Microwave treatment of oil-contaminated North Sea drill cuttings in a high power multimode cavity

Shang, Hui; Snape, Colin E.; Kingman, S.W.; Robinson, John P.

doi:10.1016/j.seppur.2005.08.012

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“…This is dependent on the effective integration of the materials handling system with the applicator (Bradshaw et al, 2007;Buttress et al, 2016;Robinson et al, 2010b;Shang et al, 2006). The presentation of the process material in the applicator is critical to matching the impedance of the load to the transmission line so that power transfer can be optimised and the propensity for the system to generate process arcs in certain systems minimised.…”

Section: Integration Of Materials Handling With Electromagnetic Designmentioning

confidence: 99%

Towards large scale microwave treatment of ores: Part 1 – Basis of design, construction and commissioning

Buttress

Katrib

Jones

et al. 2017

Minerals Engineering

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Highlights A pilot scale system for microwave treatment of ores is presented  Materials handling concepts and justification for packed bed mass flow are discussed  Microwave applicator and choke modelling is validated against real ores  Control of material flow and presentation is discussed  The operating microwave treatment system performance is described AbstractDespite over thirty years of work, microwave pre-treatment processes for beneficiation of ores have not progressed much further than laboratory testing. In this paper we present a scaleable pilot-scale system for the microwave treatment of ores capable of operating at throughputs of up to 150tph. This has been achieved by confining the electric field produced from two 100kW generators operating at 896MHz in a gravity fed vertical flow system using circular choking structures yielding power densities of at least 6x10 8 W/m 3 in the heated mineral phases. Measured S11 scattering parameters for a quartzite ore (-3.69±0.4dB) in the as-built applicator correlated well with the simulation (-3.25dB), thereby validating our design approach. We then show that by fully integrating the applicator with a materials handling system based on the concept of mass flow, we achieve a reliable, continuous process. The system was used to treat a range of porphyry copper ores. Minerals Engineering 109 (2017) 169-832 http://doi.org/10.1016/j.mineng.2017.03.006 IntroductionMicrowave treatment of metalliferous ores has long been investigated as a means to enhance the recovery of valuable minerals and reduce the comminution resistance of ores (Chen et al., 1984;Walkiewicz et al., 1988;Walkiewicz et al., 1989). The underpinning mechanism and textural characteristics of amenable ores has been described by Batchelor et al. (2015). Selective heating of microwave-absorbent sulphides and metal oxides deported in a microwave-transparent gangue matrix results in differential thermal expansion of the heated phase, yielding micro-fracture around grain margins Jones et al., 2005Jones et al., , 2007Kingman et al., 2004a;Kingman et al., 2004b;Kingman et al., 2000a). Subsequent downstream processing may then yield higher recovery of valuable mineral sulphides and/or lower specific comminution energy, compared to non-microwave treated ore.While the mechanistic principles are well established, the scientific and engineering challenges of developing a commercial scale system are immense. Typical throughputs of a large copper mine can be in excess of 5,000 tph of milled ore (Brininstool, 2015) and a microwave based treatment system would need to handle equivalent throughputs. This is at least an order of magnitude higher than any other microwave process ever built.The following paper details the design, commissioning and operation of a system which was the culmination of over fifteen years of research and development activity. This resulted in a high power microwave treatment process, capable of operating continuously at throughputs of up to 150tph, but crucially, scaleable up to several th...

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Section: Integration Of Materials Handling With Electromagnetic Designmentioning

confidence: 99%

Towards large scale microwave treatment of ores: Part 1 – Basis of design, construction and commissioning

Buttress

Katrib

Jones

et al. 2017

Minerals Engineering

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“…60/40 50/50 40/60 n-parafina/água (-) Estes resultados vão ao encontro da teoria defendida por Robinson et al (2010), que afirmaram ser a água o veículo de remoção da n-parafina, removida por arraste e com os resultados apresentados por Shang (2006). De acordo com o trabalho deste autor, quanto maior for a umidade do material submetido à secagem por microondas, maior será a remoção da fase orgânica.…”

Section: Respostas (%)unclassified

Descontaminação Do Cascalho De Perfuração via Aquecimento Por Microondas – Influência Da Altura Do Leito E Da Composição Do Fluido De Perfuração.

Santos¹,

Júnior²,

Pena³

et al. 2015

Anais Do XX Congresso Brasileiro De Engenharia Química

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RESUMO -No processo de perfuração de poços de petróleo utiliza-se um fluido para remoção dos fragmentos de rochas gerados durante a operação. O emprego deste fluido, por sua vez, gera uma mistura sólido-líquido que deve ser separada com objetivo de reduzir os custos da operação ao recuperar parte deste fluido aderido aos sólidos. Outro objetivo a ser atingido é o cumprimento da legislação ambiental quanto ao descarte dos resíduos de perfuração, em que o teor de fase orgânica deve ser inferior a 6,9% em massa. O uso de aquecimento por microondas foi identificado como uma técnica inovadora para promover tal separação. O presente trabalho tem como objetivo investigar a secagem dos cascalhos contaminados via aquecimento por microondas e avaliar a influência da altura do leito e composição do fluido de perfuração na redução do teor orgânico aderido aos cascalhos. Os resultados mostraram que maiores alturas de leitos e o teor de umidade no fluido favoreceram o processo de descontaminação. INTRODUÇÃOA perfuração, após a exploração, é a segunda etapa na busca por petróleo. Os fragmentos da rocha, gerados durante a perfuração, são comumente chamados de cascalho e são removidos continuamente através de um fluido ou lama de perfuração. Esse fluido é, usualmente, injetado por bombas para o interior da coluna de perfuração e retorna à superfície pelo espaço anular, formado pelas paredes do poço e pela coluna (THOMAS, 2004).Além de limpar o poço dos cascalhos gerados pela broca e transportá-los até a superfície, o fluido tem papel fundamental na etapa de perfuração e desempenha uma série de funções essenciais, tais como resfriar a broca e lubrificar a coluna, estabilizar as formações rochosas, minimizar o impacto ambiental e auxiliar na sustentação da coluna de perfuração (ASME, 2005). Para desempenhar tantas funções o desenvolvimento do fluido de perfuração é considerado um grande desafio para a indústria de petróleo. Busca-se, atualmente, o ponto ótimo entre custo, performance técnica e cumprimento de legislações ambientais (SCHAFFEL, 2002).Em cenários de grande profundidade e complexidade é utilizado fluido de perfuração sintético de base não aquosa a fim de garantir o sucesso da perfuração, devido ao seu alto grau de Área temática: Engenharia das Separações e Termodinâmica 1

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“…Os estudos de descontaminação de cascalhos contaminados com fluido de perfuração de base não-aquosa, utilizando as micro-ondas iniciaram com Shang et al (2005Shang et al ( , 2006Shang et al ( , 2007, Robinson et al (2009Robinson et al ( , 2010Robinson et al ( , 2012 e passaram a ser estudados mais recentemente por Pereira (2013), Santos (2014), Panisset (2014) e Petri (2014. Os resultados reportados na literatura mostram que esta tecnologia tem potencial para substituir a centrífuga filtrante, reduzindo os teores de fase orgânica a níveis abaixo de 1%, em massa.…”

Section: Introductionunclassified

Mapeamento Da Secagem Micro-Ondas Em Cascalhos Contaminados Com Fluido De Perfuração

Carneiro

Júnior²,

Ataíde³

2015

Anais Do Congresso Brasileiro De Engenharia Química Em Iniciação Científica - Cobeq IC 2015

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RESUMO -A perfuração de poços de petróleo geram fragmentos de rochas, também chamados cascalhos, que estão contaminados com fluido de perfuração, que é injetado para a uma perfuração mais eficiente. Este cascalho contaminado precisa de um devido tratamento para que ocorra seu descarte em alto mar. Um equipamento muito utilizado nesse tratamento é a centrifuga vertical, porém ela opera muito próximo dos limites imposto pela legislação ambiental que estipula um teor de 6,9%, em massa, de contaminante no cascalho. Portanto, o equipamento de descontaminação de cascalhos de perfuração que tem sido proposto pelos autores desse trabalho é um secador via micro-ondas. Foram realizadas secagens de um cascalho de perfuração contaminado com 24,4% de fluido de perfuração BRMUL base nparafina. Utilizaram-se energias específicas de 0,200, 0,230 e 0,260 kWh/kg e uma temperatura de controle de 290ºC. Após a secagem foi feito um mapeamento de cada região do recipiente e analisado, pelo método da retorta, os teores residuais presentes em cada região. Constataram-se a influencia de alguns fatores que causam a heterogeneidade da secagem como, a existência de um gradiente de temperatura no equipamento devido aos hotspots, a localização do termopar no interior da cavidade e o tempo de secagem. Os resultados mostram que regiões próximas às bordas da bandeja apresentam um alto teor residual, regiões próximas ao termopar apresentam baixo teor residual. INTRODUÇÃOPara se perfurar um poço de petróleo utiliza-se o método de perfuração rotativo. Este método baseia-se em pressionar a broca sobre a rocha e realizar um movimento de rotação ocasionando o esmerilhamento da rocha. A retirada destes fragmentos de rocha gerados, ditos cascalhos de perfuração, é realizada pelo fluido de perfuração, que entra pelo interior da broca e retorna à superfície, pelo espaço anular entre a coluna de perfuração e as paredes do poço, carreando consigo os cascalhos.No intuito de descontaminar o cascalho da perfuração de poços e de recuperar o fluido de perfuração para sua reutilização, várias etapas de separação são necessárias. Cada equipamento desse sistema é responsável pela separação de determinada faixa de tamanho de partículas e pela diminuição dos teores de fluido (ou base sintética do fluido) do cascalho contaminado. Para adequar o cascalho aos limites ambientais previstos é empregado o "secador de cascalho" que, na verdade, é uma centrífuga filtrante. Porém, devido aos riscos operacionais e também ao fato do teor residual de fluido presente no cascalho estar muito próximo dos limites ambientais, bem como pela provável redução destes limites, há uma busca por novas tecnologias de descontaminação de cascalhos.

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Microwave treatment of oil-contaminated North Sea drill cuttings in a high power multimode cavity

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Towards large scale microwave treatment of ores: Part 1 – Basis of design, construction and commissioning

Towards large scale microwave treatment of ores: Part 1 – Basis of design, construction and commissioning

Descontaminação Do Cascalho De Perfuração via Aquecimento Por Microondas – Influência Da Altura Do Leito E Da Composição Do Fluido De Perfuração.

Mapeamento Da Secagem Micro-Ondas Em Cascalhos Contaminados Com Fluido De Perfuração

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