本世纪二十年代,科学家们开始考虑能否从石油中提炼出金属杂质来利用的问题,并已认真着手研究。那时,就有许多专家认为“石油冶金”时代即将到来。苏联哈萨克共和国布扎奇半岛上所开采的石油,每吨含钒150 ~ 280克。苏联每年从石油中获得的钒是全国所有有色金属企业钒产量的好几倍。

重质石油(比重为984 ~ 1000公斤/米3)和超重石油(比重大于1000公斤/米3)中金属含量最高。这类石油的蕴藏量相当大。但是,目前没有去开采它,因为还缺乏有效的加工工艺。专家们认为,重油和天然的沥青是下个世纪的工业原料。人们不仅将从这类石油中获得烃类产品,而且还可提炼出金属。

加拿大的阿塔巴斯卡油田的石油,每吨含钒250克,含镍100克;委内瑞拉的鲍坎油田的石油,每吨含钒1200克,含镍150克。在苏联许多地区的石油中,钒、镍、银的含量很高。萨莫特洛尔的石油中,除了钒和镍外,还含有金、铬、锰和铁。目前,在苏联各油田中总共发现了五十多种金属。

当工艺问题得到解决以后,从石油中提取金属是合算的。它与采矿相比,开采、掘进、爆破、破碎、选洗等许多耗资费力的工序就毫无必要了。

目前,这种工艺还只是在研究阶段。因此,从热电站燃烧重油的炉渣中提取金属更为现实。在这些被倒掉的灰渣中,钠、钒、铁的含量达9 ~ 10%,镍6%,镁1.9%,钙1.2%。苏联和其他一些展家详细制订了从石油灰渣中提取金属的计划,但是,现在尚未达到工业规模。其实,石油燃烧后灰渣量甚少,而最好最多的金属部分却随着烟气一道排走了。

从这些烟气中可以回收到钒,但其量很少,不到10%。这是不合算的,只要能达到15%就合算了。这项工作正在研究中,也应该这样做,对保护环境、减少含钒元素污染大气也是有利的。

修建一种专门炉灶,这是一个很有希望的方向。它除了供热以外,还能提供特别的含钒产昂,每吨原料可得到十多克钒。从石油烟尘中提取的纯钒,可直接用于黑色冶金,冶炼含钒的钢和铁,并可得到另一种宝贵的产品——五氧化二钒。苏联高尔基州捷尔任斯基市热电厂已经安装了第一个采用这种新工艺的机组,尽管设备复杂而昂贵,但完全可以收回成本。

近年来,在加拿大、瑞典、美国的许多石油加工厂、热电中心和热电厂都安装了钒回收装置。世界许多国家对从原油中提取金属的兴趣急剧增加,尽管原油中金属含量不太高,回收费用也不便宜、这是因为钒是改善钢铁性能的许多合金的重要成分;同时钒也是石油加工和石曲燃烧装置的最凶恶敌人。它能使催化剂失效,缩短涡轮喷气发动机、柴油发动机、燃气轮喷气发动机、燃气轮发动机和锅炉装置的使用期限。在燃烧含钒的燃料时,会生成一种粘附性与腐蚀性很强的无机化合物。此外,含钒的有机复合物及其氧化产物会降低石油加工过程的效率和石油产品的质量。用含钒的石油作燃料的热电中心和发电厂,排放出来的烟气对周围动植物会产生有害影响。

石油提钒的某些工序是利用钒能在有机、无机吸附荆上的吸收作用(沉淀)原理进行分离的。人们还成功地将吸附法和催化法相结合对含金属的原油进行加工。当催化剂对石油馏分进行加氢裂化和加氢精制时,并在随后的加工中,能把所有宝贵的金属从馏分中提取出来。除了传统的冶金工艺外,一种颇有前途的石油冶金工艺将问世。例如,利用能破坏钒有机化合物的细菌来进行石油冶金工艺,利用超声波、射线照射、臭氧处理等各种物理化学方法进行原油和石油产品加工的工艺都在研究之中。

但是对此不应太乐观,还存在阻碍石油冶金发展的种种因素。人们对石油中的金属和金属有机化合物的含量缺乏有效的检测方法,缺乏直接在产地和石油加工厂进行检测的仪器。

近来,石油冶金工艺有了新的突破。苏联哈萨克科学院原子核物理学研究所和苏联科学院西伯利亚分院托木斯克石油化学研究所利用中子激化分析法研究石油元素成分及其馏分,专家们还创造了X光荧光快速法测试钒、硫的装置,并用上述方法分析了西哈萨克的各种油藏。目前,苏联对石油中钒的地质储量拥有很确切的资料,从而能最有效地、在科学分析的基础上发展本地区的石油冶金工艺。同时,新的分析法还获得了令人感兴趣的、重要的副成果;它能帮助人们查清石油移动的路径、油田的边界,为人们提供了直接的经济效益。在盛产重油的瑞典、委内瑞拉、加拿大等国,石油加工装置已投入使用。除汽油、重油、煤油和柏油之外,还可得到钒或含钒产品。有的大企业还可从石油中同时提取钒和镍。

到二十一世纪,石油加工前程更远大。毫无疑义,人们将可从石油和地沥青中提取铼、钪、铍、银、镓、锗、汞等金属。除金属之外,石油中还含有环烷酸、硫酸盐、氧硫、噻吩、醚酯等物质。虽然这些物质因高化学活性而损坏管道、容器和机器设备,但这些异性化合物在水法冶金、电工学、化学等许多部门又是不可缺少的,是化学冶炼金、银、钯、铼、钪等的必须参与者,而这些金属是科技进步的先锋。

[Наукα u Жuзнь,1986年第5期]