油页岩灰渣提取贵金属目录（油页岩碎屑成分）
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3、油页岩的开采利用
对全国油页岩开发利用的建议
(一)问题
目前油页岩灰渣提取贵金属目录，全国油页岩产业规模小油页岩灰渣提取贵金属目录，2008年全国页岩油产量仅40×104t油页岩灰渣提取贵金属目录，对解决油页岩灰渣提取贵金属目录我国石油紧缺问题作用不大。
我国页岩炼油产业整体装备水平、管理水平低油页岩灰渣提取贵金属目录，对资源综合利用、环境保护方面做得不够;页岩炼油产业多停留在初级产品，没有深加工;安全、环保水平低。
图7-1 全国油页岩地质勘查优选目标区
我国油页岩产业发展既存在重大机遇，也存在重大挑战。我国节能减排任务相当艰巨，政府对节能减排的要求越来越严格。政府把控制温室气体排放和适应全球气候变化目标作为制订中长期发展战略和规划的重要依据，纳入国民经济和社会发展规划中。这对油页岩产业发展是重大挑战。
(二)建议
1.统一全国油页岩产业行业规范和标准
国土资源部、国家发展与改革委员会组织有关单位和企业，研究并制定出全国统一的油页岩资源开发利用行业规范，包括工艺指标、技术经济指标、环保指标，尤其要明晰油页岩产业三废排放规范，规范油页岩产业向循环经济发展，走可持续清洁发展道路，促进页岩油产业有序健康地快速发展。在制定规范和标准时，要针对油页岩资源的不同利用方式(如页岩炼油、发电、综合利用)、不同工艺要求(如地面干馏、地下原位干馏)，研究并制定出全国统一的油页岩资源开发利用(包括副产品)的行业规范和标准，包括资源合理开采、加工工艺的选择和环境保护等规定。
收取一定的矿山环境恢复和污染治理保证金;鼓励企业利用清洁发展机制(CDM)，考虑二氧化碳气体的收集和埋藏。
2.规模性综合利用矿产资源
提高油页岩开发的经济、技术、环保门槛，规模性综合开发利用油页岩资源(生产页岩油、发电、建材副产品)，实现油页岩资源最大利用化、油页岩生产最大效益化和清洁化，提高油页岩开发利用生产效率。此外，我国油页岩及其灰渣中还伴生有多种金属元素，如吉林农安和桦甸的油页岩中富集Na、K、Ca、Mn、Zn、Sr、Ba和Th等8种元素，可以进行稀有、稀土、稀散金属的回收。
3.建立若干示范基地
建立若干个循环经济型清洁化生产的油页岩资源综合开发利用示范基地，引导全国油页岩资源开发利用。
4.适当降低油页岩发电的技术标准
油页岩发电比煤矸石发电好，应该鼓励油页岩发电，尤其是在油页岩作为煤炭资源副产的资源利用的情况下。发改委规定煤炭发热量低于1200千卡/kg就不准发电，该标准对油页岩来说太高，不能把油页岩发电归于煤炭行业。
油页岩综合开发利用
油页岩由于其特殊的组成和结构决定了它在能源、矿产、化工、医药、建筑、农业和环保方面具有许多可供综合利用的潜在前途。
一、在能源方面的利用
(一)低温干馏提取页岩油及页岩油的精制加工
油页岩通过低温干馏可以制取页岩油。油页岩低温干馏是在隔绝空气的情况下加热到450℃～600℃。页岩油低温干馏除了产生页岩油外还有气体汽油、氨、硫化氢、吡啶碱和酚类等产物。页岩油是油页岩加热时其有机质热分解的产物，类似于天然石油，因此，天然石油的精制加工方法，一般都适用页岩油。从油页岩中提炼的页岩油可以直接作为锅炉或工业炉液体燃料使用，也可进一步对页岩油经热加工和氢精制工艺，获取汽油、煤油、柴油、蜡和石油等产品。
(二)燃烧发热发电
油页岩由于含有机质，因此油页岩作为燃料直接在燃烧室中燃烧而产生热能是油页岩能源利用的又一途径，这一工艺由于省略了页岩油中间转换环节，而使其能源利用效率大幅度提高。但是从油页岩中提取的页岩油中C、H含量比天然石油少，而S、N、O含量比较多。因此，为了提高油页岩的燃烧率，需要在燃烧时加入H，同时剔除大部分的N和S，避免在燃烧过程中产生硫的氧化物和氮的氧化物污染环境。
(三)气化制取煤气
油页岩直接加氢气法(又称“IGT—A.G.A”法)，能直接生产合成天然气或生产中馏分油，在中等氢压力下取得较高的有机碳转化率。目前还有一种地下气化采矿提取页岩油法。
二、在建材方面的利用
(一)油页岩灰渣的利用
油页岩灰分含量高于40%，成分十分复杂，主要成分有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO2，以及多种微量元素等。在油页岩提炼页岩油和油页岩燃烧过程中会产生大量灰渣。过去一般都直接丢弃，占地面积大，灰渣产生空气污染，金属元素和微量元素能渗入地表和地下水，造成严重的环境污染，危害人类的生产和生活。因此，充分合理的利用油页岩灰渣，既能变废为宝，具有重要的经济意义，而且对于保护环境，实现开采无废弃物化，能作出重大贡献。
1. 生产水泥和优质煅烧高岭土等建筑材料
油页岩低温干馏后的页岩灰可作为生料的一部分，用湿法生产普通硅酸盐水泥。燃烧过的页岩灰也可以作为人工火山灰质混合材料之一。还可省去黏土矿开采，从而降低水泥制造成本。另外，油页岩灰渣加入水泥中，能够改良水泥的性能。
对油页岩灰渣采用强磁选、酸浸、氯化焙烧等提纯作业，可有效地除去油页岩尾渣中的Fe2O3、TiO2等显色杂质矿物，制取优质煅烧高岭土。
还可以利用油页岩灰渣制砖，能够改变传统的黄土制砖模式，保护耕地，减少黄土制砖模式对环境和生态的破坏，并且性能比传统的黄土砖优异。
油页岩还可生产陶粒，这种陶粒具有轻质、高强、圆球形、级配好、耐高温性。
2. 制取聚烯烃填充母粒
茂名油页岩经过干馏后的废渣和沸腾燃烧后的溢流灰经过处理，制备成充填母粒，填充到橡胶、塑料中，可改善制品的性能，降低产品成本，同时，也为油页岩灰这种废物找到了利用的途径。
三、在农业方面的利用
(一)油页岩氧化制取有机酸
油页岩干酪根含量高，国外一般先将油页岩浓集得到干酪根，再氧化干酪根可以合成有机酸;由于我国油页岩干酪根与无机矿物组分结合紧密，用一般浮选法难以将干酪根与无机矿物分离开来，并将干酪根浓集起来，杨秋水等探索用直接氧化的工艺方案制取有机酸，并获得较高收率。其中，水溶酸主要是二元酸，水不溶酸经处理可作为表面活性剂和植物助长剂。
(二)油页岩加工制取肥料和改良剂
油页岩中含有氮元素和酸性、碱性氧化物，因此，可以被加工成肥料和用作土壤改良剂。匈牙利地质调查所广泛研究的结果表明，应用藻类油页岩和含藻类的斑脱岩成功地减少了土壤中的酸度、肥料的淋滤、硝酸和磷渗入土壤的数量。施入简单处理过的藻类油页岩，可以大大的提高农作物的产量。
四、在化工方面的应用
(一)油页岩—水电解制氢
目前，工业上生产氢气的方法，是以天然气、石油或煤为原料，使之与水蒸气反应制取，少量氢气由水电解法制取。天然气和石油需催化剂高温下制氢，水电解制氢耗电多，煤法需高温且有污染。戴衡等尝试用油页岩—水电解制氢，以H2SO4为电解质，在常压(一个大气压)70℃及1伏电压条件下进行油页岩—水的电解反应，负极产生纯氢，出氢电流效率为100±2%，正极产生少量CO2。该法利用小颗粒油页岩，所得氢气纯度高，工艺流程简单，又是在常压和接近常温下操作，所以无论从经济上或工艺上看，都有可能成为有竞争力的新制氢方法。
(二)油页岩中金属元素利用
油页岩矿床中常常伴生多种金属元素。如中欧曼斯菲尔德的含铜油页岩(二叠纪)、澳大利亚的富含铅锌矿的蒙特页岩、美国印第安纳州的富铜、钼的新奥尔巴尼油页岩，巴西富硫、放射性铀的油页岩，我国南方的钒矿床镍—钼多金属黑色页岩等。因此，研究油页岩中金属元素的富集规律，走燃烧—提炼金属的综合利用的道路，对于综合利用油页岩，提高油页岩的利用价值，具有重要的意义。
五、在环保方面的应用
(一)用于废气和污水处理
油页岩灰渣含有酸性、基性和中性氧化物，并且是在较高温度下形成的，具高孔隙度，因此，其吸附性比较强。在废气处理中，油页岩灰渣能作为脱硫的吸附剂。在650℃～750℃下油页岩灰渣能有效的吸附废气中60%～70%的SiO2。油页岩灰渣经处理后还可制成净化污水的原料，主要污水是化工厂、钢厂，这些工厂的污水可用灰渣沸石来处理净化。油页岩灰渣用于废气和污水处理，相当于“以废制废”，不但成本低廉，而且处理能力较强，不失为油页岩综合利用的一条好途径。然而，应该合理处理利用过的油页岩灰渣，避免造成二次污染。
(二)用于煤燃烧的净化剂
在煤的燃烧中加入10%的油页岩可以减少煤燃烧时对环境的污染，是良好的净化剂。因为油页岩的灰渣对SO2具有强的吸附性。
六、其他应用
油页岩的用途很广，上面提到的只是其中的一些应用，油页岩还可以用于提炼镍的化学添加剂、生产优质铺路沥青、用作隔热、隔音材料、提取油页岩中某些有机和无机化合物生产油膏和药膏、提炼硫和铀等方面。
油页岩的开采利用
直接开采
直接开采包括露天和井下两种开采方式。露天开采适合于埋藏较浅的矿床开采，成本低，安全系数高，辽宁抚顺和广东茂名就是典型的例子。井下开采有竖井、水平坑道采矿两种方式，适合于埋藏较深的矿床。直接开采是较原始的开采方式，局限性比较大，对生态环境的破坏也十分严重，主要表现在三个方面：
一是生态及水质破坏严重。无论是露天采矿还是井下采矿，都需要把地下水位降低到含油页岩层的层位以下，开采1立方米油页岩，一般需要抽出25立方米的地下水；采矿水极大地增加了地表水、地下水中硫酸盐的含量。在巴西，油页岩采矿长期破坏着矿山及其附近的生态平衡和水位水质的稳定。
二是灰渣污染严重。通过直接开采得到的油页岩用于提炼页岩油或直接燃烧，产生大量灰渣，如果不回收利用则不仅会造成空气污染，且废弃灰渣占地面积大，其中金属元素和微量元素渗入地下水体，危害人们生产生活。
三是直接开采占地较多，一旦开垦就无法完全修复。
地下转化工艺
地下转化工艺（ICP）是壳牌公司投入巨资研发出的开采油页岩及其他非常规资源的专利技术，对开发深部油页岩尤其有利。ICP开采油页岩的基本原理是在地下对油页岩矿层进行加热和裂解，促使其转化为高品质的油或气，再通过相关通道将油、气分别提取出来；将这些高品质的油（气）采集到地面进行加工后，可生产出石脑油、煤油等成品油。该技术的突出优点是：提高了资源开发利用效率；减少了开采过程中对生态环境的破坏，即少占地、无尾渣废料、无空气污染、少地下水污染及最大限度地减少有害副产品的产生。尽管该项技术现在还未完全商业化，但关键的工艺、设备等技术问题都已解决，并在美国科罗拉多州和加拿大阿尔伯特省进行了商业示范。按照2005年5月每桶原油开发成本计算，传统的干馏技术为20美元/桶，使用ICP技术生产成本为12美元/桶，ICP技术成本低于传统的干馏技术，该技术在油价高于25 美元/桶时可以盈利。中国吉林省油页岩资源丰富，但大部分埋藏于平原耕地之下，或者埋藏较深，吉林省地质矿产勘查开发局与壳牌勘探有限公司于2004年12月8日签署合作框架协议书，根据壳牌公司在北美ICP技术的研发及对吉林省油页岩资源的勘察情况，合资公司预计于2006年开始ICP技术商业示范，2010年后将开始全面商业运行。
油页岩的开采方式经过近两个世纪的发展，已取得许多成功的经验，并在不断改进，成熟的开采技术是油页岩工业崛起的有力保障。 国内主要采用的抚顺干馏工艺，其他工艺大多处于试验阶段。技术水平整体较低，跟行业内技术研究多山公司、地方政府支持、研究周期和规模不大有关。07年国家发改委公布《产业结构调整指导目录（2007年木）》，表示在今后几年将从信贷、税收等方而大力支持油页岩、油砂等非常规能源的发展，产业技术发展有望突破。
随着技术进步和环保意识的增强，油页岩资源从单纯的能源利用发展到综合利用，极大地提高了资源利用率，降低了成本，减少了环境污染，为资源的可持续利用提供了保障。油页岩矿石采出之后，最先是作为能源而被使用的，即干馏炼油和作为燃料。油页岩干馏后的页岩油可作为燃料油出售，也可以通过加氢精制和非加氢精制的方法生产轻柴油，提高页岩油附加值，精制后的重油作燃料使用。油页岩做燃料主要是用来发电，即直接用作锅炉燃料或进行低温干馏产生气体燃料而发电，还可用于供暖和长途运输。干馏和直接燃烧产生的灰渣和废气有不同的用途，灰渣可以用来充填矿井、制取水泥或陶粒、制砖等，现在有很多成功利用页岩废渣的技术；废气可以作为燃料燃烧产生蒸汽后供生产、生活使用，也可以循环利用，为油页岩的干馏提供热源。
油页岩的使用主要集中在提炼页岩油和发电上，因此干馏工艺和燃烧锅炉的发展直接影响着使用效果，降低成本、注重环保和充分利用资源的要求促进了油页岩利用技术的革新，主要表现在干馏工艺和燃烧锅炉的改进上。
干馏技术
目前，世界上许多国家都对油页岩干馏方法进行了研究，有的已形成工业化生产规模，中国、俄罗斯、爱沙尼亚的发生式炉及德国LR炉处理量小，油收率较低，工艺不先进，但投资少，适用于小规模的页岩炼油厂；爱沙尼亚Kiviter炉和美国TOSCO-Ⅱ炉处理量较大，投资中等，适用于中等规模的油页岩炼油厂；爱沙尼亚Galoter 、巴西Petrosix及澳大利亚Alberta-Taciuk炉处理量大，油收率高，产高热值煤气，投资高，适用于大、中型油页岩炼油厂。
油页岩悬浮燃烧与气化技术
油页岩作为燃料用于发电经历了漫长的研究开发过程，从油页岩悬浮燃烧与气化到油页岩流化床燃烧再到油页岩循环流化床燃烧，技术不断进步，效益不断提高，污染不断减少。
前苏联采用悬浮燃烧方式直接利用油页岩燃烧发电，20世纪50至70年代先后在爱沙尼亚和波罗的海建立3座电厂，总装机容量为2415MW，所配锅炉出力为65～320吨/小时。但出现了很多问题：锅炉实际出力减小，炉膛结焦，受热面高温腐蚀，尾部受热面堵灰；SO2和NOX 排放量大，严重污染环境；制粉系统耗电量大，锅炉维修费用高，运行不经济；机组可靠性差，经常被迫停机，且停炉检修时很长等。
油页岩流化床燃烧技术
前苏联首次开发燃油页岩流化床锅炉，于20世纪80年代对爱沙尼亚、波罗的海电站锅炉进行了改造，广东茂名、辽宁抚顺也先后应用了油页岩流化床锅炉，其突出优点是减少了炉膛结焦的可能性，对流受热面上也没有严重积灰，烟气中NO及NO2含量小，燃烧过程中可以吸收大量硫，锅炉实际输出功率增大，飞灰不会粘污锅炉过热器和省煤器管束，锅炉热效率达70%以上。实践证明油页岩流化床燃烧发电在技术上是可行的，但效率较低、经济效益较差。
油页岩循环流化床燃烧技术
循环流化床燃烧技术（CFBC）有效地提高了油页岩的利用率和锅炉的热效率，减少了污染气体的排放。它是油页岩发电最有利的燃烧方式，具有良好的煤种适应性、低温燃烧、燃用宽筛分颗粒，SO2、NO及NO2的排放量非常低，锅炉的效率在80%以上，这些突出的优点给油页岩能源利用和油页岩燃烧发电技术注入了新的活力，带来了新的机遇。中国、以色列等国在油页岩循环流化床燃烧发电的能源利用研究方面取得了成功经验，1989年以色列建成首台半商业化油页岩循环流化床燃烧示范电站，采用芬兰Ahlstrom公司的50吨/小时循环流化床锅炉。20世纪90年代以色列采用230吨/时循环流化床锅炉建造一座燃用油页岩商业化电厂，1996年吉林省桦甸油页岩示范热电厂采用3台东北电力学院研究制65吨/小时低倍率循环床油页岩电站锅炉，实现长期稳定运行。
油页岩的应用技术得到长足发展，给许多国家的经济发展做出了很大贡献。但不同国家油页岩主要用途差别较大，爱沙尼亚主要用来发电和提炼页岩油，近40年其电力生产的99%主要依赖于油页岩，巴西主要用作运输燃料，德国主要用于制造水泥和建筑材料，中国和澳大利亚主要用于提炼页岩油和用作燃料，俄罗斯和以色列主要用于发电。
