Горючие сланцы

Кендерлыкское месторождение. На территории Восточно-Казахстанской области находится Кендерлыкское месторождение -- одно из крупнейших в СССР. Ресурсы горючих сланцев оцениваются в 2,5 миллиарда тонн. Кроме того, здесь выявлены крупные запасы бурых и каменных углей. На месторождении установлено три сланценосных горизонта: нижние сланцы кендерлыкской свиты (пласты «Калын-Кара» и «Лучший»), средние сланцы карангурской свиты и верхние сланцы сайканской свиты. Общая мощность сланцевых горизонтов более 100 метров, мощность пластов изменяется от 1 до 12 метров, теплота сгорания 4--15 мегаджоулей на килограмм, выход смол 4-- 20 процентов. Имеющиеся в настоящее время сведения о сланценосности месторождения и качестве сланцев весьма противоречивы и не позволяют пока сделать окончательных выводов; неясно, как будут коррелировать сланцевые пласты и насколько выдержанными по площади окажутся основные параметры сланценосности и качества сланцев. Поэтому крайне необходимо провести тщательное опробование и технологическое изучение сланцев и углей Кендерлыка. Если подтвердятся предположения о крупных масштабах месторождения, единственным негативным моментом останется значительная (450 километров) удаленность его от железной дороги. Разработка месторождения и энерготехнологическое направление использования кендерлыкских сланцев и углей позволят решить сложные проблемы снабжения Восточного Казахстана твердым и жидким топливом.

Горючие сланцы Сибири. Может показаться, что почти все сланцевые бассейны и месторождения нашей страны сосредоточены в ее европейской части. Однако это не совсем так. Сланцевые бассейны Сибири находятся как бы в тени таких угольных гигантов, как Кузнецкий и Канско-Ачинский. Специальных работ на горючие сланцы здесь почти не велось, а имеющиеся о них сведения весьма скудны и противоречивы. Мощность пластов 0,1 -- 9 метров, теплота сгорания 4--11 мегаджоулей на килограмм, выход смолы 3--8 процентов. Тем не менее ресурсы Оленского, Синско- Майского, Таймырского и других сланцевых бассейнов оцениваются в сотни миллиардов тонн. Говорить об их практическом значении из-за удаленности от промышленных центров и тяжелых климатических условий пока еще рано. Однако, возможно, и они в следующем столетии будут верно служить людям.

Сланцы Европы. Трудно назвать в Европе такую страну, где бы не были найдены залежи горючих сланцев. Наибольшими их ресурсами располагает Италия (остров Сицилия), далее следует Швеция, Франция, Румыния, ФРГ, Великобритания, Югославия. Месторождения сланцев известны давно. С конца XIX века они периодически разрабатывались. Выход смолы на сланец здесь в основном 4--10 процентов, все месторождения небольшие по запасам -- всего лишь миллионы -- десятки миллионов тонн. Мы уже говорили, что сланцы в основном имеют низкую теплоту сгорания и невысокий выход смолы. Но здесь как раз уместно вспомнить о том, что ценность сланцевых месторождений неизмеримо возрастает при их комплексном использовании. Дело в том, что все разрабатываемые ранее месторождения -- комплексные угольно-сланцевые. Это Лотианы в Англии, Пуэртольяно в Испании, Мессель в ФРГ, Отен и Оманс во Франции, а месторождение Нерке в Швеции богато редкими и рассеянными элементами. В будущем предполагается вместе с углем разрабатывать сланцы Алексинацского месторождения в Югославии, использовать в черной металлургии отходы обогащения сланцев (сидериты) месторождения Анина в Румынии. На базе месторождения Вестерготланд в Швеции планируется получать смолу, уран, ванадий, никель, магниевые соли и другую продукцию.

Таким образом, комплексное использование сланцев даже невысокого качества может оказаться экономически целесообразным и выгодным.

Месторождения Африки. Горючие сланцы известны во многих африканских странах -- Марокко, Алжире, Египте, Ливии, Тунисе, Заире, Сомали, ЮАР. Они приурочены к отложениям различного возраста и изучены очень слабо. Самыми крупными являются бассейны Кисангани (Заир) и Тарфая (Марокко), а также месторождение Тимахди (Марокко). Выход смол из сланцев Кисангани 6--10 процентов, ресурсы сланцевой смолы оцениваются здесь в десятки миллиардов тонн. Эти сланцы можно использовать для технических целей. Выход смолы из сланцев месторождения Тимахди 5--14 процентов, а из сланцев Тарфая -- 5--9 процентов. Мощность сланцевых пластов 1--5 метров, количество пластов 5--9. Ресурсы сланцевой смолы Тимахди составляют около 2 миллиардов тонн, а Тарфая -- 12 миллиардов тонн. Сланцы Тимахди и Тарфая содержат много серы (до 6 процентов), смолы их также высокосернистые, что делает их весьма схожими со сланцами Волжско-Печорской провинции в СССР. Предполагается, что производство синтетической нефти из сланцев этих месторождений в Марокко может составить в будущем 7 миллионов тонн в год.

Сланцевый гигант Америки. В мартовском выпуске «Саинтифик америкен» за 1874 год было помещено сообщение о том, что при сооружении железной дороги в районе Грин-Ривер рабочие сложили из кусков извлеченной породы стенку для защиты костра от ветра, и камни вскоре загорелись. Так был открыт сланцевый бассейн Грин-Ривер. Спящим гигантом называют специалисты бассейн Грин- Ривер в США, и не случайно. Именно здесь сосредоточены самые большие в мире ресурсы сланцевой нефти.

Горючие сланцы, образовавшиеся на территории древних озер, распространены на площади 43 тысяч квадратных километров и заполняют впадины Грин- Ривер и Уошейки в штате Вайоминг, Юинта в штате Юта, Пайсенс- Крик в штате Колорадо, а также ряд других впадин, более мелких (рис. 5). Мощность сланценосной толщи в самой богатой впадине Пайсенс-Крик более 600 метров. Наибольшее значение имеет самая верхняя зона, называемая Мехогени, содержащая наиболее выдержанный пласт мощностью около 40 метров. Сланцы этой зоны обнажаются в краевых частях впадины, где построены экспериментальные предприятия. Выход смолы из сланцев 5--10 процентов.

Ресурсы сланцевой смолы в этой впадине оцениваются в 150 миллиардов тонн, а ресурсы всех впадин составляют, по разным оценкам, от 220 до 350 миллиардов тонн. Кроме горючих сланцев, здесь найдены редкие минералы: нахколит, пригодный для обессеривания дымовых газов, и давсонит, сырье для получения алюминия. Пока гигант спит, на экспериментальных установках перерабатывается всего 1,5--2 миллиона тонн сланцев в год, однако он уже готов заявить о себе. Один из вариантов освоения Грин-Ривера предусматривает производство в 2000 году 20 миллионов тонн сланцевой нефти.

Рис. 5. Схема размещения горючих сланцев в Грин-Ривер (США).

Площадь развития горючих сланцев: 1 -- низкокачественных; 2 -- с содержанием смолы более 9% и мощностью пластов более 3 м

Бразилия. Именно так на карте Бразилии выглядят обнажения пород формации Ирати, второй в мире (после Грин-Ривер) по величине содержащихся в ней ресурсов сланцевой нефти (112 миллиардов тонн). Обнажения пород этой формации протягиваются на 1700 километров от штата Сан-Пауло до границы с Уругваем. Горючие сланцы Ирати образуют три бассейна -- Сан-Габриель, Дон-Педриту и Сан-Матеус-ду-Сул. Выделяются два пласта горючих сланцев: верхний мощностью 6--8 метров и нижний мощностью 3--5 метров с выходом смолы 3--9 процентов. С 1972 года в Бразилии действует экспериментальная установка мощностью 35 тысяч тонн сланцевой нефти в год, и в будущем предполагается строительство промышленного предприятия по производству 2,5 миллиона тонн смолы.

Австралия. В 70-х годах на Восточном побережье континента развернулись усиленные поиски сланцевых месторождений. Этому способствовали растущие цены на нефть и потребность страны в топливно-энергетических ресурсах. Поиски увенчались грандиозным успехом: было найдено не одно-два и даже не три, а целый десяток крупнейших сланцевых месторождений. Это Кондор, Стюарт, Нагурин и др. Сланцы имеют озерное происхождение, мощность сланценосной толщи до 400 метров, выход смолы из сланцев 4--9 процентов. Добывать сланцы можно дешевым открытым способом. Только разведанные запасы сланцевой смолы составляют более 3 миллиардов тонн. Разрабатываются проекты эксплуатации месторождений.

Влияние добычи сланцев на природу

Серьезную озабоченность во всем мире вызывает загрязнение окружающей среды отходами промышленности. Не составляет исключение добыча и переработка сланцев.

Развитие сланцевой отрасли, как, впрочем, и всякой другой отрасли промышленности, приводит к существенному нарушению естественного равновесия в природе и отрицательно сказывается на водном и воздушном бассейнах, недрах, ландшафте, флоре и фауне.

Сейчас практически невозможно вынуть из недр весь сланец; потери его весьма значительны (20--40 процентов, а иногда и более). Это приводит к вовлечению в разработку все новых и новых запасов, которые, увы, не безграничны. Применение новой, более совершенной техники и технологии позволит снизить потери высококачественных сланцев в 1,5--2 раза.

Основное мероприятие по охране природы при открытых горных работах -- рекультивация (восстановление) нарушенных земель и возвращение их к жизни. Основным видом рекультивации является посадка деревьев: сосны, лиственницы, березы, тополя на карьерных отвалах. Важно, что при лесной рекультивации происходит не только восстановление земель, но и улучшение ландшафта. В СССР рекультивация проводится с 1959 года, более 80 процентов нарушенных земель уже восстановлено, в 1975 году эта работа была удостоена Государственной премии Эстонской ССР.

Другой вид нарушения земель -- терриконы -- горы пустых пород, извлекаемых из шахт вместе со сланцами. Много отходов образуется и при их обогащении. В Прибалтийском бассейне суммарный объем скопившейся в отвалах породы составляет более 50 миллионов кубометров. Скопление в отвалах таких больших масс пород, в которых много органического вещества, создает предпосылки для их самовозгорания. Горение отвалов может длиться годами. Поэтому сейчас терриконы делают плоскими, а потом озеленяют.

Большая часть золы -- отходов электростанций -- также идет в отвалы, образуя так называемую техногенную пустыню. И в то же время и пустые породы, и золы электростанций с успехом могут использоваться в строительстве. Поэтому расширение их использования имеет как пpиpoдooxранное, так и большое народно-хозяйственное значение. Кроме того, летучая зола электростанций содержит многие полезные компоненты и может применяться в сельском хозяйстве в качестве удобрения.

Для очистки шахтных и карьерных вод сооружаются специальные пруды-отстойники.

Для предупреждения загрязнения воздушного бассейна применяются специальные фильтры- уловители. Особое значение приобретает разработка новых безотходных технологий переработки высокосернистых сланцев, которые сейчас сжигать нельзя, хотя ресурсы их весьма значительны. Таким образом, природоохранные мероприятия неотделимы от рационального комплексного использования всех природных ресурсов.

Серьезные требования к охране окружающей среды предъявляются во всех странах. Так, например, в США при отводе участков под строительство сланцеперерабатывающих заводов компания должна доказать предварительными проектами, что не будут нарушены требования и стандарты по защите окружающей среды (обычно на это уходит не менее четырех лет).

Заключение

История изучения и освоения сланцевых месторождений сложна. Если в конце XIX века во многих странах велись значительные разработки сланцевых месторождений, то в 60-х годах добыча сланцев, кроме СССР и КНР, почти везде была прекращена. Семидесятые годы XX столетия явились началом нового этапа изучения горючих сланцев практически на всех континентах; строятся опытные и опытно-промышленные установки по переработке сланцев, открыто много новых месторождений. Горючие сланцы представляют собой достаточно серьезный источник углеводов. В перспективе они смогут удовлетворять определенную часть потребностей человечества в энергии, моторном топливе и сырье для химической промышленности.

Если учесть тот факт, что из сланцев можно получать продукты, которые не могут быть получены из угля, нефти и газа, то значение их еще более возрастет. В сланцевом деле много проблем, и не все из них, разумеется, будут решены в короткий срок. Однако многие десятилетия ученые всех стран скрупулезно изучают этот вид поистине удивительного полезного ископаемого. «Ими руководит частью любопытство, частью упрямство и частью самоотверженность», -- пишет известный австралийский ученый Р. Ф. Кейн. Ведь проблема горючих сланцев -- одна из наиболее сложных и не возникающих в случае других полезных ископаемых. Вероятно, недалеко то время, когда горючие сланцы станут надежным источником энергии. Во всяком случае, сегодняшний интерес к этому полезному ископаемому вполне закономерен и оправдан.

Библиографический список

горючий сланец сгорание

1. Голицын, М.В Горючие сланцы - альтернатива нефти: учебное пособие / М.В.Голицын, Л. М. Прокофьева. - Москва: Изд-во Знание, 1990.-48 с.

2. Котлуков В.А. Огненный камень - горючие сланцы: учебное пособие / В.А. Котлуков. - СПб.: Изд-во Знание, 1987.-32 с.

3. Гинзбург А. И. Атлас петрографических типов горючих сланцев / А.И. Гинзбург. - Москва: Изд-во Недра, 1991.-116 с.

Размещено на Allbest.ru