42
  4.2 脱水工艺及实验  42
  4.3 干燥工艺及实验  42
  4.4 筛分工艺及实验  42-43
  4.5 粉体生产工艺设计  43-45
    4.5.1 连续研磨型粉体生产工艺  43-45
    4.5.2 间歇研磨型粉体生产工艺  45
  4.6 含油污泥粉体加工结果分析  45-46
  4.7 含油污泥开发橡胶填料剂的环境影响  46-49
第五章含油碳酸钙填料剂橡胶工程实验研究及讨论  49-80
  5.1 实验方法、原材料、设备及主要性能测试方法  49-50
    5.1.1 主要原材料  49
    5.1.2 主要实验设备  49
    5.1.3 实验方法  49
    5.1.4 性能测试  49-50
  5.2 实验一:小型实验生产粉体橡胶工程实验(合成橡胶实验)  50-53
    5.2.1 实验目的及样品处理  50
    5.2.2 实验配方  50
    5.2.3 实验结果及讨论  50-53
  5.3 实验二:小型实验生产粉体橡胶工程实验(天然橡胶实验)  53-55
    5.3.1 实验目的及样品处理  53
    5.3.2 实验配方  53
    5.3.3 实验结果及讨论  53-55
  5.4 实验三:中试生产粉体第一次橡胶工程实验  55-62
    5.4.1 样品来源与选取  55-56
    5.4.2 实验配方  56
    5.4.3 实验结果与讨论  56-62
  5.5 实验四:中试生产粉体第二次橡胶工程实验  62-66
    5.5.1 样品来源与选取  62
    5.5.2 实验配方  62
    5.5.3 实验结果与讨论  62-66
  5.6 实验五:中试生产粉体第三次橡胶工程实验  66-70
    5.6.1 样品来源与选取  66
    5.6.2 实验配方  66
    5.6.3 实验结果与讨论  66-70
  5.7 盐-油对橡胶品质的影响实验  70-76
    5.7.1 第一次油-盐影响实验  70-74
    5.7.2 第二次油-盐影响实验  74-76
  5.8 Mn对橡胶性能的影响  76-78
    5.8.1 样品选择  76
    5.8.2 实验方法  76
    5.8.3 实验结果与讨论  76-78
  5.9 粉体化学成分与橡胶性能相关性特征  78
  5.10 粉体在橡胶中的分散性特征  78-80
第六章含油碳酸钙填料剂橡胶工程应用实验  80-87
  6.1 含油粉体橡胶配方实验研究  80-86
    6.1.1 天然橡胶输送带覆盖胶配方实验  80-81
    6.1.2 丁苯胶输水胶管胶配方实验  81
    6.1.3 丁腈鞋底胶配方实验  81-83
    6.1.4 汽车内胎配方实验  83
    6.1.5 橡胶配方检验结果  83-86
  6.2 含油粉体在橡胶企业中的扩大应用实验  86-87
第七章结论  87-88
参考文献  88-92
致谢  92-93
攻读学位期间发表的学术论文目录  93-94

含油CaCO_3污泥开发橡胶填料剂技术研究

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