Горючие сланцы свойства и применение

Содержание

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.

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%.

На фото горючий сланец

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

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.

Читайте также:  Перга пчелиная полезные свойства применение отзывы

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.

Горючие сланцы, сланцевая нефть, сланцевый газ

ИА Neftegaz.RU.
Горючие сланцы – полезное ископаемое из группы твердых каустобиолитов, дающее при сухой перегонке значительное количество смолы (близкой по составу к нефти).
Сланцы в основном образовались 450 млн лет 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.

Сланцевая нефть – нефть 2 х видов (по принятой в США классификации):

  • Shale oil – высоковязкая сланцевая смола, по плотности и вязкости значительно отличается от традиционной нефти. Получают из горючих сланцев после термического воздействия;
  • Tight oil – легкая нефть, содержащаяся в плотных, низкопористых и низкопроницаемых коллекторах

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 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.

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

Сланцевые толщи – это горные породы, состоящие из глинистых известняков и кремнезема, которые насыщены органическим веществом (ОВ).
Это основные нефтематеринские породы практически во всех нефтегазоносных бассейнах мира.

Tермин «Горючие сланцы» иногда применяют для обозначения всех высокозольных твердых 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 низкой температуре.
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),
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.

В России аналогом сланцевых отложений tight oil являются толщи:

– Баженовская свита в Западной Сибири,

– Доманиковые отложения Волго-Уральской нефтегазоносной провинции,

– Хадумская свита Предкавказья и др.

Российские сланцевые толщи:

– также представлены кремнисто-глинисто-карбонатными породами, обогащенными органикой и другими компонентами нефти в рассеянном состоянии (микронефть).

– органическое вещество в породах относится к категории «слабо- и умеренно концентрированного» и составляет 2,5-10 %, достигая 20-40 %.

Применение традиционных технологий добычи, традиционных технологий вывода углеводородов из нефтегазоматеринской породы в традиционные ловушки нефти и газа не дает результата. Более 70% от сгенерированных углеводородов остается в матрице генерирующей толщи.

Из сланцевых месторождений добывают также сланцевый газ.
Лидером как в промышленной добыче и переработке ГС в СССР, так и локомотивом научных разработок и инноваций сланцевой отрасли была Эстония.
Вся энергетика Эстонии базировалась 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.

Локомотивом добычи сланцевой нефти и газа стали США после промышленного внедрения технологий гидравлического разрыва пластов (ГРП).

Основные сланцевые отложения в США:

  • формация Баккен – нефтематеринские сильно битуминозные карбонатно-терригенные породы, с подчиненными прослоями глин. Осадки формировались в глубоководных, бескислородных толщах, с ограниченной циркуляцией воды, с обильным развитием планктонных водорослей. Такие условия сложились в результате некомпенсированного прогибания впадины Уиллистон. Погружение впадины, замедлившееся в позднедевонское время, сохранилось в центральной части впадины до начала пермского времени, с накоплением осадков идентичных формации Баккен.
  • формация Игл Форд – нефтематеринские сильно битуминозные карбонатно-глинистые породы, сформированные в условиях окраины шельфа и континентального склона в меловой период. На территории Примексиканской впадины преобладающими были нисходящие движения. Также в это время произошла активизация вулканической деятельности, которая обогатила откладывающиеся породы железом и магнием. Привнос терригенного материала происходил в виде илов, как продукт разрушения из центрального Техаса.

Горючие сланцы, свойства, химический состав, добыча и применение

Горючие сланцы, свойства, химический состав, добыча и применение.

Горючие сланцы – это полезное ископаемое, твердая горючая осадочная порода, вид ископаемого топлива, состоящая из горючей органической (керогена) и минеральной частей.

Горючие сланцы:

Горючие сланцы – это полезное ископаемое, твердая горючая осадочная порода, вид ископаемого топлива , состоящая из органической и минеральной частей.

Горючие сланцы – это осадочная порода со слоистой (пластинчатой) структурой серого, тёмно-серого, черного, коричневого, желтого и оливкового цвета. Легко распадается на отдельные плитки, слои.

Минеральная часть представлена осадочной горной породой, а органическая – керогеном. Кероген является одной из форм нетрадиционной нефти . Внешне он напоминает смолу. При нагревании горючих сланцев из керогена выделяется нефть , именуемая «сланцевая нефть» или «керогеновая нефть», и природный газ , именуемый «сланцевый газ».

Горючие сланцы загораются от спички и при горении издают запах жженой резины, сильно коптят. Воспламеняются и горят в нем только органические вещества.

Залегает горючий сланец на глубине 80-200 метров.

По расчетам геологов запасов горючих сланцев на порядок больше, чем обычной нефти. Однако, залежи сланца не играют ведущей экономической роли. Он относится к альтернативным источникам тепла и химического сырья.

Происхождение горючих сланцев:

Сланцы образовались миллионы лет назад из останков мелких морских животных, водорослей, высших растений и планктона на дне морей, океанов или озер под действием давления. В отсутствии кислорода они разлагались на составляющие и формировали полимеры виде керогена. Полимеризация происходила с участием одновременно и минерального компонента, содержащегося в осадках на дне водоемов.

Читайте также:  Сушеный тертый манго его свойства и применение

Месторождения горючих сланцев:

Основные ресурсы сосредоточены в США (штаты Колорадо, Юта, Вайоминг) и связаны с формацией Грин-Ривер. Крупные бассейны имеются в Бразилии (Ирати, Параиба), Китае (Фушунь), России (Прибалтийский, Волжский, Вычегодский, Тимано-Печорский, Сырдарьинский, Амударьинский бассейны, Кендерлыкское и Баженовское месторождения). Многочисленные месторождения горючих сланцев найдены в Болгарии, Великобритании, Германии, Франции, Испании, Австрии, Канаде, Австралии, Италии, Швеции, Казахстане, Украине, Югославии.

Химический состав горючих сланцев:

В состав горной осадочной породы входят следующие минералы: кальцит, доломит, гидрослюды, монтмориллонит, каолинит, полевые шпаты, кварц, пирит и другие.

Органическая часть состоит из керогена. Кероген представляет собой смесь органических материалов (петроленов, битумов, гумусовых веществ и т.п.). Его состав меняется от месторождения к месторождению. Он не может быть описан какой-либо единой химической формулой. Во всяком случае, в его состав входят углеводороды и примеси: сероводород, азот и пр.

В обычных горючих сланцах доля керогена составляет 10-30 % от массы. И только лишь в сланцах самого высокого качества достигает она достигает 50-70 %. Остальное – осадочная порода.

Наличие в сланцах углеводородной составляющей позволяет извлекать ее. Получается нефть и природный газ. Однако их добыча не всегда экономически и экологически оправдана.

Физические свойства горючих сланцев:

Наименование параметра:Значение:
Плотность, г/см 30,9-1,99
Твердость по шкале МоосаОт 2 до 6
Удельная теплота сгорания, МДж/кгДо 14

Добыча нефти и газа из горючих сланцев:

Добыча нефти и газа из горючих сланцев производится путем термического воздействия на кероген, содержащийся в горючих сланцах. Она проводится двумя основными способами: добычей сланца открытым или обычным шахтным способом с последующей перегонкой либо добычей в пласте, когда нагревание производится непосредственно под землей.

Применение и использование горючих сланцев:

Сланцы и продукты переработки горючих сланцев в виде сланцевой нефти и сланцевого газа используются как альтернативное топливо , прочие углеводороды – в химической промышленности для производства полимерных и прочих материалов, а также в фармацевтической промышленности для производства лекарств, остаточные горные породы – для производства строительных и дорожных материалов .

Другие виды топлива:

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

месторождения переработка бассейны использование свойства виды запасы горючих сланцев фото состав
где добывают горючие сланцы добыча сообщение презентация википедия в беларуси в мире самарская область на карте характеристика реферат
способ добычи полезные ископаемые горючие сланцы в россии горная порода применение топливо обозначение по происхождению

Поиск технологий

Найдено технологий 1

Может быть интересно:

Квантовые точки

Геополимерный бетон, состав, рецепт и технология

Многоярусная гидропонная установка

Быстроходное морское пассажирское судно

Реинжиниринг бизнес-процессов с целью повышения производительности труда в 10 раз

Бетулин, его применение и способ получения

Системы освещения на диодных лазерах

Стайные роботы

О чём данный сайт?

Настоящий сайт посвящен авторским научным разработкам в области экономики и научной идее осуществления Второй индустриализации России.

Он включает в себя:
– экономику Второй индустриализации России,
– теорию, методологию и инструментарий инновационного развития – осуществления Второй индустриализации России,
– организационный механизм осуществления Второй индустриализации России,
– справочник прорывных технологий.

Мы не продаем товары, технологии и пр. производителей и изобретателей! Необходимо обращаться к ним напрямую!

Мы проводим переговоры с производителями и изобретателями отечественных прорывных технологий и даем рекомендации по их использованию.

Осуществление Второй индустриализации России базируется на качественно новой научной основе (теории, методологии и инструментарии), разработанной авторами сайта.

Конечным результатом Второй индустриализации России является повышение благосостояния каждого члена общества: рядового человека, предприятия и государства.

Вторая индустриализация России есть совокупность научно-технических и иных инновационных идей, проектов и разработок, имеющих возможность быть широко реализованными в практике хозяйственной деятельности в короткие сроки (3-5 лет), которые обеспечат качественно новое прогрессивное развитие общества в предстоящие 50-75 лет.

Та из стран, которая первой осуществит этот комплексный прорыв – Россия, станет лидером в мировом сообществе и останется недосягаемой для других стран на века.

Состав и свойства горючих сланцев

Для того чтобы правильно оценить свойства горючих сланцев и определить наиболее рациональные области их использования, нужно в первую очередь изучить их вещественный состав. Предварительно это делают макроскопически, а потом уже более детально. Для этого изготавливают тонкие срезы (шлифы) или полируют кусочки сланцев (аншлифы). Такой анализ позволяет досконально изучить вещественный или петрографический состав сланцев. Многие компоненты горючих сланцев, видимые под микроскопом, не различимы простым глазом. Они так и называются «микрокомпоненты». Это альгинит – остатки планктонных водорослей; выделяют таломоальгинит, если водоросли сохранили свою структуру, и коллоальгинит – водоросли, превратившиеся в бесструктурное вещество. В некоторых сланцах большое значение приобретает сорбомикстинит – бесструктурное вещество, представляющее собой тонкую смесь альгинита или остатков высших растений с глинистым веществом. Встречаются в сланцах и микрокомпоненты, присущие углям, витринит (гелифицированные остатки древесины, однородные или с клеточной структурой), липтинит (споры, пыльца, кутикула, смоляные тельца), семивитринит (вещество, переходное от витринита к фюзиниту), фюзинит (фюзенизированные остатки древесины с хорошо выраженной клеточной структурой). В сланцах ряда месторождений Волжского бассейна встречены тела неясной природы, условно названные псевдовитринитом, вероятнее всего они образовались из фитобентоса и морской травы.

Рассмотрим, из чего состоит минеральная часть сланцев. В основном она сложена тонкодисперсным, обычно гидрослюдистым материалом; пелитоморфным, хемогенным или органогеннодетритусовым карбонатным веществом; хальцедоновыми раковинами диатомовых водорослей. Минеральная и органическая тонкодисперсная масса находится в тесной (адсорбционной) смеси. Растительные микрокомпоненты обычно перемешаны с зёрнами разнообразных минералов: кварца, полевых шпатов, глауконита, сульфидов и др.

Опишем качества горючих сланцев. Наиболее важные показатели – теплота сгорания, выход смолы, влажность и содержание серы, зольность, состав золы.

Сначала рассмотрим таблицу №1, в которой приведены сведения о качестве сланцев наиболее известных месторождений мира. Лучшим качеством обладают сланцы некоторых месторождений Австралии (Глен-Дэвис), СССР (Эстонское, Ленинградское) и Испании ( Пауэртольяно). Они содержат 20-30 процентов смолы. Сланцы же большинства месторождений содержат в 2-3 раза меньше смолы и обладают пониженной теплотой сгорания.

Таблица 1. Качество сланцев основных месторождений мира

Содержание влаги рабочей,W %

Теплота сгорания сланцев, Q МДж/ кг

Содержание серы S %

Прибалтийский, СССР (кукерситы)

Основные показатели качества сланцев

Теплота сгорания. В геологоразведочной практике применяется показатель удельной теплоты сгорания сухого сланца. Этот параметр является оценочным при подсчёте запасов сланцев в недрах. Теплота сгорания горючих сланцев различных месторождения, а также различных пластов одного месторождения может колебаться от 4-5 до 20-25 МДж/кг. Наиболее высокой теплотой сгорания – более 15 МДж/кг. – обладают горючие сланцы Эстонского, Ленинградского, Болтышского месторождений в СССР, некоторые сланцы Австралии, Новой Зеландии. Однако в мире преобладают сланцы, имеющие среднюю теплоту всего 4-6 МДж/кг.

Сланцевая смола. Выход основного и наиболее ценного продукта переработки – сланцевой смолы может изменяться от первых процентов у сланцев Оленекского бассейна и менилитовых сланцев Карпат до 25-30 процентов у кукерситов Прибалтийского бассейна. Смолы полукоксования обладают различным фракционным составом. Бензиновая фракция (выкипающая при температуре до 200 градусов) для большей части сланцевых смол составляет 19-25 процентов и лишь в смолах Прибалтийского и Волжского бассейнов не превышает 5 процентов. Дизельная фракция (200-325 градусов) составляет основную массу смолы – 30-40 процентов, а в некоторых смолах (Кендерлыкское месторождение в СССР) -50-60 процентов. Остаток (выше 325) составляет 25-30 процентов. По химическому составу смолы можно разделить на 3 типа: 1.парафинистые, по физико-химическим свойствам близкие к парафинистым нефтям (сланцы Грин-Ривер в США, Болтышского, Кендерлыкского месторождений в СССР, Ирати в Бразилии, Мэсот в Тайланде); 2. Высокосернистые (сланцы Волжского бассейна Средней Азии, Израиля, Иордании, Марокко); 3. С повышенным содержанием фенолов (кукеристы Прибалтийского бассейна, сланцы Припятского бассейна)

Для сланцев одного и того же месторождения теплота сгорания прямо пропорциональна выходу смолы. Сланцы разных месторождений при одинаковом выходе смол могут иметь различную теплоту сгорания, что объясняется неодинаковым исходным веществом и разными условиями его преобразования

Влажность. Это один из важных показателей, характеризующих теплотехнические свойства сланцев. Естественная влажность сланцев различных месторождений колеблется от 2-5 до 25-30 процентов. Она снижает теплоту сгорания топлива. Сланцы с содержанием влаги до 20-22 процентов могут быть использованы в промышленности без предварительной подсушки, при большой влажности их необходимо подсушить, что увеличивает расход тепла на переработку и ведёт к её удорожанию. Большое содержание влаги (до 30) в сланцах Болтышского месторождения служат препятствием дл их использования. Однако при освоении более совершенных методов переработки использование таких сланцев станет реальным.

Читайте также:  Пустырник в таблетках детям дозировка

Содержание серы в сланцах колеблется от долей процента до 10 процентов. В горючих сланцах встречается сера нескольких разновидностей : сульфатная, сульфитная и органическая. Содержание сульфатной серы, представленной сульфатами железа или гипсом, незначительное. Сульфидная сера (пирит, марказит) преобладает во многих сланцах. Она содержится в количестве 1-2 процентов, иногда до 4 процентов. В сланцах Волжского, Вычегодского, Тимано-Печерского бассейнов СССР, сланцах Марокко, Иордании и Израиля преобладает органическая сера (до 70 процентов общего количества серы).

Сера – вредная примесь. Из-за высокого ее содержания невозможно использовать сланцы ряда бассейнов, в частности Волжского. Отметим, что для прямого сжигания сланцев допускается не более 1 процента общей серы на 4,19 мегаджоуля на килограмм теплоты сгорания. Одна из основных задач применительно к высокосернистым сланцам – это очистка от серы смол и других продуктов, получаемых при газификации и полукоксовании таких сланцев. Опытами, проведёнными на установках с твёрдым теплоносителем и в газогенераторах, доказано принципиальная возможность получения сланцевой смолы. Однако большая часть серы переходит в смолу, что делает её непригодной как для энергетических целей, так и для получения жидких топлив.

Зольность горючих сланцев изменяется от 35-40 до 80-85%. Состав золы сланцев меняется в широких пределах. Свойства золы зависят не только от минерального состава сланцев, но и от способа их сжигания и переработки. Некоторые виды золы – ценное промышленное сырьё. Золы, содержащие не менее 15 % свободной окиси кальция, обладают вяжущими свойствами и пригодны для изготовления лёгких и тяжёлых бетонов и изделий из них. Карбонатные золы находят применение в сельском хозяйстве для известкования кислых почв. Золы алюмосиликатного состава могут быть использованы в дорожном строительстве, в промышленности строительных материалов.

Неоднократно применялись попытки создать классификацию горючих сланцев, в которой бы отражалось не только их качество, но и пути возможного использования. Предложенные классификации были химическими, петрографическими, промышленными. В качестве классификационных параметров выбирались следующие показатели: содержание углерода и водорода в керогене сланцев, выход смолы из сланцев, теплота сгорания и другие. Тем не менее, общепризнанной классификации, где нашли бы отражение генетические особенности сланцев, их качественная характеристика и технологические особенности, пока нет. Создание такой классификации – задача будущих комплексных исследований.

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 (Qb daf = 29-37 МДж/кг). Основные минеральные компоненты горючих сланцев — кальцит, кварц и глинистые минералы, подчинённое значение имеют полевые шпаты, пирит, акцессорные минералы.

Реклама

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 (Qb d ) не менее 5 МДж/кг. Требования к горючим сланцам разрабатываемых месторождений значительно выше. Согласно действующим государственным стандартам, минимальная величина Qb d 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.

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.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector