对油砂的利用,究其根本,就是对其中分离得到的沥青质的利用。而要获取沥青质,如何高效地从油砂中分离沥青质就是一个难题。目前从油砂中分离沥青主要有三种应用较为广泛的技术:热碱水洗技术、溶剂萃取技术和热解干馏技术。
热碱水洗技术首先对油砂进行搅拌,将大块的油砂搅碎,沥青便呈薄薄一层覆盖在油砂表面,随着水洗过程的不断进行,在热水或是表面活性剂的作用下,砂砾亲水性增加,沥青由层状逐渐团起,表现为原先包裹着砂砾的沥青形态转换为附着于砂砾表面的粒状集合,之后沥青从砂砾表面脱离上浮,而砂砾下沉,这就完成了沥青和砂砾的分离行为,之后对初步分离的粗沥青提炼以达到后续产品生产的需要。这项技术适用于亲水性的水润型油砂,水资源消耗大,分离精度不高需后续处理。目前加拿大的大规模开采用的就是这一种工艺手段。
溶剂萃取法利用相似相溶原理,通过配制有机溶剂萃取将沥青质和砂砾分离,沥青进入有机溶剂,之后通过二者沸点不同,对得到的溶液进行蒸馏即可获取较纯的沥青。该技术所使用的萃取溶剂可多次使用,且没有热碱水洗技术对油砂结构的要求高的难点,适用性广,但有机溶剂本身成本较高,且对环境破坏严重,尚没有一个合适的方法对萃取分离的尾砂进行处理,因此至今并没有在工业上进行大规模使用,只用于实验室中针对少量油砂的沥青质分离。
热解干馏技术将粉碎筛选后的油砂经干馏炉高温加热,对沥青质进行热裂解,通过加热分解驱使油和砂的分离,尾砂回填,产物进行洗涤分离,得到干馏气与干馏油。进料连续,工艺灵活。该技术对于含油率高、含水量低的油砂效果较好。