典型废矿物油的生产工艺及其重金属浓度特征

马虎林

(宁夏锦河能源科技有限公司，宁夏 银川 750021)

1 典型废矿物油基本概述

1.1 废矿物油的含义

废矿物油就是一种对矿物能源提取精炼后，在开采、加工和使用过程中因为受到外界因素影响，改变了本身的物理性能和化学性能而不能继续使用的矿物油。一般情况下，废矿物油中会有一些有毒有害的物质残留，例如重金属物质、苯系物等。如果在处理废矿物油时没有采取适当的处理方案，会严重污染环境，并且会使土壤产生毒素，导致植物死亡，对人体健康也会造成严重威胁。

但是，废矿物油还有比较高的再生利用价值，通过一些再生技术可以将废矿物油转化为基础油、柴油以及燃料油等可使用产品。再生利用技术也是我国目前对废矿物油主要的研究方向。 废矿物油是一种危险废物和资源的共同体，因为这种双重属性，所以，现阶段国内很多相关研究都比较注重对废矿物油的再生利用技术的研发和创新，对废矿物油中的污染物特征与归趋问题的研究比较少。本文主要根据对几种典型废矿物油中的重金属浓度特征进行分析研究，同时对典型废矿物油的再生利用工艺中的重金属归趋进行分析，为废矿物油的污染评价提供具体准确的参考数据。

1.2 典型废矿物油的材料和处理方法

首先，选定某车辆维修、化工合成等典型废矿物油生产企业，进行典型废矿物油的生产工艺调查，对典型废矿物油进行取样。采样时，将废矿物油混匀，保证取样具有代表性。采取的材料样品为2 kg。采集的样品材料有以下六种典型废矿物油：废机油、废淬火油、废冷冻机油、废防锈油、废液压油以及废白油。完成取样后将样品材料放在广口棕色玻璃瓶中，运输至实验室，并将其放在温度固定为8℃的冷藏室中进行保存。

对废矿物油样品进行处理时，按照《原子吸收或ICP光谱仪分析油中金属的酸消解方法》进行。取样时，一定要注意再次摇匀保证样品的代表性。对样品进行处理时具体按照以下流程进行：首先，称取0.5 g废矿物油样品，将其和0.5 g高锰酸钾粉末混合；其次，加入1.0 mL浓硫酸进行搅拌，使其充分反应；第三步，加入2.0 mL浓硝酸搅拌，使其充分反应；第四步，加入10 mL浓盐酸，加热反应后，对样品进行过滤，并用氨水调节过滤后的溶液，确保其pH值为弱碱性；第五步，在溶液中加人1 g磷酸铵进行搅拌过滤，然后对溶液进行加热处理，去除多余的氨；最后，在溶液中加人1 mL浓硝酸，确定溶液量为100 mL。同时使用ICP-MS对溶液中的重金属浓度进行分析测定。方法检测限是0.01μg/L。对每个样品要进3次重复处理，确保数据测定结果的准确性。

2 几种废矿物油中的重金属浓度分析

2.1 几种典型废矿物油分析

2.1.1 废车用润滑油

车用润滑油主要是因为高温氧化、薄层氧化、燃料以及混入杂质等原因变成废矿物油。车用润滑油的类型比较多，常见的有发动机油、自动变速器油、制动器油、齿轮油以及润滑脂等。在采集样品的过程中，因为自动变速器油、制动器油、齿轮油与润滑脂等产生的废油量比较少，所以，与废发动机油一起进行混合采集。

2.1.2 废淬火油

淬火油的特性主要有高冷却性、高燃点、高热氧化安定性、高闪点等。废淬火油主要是因为淬火油在使用过程中混入杂质造成的。淬火油的更换周期为1.5～2a，每次更换2～3t。采集样品时，对废淬火油进行集中采集。淬火油产废系数是0.8～0.9。

2.1.3 废冷冻机油

造成冷冻机油变质的主要原因是氧化反应、混入水分或杂质等。冷冻机油的使用环境密闭性较强，损耗较少，产废系数为0.9。通常情况下，要隔1年或者一年半进行更换冷冻机油。对废冷冻机油可以集中采集。

2.1.4 废液压油

混入杂质和氧化作用会造成液压油变质。一般来说，对液压油进行更换的时间不要超过一年，可以对液压油进行集中收集。造成也要有损耗的主要原因是液压系统的滴漏问题，产废系数是0.8～0.9。

2.1.5 废防锈油

防锈油在使用过程中也会混入杂质、水分变成废油。产废系数是0.1～0.2，主要是因为铸件表面损失造成损耗。

2.1.6 废白油

白油的适用范围比较广，纺织、化纤、电力、农业以及石油化工等各个领域都会使用到白油。白油变质的主要原因是混入杂质、水分，还有氧化作用也会对白油产生影响。而在锂电池的PE膜的生产工艺过程中，对白油的质量要求比较高，因此，在生产过程中混入少量的二氯甲烷就会使白油无法继续使用，产生废白油。并且在该生产过程中白油几乎无损耗，产废系数约是1。

2.2 典型废矿物油中的重金属浓度

经过对以上六种典型废矿物油样品进行检测分析，可以看出废矿物油中主要的重金属有中Cr(铬)、Ni(镍)、Zn(锌)、Cu(铜)、Pb(铅)、Mo(钼)与Ba(钡)7种，其他被检测出来的重金属浓度较低，也有一些重金属未被检测。这几种重金属浓度的情况有以下特点：(1)重金属中Zn的浓度含量比较高，每千克中含6.89～511.98 mg，平均含量为74.36 mg/kg；(2)Cr、Cu、Mo、Ba含量浓度相对较低，平均含量是8.30、6.72、9.74、4.59 mg/kg；(3)Ni和Pb的浓度最少，平均含量分别是0.79和0.37 mg/kg。

2.3 典型废矿物油再生利用分析

现阶段，我国经常使用的对废矿物油的处置方法有：再生利用、焚烧处置等。但是，也同样存在一些地区不顾法律法规对废矿物油进行随意排放和丢弃，造成环境的严重污染，对人体健康也产生严重威胁。

废矿物油的再生利用技术可以分为简单再生利用和深度再生利用两种。其中简单再生就是通过简单的加热、沉淀、过滤等方式对废矿物油进行净化处理，也可以加入适当的添加剂，使废矿物油可以循环利用。但是这种再生利用方式中废矿物油中还是会含有大量的重金属以及其他有害物质，可能会降低机械设备的使用性能。而深度再生利用就是通过蒸馏、裂解以及加氢等方法对废矿物油进行再次生产的过程。这种再生利用技术相对复杂，技术成本也相对较高，但是可以得到质量较好的基础油、柴油以及燃料油。其中，加氢精制处理工艺是废矿物油处理最终路线，废矿物油中的各种杂质对催化剂的寿命影响非常大，因此，加氢工艺路线最需要解决的问题其实就是预处理问题。在预处理阶段通过一定的物料手段或是化学手段将其中对催化剂有影响的杂质有效去除，这是保证加氢工艺成功的必要条件。预处理工艺的主要流程包括：循环加热-常压汽提-丙烷抽提-减压汽提-丙烷抽提-加氢精制：首先将废油中的水分常压蒸馏分离出来，然后进行第一次丙烷抽提以除去油泥、氧化物和一部分添加剂，脱去丙烷的油去减压蒸馏，在进行丙烷抽提除去残留添加剂，最后全部润滑油馏分全部去加氢，在氢压和催化剂的作用下，使油品中的硫、氧、氮等有害杂质转变为相应的硫化氢、水、氨而除去，并使烯烃和二烯烃加氢饱和、芳烃部分加氢饱和，以改善油品质量。经过加氢精制后的基础油可以达到Ⅱ类基础油的标准，产品价值得到最大的提升。加氢精制工艺是一项指的推广应用的再生利用技术。

3 结论

通过对几种典型的废矿物油中的重金属浓度特征进行分析研究，可以得出以下几个结论：(1)经过相关的实验研究发现不同的典型非矿物质油内的重金属浓度存在一定差异，并且这种差异还会受到生产工艺和工作环境的影响。(2)为了有效避免废矿物油可能会对环境造成的严重污染，需要根据不同的废矿物油的生产工艺和工作环境，制定具体可行的处理方案。(3)废矿物油中的重金属的去向和处置方式与再生利用技术有紧密的联系。对废矿物油进行再生利用时，大部分成为废渣，极少部分残留在再生产品中。而对废矿物油进行焚烧处置后，大部分重金属成为烟气和底灰。

参考文献

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