Разновидности сланцевых пород

Горючий сланец

Горючий сланец — полезное ископаемое из группы твёрдых каустобиолитов (горючие полезные ископаемые органического происхождения, представляющие собой продукты преобразования остатков растительных, реже животных, организмов под воздействием геологических факторов.), дающее при сухой перегонке значительное количество смолы(близкой по составу к нефти). Сланцы в основном образовались 450 миллионов лет тому назад на дне моря из растительных и животных остатков.

Состав

Горючий сланец состоит из преобладающих  минеральных (кальцит, доломит, гидрослюды, монтмориллонит, каолинит, полевые шпаты, кварц,пирит и др.) и органических частей, 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).

Распространение

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 %, России (849 млрд тонн, 11 % мировых запасов), КНР — 5 %, Австралии — 5 %, меньшие — в Болгарии, Украине, Великобритании, ФРГ, Франции, Испании,Австрии, Канаде, Италии, Швеции, на территории бывшей Югославии.[1]

На востоке Европы добыча и переработка  горючих сланцев развита на северо-востоке Эстонии, где действует Кохтла-Ярвеский Музей сланца. В переработке сырья задействованы десятки предприятий, в исследовании свойств и методов переработки — Институт Сланца города Кохтла-Ярве, совместно с Центром Компетенции Сланца.

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.

Запасы сланца в РФ

Общие разведанные запасы сланца в  России 849 млрд. тонн. Запасы Волжского  бассейна представляют 16,8 трлн. м3 сланцевого газа, не менее 5,6 млрд. тонн жидких углеводородов (сланцевой нефти), более 39 млрд. тонн сырья для производства цемента. Среди разведанных российских месторождений  можно выделить:

-Ленинградское

-Ярегское и Айювинское (Республика Коми)

-Кашпирское под Сызранью, Озинкское в Саратовской области и Общесыртовское в Оренбургской области

-Месторождения на востоке Мордовии, в Чувашии, Кировской и Костромской областях.

-Баженовское (Западная Сибирь)

 

Сланцевый газ 

В США в больших объемах осуществляется добыча сланцевого газа из сланцевых месторождений. Для его выделения из них применяется горизонтальное бурение и гидравлический разрыв. Благодаря сланцевой революции начала XXI века США стали крупнейшим производителем природного газа в мире, что повлекло падение мировых цен на этот энергоноситель.

 

 

Каменный уголь

Каменный уголь — осадочная порода, представляющая собой продукт глубокого разложения остатков растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений). По химическому составу каменный уголь представляет смесь высокомолекулярных полициклических ароматических соединений с высокой массовой долей углерода, а также воды и летучих веществ с небольшими количествами минеральных примесей, при сжигании угля образующих золу. Ископаемые угли отличаются друг от друга соотношением слагающих их компонентов, что определяет их теплоту сгорания. Ряд органических соединений, входящих в состав каменного угля, обладает канцерогенными свойствами.

Содержат до 12 % влаги (3-4 % внутренней), поэтому имеют более высокую теплоту сгорания по сравнению с бурыми углями. Содержат до 32 % летучих веществ, за счёт чего неплохо воспламеняются. Образуются из бурого угля на глубинах порядка 3 километров.

Удельный вес каменного угля 1,2 – 1,5 г/см3,теплота сгорания 35000 кДж/кг. Каменный уголь считается пригодным  для технологического использования если после сгорания зола составляет 30% или менее. Примитивная добыча ископаемых углей известна с древнейших времён (Китай, Греция). Существенную роль в качестве топлива уголь стал играть в Британии в 17 веке. Становление угольной промышленности связано с использованием углей, как кокса при выплавке чугуна. Начиная с 19 века крупный приобретатель угля – транспорт. Основные направления промышленного использования угля: производство электроэнергии, металлургического кокса, сжигание в энергетических целях, получение при химической переработке разнообразных (до 300 наименований) продуктов. Возрастает потребление углей для получения высокоуглеродистых углеграфитовых конструкционных материалов, горного воска, пластических масс, синтетического, жидкого и газообразного высококалорийного топлива, ароматических продуктов путём гидрогенизации, высоко азотистых кислот для удобрений. Получаемый из каменного угля кокс, необходим в больших количествах металлургической промышленности. 
Характерные физические свойства каменного угля:

содержание углерода (С,%) - 75-97;

плотность (г/см3) – 1,28-1,53;

механическая прочность (кг/см2) – 40-300;

удельная теплоемкость С (Ккал/г град) – 026-032;

коэффициент преломления света  – 1,82-2,04.

Месторождения

Наиболее крупные по объему добычи месторождения каменного угля в  мире это Тунгусский, Кузнецкий, Печорский  бассейны – вРоссийской Федерации; Карагандинский – в Казахстане; Аппалачский и Пенсильванский бассейны – в США; Рурский – в Республики Германии; Большой Хуанхэ – в Китае; Южно-Уельский – в Англии; Валансьен – во Франции и др.

Применение

Применение каменного угля многообразно. Он используется как бытовое, энергетическое топливо, сырье для металлургической и химической промышленности, а также для извлечения из него редких и рассеянных элементов. Угольная, коксохимическая промышленность, отрасли тяжелой промышленности осуществляют переработку каменного угля методом коксования. Коксование- промышленный метод переработки угля путем нагревания до 950-1050 С без доступа воздуха. Основными коксохимическими продуктами являются: коксовый газ, продукты переработки сырого бензола, каменноугольной смолы, аммиака.

 

 

Бурый уголь

Бурый уголь — твердый ископаемый уголь, образовавшийся из торфа, содержит 65—70 % углерода, имеет бурый цвет, наиболее молодой из ископаемых углей. Используется как местное топливо, а также как химическое сырье. Содержат много воды (43 %), и поэтому имеют низкую теплоту сгорания. Кроме того, содержат большое кол-во летучих веществ (до 50 %). Образуются из отмерших органических остатков под давлением нагрузки и под действием повышенной температуры на глубинах порядка 1 километра.

 

Добыча угля

Способы добычи угля зависят от глубины  его залегания. Разработка ведется  открытым способом в угольных разрезах, если глубина залегания угольного пласта не превышает 100 метров. Нередки и такие случаи, когда при всё большем углублении угольного карьера далее выгодно вести разработку угольного месторождения подземным способом. Для извлечения угля с больших глубин используются шахты. Самые глубокие шахты на территории Российской Федерации добывают уголь с уровня чуть более 1200 метров.

В угленосных отложениях наряду с  углем содержатся многие виды георесурсов, обладающих потребительской значимостью. К ним относятся вмещающие породы как сырье для стройиндустрии, подземные воды, метан угольных пластов, редкие и рассеянные элементы, в том числе ценные металлы и их соединения. Например, некоторые угли обогащены германием.

Отличия от каменного угля

От каменного угля бурый уголь, как показывает самое название, отличается цветом (то более светлым, то более темным); есть, правда, и черные разновидности, но они в порошке в таком случае всё-таки являются бурыми, между тем как антрацит и каменный уголь всегда дают черную черту на фарфоровой пластинке. Самое существенное отличие от каменного угля заключается в меньшем содержании углерода и значительно большем содержании битуминозных летучих веществ. Этим и объясняется, почему бурый уголь легче горит, дает больше дыма, запах, а также и вышеупомянутую реакцию с едким калием. Содержание азота также значительно уступает каменным углям.

Разновидности

Различают много разновидностей и  сортов бурого угля, из которых самые  важные следующие:

обыкновенный плотный бурый  уголь бурого цвета с матовым  блеском, землистым изломом;

землистый бурый уголь— бурый, легко истирающийся в порошок;

смолистый бурый уголь— очень плотный, темно-бурый и даже черный,но встречается и синий, в изломе блестящий наподобие смолы;

собственно лигнит или битуминозное дерево, с хорошо сохраненной древесной  структурой; является иногда в виде целых полных стволов, даже с корнями  и корой и годен на обделку, как дерево;

листоватый, бумажный бурый уголь, или дизодил, представляет тонкослоистую истлевшую растительную массу, легко делящуюся на тонкие листики;

торфяной уголь, как бы войлочный, похожий на торф, часто содержит много посторонних примесей и  иногда переходит в квасцовую  землю. Содержание горючих элементов  и золы варьируют у различных  бурых углей в довольно широких  пределах, чем определяется и достоинство  тех или иных разновидностей в  качестве горючего материала.

Использование

Как топливо, бурый уголь употребляется  значительно меньше, чем каменный уголь. Также из бурого угля добывается светильный газ. Сухой перегонкой из многих бурых углей, в особенности  так называемых «Schwehlkohle» Саксонии и Силезии, добываются парафин, карболовая кислота, креозот и тому подобные продукты. Буроугольный дёготь, в отличие от каменноугольного, в качестве красящего вещества не годится.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доказанные запасы угля на 2012 год в млн тонн
Страна	Каменный уголь	Бурый уголь	Всего	%
США	111338	135305	238308	28,9
Россия	49088	107922	157010	19,0
Китай	62200	52300	114500	13,9
Индия	90085	2360	92445	10,2
Австралия	38600	39900	78500	8,6
Южно-Африканская Республика	48750	0	48750	5,4
Украина	16274	17879	34153	3,8
Казахстан	28151	3128	31279	3,4
Польша	14000	0?	14000	1,5
Бразилия	0	10113	10113	1,1
Германия	183	6556	6739	0,7
Колумбия	6230	381	6611	0,7
Канада	3471	3107	6578	0,7
Чехия	2094	3458	5552	0,6
Индонезия	740	4228	4968	0,5
Турция	278	3908	4186	0,5
Мадагаскар	198	3159	3357	0,4
Пакистан	0	3050	3050	0,3
Болгария	4	2183	2187	0,2
Таиланд	0	1354	1354	0,1
Северная Корея	300	300	600	0,1
Новая Зеландия	33	538	571	0,1
Испания	200	330	530	0,1
Зимбабве	502	0	502	0,1
Румыния	22	472	494	0,1
Венесуэла	479	0	479	0,1
Всего	478771	430293	909064	101,0