горючие сланцы
.docxМинистерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Гомельский государственный университет
имени Франциска Скорины»
Геолого-географический факультет
Кафедра географии
ГОРЮЧИЕ СЛАНЦЫ
Исполнитель:
студентка группы Г-41 ____________ Афанасенко Ю.В.
Научный руководитель: ____________ Литвинко Д. В.
Гомель 2012
1 Общие сведения
Это — горные породы обычно светло-коричневого или серого цвета, которые на 15—40% состоят из органического вещества — продуктов разложения водорослей и живых организмов. Если этого вещества более 40%, то горючий сланец уже называется сапропелитом, или сапропелевым углем. Образовались сланцы в озёрах и приморских лагунах (мелководных заливах, отделённых от моря полосами песка). Нередко в них встречаются превращенные в уголь остатки высших растений. Среди минеральных частиц, которые составляют остальные 60—85% вещества горючих сланцев, чаще всего встречаются кальцит, доломит, кварц, полевые шпаты, пирит и глинистые минералы.
К основным характеристикам сланцев относятся влажность, содержание золы и серы, теплота сгорания и выход смолы при нагревании без доступа воздуха до 500° С. Совокупность этих свойств позволяет оценить качества сланцев и определить основные направления их использования.
Лучшие по качеству сланцы — в Прибалтийском бассейне, а также в бассейне Сидней в Австралии.
2 Мировые запасы
Общепринятой оценки мировых запасов горючих сланцев нет. Общие потенциальные ресурсы горючих сланцев в мире оценены в 450 трлн. т (26 трлн. т сланцевой смолы). По разным оценкам, в мировых запасах сланца содержится от 550 до 630 миллиардов тонн сланцевой смолы (искусственной нефти), то есть в 4 раза больше, чем все разведанные запасы натуральной нефти. Основные ресурсы — около 52% сланцевой смолы сосредоточены в США (штаты Колорадо, Юта, Вайоминг) и связаны с формацией Грин-Ривер. Большие запасы горючих сланцев есть в Бразилии - 21%, КНР - 5%, меньшие — в Болгарии, Украине, Великобритании, России (849 млрд. тонн, 11% мировых запасов), ФРГ, Франции, Испании, Австрии, Канаде, Австралии - 5%, Италии, Швеции, на территории бывшей Югославии.
3 Крупные месторождения, лидирующие страны
На востоке Европы добыча и переработка горючих сланцев развита на северо-востоке Эстонии, где действует Кохтла-Ярвеский Музей сланца. Российская часть того же месторождения не разрабатывается.
Месторождения горючих сланцев известны во многих странах. В Швеции и Шотландии промышленная разработка их ведется на протяжении многих лет. Поскольку разведка сланцевых месторождений не велась так интенсивно, как поиски нефти, невозможно точно сказать, каковы разведанные запасы; вполне вероятно, что крупнейшие месторождения горючего сланца находятся Колорадо ( США) и в Бразилии.
На территории Германии известны во многих местах, в основном на их выходах на земную поверхность. Например, один из таких выходов проходит по линии северо-восточнее Базеля, через города Ротвейль, Тюбинген и Регенсбург.
Во Франции расположены в основном на юго-востоке страны.
В США расположены вдоль Скалистых гор ( штаты Колорадо, Юта и Вайоминг) и приурочены к среднему миоцену. Месторождение горючих сланцев в штате Колорадо занимает площадь в 6500 км2, но лишь часть этого месторождения площадью в 2600 км2 может быть разработана рентабельно.
Месторождение горючих сланцев в Израиле известно много лет.
Месторождения горючих сланцев находятся в Ленинградской области ( Гдовское, Алексеевское, Чудовское и др.), Эстонской ССР ( Кохтла-Ярве и др.), приволжских областях ( Кашпирское, Ульяновское, Общесыртовское, Савельевское и др.), Горьковской области ( Мантуровское и др.), Чувашской АССР ( Буинское и др.), Казахской ССР ( Кендерлыкское, Черно-Затонское и др.), Сибири, на Дальнем Востоке и во многих других районах СССР.
Капширское месторождение горючих сланцев расположено на правом берегу Волги, ниже г. Сызрани. На крутом берегу Волги и по глубоким оврагам в северной части месторождения сланец выходит на поверхность.
Примерами месторождений горючих сланцев могут служить дик-тионемовые сланцы Ленинградской области, кукерские сланцы ордовика Эстонской ССР, девонские горючие сланцы Урала и Западной Сибири, пермские сланцы Казахстана.
В Болгарии обнаружено несколько месторождений горючих сланцев в Николаеве, Пирин, Брезник и пр.
4 Способы добычи
Существует два основных способа получения необходимого сырья из горючих сланцев. Первый – это добыча сланцевой породы открытым или шахтным способом с ее последующей переработкой на специальных установках-реакторах, где сланцы подвергают пиролизу без доступа воздуха, в результате чего из породы выделяется сланцевая смола. Этот метод активно развивался в СССР. Хорошо известны также проекты по добыче сланцев в провинции Фушунь (Китай), на месторождении Ирати (Бразилия). В целом метод добычи сланцев с последующей его переработкой является весьма затратным способом с высокой себестоимостью конечной продукции. Себестоимость барреля нефти на выходе оказывается 75-90 долл. (в ценах 2005 года).
Второй способ - добыча сланцевой нефти непосредственно из пласта. Метод предполагает бурение горизонтальных скважин с последующими множественными гидроразрывами пласта. Часто (хотя, судя по всему не всегда) необходимо проводить термический или химический разогрев пласта. Очевидно, что такого рода добыча существенно сложнее и дороже добычи традиционной нефти вне зависимости от прогресса технологий. Поэтому себестоимость сланцевой нефти, так или иначе, будет заметно выше традиционной. По оценкам самих добывающих компаний, добыча сланцевой нефти рентабельна при минимальном уровне цен на нефть в 50-60 долл. за баррель.
5 Использование
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 – 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. 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.
6 Экологические проблемы
Добыча сланцевого газа – гораздо более сложный и затратный процесс, чем бурение в месторождениях обычного газа. Во время этого процесса на поверхность выходит большой объем загрязненной воды, что влечет за собой необходимость ее откачивания в целях защиты местных источников питьевой воды от загрязнения. Так же к основным проблемам относятся выход горных пород на поверхность, на которой находится месторождение, исключение её из экосистем или из сельскохозяйственного пользования; образование различных видов отходов горной промышленности (в том числе и токсичных); техногенное рассеяние компонентов сланцев; загрязнение окружающей среды транспортом.
7 Месторождения и использование горючих сланцев в Беларуси
Белорусские горючие сланцы сосредоточены в Припятском сланцевом бассейне на площади около 20 тыс. кв.км. Их прогнозные запасы оцениваются в 8,3 млрд т, а реальные промышленные – в 3,6 млрд т. Они сконцентрированы на двух месторождениях – Туровском, прогнозные запасы которого составляют 2,7 млрд т, и Любанском с прогнозными запасами в 0,9 млрд т. Глубина залегания сланцев колеблется от 50 до 600 метров, мощность пласта – от 0,1 до 3,7 метров. Наиболее целесообразно, как считают ученые, разрабатывать, прежде всего, Туровское месторождение из-за большей мощности основного пласта и меньшей глубины залегания.
Изучая качественные характеристики сланцев, эксперты пришли к выводу, что по свойствам они уступают горючим сланцам других стран, прежде всего прибалтийским. Содержание в белорусских сланцах органического вещества, или самого ценного элемента – керогена – не превышает 20%. Остальное – это минеральная часть или зола. Влажность сланцев невысокая – около 4%. Исходя из этого, наиболее рациональным способом их переработки является термический, с твердым теплоносителем, в качестве которого может применяться зола, содержащаяся в сланцах. При такой технологии сланцы, попадая в барабанный реактор установки, смешиваются с горячей золой. В результате образуется сланцевый газ, который поступает в теплообменник, где конденсируется и на выходе превращается в смолу, из которой далее производят различную продукцию для энергетики. Доказано, что при переработке 10 млн т горючих сланцев Туровского месторождения в год по предлагаемой технологии можно получать около 650 тыс.т сланцевой нефти, 90 – 100 тыс. т газового бензина, 350 – 550 млн куб.м газа.
Список использованных источников:
Кузнецов, Д. Т. Энергохимическое использование горючих сланцев, М., 1978.
Аронов, С. Г. Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР, т. 1-12, М., 1962-78.