Горючий сланец это горючее полезное ископаемое
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.
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
Горючие сланцы имеют такой же потенциал для добычи как нефть, уголь и горючий газ, например, для сжигания в качестве топлива.
Точно также, как уголь, горючий сланец может быть добыт под землей в случае глубоких подземных запасов и может быть добыт с поверхности земли.
Что такое горючий сланец?
В общем, горючий сланец – это горная порода, содержащая столько органического вещества, что она будет гореть.
Поскольку общепризнанного определения горючего сланца не существует, его обычно классифицируют как глинистую (или углеродистую), мелкозернистую, осадочную породу, в которой твердые органические вещества или кероген должны образовывать не менее 5-25%. Подобно углю, горючий сланец может использоваться в качестве топлива.
Кероген-нерастворимое органическое вещество образованное из отложений без доступа кислорода
Из чего состоят горючие сланцы?
Качество горючего сланца определяется содержащимся в нем органическим веществом. Кроме органического вещества, горючий сланец содержит негорючую минеральную часть, состоящую из терригенного и цементного материала или продуктов горных пород.
Большинство горючих сланцев представляют собой мелкозернистые осадочные породы, содержащие относительно большое количество органического вещества, обычно известного как “кероген”. Кероген содержит значительное количество сланцевой нефти и горючего газа, которые могут быть извлечены путем деструктивной дистилляции.
Деструктивная дистилляция – процесс включающий разложение керогена при высокотемпературном нагревании для расщепления крупных молекул органического вещества.
Органическое вещество в сланце состоит в основном из углерода, водорода, кислорода и небольшого количества серы и азота. Оно образует сложную макромолекулярную структуру, которая нерастворима в обычных органических растворителях (например, дисульфид углерода). Органическое вещество смешивается с различными количествами минерального вещества, состоящего из мелкозернистых силикатных и карбонатных минералов. Соотношение органических и минеральных веществ для товарных марок горючих сланцев составляет примерно от 0,75:5 до 1,5:5. В некоторых горючих сланцах присутствует небольшое количество битума, растворимого в органических растворителях. Происхождение нефти похоже.
Из-за своей нерастворимости органическое вещество должно быть подвергнуто воздействию при температуре около 500°C, чтобы разложить его на нефтеподобную смолу и газ. Часть органического углерода остается с остатком сланца после воздействия, но может быть сожжена для получения дополнительной энергии.
Горючий сланец отличается от угля тем, что органическое вещество в угле имеет более низкое атомное отношение органических и минеральных веществ, у угля обычно больше, чем 4,75:5.
Теплотворность горючих сланцев или плотность энергии 2500-4000 ккалорий на килограмм.
Теплотворность угля 5700-7000 ккалорий на килограмм.
Разработана работоспособная схема классификации горючих сланцев на основе их осаждающих сред и дифференцирования компонентов органического вещества с помощью ультрафиолетовой/синей флуоресцентной микроскопии. Их классификация оказалась полезной при соотнесении компонентов органического вещества с выходами и химией масла, полученного методом ретортации.
Около 85% добываемого сланца используется для сжигания в сланцевых электростанциях; 12% – для ретортирования для получения сланцевого масла; около 3% – для цементных заводов.
Сланец также содержит мелкозернистую, обломочную осадочную породу, состоящая из грязи, которая представляет собой смесь хлопьев глины и крошечных частиц.
Добыча горючего сланца в странах мира
В России добыча сланца в горнорудной области за последние годы снизилась примерно до 2 млн тонн в год. Он добывается под землей, а запасы в России 7 млрд тонн.
На территории бывшего СССР есть несколько регионов, где добывается горючий сланец.
Первый, Балтийский сланцевый район, расположенный в Ленинградской области России и на территории Эстонии, недалеко от Финского залива, занимает около пятидесяти тысяч квадратных километров, что является крупным и известным. Ленинградское месторождение включает в себя месторождение кукерсита в Веймаме близ Санкт-Петербурга. Российские сланцевые ресурсы на Ленинградском месторождении, которое находится у реки Нарва, имеют энергетический рейтинг ниже 35 ГДж м3. Заключение по данным российских ленинградских активных сланцевых месторождений – 1 млрд тонн.
Вторым известным регионом является Волжский сланцевый район, который эксплуатирует месторождения, расположенные в Саратовской области.
В Кемеровской области разведано Барзасское месторождение имеющее благопрятные условия для добычи в карьерах.
Толщина пласта для рентабельного производства должна быть не менее 0,5 м при толщине вскрышных пород до 10 м или толщина пласта не менее 1,4 м при толщине вскрышных пород свыше 10 м.
В настоящее время сланцевые месторождения эксплуатируются в Эстонии, России, Китае, США, Бразилии, Израиле, Германии и др.
Фушунский карьер в северо-восточном Китае эксплуатируется уже более 70 лет, в основном для добычи угля, а также сланца, как побочного продукта, залегающего в верхнем слое угольного пласта. Часть добываемого сланца используется для ретортирования (разложения) при производстве сланцевой нефти.
В Бразилии ведется добыча открытым способом горючего сланца, около нескольких тысяч тонн в сутки.
Применение этого органического вещества
Обычно сланец сначала добывают, а затем его пиролизируют в ретортах (термическое разложение) или сжигают в котлах. Сланец также может быть подвергнут ретортации или газификации под землей, что исключает процесс добычи; однако подземная ретортация или газификация была испытана только в прототипном масштабе в США и в бывшем СССР, но эта технология не продолжилась в коммерческой добыче.
Положение о геологической разведке полезного ископаемого, ресурсов и установлении запасов полезных ископаемых предусматривает, что горючие сланцы могут рассматриваться в качестве полезного ископаемого, если теплотворная способность пласта равна или превышает 6,1 МДж на кг.
Горючие сланцы – одна из нетрадиционных форм ресурсов. Эти ресурсы могут быть включены в число основных источников энергии на ближайшие десятилетия.
Топливо является экологически чистым и излучает меньше загрязняющих веществ, чем уголь или нефть. Эксплуатация этого топлива, похоже, улучшает энергетический статус-кво и помогает двигаться вперед к более экологичному сочетанию энергоносителей. Хотя потенциал сланцевой нефти и газа у многих народов вызывает экологические опасения.
Источник
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