Полезные ископаемые: горючие сланцы

Торф и горючие сланцы. Горючие сланцы: запасы :

Горючие сланцы и торф — уникальные виды ископаемого топлива, которые активно используются в наше время в различных областях промышленности.

Если торф формировался в условиях болотистой местности, то горючий сланец — это не что иное, как остатки морских обитателей (планктона).

В данной статье речь пойдет о применении и географическом распространении месторождений этих полезных ископаемых.

Что такое торф?

«Горящая земля» — так образно раньше называли торф. В частности, такое наименование полезного ископаемого встречается у римского историка Плиния Старшего. И это название вовсе не является образным, ведь известно, что в Западной Европе на нем даже подогревали еду. По цвету торф очень напоминает гумусовый горизонт грунта.

Процесс его образования довольно интересный. Торф — не что иное, как не до конца разложившиеся остатки трав, деревьев и мха. По сути, это начальная стадия образования каменного угля. В формировании торфа чаще всего участвуют такие древесные породы, как ива, береза и ольха, а также травы: аир, багульник, хвощ и белый сфагновый мох.

Применение торфа

Торф впервые начали добывать в Западной Европе еще в XII веке. А вот в России на эту горючую породу первым обратил внимание Петр I. На сегодняшний день торф активно используется в самых разных областях, таких как:

  • энергетика;
  • биохимия;
  • медицина;
  • животноводство и др.

В сельском хозяйстве торф применяют для улучшения качеств грунта. Используют его и как топливо, правда, в очень мелких масштабах. Наиболее развита торфяная электроэнергетика в Финляндии, где около 7% всей энергии получают именно из торфа.

Распространение торфяных месторождений

Месторождения торфа, как правило, приурочены к заболоченным территориям с избыточным увлажнением. Кроме того, около 80% его мировых запасов находятся в низких широтах.

Перечислим страны-лидеры по объемам добычи торфа:

  • в Европе — Беларусь, Великобритания, Эстония, Финляндия, Дания, Ирландия, Польша, Украина и др.;
  • в Азии — Россия, Китай, Индонезия;
  • в Америке — США, Канада, Аргентина;
  • в Африке — Бурунди.

Торф также добывается в Антарктике, в районе Французских Южных территорий.

Горючие сланцы — что это такое?

Горючий сланец — полезное ископаемое, которое состоит из аквагенного органического вещества. В этом плане он очень схож с нефтью.

Из данного ископаемого получают сланцевый газ и так называемую сланцевую нефть. По расчетам геологов, ее запасов на порядок больше, чем нефти традиционной.

Горючие сланцы являются осадочной горной породой, содержащей до 50-60% органического вещества. В состав этой породы также входит несколько минералов: кварц, кальцит, доломит и некоторые другие. Цветовая гамма горючего сланца колеблется от серого до коричневато-желтого.

Мировые запасы горючего сланца

Известно, что общие запасы горючих сланцев составляют около 650 триллионов тонн. При этом до 70% сосредоточено в трех американских штатах — Колорадо, Вайоминг и Юта. Кроме того, крупные месторождения этого ресурса представлены в Болгарии, России, Австрии, Канаде, Швеции, Сербии, Австралии.

Горючие сланцы также распространены и по всей территории СНГ. Всего в этом регионе разрабатывается около пятидесяти месторождений горючего сланца. Особенно здесь стоит выделить такие страны, как Эстония, Россия, Украина и Казахстан. Именно они являются лидерами по добыче горючего сланца на постсоветском пространстве.

Горючие сланцы: применение

В ряде стран мира горючий сланец является основой для так называемой сланцевой промышленности. Так, большая часть добытого ископаемого сжигается на тепловых электростанциях. Используется и смола — вторичный продукт переработки этой породы. Сланцевую смолу применяют в качестве жидкого топлива. Кроме того, она используется и в химической промышленности.

Горючие сланцы, запасы которых есть во многих странах планеты, также являются сырьем для получения некоторых стройматериалов, битума, фенола, ксилола, ихтиола и других веществ.

Сланцевая промышленность: история и современность

Сланцевая промышленность — это отрасль топливной экономики, которая занимается добычей и переработкой горючих сланцев. На сегодняшний день лидерами в этой отрасли являются следующие страны:

  • Китай;
  • Эстония;
  • Германия;
  • США;
  • Россия;
  • Швеция;
  • Бразилия.

Кроме того, месторождения горючих сланцев есть и во многих других странах. В частности, в Румынии, Украине, Чехии, Марокко, Канаде, Албании, Болгарии, на Кубе.

Горючий сланец стали использовать очень давно, еще в конце XVII века, в Шотландии. Однако там его применяли не в качестве топлива, а с целью получения специального масла для освещения. А вот промышленная добыча сланцев в больших масштабах началась в 1837 году во Франции. Спустя почти столетие, в 1918 году, их начали добывать и в Эстонии.

Огромный интерес к горючим сланцам в мире возник в 70-х годах ХХ века, в период начала энергетического кризиса. Пиковым годом в мировой добыче породы стал 1980 год, когда было добыто около 47 миллионов тонн.

На сегодняшний день около 80% всех добытых горючих сланцев сжигается именно на электростанциях. И лишь 20% идет на потребности химической индустрии.

Однако для нужд энергетики горючий сланец используется лишь в 4 странах, таких как Эстония, Германия, Израиль и Китай. К примеру, Нарвская ТЭС в Эстонии генерирует до 95% электроэнергии именно из горючего сланца.

Некоторые страны (Турция, Иордания, Канада) планируют начать производить электроэнергию из данной породы в ближайшем будущем.

Запасы в России и Украине

Соответствующие геологические изыскания в СССР начали проводить еще в середине прошлого века, а в начале 70-х годов на территории бывшего Советского Союза уже работало 10 горючесланцевых шахт.

Сегодня горючие сланцы в России разрабатывают на нескольких месторождениях. Это Ленинградское, Кашпирское, Общесыртовское, а также два — в республике Коми. Кроме того, месторождения горючих сланцев присутствуют и в других регионах России. А именно: в Кировской и Костромской областях, в восточной части Мордовии.

Горючие сланцы в Украине представлены достаточно богатыми месторождениями в Карпатах, в пределах Днепровско-Донецкой впадины и т. д. В частности, в Кировоградской области находится самое крупное по своим запасам месторождение горючих сланцев в мире — Бовтышское. В ближайшее время его разработку украинцы должны начать совместно с эстонцами.

В заключение

Таким образом, торф и горючие сланцы являются весьма перспективными видами ископаемого топлива. В современных условиях энергетического кризиса, когда запасы традиционных ресурсов (нефть, природный газ) подходят к концу, а добыча угля приносит колоссальный вред окружающей среде, эти породы могут стать удачной альтернативой для развития топливной энергетики.

В первую очередь, очень перспективной является добыча горючего сланца, из которого можно получать сланцевые газ и нефть (объемы последней, к слову, почти в 13 раз превышают оставшиеся мировые запасы обычной нефти). И некоторые государства уже всерьез заинтересовались этим и ведут разработку как горючего сланца (Германия, Эстония, Китай, Россия), так и торфа (Финляндия, Эстония и другие).

Источник: https://www.syl.ru/article/166905/new_torf-i-goryuchie-slantsyi-goryuchie-slantsyi-zapasyi

Что такое горючие сланцы? Свойства, добыча и применение горючих сланцев

В Саратовской области взялись за добычу сланцевой нефти. Ее получают путем переработки горной породы. Камни именуют горючими сланцами. Кто-то представляет пылающие тапки из резины.

Нефтяники же представляют породу со слоистым строением и способностью к возгоранию. Отсюда, собственно, и название. Осталось выяснить, как из камня получают нефть. Для начала определимся с понятием горючих сланцев.

Что такое горючие сланцы?

Горючие сланцы состоят из сапропеля. Понятие образовано от 2-ух греческих слов. «Сапрос» переводится как «гнилой», а «пилос» как «ил». Соответственно, горючий сланец – ископаемое с органической основой.

Это одноклеточные существа и водоросли, погибшие и упавшие на дно водоемов. Смешавшись с земляно-песчаной взвесью, они перегнивали и утрамбовывались миллионы лет. Итогом стали сапропелевые угли. Это второе имя горючих сланцев.

Сапропель – научное название гнилостного ила. Эту массу видело большинство. Помните, насколько мелкие частицы в иле? Так вот, запасы горючих сланцев отличаются тонкозернистой структурой.

Частицы в породе не превышают 0,01 миллиметра в диаметре. По сути, сланцы напоминают мергель. Это порода на 70% состоит из карбоната, а на 30% из глины.

Пропитка камня битуминозная, то есть смолистая. В общем, горючие сланцы – горная порода, насыщенная углеродом, являющимся частью живых тканей. Много в камне и водорода, в частности, летучего сероводорода. На летучие субстанции, кстати, приходятся 30-70% массы сланцев.

Наличие в сланцах углеродистой массы позволяет извлекать ее. Получается нефть. Ее добыча экономически выгодна в регионах с широким распространением породы. Саратовская область из таких.

Под регионом простирается Волжский бассейн сланцев. Объем нефти в нем равен 40-ка миллиардам тонн. Это притом, что мергелиевые сланцы – редкость. О штучных точках их дислокации расскажем в отдельной главе.

У большинства сланцев каштановый цвет. Это и пластинчатая структура делают свойства горючих сланцев негодными для декоративно-прикладных нужд. Камень мягок и невзрачен. На украшения с таким нет спроса.

К тому же, изделия с открытым сланцем небезопасны. Порода загорается от спички. Пламя коптит. Запах при горении ископаемого битумный, напоминает жженую резину. Энергетики терпят сие ради теплотворности 2 500-3 700 килокалорий на килограмм породы.

https://www.youtube.com/watch?v=4rfKJf0fY9k

Для сравнения, даже у низкопробного бурого угля показатель равен минимум 5 500 килокалорий. В общем, использование горючих сланцев в роли топлива оправдано, как правило, в небольших цехах и частных подворьях.

Переработка горючего сланца в печи дает около 60% золы. Это несгоревшая минеральная составляющая. Еще 15% породы испаряются, поскольку приходятся на воду. Получается, источников энергии в камне лишь 20-30%.

Геологи расширяют рамки от 15-ти до 40%. Эти цифры, собственно, определяют принадлежность камней к горючим сланцам. В остальном, они могут быть глинистыми, карбонатными или кремнистыми.

Точной формулы нет. Некоторые геологи включают в виды горючих сланцев породы лишь с 5% воспламеняющихся компонентов. Кстати, компоненты эти именуют керогенами.

Месторождения и добыча горючих сланцев 

В мире залежей горючих сланцев насчитывают около 550-ти. Примерно половина из них расположена в США. Не зря о сланцевой нефти впервые заговорили именно в Америке.

За счет сланцев она обогнала по объему добычи углеводородов Россию. Горючие сланцы в США позволили начать экспортировать топливо и снизить ценник на него внутри страны.

На фото карьер по добыче горючих сланцев

Читайте также:  Николай сладков "ивовый пир"

Месторождение горючих сланцев есть в штате Юта. Десятки залежей разведаны в Колорадо и Вайоминге. Все разрабатываются. При этом, запасы породы в Штатах меньше, чем разведанные в России.

Но, на отечественных просторах к переработке горючих сланцев лишь подступаются. Бизнесмены Саратовской области – первопроходцы, начали работу в 2014-ом году.

Предприятие создано опытным добытчиком углеводородов. В узких кругах имя Валерия Илясова известно. Промышленники не сомневаются, раз Илясов видит перспективы переработки сланцев, значит, они есть.

Предположения нефтедобытчика из Саратовкой области оправдываются уже 2 года. За счет новых технологий и аппаратуры себестоимость добычи нефти из сланцев удалось снизить до 20-ти долларов за бочку.

Теперь, углеводороды из мергеля – ценовые конкуренты обычных. В общем, многие считают, что за сланцевой нефтью будущее. Если так, в России есть несколько «тузов». 

Удержать статус нефтяной державы поможет, к примеру, разработка горючих сланцев Сибири. Месторождения именуются Ачимовской и Баженоской свитами. Обе залежи базируются на западе Сибири.

Общие запасы российских сланцев – 75 миллиардов баррелей. Для сравнения, в США 58 миллиардов. На третьем месте по запасам горючей породы – КНР. В недрах Китая сокрыты 32 миллиарда баррелей сланцевой нефти.

Добыча горючих сланцев ведется и в Аргентине. Там разведанные запасы породы, точнее нефтепродуктов в ней, составляют 27 миллиардов баррелей. На 1 миллиард меньше в Ливии.

Вот, собственно, 5-ка стран, на которые приходится основная масса месторождений горючих сланцев. Общие же запасы нефти оценены в 650 триллионов тонн. Что не перечислено?

На фото горение горючих сланцев

Многое, к примеру, отложения Таджикистана. Там находят горючие сланцы времен Палеогена. Это одна из геологических эр земли. Немало сланцевой нефти и в Бразилии.

Добытчики горючих сланцев, как правило, делят их на две фракции. В одной куски не превышают в диаметре  до 25-ти миллиметров. Их называют энергетическими, собственно, пускают на выработку энергии.

Фракцию от 25-ти до 125-ти миллиметров именуют технической. Из недр оба класса извлекают либо шахтным методом, либо установками прямого и обратного бурения.

Последняя приобретена нефтедобытчиками Саратовской области. Крупные залежи сланцев на западе России имеются, кстати, и под Санкт-Петербургом. Там применяют ту же технологию бурения.

Виды горючих сланцев

Горючие сланцы делятся по содержанию в них керогена и его качеству. В первосортной с точки зрения добычи нефти породе горючих веществ почти половина. Однако, там, где добывают горючие сланцы, рассматривают керогены под микроскопом.

Тонкозернистые частицы органики, плотно связанные с глиной считают средними по качеству. Лучше, если керогены будут крупными и отделенными от минеральной составляющей.

Что же касается процентов, углерода в керогенах сланцев бывает от 67 до 80%. Предпочтителен последний вариант. Примеси азота и кислорода не нужны вовсе, но неизбежны.

Азота, как правило, около 1%,. Кислорода в горючих сланцах бывает от 9-ти до 17-ти процентов. Если планируется добывать из породы нефть, примеси предварительно удаляют.

Рассмотрение керогенов под микроскопом дает, так же, понимание происхождения сланцев. Так, в породе, добываемой в Шотландии, видны остатки морских водорослей.

Соответственно, сланцы начинали формироваться в соленой воде. В американских пластах формации «Грин-Ривер» просматриваются останки пресноводных растений и микроорганизмов.

Сланцы, образовавшиеся на мелководье, в основном, темные, почти черные. В таких породах органическое вещество организовано. Проще говоря, оно может единой прослойкой в камне. В породе, образовывавшейся на средних глубинах органика, как правило, рассредоточена. Сами же сланцы 2-го типа бурые, а порой, даже желтые.

Применение горючих сланцев

В России 80% применения горючих сланцев связано с электростанциями. Сырье просто сжигают, ориентируясь на дешевизну. Нефть и газ добывают лишь из 20% залежей. Извлечение классическим способом нерентабельно.

Пользуются технологией, придуманной американцем Джорджем Митчеллом. Вместо вертикального бурения он предложил наклонное, причем, совместив его с фрекингом.

Так называют разрыв пластов горючего сланца. Торф и прочие углеродные составляющие стекаются в образовавшийся резервуар. Уточним принцип его образования. До нефтеносного слоя бурят вертикально.

Достигнув углеводородов, скважину ведут уже вдоль горизонта. Остается загнать в нее под давлением смесь из воды, песка и химических реагентов. Они разрывают пласты породы.

На фото рабочий карьера по добыче горючих сланцев

Желательно максимальное число трещин. Из них, словно из ран, начинают сочиться углеводороды. Они стекаются в скважину. Остается выкачать нефть с газом и очистить их от примесей.

Фрекинг вызывает вопросы у экологов. Из химикатов в скважины загоняют почти 700 наименований, большинство из которых опасны для природы и, в частности, человека.

В смеси для разрыва пластов горючих сланцев есть и канцерогены, и мутагены и позиции, поражающие эндокринную систему, и вещества, которые организм не в силах вывести.

Стоит предположить, что с подземными водами смеси для фрекинга постепенно просочатся в почву, а значит, и растения. Из них в животных. В общем, экология под угрозой.

Однако, применение горючих сланцев, пока, нет. За неимением альтернативы, особенно в регионах бедных обычно нефтью, сильные мира сего готовы разрабатывать месторождения сланца.

Попутно топливу, из него добывают смолы. Они нужны и в химической промышленности, и в строительстве. В общем, заявления «Гринписа», пока, оставляют без внимания.

В «Гринписе», кстати, подняли еще один вопрос. Он тоже касается фрекинга, но уже не химикатов, а воды. На разрывы сланцевых пластов уходит масса пресной влаги, которой в мире нехватка.

В Азии и Африки, к примеру, уже введены ограничения на потребление воды. Несколько лет об этом поговаривают и в американском штате Калифорния, а тут колоссальные объемы пресной воды «коту под хвост», точнее земле. В общем, как любой вопрос, применение горючих сланцев «тянет» за собой как плюсы, так и минусы.

Источник: https://tvoi-uvelirr.ru/chto-takoe-goryuchie-slancy-svojstva-dobycha-i-primenenie-goryuchix-slancev/

Горючий сланец

Горючие сланцы – метаморфическая горная порода из группы твердых каустобиолитов. Горючими сланцами называют осадочные породы, тонкоплитчатые аргиллиты или мергели со значительным, до 50-60%, содержанием битуминозных веществ. По сути они являются глинистыми или известковыми углями-сапропелитами.

Физические свойства горючих сланцев

Структура сланцеватая. Легко распадается на плитки. Загорается от спички и издает запах жженой резины, сильно коптит.

Глинистые или мергелистые сланцы, обогащенны органическими веществами и имеют в силу этого черный цвет, а иногда желтый и оливковый. Плотность зависит от содержания органического вещества и минералов, колеблясь в пределах 0,9-1,99 г/см3.

Твердость по шкале Мооса от 2 до 6. Удельная теплота сгорания до 14 МДж/кг (для сравнения у сухих дров 15 МДж/кг, у бензина 44 МДж/кг).

Отличительные признаки. Для горючего сланца характерны сланцеватое строение, черный, желтый цвет. Горючие сланцы напоминают глинистые сланцы. Отличаются горючие сланцы от глинистых тем, что обладают способностью гореть, и более легки, по сравнению с глинистыми сланцами.

Состав и фото горючих сланцев

Минералогический состав. Органическая часть (кероген) 10-70%, каолинит, монтмориллонит, кальцит, доломит, гидрослюды и полевые шпаты.

Химический состав.  Из органических веществ в состав горючих сланцев входят петролены, битум, гумусовые вещества. Для органической части сланцев следующий состав: углерод C 56-80%, водород Н 6-10%, кислород О 11-24%, сера S до 16%, азот N до 2,5%. Неорганическая часть сланцев слишком разнообразна и меняет состав в широком диапазоне: алюмосиликаты, окислы железа, гипс и др.

Горючий сланец, СШАГорючий сланец, АвстралияПластинчатый горючий сланец

Происхождение

Горючие сланцы образовались на дне морей благодаря одновременному отложению органического и неорганического ила около 450 миллионов лет тому назад.

Образуются из осадков морских, озерных водоемов, лагун при одновременном осаждении глинистых и карбонатных частиц, тонкого органического ила, состоящего из мельчайших водорослей и других организмов. Разлагаясь под водой, без доступа воздуха, органические остатки постепенно превращают ил в темное горючее вещество, затвердевающее при диагенезе. Слагают протяженные пласты мощностью 15-20 м.

Применение горючих сланцев

Горючие сланцы – топливо и технологическое сырье. Из горючих сланцев получают масла и смолы. Первые идут в качестве топлива на электростанции, а смолы являются ценным химическим сырьем для производства почти пятидесяти различных продуктов. Эстонская и Прибалтийская ГРЭС – крупнейшие в мире электростанции, работающие на сланцах.

Из горючих сланцев в ряде стран (в основном США и Канаде) уже вовсю ведется добыча сланцевого газа и сланцевой нефти из наклонно-направленных скважин с горизонтальным стволом и предварительным проведением многостадийного ГРП (сланцы — низкопроницаемая осадочная порода).

Горючие сланцы используются для получения бензина, бытового газа, фенола, ароматических углеводородов, электродного кокса, бензола, синтетического дубителя, клея для строительной индустрии (для скрепления блоков домов), пластмасс, гербицидов, дорожных битумов.

Сланцы называют топливом будущего, потому что их мировые запасы во много раз превышают запасы других горючих ископаемых (нефть, природный газ, каменный уголь), вместе взятых. Сланцевая смола является хорошим изолятором, «защитником» от коррозии, в ряде случаев заменяет пайку и сварку. Она также используется для удобрения почвы.

Сланцевая зола используется в производстве вяжущих веществ и строительных деталей. Смола находит применение в производстве химических препаратов и даже лекарств.

Месторождения горючих сланцев

Горючие сланцы добываются как открытым так и подземным способом. В России выделяются целые бассейны с залежами ценной породы: Тимано-Печорский, Прибалтийский, Волжский, Вычегодский.

Месторождения сланцев имеются в Белоруссии (Полесье), Эстонии (Кохтла-Ярве, Йыхви), в России (Сланцы – Ленинградская область), Среднем Поволжье (Ульяновск, Сызрань). Богатейшие залежи горючих сланцев имеются также в США (Колорадо, Юта. Вайоминг), Канаде, Бирме, Бразилии (Параиба, Ирати), Италии, Конго и во многих других странах.

Источник: http://www.geolib.net/petrography/goryuchiy-slanec.html

Горючие сланцы

Горючие сланцы представляют собой полезные ископаемые, основным компонентом состава которых выступает аквагенное органическое вещество. Таким образом, по форме своего образования данный вид полезных ископаемых имеет много общего с нефтью.

Горючие сланцы являются отличным материалом для получения сланцевого газа и сланцевой нефти.

На протяжении многих лет ученые-геологи исследуют сланцевые месторождения, в результате чего пришли к выводу, что запасы горючих сланцев в разы превышают запасы традиционной нефти.

Данные полезные ископаемые относятся к осадочным горным породам, приоритетным компонентом которых выступает органическое вещество, именуемое керогеном, стандартным содержанием которого в сланцах считается 10-30%.

Но иногда его наличие в породах составляет половину и более (до 70%) всего компонентного состава, что является свидетельством высокого качества этих ископаемых. Сам термин был введен в научный обиход профессором Крум-Броуном в начале ХХ в..

Читайте также:  Природа, растения и животные забайкальского края

Именно кероген является основным материалом для получения сланцевой нефти или, так называемой, сланцевой смолы.

Кроме этого, в формировании горючих сланцев также принимают участие и минералы: кальцит, доломит, гидрослюда, кварц, пирит, монтмориллонит, каолинит, полевые шпаты и другие.

Основным материалом, из которого происходит формирование залежей горючих сланцев, выступают простейшие водоросли, которым удалось сохранить свое строение на клеточном уровне (талломоальгинит) или же наоборот – не удалось (коллоальгинит).

Примесью в органической части ископаемых являются измененные остатки таких высших растений, как витринит, фюзенит, липоидинит. Стоит отметить, что горючие сланцы обладают высокой действительной плотностью, которая превышает 2000 кг/м3.

Данное свойство является отличительной характеристикой ископаемых, и напрямую зависит от процентного содержания минеральных примесей: чем их больше, тем выше плотность.

Месторождения горючих сланцев

Формирование полезных ископаемых протекает в водоемах и заболоченных местах, в связи с чем, существующие на сегодня их залежи разбросаны по всей территории нашей планеты.

Современным ученым сегодня известно в районе 550 месторождений ископаемых. Порядка 50% из них сосредоточены в США, примерно 21% залежей владеет Бразилия.

Россия, в свою очередь, находится на третьей ступени по разработке сланцевых месторождений, добывая, при этом, 11% ископаемых от общего мирового объема.

К сожалению, абсолютно каждое месторождение горючих сланцев разработать сегодня не представляется возможным. На это есть свои определенные причины. Главными из них выступают нецелесообразность проведения работ в экономическом плане, а также экологическая ситуация, которая присутствует на самих месторождениях.

По данным на 2004 год на территории российского государства разведано четыре бассейна: Волжский, Прибалтийский, Печоро-Тиманский, Вычегодский. Однако, российским месторождением, содержащим в себе наибольшее количество залежей горючих сланцев, считается Баженовское, расположенное в Западной Сибири.

Таблица 1. Химические элементы в горючих сланцах, мг/кг

МесторождениеРVCrCoNiCuZrMo
Ленинградское 300 10 30 10 1000
Новодмитриевское 100 100 100 30 300 100
Болтышское 300 300 30 300 300
Кашпирское 3 000 100 30 100 300 23 (с) 300 300
Воронье-Волосковское 10 000 300 100 300
Колорадо (США) 80 200 70 30

Добыча горючих сланцев

Для того, чтобы начать разрабатывать месторождение, необходимо провести комплекс исследовательских работ, которые позволят изучить условия залегания ископаемых, глубину, структуру почвы, и дать абсолютно полную характеристику объекта.

Все эти мероприятия необходимы для того, чтобы выбрать единственно правильный способ, который позволит безопасно извлечь горючие сланцы из земных недр на дневную поверхность. Таким образом, специалисты пользуются всего двумя способами извлечения ископаемых карьерным (открытым) и подземным (шахтным).

На то, какой из способов будет применен, влияют такие факторы, как условия сланцевого залегания, а также гидрогеологическая и экологическая ситуация.

Первый метод добычи уместно использовать в местах относительно неглубокого нахождения залежей. Данный способ имеет множество преимуществ, заключающихся в экономической выгодности и минимальной вредности для окружающей среды.

Второй метод отличается от первого своей дороговизной, поскольку требует использования специального технического оборудования, а также знающих свое дело специалистов. Кроме этого, шахтный способ очень разрушительный, в связи с чем его запрещено использовать там, где имеет близкое расположение водоемов или городских агломераций.

Полученные горючие сланцы отправляют на переработку, которая осуществляется полукоксованием при достаточно высоком температурном режиме, в результате чего и получается сланцевая нефть. 

Источник: http://mining-prom.ru/toplivodob/slants/goryuchie-slantsy/

Горючие сланцы

ГОРЮЧИЕ СЛАНЦЫ, пиробитуминозные сланцы (а. petroliferous shale; н. Brennschiefer; ф. schistes соmbustibles, schistes bitumineux; и. pizarra bituminosa), — осадочные породы карбонатно-глинистого (мергелистого), глинистого или кремнистого состава, содержащие 10-50%, редко до 60% сингенетичного осадконакопления органического вещества (керогена).

Горючие сланцы имеют коричневую, коричнево-жёлтую, серую, оливково-серую окраску, листоватую или массивную текстуру. Термин «горючие сланцы» иногда применяют для обозначения всех высокозольных твёрдых каустобиолитов, содержащих органические вещества различного происхождения и различных условий преобразования (углистых, битуминозных и липтобиолитовых сланцев). См. карту.

Кероген — сингенетичное осадконакоплению органические вещество с высоким выходом смол при сухой перегонке, при ограниченном выходе битумов, экстрагируемых органическими растворителями при низких температурах.

Исходным материалом органического вещества горючих сланцев служила биомасса преимущественно низших водорослей (сапропелевые компоненты), в меньшей степени — высших растений (гумусовые компоненты) и частично животных организмов.

По соотношению сапропелевых и гумусовых компонентов горючие сланцы подразделяются на сапропелиты (горючие сланцы Прибалтийского сланцевого бассейна, Волжского бассейна и Болтышского месторождения) и сапрогумиты (менилитовые сланцы Карпат).

Отличительная генетическая особенность органического вещества большинства горючих сланцев — его накопление в донных осадках при нормальном кислородном режиме.

Органическое вещество горючих сланцев характеризуется высоким содержанием водорода (7-10%), большим выходом летучих при термической переработке (до 90%), высокой удельной теплотой сгорания (Qbdaf = 29-37 МДж/кг). Основные минеральные компоненты горючих сланцев — кальцит, кварц и глинистые минералы, подчинённое значение имеют полевые шпаты, пирит, акцессорные минералы.

Для изучения состава и качества горючих сланцев используются углехимические методы исследований, регламентированные в CCCP государственными стандартами. В CCCP к пригодным для промышленного применения относятся горючие сланцы с удельной теплотой сгорания сухого топлива (Qbd) не менее 5 МДж/кг.

Требования к горючим сланцам разрабатываемых месторождений значительно выше.

Согласно действующим государственным стандартам, минимальная величина Qbd должна составлять: прибалтийские горючие сланцы для пылевидного сжигания 10,3 МДж/кг и для слоевого сжигания 11,7 МДж/кг, для переработки на газ и смолу — ленинградские 12,1 МДж/кг и эстонские 13,8 МДж/кг; горючие сланцы Кашпирского месторождения (Среднее Поволжье) для пылевидного сжигания 8,8 МДж/кг, для полукоксования 9,6 МДж/кг. Промышленной классификации горючих сланцев нет. Добываемые в Прибалтийском сланцевом бассейне горючие сланцы подразделяются по крупности кусков на 2 сорта (класса) — энергетические (0-25 мм) и технологические (25-125 мм). Большая часть месторождений горючих сланцев относится к платформенным и имеет горизонтальное и слабонаклонное залегание. В CCCP горючие сланцы известны в кембрийских, ордовикских, девонских, каменноугольных, юрских, палеоген-неогеновых отложениях.

Общепринятой оценки мировых запасов горючих сланцев нет. Общие потенциальные ресурсы горючих сланцев в мире оценены в 450 трлн. т (26 трлн. т сланцевой смолы). Основные ресурсы — 431 трлн. т горючих сланцев (24,6 трлн. т сланцевой смолы) — сосредоточены в США (штаты Колорадо, Юта, Вайоминг) и связаны с формацией Грин-Ривер.

Крупные бассейны имеются в Бразилии (Ирати, Параиба), KHP (Фушунь). Многочисленные месторождения горючих сланцев известны также в НРБ, Великобритании, ФРГ, Франции, Испании, Австрии, Канаде, Австралии, Италии, Швеции, СФРЮ. Общие ресурсы горючих сланцев в CCCP (1984) 214 млрд. т, балансовые запасы (категорий А+В+С1+С2) 12 млрд. т.

Основные бассейны и месторождения CCCP (в скобках ресурсы и балансовые запасы, млрд.

т): Прибалтийский бассейн (21,1 и 7,6), Волжский (29,7 и 3,3), Вычегодский (28 и 0), Тимано-Печорский (6 и 0,55), Сырдарьинский (24,6 и 0), Амударьинский (ресурсы 22,3), Кендерлыкское месторождение, восточный Казахстан (2,5 и 1,7), Болтышское месторождение, УССР (ресурсы 4,5).

В промышленном масштабе горючие сланцы добываются в CCCP (37 млн. т) и KHP (30-50 млн. т). В других странах (Франция, США, ФРГ, Австралия, Великобритания, Швеция, НРБ, ЮАР) добыча горючих сланцев велась в разные периоды.

В CCCP горючие сланцы добываются на Эстонском (7 шахт и 4 разреза), Ленинградском (3 шахты) и Кашпирском (2 шахты) месторождениях в объёме соответственно 27,4; 5,0 и 0,8 млн. т в год товарного сланца, из них открытым способом 14,9 млн. т в год (1984).

Подземная добыча осуществляется механизированным способом с применением главным образом камерно-столбовой системы, меньше — камер-лавами и в отдельных случаях — длинными столбами с отработкой их спаренными лавами.

На Эстонском месторождении ведутся опытные работы по двуслойной комбайновой выемке пласта сланца с принудительным обрушением кровли. Открытая добыча — по бестранспортным схемам.

Основная часть (77%) добываемых в CCCP сланцев используется для сжигания на крупных ТЭЦ и ГРЭС; наиболее мощные из них — Прибалтийская и Эстонская — потребляют около 20 млн. т горючих сланцев в год. Технологическая переработка осуществляется на трёх крупных сланцеперерабатвающих предприятиях; Кохтла-Ярве, Кывыили (Эстонская CCP), Сланцы (Ленинградская область) и на небольшом Кашпирском сланцеперегонном заводе.

https://www.youtube.com/watch?v=mLr8RWSZypQ

Переработка горючих сланцев в CCCP — полукоксованием в шахтных генераторах с целью получения сланцевой смолы и водно-растворимых фенолов и коксованием в камерных печах для производства бытового газа. Смола используется как жидкое топливо, компонент шпалопропиточного масла, для производства электродного кокса и др.

Фенолы идут на производство синтетических дубителей, клея, лаков, мастик, модификаторов резины, тампонажных составов и других ценных химических продуктов. На Кашпирском сланцеперегонном заводе из горючих сланцев получают ихтиол.

Твёрдые отходы переработки горючих сланцев (зола, сланцевый полукокс и кокс) широко используются в промышленности строительных материалов для производства минеральной ваты, сланцезольного портландцемента, силикатного кирпича, автоклавных изделий из тяжёлого сланцезольного бетона и газозолобетона, а также в дорожном строительстве и для известкования почв.

Карбонатные отходы добычи и обогащения горючих сланцев применяются для производства строительного щебня. Горючие сланцы отдельных месторождений имеют высокое содержание Cu, Mo, U, Pb, Zn, V и оцениваются как рудное сырьё.

Источник: http://www.mining-enc.ru/g/goryuchie-slancy

Техническая библиотека

Горючие сланцы — полезное ископаемое из группы твёрдых каустобиолитов, дающее при сухой перегонке значительное количество смолы (близкой по составу к нефти). Сланцы в основном образовались 450 млн лет тому назад на дне моря из растительных и животных остатков.

При сгорании горючие сланцы выделяют тепло, а при термическом разложении — сланцевое масло (этот продукт является аналогом тяжелой нефти и используется как топливо вместо мазута), горючие газы и подсмольные воды. Оба процесса сопровождаются образованием золы.

Горючие сланцы (Сланцевая нефть, сланцевый газ) — углеводороды, расположенные в породах со сверхнизкой проницаемостью, но высокой нефтенасыщенностью.

По разным оценкам, запасы горючих сланцев в мире оценены в 650 трлн т, в которых содержится 550 — 630 млрд т сланцевой смолы (искусственной нефти), что сопоставимо, и даже больше, чем разведанные запасы натуральной нефти.

Горючие сланцы (ГС) — пиробитуминозные сланцы — осадочные породы карбонатно-глинистого (мергелистого), глинистого или кремнистого состава, содержащие 10-50%, редко до 60% сингенетичного осадконакоплению органического вещества керогена.

Читайте также:  А.п. чехов "анна на шее": описание, герои, анализ рассказа

ГС имеют коричневую, коричнево-жёлтую, серую, оливково-серую окраску, листоватую или массивную текстуру.

Tермин «Горючие сланцы» иногда применяют для обозначения всех высокозольных твёрдых каустобиолитов, содержащих органические вещества различного происхождения и различных условий преобразования (углистых, битуминозных и липтобиолитовых сланцев).

Kероген — сингенетичное осадконакоплению органическое вещество c высоким выходом смол при сухой перегонке, при ограниченном выходе битумов, экстрагируемых органическими растворителями при низких температурax.Он богат водородом и по его содержанию ближе к нефти, чем к углю.

Геологически кероген — это протонефть, его содержание в горючих сланцах составляет от 10% до 60-80%.

Исходным материалом органического вещества горючих сланцев служила биомасса преимущественно низших водорослей (сапропелевые компоненты), в меньшей степени — высших растений (гумусовые компоненты) и частично животных организмов.

Пo соотношению сапропелевых и гумусовых компонентов ГС подразделяются на сапропелиты (ГС Прибалтийского сланцевого бассейна, Bолжского бассейнов и Болтышского месторождения) и сапрогумиты (менилитовые сланцы Карпат).

Oтличительная генетическая особенность органических вещества большинства ГС — его накопление в донных осадках при нормальном кислородном режиме. Oрганическое вещество ГС характеризуется высоким содержанием водорода (7-10%), большим выходом летучих при термической переработке (до 90%), высокой удельной теплотой сгорания (Qbdaf = 29-37 МДж/кг).

Oсновные минеральные компоненты ГС — кальцит, кварц и глинистые минералы, подчинённое значение имеют полевые шпаты, пирит, акцессорные минералы.

Из сланцевых месторождений добывают также сланцевый газ.

Лидером как в промышленной добыче и переработке ГС, так и локомотивом научных разработок и инноваций сланцевой отрасли является Эстония.

Вся энергетика Эстонии базируется на технологии переработки горючих сланцев: при прямом сжигании получают тепло и электроэнергию, при глубокой переработке — нефтепродукты: сланцевое масло, а также высококалорийный газ, и химическое сырье, из которого производят сорбенты, фенолы, тиофеновые соединения, нефтеполимерные смолы и другую высоколиквидную продукцию.

Сланцевый газ в последнее время стал более популярен, чем ГС в связи с со стремительным развитием его добычи, особенно в США.

Источник: https://neftegaz.ru/tech_library/view/4301-Goryuchie-slantsy-slantsevaya-neft

Горючие сланцы как местный вид топлива

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«ЧАСТНЫЙ ИНСТИТУТ УПРАВЛЕНИЯ И ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВА»

Кафедра информационных и производственных технологий

ВЫСТУПЛЕНИЕ

На тему «Горючие сланцы как местный вид топлива»

Студент В.М. Цалабанов

Специальность финансы и кредит

Минск 2011

Горючий сланец относится к топливно-энергетическому и химическому сырью и является нетрадиционным источником углеводородного сырья.

Горючий сланец — полезное ископаемое, залегающее на сравнительно небольших глубинах, относится к группе твердых каустобиолитов и состоит из органического вещества (10-50% по массе) и минеральной части. Промышленную ценность представляет как органическая, так и минеральная части сланцев, основными компонентами которой являются карбонаты и алюмосиликаты.

Сланцы используются для энергетических и технологических целей: в качестве топлива в производстве тепловой и электроэнергии (при прямом сжигании), являются сырьем для получения жидкого топлива (при глубокой переработке), а также сырьем для химической, металлургической отраслей и строительства. горючий сланец топливо термохимический

Горючий сланец состоит из преобладающих минеральных (кальцыты, доломит, гидрослюды, монтмориллонит, каолинит, полевые шпаты, кварц, пирит и др.) и органических частей (кероген), последняя составляет 10—30 % от массы породы и только в сланцах самого высокого качества достигает 50—70 %.

Органическая часть является био- и геохимически преобразованным веществом простейших водорослей, сохранившим клеточное строение (талломоальгинит) или потерявшим его (коллоальгинит); в виде примеси в органической части присутствуют измененные остатки высших растений (витринит, фюзенит, липоидинит).

Горючие сланцы бывают нескольких типов:

• сапропелитовые-кукерситы. Эти горючие сланцы состоят в основном из продуктов превращения простейших водорослей и животных материалов. • гумито-сапропелитовые. Эти горючие сланцы состоят в основном из измененных остатков высших растений.

Горючий сланец используется в качестве топлива и энергохимического сырья. Из сланцевой руды, например, хорошо получаются различные химические продукты.

Это фенолы, пластификаторы, клеевые вещества, а так же вещества для борьбы с эрозией почв и борьбы с сорняками. Из отходов горючих сланцев получаются строительные материалы (цемент и прочее).

В основном сейчас горючие сланцы рассматривают как возможное сырье для получения нефти и газа.

Горючие сланцы Беларуси представляют собой глинистые, мергелистые, известковистые и туфогенно-карбонатные породы, содержащие от 2-3% до 28% органического вещества сапропелевой природы.

В Беларуси выявлено два месторождения горючих сланцев — Туровское и Любанское. Прогнозные ресурсы Любанского месторождения — 1,2 млрд.т, Туровского — 2,7 млрд.т. Глубина залегания сланцев — от 50 м до 375 м, мощность пласта — от 0,6 м до 2,7 м.

Белорусские сланцы характеризуются низким качеством: низшая теплота их сгорания составляет 1-1,5 тыс.

ккал на кг, зольность — 78-80%, выход первичной смолы — 7,8-9,5%, выход летучих соединений — 15-25%, содержание серы — 2-3%. Они непригодны для прямого сжигания и требуют предварительной химической переработки.

При проведении геологоразведочных работ на месторождениях свободного сланцевого газа не установлено.

Разработка горючих сланцев с учетом глубин залегания и мощности пластов может осуществляться только подземным (шахтным) способом. Вовлечение ресурсов горючих сланцев в топливный баланс республики возможно путем их термической переработки с твердым теплоносителем.

Эта технология отработана и имеет самую высокую эффективность использования горючих сланцев. При переработке 5 млн.т в год горючих сланцев Туровского месторождения по данной технологии можно получить около 300-325 тыс.т сланцевой нефти, газового бензина — 45-50 тыс.

т, газа — 175-275 млн.куб.м.

Исходя из особенностей горючих сланцев в Беларуси и условий их залегания, получение сланцевого газа методом подземной газификации не представляется возможным. Определенные надежды возлагаются сегодня на наземные технологии переработки этих полезных ископаемых.

Вообще технологии, связанные с искусственным получением жидких и газообразных энергоносителей из твердых видов топлива путем термической обработки, прекратили свое активное существование в 70-х годах прошлого века, не выдержав элементарной конкуренции, когда начала бурно развиваться добыча природного газа и нефти. При дешевой нефти добывать и перерабатывать горючие сланцы, обнаруженные в Беларуси еще в 60-е годы прошлого века, было экономически невыгодно. С учетом нынешней цены нефти переработка горючих сланцев пока по-прежнему может казаться не очень экономически выгодной. Но если цена барреля нефти будет свыше 100 долларов (тонна нефти, соответственно, 600 долларов), то переработка горючих сланцев в Беларуси станет экономически целесообразной. Во всяком случае, надо быть готовыми к изменению ситуации и хорошо представлять, что мы можем получить из собственных сырьевых ресурсов.

В Институте природопользования НАН Беларуси есть лабораторные установки, на которых мы можем получить газ из бурого угля, торфа, растительной биомассы и горючих сланцев. Это оборудование хорошо моделирует те процессы, которые имеют место в промышленности.

В 2007 году, когда геологи достали нам технологическую пробу – 150 килограммов горючих сланцев Туровского месторождения, мы провели исследование на наших установках. В результате подтвердился выход смолы в 8-10 процентов (это 100 килограммов) и горючих газов – пять процентов (около 40 кубических метров высококалорийного газа) из тонны сланца.

Сегодня мы отрабатываем технологии, которые позволят добиться максимального выхода либо жидких продуктов, либо газа. Во что перерабатывать горючие сланцы – в смолу (сланцевую нефть) или газ, зависит от потребностей каждой страны.

Если ставится задача максимального получения сланцевой нефти, предлагается одна технология, с одной температурой пиролиза (термического разложения вещества без доступа воздуха). Если нужен высокий выход сланцевого газа, соответственно, требуется совсем другая технология с иным температурным режимом.

При пиролизе в неподвижном слое получаем около пяти процентов газа, а при пиролизе в подвижном слое в два раза больше. Наиболее прогрессивной считается сейчас технология с твердым теплоносителем (пиролиз сланца в подвижном слое, где он нагревается за счет собственной золы).

Именно эта технология используется в Эстонии, где добыча и переработка сланцев очень развита. При переработке горючих сланцев на агрегатах с твердым теплоносителем УТТ-3000 (его цена около 100 млн. долларов, производительность миллион тонн в год) получается 65 тыс. тонн смолы, газового бензина – около 10 тыс. тонн, газа – 36-58 млн. кубометров, золы – 750 тыс.

тонн в год из миллиона тонн. Из сланцевой нефти можно получить бензин, дизельное топливо и мазут. Самый серьезный недостаток данной технологии переработки горючих сланцев состоит в высоком выходе золы.

Поэтому свою задачу сейчас мы видим в том, чтобы найти применение минеральной части горючих сланцев, свести к минимуму негативные для экологии последствия, которые неизбежны при любом способе переработки. Мы рекомендуем использовать золу в дорожном строительстве, для получения строительных материалов, в сельском хозяйстве.

Сейчас все чаще говорят о том, что применение золе можно найти, рационально ее использовать и не создавать огромных отходов. В этом случае, по нашим предварительным расчетам, себестоимость сланцевой нефти может составлять примерно 600 долларов за тонну.

Повышение эффективности горючих сланцев возможно за счет их совместной термической обработки с торфом, бурыми углями, сапропелем или полимерными отходами, что позволит повысить выход целевых продуктов и снизить их себестоимость.

Выход смолы, скажем, при переработке горючих сланцев с сапропелями (то вещество, из которого сланцы образовались) примерно в два-три раза больше. Переработка горючих сланцев с полимерными отходами (полипропилен, полиэтилен, или изношенные шины) тоже дает очень хорошие экономические показатели.

Одним словом, если задействовать весь потенциал твердых горючих ископаемых (торф, бурый уголь и сланцы), а также горючие отходы, то значительный процент топливных ресурсов в перспективе можно получать из местного сырья.

Но для того, чтобы получение сланцевой нефти (или газа) приобрело промышленные масштабы, нужно провести детальную разведку месторождений и организовать добычу горючих сланцев. Только в этом случае можно говорить о составлении бизнес-проекта для реализации.

Предварительно можно сказать, что, несмотря на невысокое качество наших горючих сланцев при соответствующих технологии и оборудовании, методом термохимической переработки можно получить ценные углеводородные жидкие и газообразные энергоносители.

Список литературы

1. http://www.belta.by/ru/all_news/economics/Belneftexim-ischet-investorov-dlja-uchastija-v-proekte-po-pererabotke-gorjuchix-slantsev_i_533886.html

2. Газета «Обозреватель» №22(405) от 09.06.2010г.

3. Основы энергосбережения: учеб.-метод. Пособие / Е.И. Марченков. В.Г. Шахов. — Минск: Частн.ин-т упр.и предпр., 2007.-54 с.

Источник: http://MirZnanii.com/a/322773/goryuchie-slantsy-kak-mestnyy-vid-topliva

Ссылка на основную публикацию