Как образовались горючие полезные ископаемые

Так не похожие друг на друга железная руда и нефть, мрамор и природный газ на самом деле объединены общим названием «полезные ископаемые». Ископаемые — потому что извлекаются из недр Земли, а полезные — так как служат человеку, то есть по его воле превращаются в разнообразные необходимые предметы, которые создают уют, обеспечивают безопасность, обогревают, кормят. Все они необходимы для обеспечения комфортной жизни людей.

Недра нашей планеты таят огромные запасы полезных ископаемых. Часть из них залегает около поверхности Земли, другие же — на большой глубине, под толщей «пустой» породы.

По физическому состоянию полезные ископаемые делятся на:

• твердые — различные руды, уголь, каменная соль и др.;
• жидкие — нефть, минеральные воды;
• газообразные — горючий газ.

По особенностям использования различают три группы:

• горючие — уголь, торф, горючие сланцы, нефть, природный газ;
• металлические — руды черных, цветных, редких, благородных и радиоактивных металлов;
• неметаллические полезные ископаемые — различные соли, известняк, глина, песок, камни и т. д.

Металлические полезные ископаемые служат для извлечения из них металлов. К неметаллическим полезным ископаемым относятся строительные материалы, рудоминеральное неметаллическое сырье — слюды, графит, алмазы и химическое минеральное сырье — калийные соли, фосфаты, сера.

Месторождение — это скопление полезных ископаемых. Группы близко расположенных месторождений одного и того же полезного ископаемого называют «бассейна».

Особую группу полезных ископаемых образуют различные виды топлива. Это торф, уголь, горючие сланцы, нефть и горючие газы. Они содержат углерод и, соединяясь с кислородом при горении, выделяют тепло.

Горючие ископаемые используются не только как топливо. Они служат незаменимым сырьем для производства различных изделий. Угли, горючие сланцы, нефть и газ используют при выпуске пластмасс, синтетических тканей, взрывчатых веществ, лекарств, красок, технических масел, мыла и другой продукции.

Нефть — горючая маслянистая жидкость темного цвета. Ее добывают в основном с помощью бурения скважин на суше, а также на дне морей и океанов. Нефть — это «сгусток энергии». Используя всего лишь 1 мл этого вещества, можно нагреть на 1 °С целое ведро воды.

Природный газ, так же как нефть и уголь, образовался в земных недрах из органических веществ растительного и животного происхождения под действием высоких давлений и температур.

Природный газ является отличным топливом и обладает многими положительными свойствами — высокой теплотворной способностью, хорошей транспортабельностью, большей по сравнению с нефтью и углем экологичностью. Природный газ — самое чистое органическое топливо. При сгорании он образует намного меньше вредных веществ, чем уголь и нефть, поэтому и используется очень широко. По газопроводам топливо перекачивают на многие тысячи километров. Более того, разведанные запасы газа больше, чем разведанные запасы нефти.

Уголь является одним из наиболее важных полезных ископаемых. Он используется в качестве твердого топлива, выделяя при горении много тепла. Кроме того, из него получают краски, пластмассы и другие ценные материалы.

Уголь образовался из погибших растений. Прожив свой век, деревья и другие растения отмирали, падали, заносились илом и песком, спрессовывались, а затем происходило их обугливание. Начинался этот процесс в присутствии кислорода, а продолжался в бескислородной среде. При этом остатки растений теряли кислород, водород, азот, а углерод сохранялся. Так образовались торф и уголь.

Уголь состоит из углерода, водорода, кислорода, азота и других второстепенных компонентов. По содержанию углеводорода угли подразделяются на бурые (65—70 % углерода), каменные (порядка 80 % углерода), антрациты (до 96 % углерода).

Каменный уголь залегает в земле пластами толщиной до 100 м. Его добычу ведут открытым или закрытым способами. Открытый способ добычи применяют на тех месторождениях угля, где он залегает близко к поверхности земли. Угольные пласты взрывают, а затем куски угля экскаваторами грузят в огромные грузовики или железнодорожные вагоны. При закрытом способе строят шахты, представляющие собой глубокие вертикальные колодцы с горизонтальными туннелями. В них трудятся шахтеры, которые с помощью мощных специальных комбайнов дробят большие пласты каменного угля и подают его наверх.

источник

Без горючих полезных ископаемых — нефти, природного газа, угля, торфа — нет энергетики. Для любой страны они являются стратегическим сырьём. Их добыча ведётся с незапамятных времён.

Ископаемый уголь. Каменный уголь — ровесник древних геологических эпох Земли. Один из периодов геохронологической шкалы в его честь назван каменноугольным, или карбоном. Именно тогда, около 354—286 млн лет назад, поверхность суши покрывали густые тропические леса, состоящие из гигантских древовидных папоротников и хвощей.

Климат той эпохи был тёплым и влажным. Старые падающие деревья уступали место новым. Громадные слои из отживших деревьев накапливались в мелководных водоёмах, превращаясь в мощные пласты каменного угля — прим. от geoglobus.ru. Таким путём образовалось более 30% всех мировых запасов угля.

На нашей планете месторождения ископаемого угля — не редкость, они находятся на каждом континенте и многих островах. Не исключение и Антарктида: предполагают, что под огромными толщами покровных ледников залегают такие же месторождения, как и в Европе.

Горючие свойства угля были известны ещё нашим далёким предкам. «Горючие камни» медленно раскалялись в огне, но зато затем очень долго отдавали тепло. В зависимости от условий образования ископаемый уголь различен. Самый высококачественный и плотный уголь — антрацит, менее плотный — бурый уголь, а совсем «рыхлый» и лёгкий — торф. Последние менее ценны в энергетическом плане, но быстрее воспламеняются — прим. от geoglobus.ru. Ископаемый уголь используют как топливо для доменных печей при производстве чугуна и стали.

Нефть и газ. Скопление нефти и газа возникают благодаря наличию природных «ловушек» в недрах Земли — слоев проницаемых осадочных пород между слоями непроницаемых. В них накапливается маслянистая горючая жидкость, которая поднимается из глубин по трещинам. Горючие свойства нефти связаны с её составом — это смесь углеводородов, серы, кислородных и азотистых соединений. Нефть сопровождают природные газы, которые, как более легкие, залегают над нефтяной линзой.

Богатейшие страны мира обладают самыми значительными запасами нефти — прим. от geoglobus.ru. Некоторые страны, например США, имеют огромные разведанные запасы нефти, но не используют их в полном объёме, предпочитая сберечь «чёрное золото» законсервированным для будущего.

Самые богатые месторождения находятся в Кувейте, Саудовской Аравии, России, Азербайджане, Канаде, США, Мексике, Индонезии. В России одним из самых богатых месторождений нефти является Самотлорское в Западной Сибири, там же расположены крупнейшие газовые месторождения, среди которых Бованенковское, Уренгойское и Ямбургское в Тюменской области.

Добыча нефти ведется не только на суше, но и на шельфе многих морей с помощью буровых установок на плавучих платформах. Большое количество нефти добывается на шельфах Северного моря и в Мексиканском заливе.

Энергетика и химическое производство — далеко не полный список применения нефти.

Горючий сланец — полезное ископаемое из группы твёрдых каустобиолитов, 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. Горючий сланец состоит из преобладающих минеральных и органических частей (кероген), 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; в виде примеси в органической части присутствуют измененные остатки высших растений. Общие потенциальные ресурсы горючих сланцев в мире оценены в 650 трлн т (26 трлн т сланцевой смолы). Основные ресурсы — около 430—450 трлн т (24-25 трлн т сланцевой смолы) сосредоточены в США (штаты Колорадо, Юта, Вайоминг) и связаны с формацией Грин-Ривер. Большие запасы горючих сланцев есть в Бразилии, КНР, меньшие — в Болгарии, Украине,Великобритании, России, ФРГ, Франции, Испании, Австрии, Канаде, Австралии, Италии, Швеции, на территории бывшей Югославии.

Торф (нем. Torf) — горючее полезное ископаемое; образовано скоплением остатков растений, подвергшихся неполному разложению в условиях болот. Содержит 50—60 % углерода. Теплота сгорания (максимальная) 24 МДж/кг. Используется комплексно как топливо, удобрение, теплоизоляционный материал и так далее. Для болота характерно отложение на поверхности почвы неполно разложившегося органического вещества, превращающегося в дальнейшем в торф. Слой торфа в болотах не менее 30 см, (если меньше, то это заболоченные земли). По разным оценкам в мире от 250 до 500 млрд т. торфа (в пересчете на 40 % влажность), он покрывает около 3 % площади суши. При этом в северном полушарии торфа больше чем в южном, заторфованность растёт при движении к северу и при этом возрастает доля верховых торфяников (см. раздел Классификация). Достаточные запасы торфа имеются на Украине (месторождение Морочно-1). Также большие запасы торфа имеются в Индонезии, Канаде, Белоруссии, Ирландии, Великобритании, ряде штатов США. На первом в мире месте по запасам торфа (170 млрд т) — Канада, на втором — Россия (150 млрд т).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Учись учиться, не учась! 9936 — | 7666 — или читать все.

источник

Задание: подготовиться к тесту, который будет основан на предложенном теоретическом материале

МИНЕРАЛЫ. ГОРНЫЕ ПОРОДЫ.

Как вы уже знаете, Земля состоит из множества химических элементов – кислорода, азота, кремния, железа и т. д. Соединяясь между собой, химические элементы образуют минералы.

Минералы.Минералы — природные соединения элементов, образующиеся в результате физико-химических процессов. Всего известно около 4 тыс. минералов, изучением которых занимается наука минералогия. Минералы, состоящие из одного элемента, называются САмородными. К ним относятся золото (Аи), се ребро (Ag), алмаз (С), медь (Си), сера (S). Но чаще всего формула минерала довольно сложна. Например, формула турмалина: (Na,Ca)(Li,Vg,Al)3(Al,Fe,Mn)6(BO3)(Si6O18)(OH)4. Большая часть минералов состоит из двух или нескольких химических элементов. Узнать, какое количество элементов содержится в минерале, можно по его химической формуле. Например, галит (поваренная соль) состоит из натрия и хлора и имеет формулу NCl; магнетит (магнитный железняк) – из трех молекул железа и двух кислорода (F3O2) и т. д. Некоторые минералы образованы одним химическим элементом, например: сера, золото, платина, алмаз и др. Такие минералы называют самородными.В природе известно около 40 самородных элементов, на долю которых приходится 0,1 % массы земной коры. Минералы могут быть не только твердыми, но и жидкими (вода, ртуть, нефть), и газообразными (сероводород, углекислый газ).

Спайность— способность минерала раскалываться по определённым направлениям. Самый высший балл спайности у минерала слюды — он раскалывается на совершенно гладкие прозрачные пластинки. Благодаря этому в Средние века слюдой закрывали оконные проёмы — они были достаточно прочными и пропускали дневной свет.

Твёрдостьминералов определяется путем сравнения с другими минералами, принятыми за эталон различных степеней твёрдости. Для этого используется шкала Мооса, где каждому минералу присвоен номер в порядке возрастания твёрдости: 1 — тальк, 2 — гипс, 3 — кальцит, 4 — флюорит, 5 — апатит, 6 — полевой шпат, 7 — кварц, 8 — топаз, 9 — корунд, 10 — алмаз.

Формыкристаллов минерала носят названия, связанные с количеством граней. Например, восьмигранный кристалл называется октаэдром, четырёхгранный — тетраэдром. Но минерал не всегда имеет кристаллическую форму. В природе существует поразительное множество минералов — слоистые, таблитчатые, дендритовые (т.е. похожие на дерево), почковидные и т.д.

Цвет— важное свойство минералов. Некоторые минералы имеют настолько характерную окраску, что это даже отразилось в их названии. Например, минерал родонит получил название за розоватый цвет (от греч. rhodon — розовый), минерал альбит переводится как «белый». Принято различать цвет минерала и цвет черты минерала на белом куске фарфора. Иногда они не совпадают, что является хорошим признаком для определения минерала. Например, цвет минерала гематита — тёмно-красно-коричневый или чёрный. Но если провести кусочком гематита черту, то она окажется красной. По этому признаку минерал и получил свое название (от греч. haima — кровь).

Большинство минералов имеют кристаллическое строение. Форма кристалла для данного минерала всегда постоянна. Например, кристаллы кварца имеют форму призмы, галита – форму куба и т. д. Если поваренную соль растворить в воде, а затем выкристаллизовать, то вновь образованные минералы приобретут кубическую форму. Многие минералы обладают способностью расти. Размеры их колеблются от микроскопических до гигантских. Например, на острове Мадагаскар найден кристалл берилла длиной 8 м и диаметром 3 м. Вес его составляет почти 400 т. Некоторые минералы называются породообразующими. Среди них роговая обманка, слюда, кварц, оливин, плагиоклаз. Они являются основным строительным материалом для природных соединений — горных пород. Углерод (С)образует сразу несколько минералов. Они формируются в различных условиях, и поэтому свойства их неодинаковы. Самый твёрдый из них — алмаз. Его происхождение связано с очень высокими температурами и давлением в недрах Земли. Самый мягкий — графит, известный всем по простому карандашу, грифель которого сделан из графита. Он образуется при метаморфизме (изменении) угля.

По образованию все минералы делятся на несколько групп. Одни из них (полевой шпат, кварц, слюда) выделяются из магмы при ее медленном остывании на больших глубинах; другие (сера) – при быстром остывании лавы; третьи (гранат, яшма, алмаз) – при высоких температурах и давлении на больших глубинах; четвертые (гранаты, рубины, аметисты) выделяются из горячих водных растворов в подземных жилах; пятые (гипс, соли, бурый железняк) образуются при химическом выветривании.

Всего в природе насчитывается более 2500 минералов. Для их определения и изучения большое значение имеют физические свойства, к которым относят блеск, цвет, цвет черты, т. е. следа, оставляемого минералом, прозрачность, твердость, спайность, излом, удельный вес. Например, у кварца форма кристаллов призматическая, блеск стеклянный, спайности нет, излом раковистый, твердость 7, удельный вес 2,65 г/см3, черты не имеет; у галита форма кристалла кубическая, твердость 2,2, удельный вес 2,1 г/см3, блеск стеклянный, цвет белый, спайность совершенная, вкус соленый и т. д.

Из минералов наиболее известны и широко распространены 40–50, которые называют породообразующими (полевой шпат, кварц, галит и пр.).

Один из самых распространённых минералов на Земле — кварц. Его удивительное разнообразие привело к тому, что камни с одинаковым составом SiO2, но отличающиеся по цвету, носят разные имена. Так, фиолетовую разновидность называют аметистом, жёлтую — цитрином, чёрную — морионом, прозрачную — горным хрусталём. Призматические кристаллы кварца с горизонтальной штриховкой на гранях можно найти повсюду, в том числе и в городах. Скрытокристаллические разновидности кварца (т.е. те, в которых кристаллики очень малы) носят название «халцедон». Это очень красивый слоистый камень, который часто используется в ювелирном деле. Красно-розовую разновидность называют карнеолом, оранжевую — сердоликом, зеленоватую — хризопразом. Красивый полосчатый бело-голубой халцедон именуют агатом. Благодаря своей слоистости агаты стали прекрасным материалом для торевтов — резчиков по камню. Именно из агата выполнена знаменитая камея Гонзага — гемма, рельефный рисунок которой создан искусным сочетанием более тёмных и более светлых слоёв. В древности многие

представители семейства кварца считались амулетами и оберегами.

Горные породы.Данные породы представляют собой скопление одного или нескольких минералов. Мрамор, известняк, гипс состоят из одного минерала, а гранит, базальт – из нескольких. Всего в природе насчитывается около 1000 горных пород. В зависимости от происхождения – генезиса – горные породы подразделяются на три основные группы: магматические, осадочные и метаморфические.

Магматические породы.Образуются при остывании магмы; кристаллического строения, не имеют слоистости; не содержат остатков животных и растений. Среди магматических пород различают глубинные и излившиеся. Глубинные породы образовались в глубине земной коры, где магма находится под большим давлением и ее остывание происходит очень медленно. Примером глубинной породы может служить гранит – наиболее распространенная кристаллическая порода, состоящая в основном из трех минералов: кварца, полевого шпата и слюды. Цвет гранитов зависит от цвета полевого шпата. Чаще всего они серые или розовые. При излиянии магмы на поверхность образуются излившиеся породы. Они представляют либо спекшуюся массу, напоминающую шлак, либо стекловидную, тогда их называют вулканическим стеклом. В отдельных случаях образуется мелкокристаллическая порода типа базальта.

Осадочные породы.Покрывают примерно 80 % всей поверхности Земли. Для них характерны слоистость и пористость. Как правило, осадочные породы являются результатом накопления в морях и океанах остатков отмерших организмов или снесенных с суши частиц разрушенных твердых пород. Процесс накопления происходит неравномерно, поэтому образуются слои разной мощности (толщины). Во многих осадочных породах находят окаменелости или отпечатки животных и растений. В зависимости от места образования осадочные породы подразделяют на континентальные и морские. К континентальным породам относятся, например, глины. Глины – измельченный продукт разрушения твердых пород. Они состоят из мельчайших чешуйчатообразных частиц, обладают способностью впитывать воду. Глины пластичны, водоупорны. Цвет их различен – от белого до синего и даже черного. Белые глины используют для производства фарфора. Континентального происхождения и широко распространенная горная порода – лёсс. Это мелкозернистая, неслоистая порода желтоватого цвета, состоящая из смеси кварца, глинистых частиц, углекислой извести и гидратов окиси железа. Легко пропускает воду. Морские породы обычно формируются на дне океанов. К ним относят некоторые глины, пески, гравий. Большая группа осадочных биогенных горных пород образовалась из остатков умерших животных и растений. К ним относят известняки, доломиты и некоторые горючие полезные ископаемые (торф, каменный уголь, горючие сланцы). Особенно широко в земной коре распространен известняк, состоящий из углекислого кальция. В его фрагментах легко можно заметить скопления мелких раковин и даже скелетов небольших животных. Цвет известняков различный, чаще серый. Мел также образован из мельчайших раковин – обитателей моря. Огромные запасы этой горной породы находятся в Белгородской области, где по крутым берегам рек можно увидеть выходы мощных слоев мела, выделяющегося своей белизной. Известняки, в которых имеется примесь углекислого магния, называют доломитами. Известняки имеют широкое применение в строительстве. Из них изготовляют известь для штукатурных работ и цемент. Лучший цемент изготовляют из мергеля. В тех морях, где раньше обитали животные, имеющие кремневые раковины, и росли водоросли, содержащие кремень, образовалась горная порода трепел. Это легкая, плотная, обычно желтоватая или светло-серая порода, являющаяся строительным материалом. К осадочным относят также породы, образовавшиеся путем осаждения из водных растворов (гипс, каменная соль, калийная соль, бурый железняк и др.).

Метаморфические породы.Эта группа пород образовалась из осадочных и магматических пород под воздействием высоких температур, давления, а также химических изменений. Так, при действии температуры и давления на глину образуются глинистые сланцы, на песок – плотные песчаники, а на известняки – мрамор. Изменения, т. е. метаморфоз, происходят не только с осадочными породами, но и с магматическими. Под воздействием высоких температур и давления гранит приобретает слоистое строение и образуется новая порода – гнейс. Высокая температура и давление способствуют перекристаллизации пород. Из песчаников образуется очень прочная кристаллическая порода – кварцит.

ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ

Скопления в недрах Земли минеральных соединений, таких как нефть, газ, руды, строительные материалы и пр., используемые человеком, называются полезными ископаемыми. Ещё на заре цивилизации люди нашли им применение: из глины и камней строили жилища и мостили дороги, каменный

уголь использовали для обогрева, из твёрдых кремней изготавливали наконечники для стрел и копий, расплавляя куски руды, получали металл и отливали оружие.

КАМЕННЫЙ ВЕК (4 ТЫСЯЧЕЛЕТИЕ ДО Н.Э.) Для своих жилищ древний человек использует камни и глину. Первые горные выработки Европе относятся именно к каменному веку. Стены каменных построек украшали росписями. Краску для этого люди научились добывать, растирая глину и горные породы. Например, в Китае красную краску называли «кровью дракона» и добывали из киновари, содержащей ртуть. Для ножей, скребков и наконечников древние люди использовали очень прочные кремневые осколки, которые примитивно обтачивали и даже шлифовали. БРОНЗОВЫЙ ВЕК ( 4 -1 ТЫСЯЧЕЛЕТИЕ ДО Н.Э.) В это время человек начал использовать металлы и в первую очередь ковкую, мягкую и податливую медь. Чтобы придать большую прочность изделиям, в медь добавлялись разные примеси (олово, серебро и свинец). Из этих сплавов, называемых бронзой, стали делать не только оружие и орудия труда, но и утварь и украшения, которые украшались самоцветными камнями — бирюзой, лазуритом, гипсом. Медь была залогом экономического могущества государств и предметом торговли, поэтому добыча металлов постепенно росла. Для этого требовались специальные знания, а значит, и специальные люди, которые обладали знаниями горного дела. Одни из самых древних медных рудников находятся в Египте и Междуречье. Добыча камня получила наибольшее развитие в Древнем Египте, где для строительства пирамид и городов требовалось огромное количество строительного материала. ЖЕЛЕЗНЫЙ ВЕК (ПОСЛЕ 10 В. ДО Н.Э.) Человек начал широко использовать железные руды. Для выплавки железа — гораздо более прочного и долговечного металла, чем медь, — сооружались печи и кузницы. Появилась и новая специальность —кузнец. Железные руды разрабатывались очень широко на территории всей Европы, о чём и сегодня напоминают старые шахты и горные выработки. Но людей влекло не только железо. Практически промышленным способом велись разработки серебра, золота, олова, меди. Железный век — век рождения и активного развития горного дела. В это время зарождались основы геологических и минералогических знаний. По состоянию, в котором в природе находятся полезные ископаемые, их разделяют на жидкие, твёрдые и газообразные. С течением времени полезные ископаемые могут быть исчерпаны человеком, например, нефть, пласты железной руды, россыпи благородных металлов — золота, платины. К неисчерпаемым ресурсам относится вода, хотя проблема пресной чистой воды всё чаще и чаще встаёт перед человечеством. Когда полезный для человека компонент в недрах находится в концентрированном состоянии и его можно разрабатывать промышленно, это называют месторождением. Например, знаменитые Донбасс и Кузбасс — это Донецкий и Кузнецкий угольные бассейны, богатейшие месторождения угля. Без горючих полезных ископаемых — нефти, природного газа, угля, торфа — нет энергетики. Для любой страны они являются стратегическим сырьём. Их добыча ведётся с незапамятных времён.

Горючие полезные ископаемые.

ИСКОПАЕМЫЙ УГОЛЬ. Каменный уголь — ровесник древних геологических эпох Земли. Один из периодов геохронологической шкалы в его честь назван каменно-угольным, или карбоном. Именно тогда, около 354—286 млн лет назад, поверхность суши покрывали густые тропические леса, состоящие из

гигантских древовидных папоротников и хвощей. Климат той эпохи был тёплым и влажным. Старые падающие деревья уступали место новым. Громадные слои из отживших деревьев накапливались в мелководных водоёмах, превращаясь в мощные пласты каменного угля. Таким путём образовалось более 30% всех мировых запасов угля. На нашей планете месторождения ископаемого угля — не редкость, они находятся на каждом

континенте и многих островах. Не исключение и Антарктида: предполагают, что под огромными толщами покровных ледников залегают такие же месторождения, как и в Европе. Горючие свойства угля были известны ещё на-

шим далёким предкам. «Горючие камни» медленно раскалялись в огне, но зато затем очень долго отдавали тепло. В зависимости от условий образования ископаемый уголь различен. Самый высококачественный и плотный уголь — антрацит, менее плотный — бурый уголь, а совсем «рыхлый» и лёгкий — торф.

Последние менее ценны в энергетическом плане, но быстрее воспламеняются. Ископаемый уголь используют как топливо для доменных печей при производстве чугуна и стали.

НЕФТЬ И ГАЗ. Скопление нефти и газа возникают благодаря наличию природных «ловушек» в недрах Земли — слоев проницаемых осадочных пород

между слоями непроницаемых. В них накапливается маслянистая горючая жидкость, которая поднимается из глубин по трещинам. Горючие свойства нефти связаны с её составом — это смесь углеводородов, серы, кислородных и азотистых соединений. Нефть сопровождают природные газы, которые, как более легкие, залегают над нефтяной линзой. Богатейшие страны мира обладают самыми значительными запасами нефти. Некоторые страны, например США, имеют огромные разведанные запасы нефти, но не используют их в полном объёме, предпочитая сберечь «чёрное золото» за консервированным для будущего. Самые богатые месторождения находятся в Кувейте, Саудовской Аравии, России, Азербайджане, Канаде, США, Мексике, Индонезии. В России одним из самых богатых месторождений нефти является Самотлорское в Западной Сибири, там же расположены крупнейшие газовые месторождения, среди которых Бованенковское, Уренгойское и Ямбургское в Тюменской области. Добыча нефти ведется не только на суше, но и на шельфе многих морей с помощью буровых установок на плавучих платформах. Большое количество нефти добывается на шельфах Северного моря и в Мексиканском заливе. Энергетика и химическое производство — далеко не полный список применения нефти.

РУДЫ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ

Чтобы получить металл, нужна руда. Неудивительно, что одно из самых древних занятий человека — горнорудное производство, т.е. поиск, разведка, добыча и переработка руд. К чёрным металлам относят железо, марганец, хром, титан, ванадий. Руду недостаточно добыть, из неё ещё нужно извлечь полезный компонент, чтобы выплавить металл. В результате неизбежно происходит загрязнение окружающей среды. Если в Средние века добыча чёрных металлов была залогом экономического процветания для многих стран, то сегодня, оберегая и охраняя природу, многие государства уже отказываются от добычи

руды открытым способом, как на Курской магнитной аномалии, предпочитая акрытый шахтовый метод добычи. Ведь ежегодно из земли извлекается почти миллиард тонн руды. Пустая порода, извлечённая из недр при добыче руды, — это большая экологическая проблема для районов, где идет активная добыча полезных ископаемых. Металлургические комбинаты тратят огромные средства

на установку очистительных фильтров, не позволяющих всем вредным отходам производства попадать в окружающую среду. Однако без добычи руд чёрных металлов не было бы прогресса в развитии цивилизации.

Благородные металлы— золото, серебро, платина ценились всегда благодаря изысканному виду, мягкости и уникальным свойствам (золото, например, очень стойкое; серебро обладает дезинфицирующим свойством).

ЦВЕТНЫЕ РУДЫ

К рудам цветных металлов относятся известные с древности медь, олово, свинец, ртуть, цинк. Они были востребованы на всем протяжении человеческой истории. Но в последние десятилетия, когда структура экономики стала более прогрессивной, без них просто не обойтись. Цветные металлы — это электротехническая, авиационная, космическая промышленность, производство полупроводников, катализаторов, автомобильных фильтров и др. Радиоактивность— свойство металлов, о котором стало известно только в XX веке. Оно связано со способностью некоторых элементов — урана, тория, радия, циркония — излучать энергию особого типа. Это свойство используется в атомной энергетике. Однако выяснилось также, что отходы такого производства обладают смертоносными свойствами. Пока проблема ядерных отходов остаётся нерешённой. Добыча руды с древности и до недавнего времени не обходилась без отходов — отвалов пустой породы. Современные методы дают возможность извлекать руду и из этих отвалов. Как правило, получают не очень большое количество, но в современном мире, когда недра Земли постепенно истощаются, вторичное использование месторождений приобретает всё большее значение.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Известняк — широко распространённая податливая порода, лёгкая в обработке, но достаточно прочная, несмотря на свою способность к растворению. Известняки и их метаморфические аналоги — мраморы, доломиты — широко распространены по всему миру. В Средние века в Европе именно из известняков строились многочисленные города, окружённые крепостными стенами, в том числе и знаменитые памятники архитектуры — соборы Парижа, Милана, замки Луары, храмы в Древней Руси. Мрамор, благородный и прочный материал, часто использовался в облицовке зданий. Чтобы оценить

богатую палитру цветов мрамора и яшмы — другого ценного материала, достаточно обратить внимание на богатый декор многих станций Московского

метрополитена, по праву считающегося одним из самых красивых в мире. В Италии, в местечке Каррара, добывался мрамор, из которого ваяли свои творения знаменитые зодчие эпохи Возрождения — Леонардо да Винчи, Микеланджело Буонарроти.

АГРОХИМИЧЕСКОЕ СЫРЬЁ

Фосфор, калийи азот. Для поддержания плодородия почв и получения высоких урожаев требуются удобрения. Издавна в сельском хозяйстве для этих целей применялись зола, помёт, навоз. Современное агропромышленное произодство всё шире использует «камни плодородия» — сырьё из агрохимических руд. Все вещества, повышающие плодородие почв, содержат наиболее ценные компоненты — фосфор, калий и азот. Осадочные горные по-

роды фосфоритыдобываются во многих странах. Крупные запасы этого ценного компонента содержатся в апатитонефелиновых рудах на Кольском полуострове. В странах Средиземноморья фосфориты связаны с осадочными породами, образовавшимися на дне древнего моря Тетис. Калийные солипомогают растениям лучше переносить засуху и мороз, способствуют росту. Эти полезные ископаемые добывают в основном из соленосных отложений, образовавшихся на месте древних морей. Они есть на территории современных Германии, Польши, России, но первое место в мире по добыче калийных солей анимает Канада (1/3 всей мировой добычи). Минеральное сырьё, содержащее азот, — это в основном селитра и торф. Самые крупные месторождения селитры находятся на тихоокеанском побережье Южной Америки, в пустыне Атакама в Чили и в пустыне Сечура в Перу.

источник

КОКСУЮЩИЕСЯ УГЛИ — каменные уг­ли средний стадий углефикации, из которых в условиях промышленного коксования в сме­сях (шихтах) с другими углями или без смешивания получают кусковой КОКС определённой крупности и прочности. Коксующиеся угли, в отличие от других каменных углей, при нагревании без доступа воздуха переходят в пластическое состояние и спе­каются. Коксующиеся угли характеризуются в необо­гащённом виде или в концентратах зольностью менее 10% и низким со­держанием S (менее 3,5%), выход ле­тучих веществ (V а ) 15—37%. По спо­собности к коксообразованию коксующиеся угли подразделяются на 5 категорий — коксовые, жирные, отощёиные коксо­вые, газовые и слабоспекающиеся. В России отнесение углей к группе коксующихся углей прежде всего базируется на их при­годности для производства кондиционного доменного кокса. В действующих в России классификациях к коксующимся углям относят угли марок Г, ГЖ, Ж, КЖ, К, К₂, ОС и СС с подразделением на технологические группы по СПЕКАЕМОСТИ. Коксовые угли марок К (коксовые) и КЖ (коксово-жирные) дают кондиционный домен­ный кокс без смешивания с другими углями. Жирные угли марок Ж (жирные) и ГЖ (газово-жирные) без смешивания с другими дают хорошо сплавленный, но более мелко дробящийся кокс с физико-механическими характеристиками, ниже принятых для доменного кокса. Домен­ный кокс из жирных углей может быть легко получен в бинарных смесях с коксовыми или отощёнными коксовы­ми углями. Отощённые коксо­вые угли марок К₂ (коксовые вто­рые) и ОС (отощённо-спекающиеся) без смешивания с жирными дают кокс повышенной истираемости с физико-механиескими. характеристиками, не соот­ветствующими доменному коксу. Додленный кокс из отощённых коксовых углей получается в бинарных смесях с жирными. Газовые угли марки Г (газовые) без смешивания с другими дают кокс достаточно сплавленный, но легко разделяющийся на мелкие и хрупкие куски, характеризующиеся малой механической прочностью. Газовые угли для получения доменного кокса в современных коксовых печах при обычной технологии подготовки шихты могут применяться только в смесях с хорошо коксующимися углями. Слабоспе-кающиеся угли марки СС (слабо-спекающиеся) без смешивания с дру­гими не дают кускового кокса. Домен­ный кокс может быть получен из них только в смесях с жирными углями (не менее 70—85% жирных углей). дленный кокс из отощённых коксовых углей получается в бинарных смесях с жирными. Газовые угли марки Г (газовые) без смешивания с другими дают кокс достаточно сплавленный, но легко разделяющийся на мелкие и хрупкие куски, характеризующиеся малой механич. прочностью. Газовые угли для получения доменного кокса в совр. коксовых печах при обычной технологии подготовки шихты могут применяться только в смесях с хорошо коксующимися углями. Слабоспе-кающиеся угли марки СС (слабо-спекающиеся) без смешивания с дру­гими не дают кускового кокса. Домен­ный кокс может быть получен из них только в смесях с жирными углями (не менее 70—85% жирных углей). Коксующиеся угли известны в угленосных форма­циях от карбона до палеогена вклю­чительно, однако свыше 90% их запасов сконцентрировано в бассейнах и месторождениях карбона и перми. Значительными, запасами коксующегося угля располагают Россия (Донецкий, Печорский, Кизеловский, Кузнецкий, Карагандинский, Юж.-Якутский, Тун­гусский и др. басе), США (Аппалач-ский, Западный, Юинта, Грин-Ривер и др.), Великобритания (Нортамбер-лендский, Юж.-Уэльский, Ланкашир­ский и Йоркширский басе), ФРГ (Нижнерейнско-Вестфальский, или Рур­ский, Нижневестфальский), ПНР (Верх­не- и Нижнесилезский, Люблинский), Бельгия (Льежский), Индия (Бокаро, Ранигандж, Джхария), Канада (Аль­берта), Австралия (Боуэн, Новый Юж. Уэльс), КНР (Шаньси, Датун), МНР (Тавантолгой), ЧССР (Остравско-Кар-винский и Трутновский); ограниченные по запасам м-ния известны также во Франции (Саарско-Лотарингский, Нор и Па-де-Кале, Аквитанский басе), в Испании (Астурийский и Юж.-Кантаб-рийский басе), Венгрии, Румынии, Югославии, Турции, Японии, Иране, Афганистане, Мексике, Бразилии, Ар­гентине. Коксующиеся угли выявлены также в ЮАР (Витбанк), Зимбабве (Саби), Мозамби­ке. В перечисленных бассейнах К. у. составляют 10—65% общих запасов углей и разрабатываются наиболее интенсивно.

ТОРФ — горючее полезное ископаемое растительного происхождения, предшествен­ник генетического ряда углей. Образуется в результате естественного отмирания и непол­ного распада болотных растений под воздействием биохимических процессов в условиях повышенной влажности и не­достатка кислорода. Залегает на повер­хности Земли или на глубине первых десятков м под покровом минеральных отложений. От почвенных обра­зований торф отличается по содержанию в нём органических соединений (не менее 50% по отношению к абсолютно сухой массе), от БУРОГО УГЛЯ — повышен­ным содержанием влаги и форменных растительных остатков, а в химическом отношении — наличием сахаров, гемицеллюлоз и целлюлозы.

Состав и свойства торфов. Состоит из не полностью разложившихся остатков растений, продуктов их распада (гуму­са) и минеральных частиц; в естественном состоянии содержит 86—95% воды.

Растительные остатки и гумус содержат органическую и минеральную части, послед­няя определяет зольность торфов. Перегной (гумус) придаёт торфу тёмную окраску. Относительное содержание в торфе бесструктур­ной (аморфной) массы, включающей гуминовые вещества и мелкие раститительные ткани, утратившие клеточное строение, определяет степень разложения. Раз­личают торфы слаборазложившийся (до 20%), среднеразложившийся (20— 35%) и сильноразложившийся (св. 35%). В ботаническом составе торфов присутству­ют остатки древесины, коры и корней деревьев и кустарников, различные части травянистых растений, а также гипновых и сфагновых мхов. В зависимости от ботанического состава, условий образова­ния и свойств выделяют 3 типа торфов (ВЕРХОВОЙ ТОРФ, ПЕРЕХОДНЫЙ ТОРФ, НИЗИННЫЙ ТОРФ).

Химический состав и свойства торфов тесно связа­ны с его типом, ботаническим составом и степенью разложения. Элементный состав (% на органич. массу): С 48—65, О 25—45, Н 4,7—7, N 0,6— 3,8, S до 1,2, реже до 2,5. В ком­понентном составе органической массы содержание битумов (бензольных) 1,2—17 (максимум у верховых торфов высокой степени разложения), водо­растворимых и легкогидролизуемых веществ 10—60 (максимум у верхо­вых торфов моховой группы), целлюлозы 2—10, гуминовых кислот 10—50 (минимум у слаборазложившихся верховых и максимум у сильноразло-

жившихся Т. всех типов), лигнина (негидролизуемый остаток) 3—20. Содержание макро- и микроэлементов в Т. зависит от зольности и ботанического состава. Содержание в торфах оксидов до­стигает (ср. %): Si и Са— 5, AI и Fe 0,2—1,6, Mg 0,1—0,7, Р 0,05—0,14; микроэлементов (мг/кг): Zn до 250, Си 0,2—85, Со и Мо 0,1—10, Мп 2— 1000. Макс, содержание этих элемен­тов выявлено в Т. низинного типа. Со­держание общего азота в органической массе торфа варьирует от 0,6 до 2,5% (верховой тип) и от 1,3 до 3,8% (ни­зинный тип).

Торф — сложная полидисперсная много­компонентная система; его физические свой­ства зависят от состава твёрдой фазы, степени её разложения или дисперс­ности и степени увлажнённости. В зависимости от типа и степени разложения цвет торфы варьирует от светло-жёлтого до тёмно-коричневого (верховой) и от серо-ко­ричневого до землисто-чёрного (ни­зинный). Структура верховых торфов изме­няется от губчатой (моховой торф), губча-товолокнистой до пластично-вязкой (древесный торф), низинных — от войлоч­ной, ленточно-слоистой до зернисто-комковатой. Плотность торфов зависит от влажности, степени разложения, золь­ности, состава минеральной и орга­нической частей, в естественных условиях залежи достигает 800—1080 кг/м 3 ; плотность сухого вещества 1400—1700 кг/м 3 . Влагоёмкость торфов в зависимости от ботанического состава и степени разложе­ния колеблется от 6,4 до 30 кг/кг. максимально у верховых торфов моховой группы. Пористость достигает 96—97%, пре­дельное напряжение на сдвиг умень­шается с ростом влагосодержания и степени разложения торфов от 3 до 35 кПа, при пенетрации (зондировании) до 400 кПа. Средняя теплота сгорания Т. 21— 25 МДж/кг, увеличивается с повы­шением степени разложения и содер­жания битумов. Торфы малой степени разложения имеет низкие значения коэффициента теплопроводности и удельной теплоты сгорания (10—12,5 МДж/кг), высокие значения газопоглотительной спо­собности. Коэффициент фильтрации торфов с не­нарушенной структурой изменяется от 0,1 • 10 -5 до 4,3 • 10 -5 м/с. Минимальное значения у торфов верхового типа высокой степени разложения, максимально — у торфов низинного типа. При осушении коэффициент фильтрации уменьшается в несколько раз.

УГЛИ ИСКОПАЕМЫЕ — твёрдые горючие горные по­роды, образовавшиеся из отмерших растений. Угли ископаемые залегают в виде пластов и прослоев или мощных (десятки, реже первые сотни м) пластообразных и линзовидных залежей в осадочных толщах, выделяемых как УГЛЕНОСНЫЕ ФОР­МАЦИИ. Имеют землистую, массив­ную, слоистую или зернистую тексту­ру, однородную или полосчатую струк­туру; цвет от коричневого до серо-чёр­ного, блеск от матового до металло­видного.

Общие сведения. Угли ископаемые — один из наиболее распространённых видов полезных ископаемых, они выявлены на всех континен­тах земного шара. Известно около 3000 угольных месторождений и бассейнов. Общие ресурсы углей ископаемых мира (1984) оценивают­ся в 14,8 трлн. т в натуральном выра­жении, или в 12 трлн. т условного топлива (тут); разведанные (соответ­ствующие категориям А, В, С) в 1,24 трлн. т (1,02 трлн. тут). Ресурсы углей ископаемых России оцениваются в 5,58 трлн. т., но из них 3,7 трлн. т заклю­чено в слабоизученных и трудных для освоения бассейнах-гигантах — Тунгус­ском, Ленском и Таймырском. Из за­рубежных стран наиболее крупные общие ресурсы углей ископаемых учтены (млрд. т): в США (3600), КНР (1465), Австралии . (783), Канаде (582), ФРГ (287), ЮАР (206), Великобритании (189), Польше (174), Индии (115).

Доля углей ископаемых в мировом энергетическом ба­лансе мира в 1913 была 93%. В связи с более широким использованием в 20 в. других, более эффективных видов энергетических ресурсов (нефть, газ, энергия ГЭС, атомная энергия) она снизилась до 56% в 1950 и до 29% в 1985.

Основное направления современного использова­ния углей ископаемых: энергетическое — производство электроэнергии и тепла (около 73% углей ископаемых, добываемых в России) и технологиче­ское — получение металлургического кокса, химического сырья (более 300 наименований) и др.; в меньших масштабах осуществляются газификация и полукоксова­ние углей. Они используются также для получения карбидов кальция и крем­ния, термоантрацита, термографита, катодных блоков, электродов, углещелочных реагентов, гуминовых кислот и азотистых удобрений и как энерго-технологическое сырьё (для агломерации руд, в производстве строит, материалов и для др. целей). Перспективные направле­ния переработки углей ископаемых — гидрогени­зация и пиролиз угля с целью получе­ния жидкого и газообразного топлива, а также продуктов для органического синте­за, новых видов пластмасс, извлече­ния серы. Значит, масштабы добычи, а также совершенствование методов переработки углей ископаемых — основа комплекс­ного использования недр (в т. ч. сопут­ствующих полезных ископаемых, со­держащихся в отходах добычи и пере­работки и извлекаемых при осушении и дегазации горн, работ подземных вод и метана).

Природные типы, состав и свойства. Угли ископаемые по характеру исходного для УГЛЕ-ОБРАЗОВАНИЯ материала угли ископаемые под­разделяются на группы: ГУМОЛИТЫ (преобладающая часть), САПРОПЕЛИТЫ и САПРОГУМОЛИТЫ. По преобла­данию в органич. веществе тех или иных продуктов преобразования расте­ний выделяются подгруппы гумолитов: гумиты и ЛИПТОБИОЛИТЫ и классы сапропелитов и сапрогумолитов (напр., БОГХЕДЫ, КЕННЕЛИ), отличные по микрокомпонентному составу и свойст­вам. С учётом изменений химического состава, физических и технологических свойств углей ископаемых, обуслов­ленных их УГЛЕФИКАЦИЕЙ, выделяют­ся основные природные виды углей ископаемых: БУРЫЙ УГОЛЬ, КАМЕННЫЙ УГОЛЬ и АНТРА­ЦИТ, каждый из которых соответственно различиям в их вещественном составе и степени углефикации характеризует­ся широким диапазоном колебаний основных показателей качества и технологических свойств.

Основные компоненты углей ископаемых: органическое вещество, минеральные примеси и вла­га. Органическое вещество — носитель цен­ных свойств углей ископаемых — представлено различным сочетанием компонентов из полностью утратившего при торфо- и углеобразовании и углефикации или частично сох­ранившего первоначальную структуру раститительного материала. В химическом отношении органическое вещество сложено высоко молекулярными соединениями, структура которыхрых изучена недостаточно. В его элемент­ном составе преобладает углерод, подчинённое значение имеют кисло­род, водород и сера; в незначителных количествах присутствуют соли органических кислот и металлоорганические соединения. Масса органического вещества составляет 50—97% от общей массы сухого угля. Минеральные примеси рассеяны в ор­ганической массе или в угольных пластах в виде кристаллов, конкреций, тонких прослоев и линз. Наиболее распростра­нены глинистые минералы; содержа­ние их в среднем составляет 60—80% от общей массы неорганического материала. Подчинённое значение имеют карбона­ты, сульфиды железа и кварц. В нез­начительных количествах содержатся сульфиды цветных и редких металлов, фосфаты, сульфаты, соли щелочных металлов. Относительное содержание минеральных примесей в сухом веществе угля колеб­лется в широких пределах, с условным разграничением углей ископаемых и углистых пород по ЗОЛЬНОСТИ (А— 50—60%). Влага частично входит в состав органической мас­сы или содержится в кристаллизационных решётках некоторых минералов. Большая её часть удерживается сорбционными и капил­лярными силами в мелких порах и трещинах угля (связанная влага) или содержится в крупных трещинах и порах (свободная влага). Массовая доля суммарной свободной и связан­ной влаги ко­леблется от 60% в мягких рых­лых до 16% в плотных бурых углях, снижаясь до 6—10% в слабометаморфизованых камаменных углях и антрацитах. Минимальная влажность (до 4%) имеют среднеметаморфизованные каменные угли. Величина это­го показателя — один из основных парамет­ров классификации бурых углей. По­вышенные содержания минеральных примесей и влаги отрицательно ска­зываются на теплотехнические свойствах и технологических процессах переработки углей ископаемых, а также удорожают (как балласт) сто­имость их транспортировки. В России предельные их величины лимитируют­ся государственными стандартами для всех направле­ний хозяйства использования углей ископаемых. Боль­шая часть энергетических углей и всех углей ископаемых, направляемых для коксования, подвергается обогащению. Высшая теплота сгорания сухого беззольного угля (Q_s a колеблется в пределах (МДж/кг): для бурых 25,5—32,6, для каменных 30,5—36,2 и для антрацитов 35,6—33,9; низшая теплота сгорания в пересчёте на рабочее топливо (Q,) — показатель количества тепла, которое может быть реализовано в топ­ках (МДж/кг): 6,1—18,8 для бурых углей, 22,0—22,5 для каменных углей и 20—26 для антрацитов.

Использование углей ископаемых в коксохимическом производстве лимитируется их спекаемостью — способностью переходить при нагревании в пластичном состояние и об­разовывать при затвердевании пори­стый монолит. Этим свойством облада­ют только каменные угли средних (II—V) стадий метаморфизма определённого петрографического состава. Бурые угли и антрациты дают неспёкшийся порош­кообразный нелетучий остаток, слабо- и сильнометаморфизованные каменные угли — порошкообразный или слабоспекшийся. Основные носители спекаемости — ком­поненты ВИТРИНИТА ГРУПП и ЛЕЙПТИ-НИТА; частично размягчаются ком­поненты группы семивитринита. Ком­поненты группы инертинита (фюзинита) не обладают способностью даже частичного размягчения. На различиях в спекаемости (соотношении плавких и отощающих компонентов) основана шихтовка углей, направляемых для кок­сования (см. КОКСУЮЩИЕСЯ УГЛИ). Для всех направлений технологического исполь­зования угля нормируется содержание серы. Большинстве месторождений содержит малосернистые (S_f — 0,1—1,5) угли, но в некоторых бассейнах средняя массовая до­ля серы в углях повышается до 3— 6% (Донбасс), 6% (Подмосковный, Кизеловский) и 8—10% (Иркутский). Массовая доля серы в сухом угле нор­мируется с учётом направлений ис­пользования углей ископаемых.

Углей ископаемых всех разведываемых и вовле­каемых в разработку месторождений подверга­ются техническому анализу с определением рабочей влаги, зольности, содержания серы, ВЫХОДА ЛЕТУЧИХ ВЕЩЕСТВ (V ). Определяется их элементный состав, теплота сгорания: высшая (по бомбе) и низшая (рабочего топлива). Изучаются петрографический состав и физические свойства углей — плотность действи­тельная и кажущаяся, обогатимость, механическая прочность и размолоспособность, в необходимых случаях — термическая стойкость, электрические свойства. С учётом возможного и намечае­мого использования углей произво­дятся специальные исследования по опре­делению для бурых и низкометаморфизованных углей — выхода смол, би­тумов, гуминовых кислот, для каменных — спекаемости, коксуемости, содержания фосфора. Для всех направлений ис­пользования и особенно для сжигания изучается состав и свойства ЗОЛЫ, со­держания в углях попутных полезных компонентов — урана, германия, гал­лия, ванадия, вольфрама, благород­ных металлов и др.

ГОРЮЧИЕ СЛАНЦЫ, пиробитуминозные сланцы,— осадочные породы карбонатно-глинистого (мергелистого), глинистого или кремнистого состава, содержащие 10—50%, редко до 60% сингенетичного осадконакоплению органического вещества (керогена). Горючие сланцы имеют коричневую, коричнево-жёлтую, се­рую, оливково-серую окраску, листо­ватую или массивную текстуру. Тер­мин «горючие сланци» иногда применяют для обоз­начения всех высокозольных твёрдых каустобиолитов, содержащих органические вещества различного происхождения и различных условий преобразования (углистых, би­туминозных и липтобиолитовых слан­цев).

Кероген — сингенетичное осадкона­коплению органическое вещество с высо­ким выходом смол при сухой перегон­ке, при органическом 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 растении (гумусовые компоненты) и частично животных организмов. По соотноше­нию сапропелевых и гумусовых компо­нентов горючие сланцы подразделяются на сапропелиты (горючие сланцы Прибалтийского сланцево­го бассейна, Волжского басе, и Болтышского месторождения) и сапрогумиты (менилитовые сланцы Карпат). Отличительная генетическая особенность органическрог 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 (Q =29—37 МДж/кг). Основные минеральные компо­ненты горючих сланцев — кальцит, кварц и глинис­тые минералы, подчинённое значение имеют полевые шпаты, пирит, акцес­сорные минералы.

Для изучения состава и качества горючих сланцев используются углехимические методы иссле­дований, регламентированные в России государственными стандартами. В России к пригодным для промышленного применения относятся горючие сланцы с удельной теплотой сгорания сухого топлива (Q_b) не менее 5 МДж/кг. Требова­ния к горючим сланцам разрабатываемых месторождений значительно выше. Согласно действую­щим государственным стандартам, минимальная величина Q_b должна составлять: прибалтийские Г. с. 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; Г. с. Кашпирского месторождения (Ср. Поволжье) для пылевидного сжигания 8,8 МДж/кг, для полукоксования 9,6 МДж/кг. Промышленной классификации горючих сланцев нет. Добываемые в Прибалтийском сланцевом басейне горючие сланцы подразделяются по крупности кусков на 2 сорта (класса) — энергетические (0—25 мм) и технологические (25— 125 мм). Большое число месторождений горючих сланцев относится к платформенным и имеет горизон­тальное и слабонаклонное залегание. В России 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). Переработка горючих сланцев в России — 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 др. ценных химических продуктов. 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 Си, Mo, U, Pb, Zn, V и оцениваются как рудное сырьё.

ГАЗЫ ПРИРОДНЫЕ ГОРЮЧИЕ — смеси углеводородов метанового ряда и неуглеводородных компонентов, встречающиеся в осадочном чехле земной коры в виде свободных скоп­лений, а также в растворённом (в нефти и пластовых водах), рассе­янном (сорбированные породами) и твёрдом (в газогидратных залежах) состояниях.

Состав и свойства газа природного горючего. Углеводороды метанового ряда пред­ставлены метаном (содержание которого часто превышает 85—90%), этаном, пропаном, бутанами и реже пентаном (содержание которыхрых колеблется от 0,1% в газах газовых месторождений до 20% и более в газах нефтяных попутных и увеличивается с глубиной залегания). Углеводороды тяжелее пентана при­сутствуют в основном в газах нефтяных и газоконденсатных месторождений. Неугле­водородные компоненты представ­лены главным образом азотом, углекислым газом, водяными парами, кроме того, некоторые газы обогащены соедине­ниями серы (сероводород, меркап­таны, сероокись углерода и др.) гелием, аргоном, встречаются водо­род, ртуть, пары летучих жирных кислот. Содержание углекислого газа меняется от долей процента до 10—15%, иногда более, напремер в Астраханском месторождении концентрация СО₂ 22%. Концентрация азота в газе природном горючем обычно не превышает 10% (часто 2—3%), в газах отдельных нефте­газоносных бассейнов его содержание может достигать 30—50% (например, в Волго-Уральском) и более; известны месторождения с преимуществ, содержанием азота (Чу-Сарысуйская газоносная область: Амангельдинское месторождение — 80% N₂ и 16% СН₄; Учаральское месторождение — 99% N₂). Количество сероводорода обычно не превышает 2—3%; как исключение известны газовые залежи с содержа­нием сероводорода 15—20% и более (Астраханское месторождение — 22,5%). Кон­центрации гелия в большинстве случаев составляют сотые и тысячные доли процента; в США и Канаде име­ются месторождения с содержанием гелия 5—8% (Ратлснейк —7,6%, Модл-Дом — 7,2%).

Факторами, определяющими влаж­ность газа, являются давление, температура, состав, а также количество солей, растворённых в воде, контактирующей с данным газом. Чем больше в газе природном горючем тяжёлых углеводородов и азота, тем ниже его влажность. Наличие серо­водорода и углекислого газа увеличи­вает его влажность. При промысловой обработке, транспортировке и пере­работке газа природного горючего наличие паров воды в них приводит к образованию конденсата водяных паров и ледяных пробок, что осложняет эксплуатацию газопроводов и аппаратов. Наличие влаги в газах при повышенном давле­нии и пониженных темп-pax вызывает образование и отложение в газо­проводах и технологических аппаратах гидра­тов углеводородных газов. Для уда­ления влаги из газов используют различные физические и физико-химические методы ОСУШКИ ГАЗОВ.

НЕФТЬ — горючая маслянистая жидкость со специфическим запахом, распространённая в осадоч­ной оболочке Земли, являющаяся важнейшим полезным ископаемым. Образуется вместе с газообразными углеводородами обычно на глубине более 1,2—2 км. Вблизи земной поверхности нефть преобразуется в густую мальту, полутвёрдый ас­фальт и др. Нефть в залежах в различной степени насыщена газом, в основном лёгкими угле­водородами.

Химический состав и физические свойства. Нефть — сложное природное образование, состоящее из углеводо­родов (метановых, нафтеновых и аро­матических) и неуглеводородных ком­понентов (в основном кислородных, сер­нистых и азотистых соединений).

Элементный состав Н.: С 82,5 — 87%; Н 11,5 — 14,5%; О 0,05 — 0,35, редко до 0,7%; S 0,001 — 5,5, ред­ко свыше 8%; N 0,02 — 1,8%. Ок. 1/3 всей добываемой в мире нефти содер­жит свыше 1 % S. Химический состав нефтей различных месторождений колеблется в широких пределах, и говорить о её среднем составе можно только условно. Бензиновые и керосиновые фракции большинства нефтей России характеризуются значит, содер­жанием алканов (свыше 50%), иногда преобладают нафтены (50—75%). Содержание ароматических углеводородов в бензиновых и керосиновых фрак­циях большинства нефтей от 3 до 15% и от 16 до 27% соответственно. Масля­ные дистилляты значительно разли­чаются по углеводородному составу. Наибольшим содержанием ароматических углеводородов (в некоторых случаях до 53—65%) отличаются фракции высокосернистых нефтей. Часто нефти харак­теризуются значительным содержанием твёр­дых углеводородов нормального строения — парафинов. Кислородные соединения присутствуют в виде неф­тяных кислот, асфальтенов и смол, содержащих св. 90% находящегося в нефти кислорода. Сернистые соединения нефтей — сероводород, меркаптаны, суль­фиды, дисульфиды, тиофаны, а также полицикличные сернистые соединения разнообразной структуры. Азотистые соединения — в основном гомологи пи­ридина, гидропиридина и гидрохинолина. Компонентами нефтей являются также газы, растворённые в ней (от 30 до 300 м 3 на 1 т Н.), вода и минеральные соли. Содержание золы (минеральных веществ) в большин­стве нефтей не превышает десятых долей процента. Максимальные концентра­ции металлов в нефти не превышают со­тых долей процента: V — 0,015%; Ni — 0,005%; Си — 0,0001%; Со — 0,00004%; Мо — 0,00044%; Сг — 0,00018%.

Цвет нефтей варьирует от светло-корич­невого до тёмно-бурого и чёрного; плотность от 800 до 980—1050 кг/м 3 (плотность менее 800 кг/м 3 имеют газовые конденсаты). По плотности нефти делятся на 3 группы: на долю лёгких нефтей (с плотностью до 870 кг/м 3 ) в об­щемировой добыче приходится око­ло 60% (в России — 66%); на долю средних нефтей (871—910 кг/м 3 ) в России — около 28%, за рубежом — 31%; на долю тяжёлых (св. 910 кг/м 3 ) — соот­ветственно ок. 6% и 10%.

Темпеpaтура начала кипения нефти выше 28 °С. Температуpa застывания колеблется от +26 до —60 °С и зависит от со­держания парафина (чем его больше, тем температуpa застывания выше), удельная теплоёмкость нефти 1,7—2,1 кДж, удельная теплота сгорания 43,7—46,2 МДж/кг, диэлектрическая проницаемость 2—2,5, электрическая проводимость 2- 10 -10 —0,3-10 -18 Ом -1 см -1 . Вязкость изменяется в широких пределах (при 50°С 1,2— 55 • 10 -6 м 2 /с) и зависит от химического и фрак­ционного состава нефти и смолистости (содержания в ней асфальтеново-смолистых веществ). Температуpa вспышки колеблется от 35 до 120°С в зави­симости от фракционного состава и давления насыщенных паров. Нефть растворима в органических растворителях, в воде при обычных условиях практически нерастворима (может образовывать с ней стойкие эмульсии).

источник