Нефтешламы, образующиеся при добыче и переработке нефти, являются одними из самых сложных для утилизации отходов. На каждые 500 тонн добытой нефти приходится около тонны шлама, состоящего из смеси углеводородов, воды, тяжелых металлов и химических реагентов. Попадая в окружающую среду, эти вещества наносят серьезный ущерб экосистемам, отравляя почву и грунтовые воды. Традиционные методы обезвреживания нефтешламов, такие как пиролиз — термическая обработка в бескислородной среде, — позволяют снизить их токсичность, но оставляют после себя углеродсодержащий остаток, который до сих пор не находил практического применения.
Ученые Пермского Политеха предложили решение этой проблемы, разработав технологию использования пиролизного остатка нефтешламов в производстве керамики. Введение 15-20% углеродсодержащего материала в глинистую смесь не только делает керамику более пористой и прочной, но и снижает энергопотребление при ее обжиге. Это открывает новые возможности для переработки опасных отходов нефтяной промышленности и создания качественных строительных материалов.
Керамика традиционно изготавливается из глины с добавлением различных компонентов, улучшающих ее свойства. Часто в состав вводят выгорающие материалы, такие как уголь, торф или древесные опилки, которые увеличивают пористость и снижают затраты на сырье. Однако использование остатков пиролиза нефтешламов оказалось еще более эффективным. В ходе экспериментов ученые установили, что добавление этого материала позволяет снизить температуру обжига с 1150 до 1080 градусов, что существенно экономит энергию. Кроме того, каждый килограмм углеродсодержащего продукта заменяет 762 грамма глины и сокращает энергозатраты на 1,28 МДж.
Важным этапом исследования стал подбор оптимальных параметров производства. Ученые создали несколько образцов керамики с разным содержанием пиролизного остатка (от 10% до 30%) и провели серию испытаний при температурах от 900 до 1200 градусов. Наилучшие результаты показали образцы с 15-20% добавки — они обладали высокой пористостью и прочностью благодаря образованию стеклофазы в структуре материала.
Внедрение этой разработки в промышленность позволит значительно сократить объемы накопленных нефтесодержащих отходов и создать экономически выгодный цикл их переработки. Ученые отмечают, что дальнейшие исследования будут направлены на оптимизацию технологии и расширение сфер применения полученной керамики.
Ранее ученые ПНИПУ разработали программу, которая помогает рассчитывать глубину фундаментов и несущую способность свай, строить графики зависимости нагрузки от осадки конструкции и предсказывать ее поведение в будущем.