專利名稱：從礦物基體富集烴類的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及從礦物基體富集合乎需要的有機(jī)材料并從所述基 體除去該有機(jī)材料的方法，本發(fā)明特別涉及從原油頁巖釋出油母巖質(zhì)。
背景技術(shù)：
已知的油頁巖礦藏包含充足的頁巖油形式的油，以滿足生產(chǎn)民用能源的要求。據(jù)信，Colorado西部、Utah東部和Wyoming西南部約17,000 平方英里礦層包含超過一萬億桶石油，但該油只有在相當(dāng)?shù)某杀鞠路?可回收，包括從包含油的礦物基體中分離頁巖油所必需的能源成本。 同時(shí)重大的研究己經(jīng)針對(duì)釋出這些油頁巖礦藏中包含的油，能夠經(jīng)濟(jì) 地釋放出礦藏中的潛能的實(shí)際方法還有待于發(fā)展。之前的嘗試包括在 表面干餾罐中以及現(xiàn)場(chǎng)干餾法加熱從礦藏中開采的油頁巖巖石礦，所 有這類技術(shù)未能實(shí)現(xiàn)商業(yè)可行性，部分因?yàn)殡y以分離嵌入到包含油頁 巖礦物部分的小顆粒沉積巖中的烴(oil-prone)有機(jī)材料。雖然石油可以 從地下礦層以液態(tài)泵出，但油頁巖不包含可泵出的液態(tài)烴，油頁巖的 烴類成分由通常稱為油母巖質(zhì)的有機(jī)"固體"構(gòu)成，其中油母巖質(zhì)嵌入頁 巖基體中。在先前的方法中，無論原位(in situ)或其它，必須加熱頁巖 基體，即干餾，以產(chǎn)生已知為頁巖油的原油形式。作為一個(gè)實(shí)例，干 餾油頁巖包括加熱包含油母巖質(zhì)的原礦石，至約500攝氏度溫度，以將 油母巖質(zhì)的有機(jī)部分轉(zhuǎn)變成為氣體和可冷凝的油，此外產(chǎn)生固體礦物 殘?jiān)?，其被丟棄或用于除能源以外的目的。因?yàn)橛晚搸r的礦物成分構(gòu) 成其主要部分，并必須與有機(jī)成分一起加熱，在加熱礦物基體本身中 浪費(fèi)了巨大的能量，因?yàn)榈V物基體只產(chǎn)生存在棄置問題的殘?jiān)?。原?方法避免了大量廢棄殘?jiān)漠a(chǎn)生，因?yàn)樵摲椒ㄍǔ０ㄍㄟ^爆炸或使 用水壓破壞，在內(nèi)研磨頁巖礦藏中形成空隙空間。此外可以采用簡(jiǎn)單 除去產(chǎn)生空隙空間必需的頁巖量。然后某些方法中，可以將熱流體介 質(zhì)注入空隙空間。其它原位方法中，在頁巖中空隙體積內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)部燃 燒，以回收有機(jī)材料用于進(jìn)一步處理。原位處理前存在低回收效率和 高能量成本的困擾。此外，原位處理可能污染蓄水層?？梢杂梅胖迷?油頁巖形成層中的加熱設(shè)備原位加熱油頁巖形成層。表面和地下開采頁巖，被稱為移位(ex situ)處理，比原位法回收的有機(jī)材料量更大。移位處理中，開采頁巖，在沖擊粉碎機(jī)中粉碎，并干餾回收揮發(fā)性有機(jī) 材料，進(jìn)一步處理該有機(jī)材料，以產(chǎn)生原油，原油然后通?？梢跃珶?至可用產(chǎn)物，包括汽油、燃料油等。環(huán)境問題是移位處理固有的，因 為從粉碎的油頁巖巖石干餾經(jīng)類產(chǎn)生的廢頁巖是高堿性固體，觸熱時(shí) 釋放有毒的微量元素，這些微量元素特別包括砷、銅、鎘、汞、鉬、 鉛、硒、鋅、硼和氟。因此廢油頁巖成為高度運(yùn)動(dòng)的離子形式的污染 物源，在干餾廠不可避免地排放氣態(tài)排放物之外，還具有破壞環(huán)境的 可能性。之前油頁巖處理的環(huán)境不利方法僅會(huì)加重所述處理的高能量 成本，而這種高能量成本是加熱其中包含了所需有機(jī)材料的大量頁巖 所必需的。先前的油頁巖處理沒有在干餾步驟之前從合乎需要的有機(jī) 材料有效分離頁巖基體。有效釋出油頁巖礦石中頁巖包含的主要為油 母巖質(zhì)顆粒形式的有機(jī)材料，將使得基本上僅加熱油母巖質(zhì)，即所需有機(jī)材料，從而可以量化(quantum)降低產(chǎn)生頁巖油所需能量。得到的 頁巖油包括的雜原子含量降低，并且緩和了與先前處理和處置干餾頁 巖廢棄物有關(guān)的負(fù)面環(huán)境影響。從油母巖質(zhì)至少除去部分頁巖還可以 更有效利用油母巖質(zhì)。本發(fā)明在其若干實(shí)施方式中想要解決現(xiàn)在困擾著工業(yè)上所致力的 問題，即使從油頁巖礦藏中可得到的有機(jī)烴化合物商品化。本發(fā)明一 個(gè)實(shí)施方式中，提供了基本上非沖擊或低沖擊處理頁巖的方法，以便 從包含的礦物基體中基本上釋出油母巖質(zhì)。產(chǎn)生的游離油母巖質(zhì)，無 論是否完全或基本上沒有粘附或伴生的礦物顆粒，然后可以在干餾罐 中經(jīng)過加熱，以有效地從油母巖質(zhì)分離頁巖油，使得大量能量不浪費(fèi) 于加熱大量巖石，這是先前無論原位或移位的油頁巖處理中必需的。 選擇性干餾主要有機(jī)餾分而不是主體油頁巖，不僅導(dǎo)致干餾步驟中需
要的能量較少，還產(chǎn)生了雜原子含量降低的頁巖油，在隨后的精煉中 這是相當(dāng)重要的，因?yàn)檫@些雜原子使精煉廠的催化劑中毒。本方法提 供的優(yōu)點(diǎn)在于，從頁巖油除去雜原子還產(chǎn)生有利的環(huán)境影響。選擇性 干餾有機(jī)餾分降低了與處理和處置干餾頁巖廢棄物有關(guān)的負(fù)面環(huán)境影 響。由于使含油母巖質(zhì)的油頁巖巖石在高速度氣流中進(jìn)行快速增壓和 方向改變，以瞬時(shí)改變作用于其上的力，從而沿著礦物基體和油母巖 質(zhì)顆粒之間包括解理面的天然解理面分裂頁巖基體，然后通過分級(jí)法 分離不同比重的顆粒，從高度粉碎礦物基體顆粒分離釋出的油母巖質(zhì)。 然后有效地千餾得到的基本上沒有自然嵌入的礦物基體的油母巖質(zhì)， 以產(chǎn)生適于轉(zhuǎn)化的頁巖油，形成可用于制備能量的產(chǎn)品形式，例如汽 油、燃料油等，和用作制備包括聚合物等的石油化學(xué)基產(chǎn)物的原料形 式，直接用作燃料的形式，以產(chǎn)生能量例如共制備過程，特別是用于 氣化產(chǎn)生天然氣或作為制備氫氣的原料。發(fā)明公開在此引入美國(guó)專利6,135，370; 6'227，473; 6,405，948和6，726，133的公開內(nèi)容作為參考。此處公開的發(fā)明包括從通常在稱為油頁巖的礦石中常發(fā)現(xiàn)的嵌入 和/或伴隨的礦物基體中，釋出主要是油母巖質(zhì)形式的有機(jī)材料的方法。 此處所述油頁巖特別包括基體，特別是這樣的礦物基體，其中包括、 嵌入、包含或伴生有用的煤素質(zhì)(maceral，煤中礦物組分的細(xì)微組織)， 特別是有機(jī)煤素質(zhì)，其可以包括油頁巖本身、燭"煤"或"藻煤(bog-head coal)"等。此處所述油母巖質(zhì)特別包括該礦物基體包含、包括、嵌入或 伴生的瀝青、次煙煤有機(jī)相，該有機(jī)相包括孢子煤(sporinite)和algenite 以及得自油頁巖巖石的"油母巖質(zhì)"。本發(fā)明方法優(yōu)選包括使具有油母巖 質(zhì)的基體經(jīng)歷交替增壓和降壓，其可以包括沖擊波，在高速度流中具 有突然方向變化，以產(chǎn)生基本上瞬時(shí)改變作用于基體的力，從而沿著 天然解理面并沿著礦物基體和油母巖質(zhì)相之間的物理化學(xué)界面分裂如 此處理的材料，結(jié)果降低了礦物基體和油母巖質(zhì)二者的粒度，從礦物
基體釋出油母巖質(zhì)和類似的有機(jī)材料。本發(fā)明的方法在設(shè)備內(nèi)實(shí)施， 例如在此處引入作為參考的上述美國(guó)專利公開的設(shè)備，這樣的處理以 基本上非沖擊或低沖擊的方式進(jìn)行，具有的能量效率是包括粉碎油頁 巖礦石的方法所不可能的。本發(fā)明方法中，將具有油母巖質(zhì)的礦物基 體減小成顆粒，同時(shí)有效避免了先前粉碎裝置例如球研磨機(jī)等使用的 機(jī)械粉碎。機(jī)械粉碎具有油母巖質(zhì)礦物基體，例如在油頁巖礦石中所 進(jìn)行的，這涂污了其中包含的材料和以其他方式包含在從粉碎所述基 體得到的礦物顆粒整個(gè)表面上的礦物基體內(nèi)的有機(jī)材料。該粉碎妨礙 從礦物顆粒分離所需有機(jī)材料，除非加熱至能夠揮發(fā)有機(jī)材料的溫度， 該加熱或干餾需要相當(dāng)?shù)哪芰恳陨叩V物顆粒的溫度以及有機(jī)材料的 溫度。加熱礦物顆粒所需的能量基本上是浪費(fèi)的，并還產(chǎn)生高度堿性 的廢礦物顆粒，其包含有毒的微量元素，存在嚴(yán)重的處置問題。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式中，將油頁巖礦石裝入共振分解研磨機(jī)的輸 入口，例如在此引入作為參考的美國(guó)專利中公開的分解研磨機(jī)，在運(yùn) 行速度約2500至5000 rpm(作為示范性轉(zhuǎn)速范圍)的多個(gè)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的氣 流中，礦石被立即帶走。對(duì)礦石交替增加和降低壓力導(dǎo)致礦石交替向 外和向內(nèi)繞所述轉(zhuǎn)子的外緣流動(dòng)，并通過位于相鄰位置的多個(gè)轉(zhuǎn)子對(duì) 之間放置的板形成的孔，每個(gè)孔板從包含轉(zhuǎn)子和孔板的殼體內(nèi)壁向中 心延伸每個(gè)孔板至中心孔，中心孔提供了圍繞裝配著旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子軸的孔。 隨著流體通過每個(gè)孔口并在低于每個(gè)孔板的空間膨脹，作用于礦石的 壓力交替增加和降低。隨著轉(zhuǎn)子上的葉輪從殼體中包含的靜態(tài)結(jié)構(gòu)旁 經(jīng)過，料流中出現(xiàn)壓縮和減壓。壓縮和減壓的幅度和時(shí)程可以不同。 研磨機(jī)內(nèi)材料流基本上沒有礦石對(duì)研磨機(jī)結(jié)構(gòu)部分的高角度沖擊。合適的非沖擊或低沖擊研磨機(jī)中采用的轉(zhuǎn)子可以相互有角度偏 離，使得壓縮和減壓不同步。根據(jù)轉(zhuǎn)子數(shù)、轉(zhuǎn)子的頂端數(shù)、殼體內(nèi)布 置的靜態(tài)交錯(cuò)元件數(shù)以及研磨機(jī)的其它結(jié)構(gòu)特性，可以建立頻度不同 的一系列壓縮和減壓?？梢哉{(diào)整壓力變化頻率，以諧振特定礦石的特 征，從而更有效地加工特定礦石。 根據(jù)本發(fā)明處理油頁巖礦石，從其中嵌入、包括或伴生油母巖質(zhì) 的礦物基體釋出油母巖質(zhì)。這樣釋出的包括、并入或伴生在油頁巖礦 石等礦物基體內(nèi)的油母巖質(zhì)可以用分級(jí)裝置，特別是能夠基于比重差異分離顆粒的裝置，從礦物基體顆粒分離釋出的。從礦物基體分離的 油母巖質(zhì)可以基本上沒有粘附和/或游離的礦物顆粒，或可以具有減小量的包括少量顆粒形式的礦物基體，礦物基體顆粒的量相對(duì)于油母巖 質(zhì)原來伴生的礦物基體主體是少數(shù)。然后可以加工油母巖質(zhì)，例如通過在干餾罐中加熱，以產(chǎn)生頁巖 油。如此產(chǎn)生的頁巖油，不需要的雜原子和有毒微量元素例如汞、砷 等的水平降低。本發(fā)明方法丟棄的礦物基體顆粒更具環(huán)境親和性，并 可能用作填料等。用于本發(fā)明實(shí)施中的共振分解研磨機(jī)，如在此引入 作為參考的專利中公開的共振分解磨機(jī)，表現(xiàn)出許多優(yōu)點(diǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)機(jī) 械研磨或沖擊粉碎裝置。此處所述研磨機(jī)可以在不同速度和大范圍的 不同頻率下操作，本文將進(jìn)一步描述。因此，本發(fā)明目的是從礦物基體例如油頁巖釋出合乎需要的有機(jī) 材料例如油母巖質(zhì)，以產(chǎn)生能夠進(jìn)一步加工的含油有機(jī)材料，產(chǎn)生可 用于制備烴類等的油。本發(fā)明的另一個(gè)目的是通過在加熱所述礦石分離的、基本上為有 機(jī)部分以產(chǎn)生頁巖油之前，除去油頁巖礦石的礦物基體主體，以降低 油頁巖廢物中的污染物。本發(fā)明的另一個(gè)目的是以實(shí)際成本和降低負(fù)面環(huán)境影響，從油頁 巖等制備可用的油。根據(jù)下列優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)說明，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將 變得更加明顯。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方式本發(fā)明可以從得自油頁巖的礦物基體例如含油的油母巖質(zhì)等進(jìn)行 預(yù)干餾富集有機(jī)級(jí)分，本發(fā)明的方法在處理和油母巖質(zhì)轉(zhuǎn)化中提供了 明顯的成本節(jié)約，并降低與干餾頁巖等有關(guān)的環(huán)境影響。根據(jù)本發(fā)明， 油母巖質(zhì)或類似有機(jī)材料從嵌入的礦物基體中釋出，而不明顯改變含 油的有機(jī)材料或礦物基體的化學(xué)性質(zhì)。從頁巖基體釋出有機(jī)材料，使 得在干餾過程之前，用例如磁性或靜電方法、飄浮分離、離心分選等 可以分離有機(jī)材料。除了因?yàn)閮H需要加熱有機(jī)材料和可能少量粘附或 伴生的礦物基體顆粒而不是全部油頁巖礦石主體，所以可以節(jié)省成本 之外，本發(fā)明使得在干餾罐中加熱大量油頁巖礦石至所需溫度的環(huán)境 影響最小化，所述溫度是為了從油頁巖驅(qū)趕有機(jī)揮發(fā)物，正如傳統(tǒng)移 位油頁巖方法中發(fā)生的。干餾相對(duì)不含有機(jī)油母巖質(zhì)或其它有機(jī)物產(chǎn) 生的頁巖油還相對(duì)不含不需要的元素，包括硫、氮、鐵、砷、汞等， 從而改善頁巖油的精煉質(zhì)量。頁巖油中的硫是精煉廠催化劑的毒物和 大氣污染物。氮滅活并使催化劑中毒，并以高濃度產(chǎn)生膠，并影響產(chǎn) 品色彩和穩(wěn)定性。除了使催化劑中毒外，鐵和砷還堵塞預(yù)熱器和催化 劑床。本發(fā)明優(yōu)選采用共振分解研磨機(jī)處理油頁巖礦石等，通過施加物 理破壞共振、沖擊波和旋渦產(chǎn)生的剪切力的物理性質(zhì)來降低礦石的粒 度，以在復(fù)合的相材料例如油頁巖等中，選擇性區(qū)分并粉碎顆粒。進(jìn) 行傳統(tǒng)研磨方法，簡(jiǎn)單粉碎并可以微?；牧侠缬晚搸r、油砂等， 在機(jī)械沖擊粉碎的礦物基體顆粒表面上產(chǎn)生含油有機(jī)物的涂污。本發(fā) 明的研磨逐漸增加研磨機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的沖擊波和相力的幅度，以提高加工 效率，同時(shí)使轉(zhuǎn)移至研磨機(jī)結(jié)構(gòu)部分的能量最小化。根據(jù)本方法的實(shí) 踐，從內(nèi)部粉碎油頁巖礦石，而不是象研磨方法中通過沖擊粉碎。從 而油頁巖沿著對(duì)分離最敏感的礦物基體中內(nèi)部平面分裂，油頁巖中那 些最有利的面是礦物基體和更有彈性的油母巖質(zhì)顆粒之間的界面。 根據(jù)實(shí)踐本發(fā)明的優(yōu)選方法，將油頁巖礦石通過傳統(tǒng)振動(dòng)顎式破 碎機(jī)，將礦石尺寸減少至縱向尺寸約三英寸或更小，將礦石裝入共振 分解研磨機(jī)，例如在此引入的美國(guó)專利中公開的，將礦石微?；亮?度分布約為平均粒度小于100微米。在空氣、蒸汽或其它氣體中的加工優(yōu)選在2000至5000rpm之間的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行。通過檢查得到的顆粒材料， 證明發(fā)生了油母巖質(zhì)從宿主頁巖基體釋出。處理過的礦石的傳統(tǒng)飄浮/ 下沉分離，將顆粒裂解成為基本上包含油母巖質(zhì)的輕飄浮成分和主要 由礦物顆粒形成的重下沉成分。加工的原料樣品具有大范圍的粒度， 從約1微米至約500微米，樣品的大部分具有50至300微米的粒度，顆粒 主要是等大小的。含礦物內(nèi)含物的油母巖質(zhì)顆粒通常尺寸范圍較大， 低于10微米的油母巖質(zhì)顆粒基本沒有礦物內(nèi)含物。以4500rptn加工的原 料樣品具有較小的整體粒度，較大部分的油母巖質(zhì)顆粒為10微米或更 小的范圍，并相應(yīng)地比3800 rpm加工得到的原料樣品有更大量的無內(nèi)含 物的油母巖質(zhì)?？梢钥刂萍庸?qiáng)度和/或持續(xù)時(shí)間，以將全部油母巖質(zhì) 降至粒度10微米或更小。在超過4500rpm加工速率下，從頁巖基體釋出 的油母巖質(zhì)基本上沒有內(nèi)含的礦物質(zhì)。物料平衡費(fèi)歇分析法(Fischer Assay)分析共振分解研磨機(jī)內(nèi)加工 的原油頁巖表明，每噸處理油頁巖產(chǎn)生約32加侖頁巖油，該量基本上 等于從通過傳統(tǒng)干餾法加工的原油頁巖產(chǎn)率。對(duì)于共振分解研磨機(jī)中 處理油頁巖油母巖質(zhì)、然后通過飄浮/下沉加工濃縮的相同分析表明， 每噸原料加工頁巖產(chǎn)生約60加侖頁巖油。由每噸下沉部分約20加侖的 油產(chǎn)量證明，飄浮/下沉方法中回收的下沉部分包含明顯量的有機(jī)材料。 此處請(qǐng)注意，下沉部分包含具有礦物內(nèi)含物的油母巖質(zhì)，在飄浮/下沉 方法之前釋出礦物內(nèi)含物降低了下沉部分中的有機(jī)材料量。共振分解 過程中釋出、粒度范圍約在或超過50微米的油母巖質(zhì)顆粒，可以見到 包含相對(duì)高百分率的內(nèi)部礦物內(nèi)含物，主要是碳酸鹽和黃鐵礦?？梢?發(fā)現(xiàn)，通過共振分解加工至粒度低于約十微米的油母巖質(zhì)顆粒基本上 沒有內(nèi)含的礦物顆粒。
根據(jù)本發(fā)明從油頁巖釋出的油母巖質(zhì)，通過加氫熱解可以加氫干餾(hydroretorted)，水合高溫分解，艮卩，在氫氣的存在下干餾，以提 供合適的油收率，油收率是轉(zhuǎn)換成頁巖油的有機(jī)碳百分比。此處請(qǐng)注 意，如此釋出的油母巖質(zhì)另外可以用于經(jīng)濟(jì)效益。除了用作制備可用 于制備燃料等的原油，頁巖油還可以用作制備石油化學(xué)品的原料，例 如用于制備聚合物等。根據(jù)本發(fā)明粉碎的油頁巖特別可以用作制備化 學(xué)品例如粘合劑和樹脂、水泥和建筑絕緣材料中的有機(jī)原材料。燭煤，也稱為藻煤，是堅(jiān)硬、基本上礦物化的基體，其具有被稱 為algenite的煤素質(zhì)，自然存在狀態(tài)中粒度為約25微米。根據(jù)本發(fā)明的 加工，通過共振分解釋出75y。和更多的algenite煤素質(zhì)。以前利用燭煤 包括蒸餾礦物基體和內(nèi)含的algenite，礦物殘?jiān)捎谄浼訜岫w積日益 增加，產(chǎn)生了明顯的處置問題。先前的燭煤加工也是無能量效率的。本發(fā)明的處理得到的某種形式礦物相富有鈉和鋁礦物，例如特別 是蘇打石和片鈉鋁石，這取決于形式的性質(zhì)。存在于該礦物相中的礦 物可以被利用。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，礦物基體，例如具有有機(jī)含碳材料比 如嵌入、包括或伴生于其中的油母巖質(zhì)的油頁巖礦石，通過共振分解 加工，例如此處引入作為參考專利中公開的。然而，本發(fā)明的共振處 理或共振分解處理預(yù)期是使礦石在選定的一個(gè)或多個(gè)頻率下共振，產(chǎn) 生沿著礦石內(nèi)天然解理面和物理化學(xué)界面的裂解。不考慮產(chǎn)生共振的 方式進(jìn)行共振，導(dǎo)致礦物基體和含碳材料的粒度降低，部分顆粒例如 構(gòu)成油母巖質(zhì)的顆粒以與礦物基體不同的速度裂解。這種差異性裂解 可以由于產(chǎn)生的一種或多種頻率而發(fā)生。根據(jù)本發(fā)明，通過增加和降 低作用于礦石上的壓力生成的脈沖，可以產(chǎn)生本發(fā)明的共振。在包含 礦石的高速度流中，剪切力和重力起降低粒度作用，所有存在的這類 減小粒度的機(jī)制均基本上沒有顆粒之間的沖擊，并且沒有顆粒和作用 于顆粒上用于產(chǎn)生共振或在顆粒產(chǎn)生其它作用的裝置表面之間的沖
擊。誘導(dǎo)器、換能器和共振分解研磨機(jī)例如此處引入作為參考專利中 公開的，引發(fā)材料中共振，以降低粒度，而對(duì)顆粒沒有沖擊作用。可 以利用非消除諧波促進(jìn)共振加工，并可以根據(jù)本發(fā)明的加工限定改變 吸入料流內(nèi)的速度。根據(jù)本發(fā)明，可以在垂直取向或水平取向研磨機(jī) 中進(jìn)行共振加工。該研磨機(jī)內(nèi)可以產(chǎn)生駐波，以促進(jìn)非沖擊降低粒度。根據(jù)本發(fā)明的非沖擊處理油頁巖得到的物質(zhì)成分，不進(jìn)行分級(jí)或 僅部分除去礦物基體顆粒就可以使用。將油母巖質(zhì)降至此處公開的粒 度范圍的小粒度，由于所述顆粒的表面積擴(kuò)大，導(dǎo)致得到的油母巖質(zhì) 顆粒更加可以用于化學(xué)反應(yīng)。原位制備相對(duì)清潔的油母巖質(zhì)相可以與 局部制備的原油或運(yùn)輸至精煉廠的漿料混合，從而避免了在礦體位置 處構(gòu)建和運(yùn)行總體回收系統(tǒng)的成本。從某些形式例如已知的Green River形式除去油母巖質(zhì)，產(chǎn)生富有 某些鈉和鋁礦物類的礦物相，例如具有商業(yè)價(jià)值的蘇打石和片鈉鋁石。 根據(jù)本發(fā)明從油頁巖除去油母巖質(zhì)，隨后如前所述分級(jí)，節(jié)約并利用 了這些和其它品種中富有的礦物相。雖然己經(jīng)參考特定實(shí)施方式明確公開并描述了本發(fā)明，本發(fā)明僅 由附加權(quán)利要求的范圍限定，而不是由此處描述的實(shí)施例和特定實(shí)施 方式限定范圍。
權(quán)利要求
1.一種通過使有機(jī)材料和礦物基體形成的礦石經(jīng)受共振分解，從嵌入、包括或伴生有機(jī)材料的礦物基體中釋出有機(jī)材料的方法。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述有機(jī)材料包括油母巖質(zhì)，所 述礦石包括油頁巖。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述有機(jī)材料包括瀝青，所述礦 石包括礦物基體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述礦石以1000至6000rpm范圍內(nèi) 的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行處理。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述礦石以足夠從油頁巖的礦物 基體釋出包括瀝青和其它有機(jī)物的油母巖質(zhì)的轉(zhuǎn)速處理。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述礦石以足夠從油母巖質(zhì)除去 礦物內(nèi)含物的轉(zhuǎn)速處理。
7. —種物質(zhì)組合物，包括通過經(jīng)行共振分解從礦物基體釋出的有 機(jī)材料，在礦石經(jīng)受共振分解之前，該有機(jī)材料嵌入、包括或伴生在 由有機(jī)材料和礦物基體形成的礦石中的礦物基體中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的組合物，其中所述有機(jī)材料包括油母巖質(zhì)， 礦物基體包括油頁巖。
9. 一種物質(zhì)組合物，包括基本上不粘附伴生的油頁巖顆粒的油母 巖質(zhì)或類似的瀝青。
10. —種在相當(dāng)量的有機(jī)材料已經(jīng)釋出的油頁巖中減少污染物的 方法，包括在加熱所述有機(jī)材料產(chǎn)生頁巖油之前，從油頁巖釋出有機(jī) 材料的步驟。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述有機(jī)材料包括油母巖質(zhì)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll的方法，其中所述油頁巖在共振分解研磨機(jī) 中處理。
13. —種從油頁巖礦石制備的頁巖油中減少雜質(zhì)的方法，包括在 加熱所述有機(jī)材料以產(chǎn)生頁巖油之前，從油頁巖釋出有機(jī)材料的步驟。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述有機(jī)材料包括油母巖質(zhì)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述油頁巖在共振分解研磨機(jī) 中處理。
16. —種通過處理有機(jī)材料和礦物基體形成的礦石，降低從嵌入、 包括或伴生有機(jī)材料的礦物基體除去有機(jī)材料所需能量的方法，包括 如下步驟使礦石在共振分解研磨機(jī)中進(jìn)行處理，以從礦物基體中釋出有機(jī)材料；從礦物基體的至少主要部分分離釋出的有機(jī)材料；和 處理從礦物基體分離的釋出的有機(jī)材料，以制備頁巖油。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述有機(jī)材料包括油母巖質(zhì)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述礦石以足夠從油頁巖的礦 物基體釋出油母巖質(zhì)的轉(zhuǎn)速處理。
19. 一種雜原子濃度降低、并通過使油頁巖礦石在共振分解研磨機(jī)中經(jīng)受處理，從嵌入油母巖質(zhì)的礦物基體顆粒分離油母巖質(zhì)，并加 熱油母巖質(zhì)產(chǎn)生頁巖油而制備的頁巖油，油母巖質(zhì)的所述處理在缺乏 充分量的礦物基體的情況下進(jìn)行。
20. —種相對(duì)于通過加熱原油頁巖產(chǎn)生的頁巖油、通常存在于油 頁巖礦石中的雜原子濃度降低的頁巖油。
21. —種導(dǎo)致包括在礦物基體中的有機(jī)含碳材料形成更適合利用 的礦石的方法，包括通過降低粒度增加材料離散顆粒的表面積的步驟。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述材料包括油母巖質(zhì)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中所述礦石包括油頁巖。
24. —種物質(zhì)組合物，包括有機(jī)含碳材料和礦物基體的顆粒，所 述材料和礦物基體伴生在礦石中，通過非沖擊處理將顆粒從礦石的尺 寸降低粒度。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24的物質(zhì)組合物，其中所述材料包括油母巖質(zhì)， 所述礦石包括油頁巖。
26. —種物質(zhì)組合物，包括通過非沖擊處理降低材料和礦物基體 的粒度從礦物基體釋出的有機(jī)材料，在礦石經(jīng)受非沖擊處理之前，該 有機(jī)材料被嵌入、包括或伴生在所述材料和礦物基體形成的礦石中的 礦物基體中。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26的組合物，其中所述有機(jī)材料包括油母巖質(zhì)， 所述礦石包括油頁巖。
28. —種從嵌入、包括或伴生有機(jī)材料的礦物基體釋出有機(jī)材料 的方法，通過使有機(jī)材料和礦物基體形成的礦石以這樣的一種或多種 頻率經(jīng)受共振，所述頻率足以使礦石成分在解理面以及所述材料和基 體之間的物理化學(xué)界面處裂解。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中所述材料包含油母巖質(zhì)，所述 礦石包含油頁巖。
全文摘要
從礦物基體例如油頁巖釋出有機(jī)含碳產(chǎn)物的方法，和特別是本方法釋出的產(chǎn)物，本發(fā)明在優(yōu)選實(shí)施方式中使油頁巖經(jīng)受共振分解，特別包括快速壓力和方向變化以基本上即時(shí)改變作用在其上的力。用本發(fā)明非沖擊方法處理油頁巖，從礦物基體釋出油母巖質(zhì)，以允許隨后轉(zhuǎn)化為頁巖油或其它應(yīng)用。
文檔編號(hào)B02C19/00GK101155643SQ200680011720
公開日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2006年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月11日
發(fā)明者威廉·E·哈恩(已故), 查爾斯·A·阿諾德, 詹姆斯·P·耶茨 申請(qǐng)人:脈動(dòng)波有限公司