Современные технологии добычи горючих сланцев (стр. 8 )

Мощность сланценосных отложений колеблется в широких пределах,- от 6 до 100 м. Отмечается общая закономер­ность уменьшения их мощности с юго-востока на северо-запад.

В разрезе сланценосной толщи доминируют глинисто-мер­гелистые породы, составляющие более 50% объема толщи. Подчиненное положение занимают алевриты, известняки и горючие сланцы.

В распределении различных типов пород намечается неко­торая закономерность. Например, алевритистые глины обыч­но залегают внизу сланценосной толщи. Алевритовые са­пропелевые разности глин чередуются в разрезе с горючими сланцами. 

Таблица 6. Типы горючих сланцев Волжско-Печорской провинции [4]

Типы	Характерные морфологические признаки	Содержание, %	Калорийность, ккал/кг	Выход смолы, %	Месторождения
Органического в-ва	Карбонатного материала	Терригенного материала
I	Коричневые, тонко-горизонтальнослоистые, с отпечатками фауны по наслоению	50-60 редко 70	До 15	50-25	2500-4700 редко 6080	15-32	Новосеменовское, Чернозатонское, Андреевское, Кашипирское, Ульяновское, Кайгородское II
II	Желтовато-коричневые и светло-коричневые, микрослоистые (слоистость типа сезонной)	25-50	20-60	30-15	2000-3500	12-24	Кашпирское, Озинковское, Савальевское, Больше-Черниговское, Чернозетонское (скв. 401), Прикаспийская синеклиза (скв. 6)
III	Темно-серые и темно-коричневато-серые, горизонтально-слоистые, с обломками фауны по наслоению, с линзами мергелистой глины	15-25	10-25	75-50	1600-3000	8-12	Кашпирское, Ульяновское, Средне-Алгашское
IV	Темно-серые, серые и зеленовато-серые, горизонтальнослоистые, с многочисленной фауной	10-15	15-25	75-60	1000-1600	4-7	Воронье-Волосковское, Кайгородское, Прикаспийская синеклиза (скв. К-76, К-18)

Вопросы для самоконтроля

В каких районах Российской Федерации сосредоточены основные запасы горючих сланцев? Какого типа горючие сланцы наиболее распространены в Татарстане и Башкортостане? Какова закономерность расположения месторождений горючих сланцев на территории Башкирии? Что из себя представляет Лемезинское месторождение горючих сланцев и каков их компонентный состав? Какие типы горючих сланцев наиболее распространены в Волжско-Печерском регионе?

Глава 3. Технологии добычи горючих сланцев

В настоящее время научно-техническая мысль, как в нашей стране, так и за рубежом направлена на разработку про­грессивной технологии переработки горючих сланцев для из­влечения из них жидких углеводородов нефтяного ряда.

Природа горючих сланцев такова, что при любом способе разработки и затем получения из них жидких углеводородов, непременным эвеном технологической схемы является тер­мическое разложение керогена. Этот процесс может быть организован на специальных предприятиях, куда поставляет - добыча, сжигание или переработка сланцев проводилась и проводится в настоящее время при различных, технических требованиях к их качеству. Например, на зарубежных место­рождениях использовали или используют горючие сланцы с показателями по теплоте сгорания и выходу смолы приведенными в работе [6].

Как видим, в ФРГ, Швеции и Китае бедные смолой горю­чие сланцы (аналогичные диктионемовым) подвергали под­земной и наземной переработке в промышленном масштабе.

Основными направлениями промышленного использования горючих сланцев в настоящее время являются:

- энергетическое сжигание в топках котлов электростанций;

- технологическое использование методом высокотемпера­турной переработки для получения газа; методом полукоксо­вания с целью получения сланцевой смолы и на основе ее жидкого топлива и различных химических продуктов;

- получение концентрата органического вещества, керогена и использование его для производства химических продук­тов и в пластических массах в качестве, наполнителя.

В Советском Союзе прибалтийские горючие сланцы ис­пользовались по всем этим направлениям, а кашпирские слан­цы сжигают и термически перерабатывают в газогенератор­ных  печах.

К горючим сланцам в зависимости от их промышленного
использования предъявляют определенные технические требования государственных стандартов или нормативно-технической документации. Основными показателями технических требований стандартов служат: теплота сгорания, выход смолы на сланец, размер кусков и влага рабочая; для получения керогена имеют значение содержание органического
вещества в сланцах и влаги. Сланцы с влагой до 20-22% используют без предварительной подсушки, тогда как при повышенной влажности обязательно требуется их подсушить; причем расход тепла на его подсушку нередко составляет до 33% общего тепла на переработку.. Добыча горючих сланцев, например Болтышского месторожцения Украины, несмотря на крупные запасы - свыше 3 млрд. т, высокую теплоту сгорания - 2500 ккал/кг и выход смолы 13-15%, в настоящее время сдерживается по экономическим соображениям, поскольку, содержание влаги в сланцах составляет 30%
и более.

В последние годы Энергетическим институтом им. М. Кржижановского разработана схема переработки, когда горючая раздробленная порода, добытая тем или иным способом из недр, или непосредственно в продуктивном пласте, подвергается мето­ду внутрипластовой перегонки [7].

При наземной перегонке (ретортинге) сланцев производ­ственный цикл состоит из различных технологических и тех­нических операций: добыча породы - транспортирование-пер­вичная подготовка - ретортинг - переработка углеводородно­го сырья в синтетическую нефть. Понятно, что эффектив­ность таких предприятий в большой мере зависит от четко­сти и слаженности работы всех звеньев.

Внутрипластовые методы более просты в организацион­ном отношении. Все технологические операции, за исключе­нием производства синтетической нефти, в принципе не отли­чаются от традиционных для нефтедобывающей промышленно­сти (бурение скважин, ГРП, нагнетание рабочих агентов, от­качка жидкости и т. п.).

К настоящему времени наземные способы перегонки слан­цев отработаны до такой степени, что широкое промыш­ленное применение их тормозится только экономическими соображениями - себестоимостью, рыночной ценой извлечен­ной нефти, а внутрипластовые способы перегонки находятся пока на стадии лабораторных  и промысловых исследований.

3.1 Разработка горючих сланцев с использованием наземной перегонки

Шахтный способ разработки месторождений горючих слан­цев, так же как и методы открытой разработки, известен уже давно. В настоящее время наиболее эффективным и де­шевым является камерно-столбовой способ разработки ме­сторождений сланцев, при котором предусматривается со­здание довольно больших камер (15x20 м), что дает воз­можность использовать мощное горное оборудование [8]. Горючие сланцы добывают прокладкой штреков, закладывае­мых на выходах продуктивных пластов в обрывах рек, озер или морей. Высокие прочностные свойства пород позволяют использовать взрывные методы проходки и оставлять боль­шие пролеты без крепления. В подземных камерах применя­ют обычные экскаваторы, рудовозы и другое оборудование, предназначенное для открытых карьеров (рис. 5).

Существует, кроме того, коридорно-столбовой способ разработки залежей горючих сланцев и способ,  являющийся коридорно-столбовым, в котором столбы в последующем проходятся поперечными просечками.

Разработка месторождений сланцев камерно-столбовым способом имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что он может быть использован только при относитель­но небольшой мощности пласта. Разработка залежей горючих сланцев открытым способом связана с засорением окру­жающей среды. В связи с этим предлагается более совер­шенный шахтный способ разработки месторождений, который предусматривает использование неподвижного арочного про­ходческого щита и шахтной системы, содержащей

Рисунок 5 – Камерно-столбовая шахтная добыча горючих сланцев

три яруса: первый, расположенный в подошве ископаемого; второй, рас­положенный ниже первого и служащий для приема из перво­го яруса выработанной породы и подачи ее через шахтные стволы на третий, самый нижний ярус, из которого руду извлекают на поверхность. [9]

Совершенно очевидно, что при разработке месторождений горючих сланцев любым из этих способов идеальной будет такая технология, при которой руда из забоя будет непре­рывно поступать на переработку на завод, находящийся на поверхности.

Горное бюро США и ряд нефтяных компаний ("Юнион ойл оф Калифорния", "Колони Девалопмент", "Парахо Девалопмент", "Атлантик Ричфилд" и др.) вели и ведут исследова­ние в области ретортинга сланцев. В США и за их преде­лами запатентовано свыше 3000 схем ретортинга, однако до промышленного внедрения в США доведены только четы­ре системы. [7]

Во-первых, на основе ретортинг-процесса, разработанного Горным бюро, были построены три опытные установки с номинальной мощностью 6, 25 и 150

Рисунок 6 - Ретортная перегонка сланца по схеме Гор­ного Бюро [27]

Обозначения: 1 - шахта; 2 - две ступе­ни дробления; 3 - реторта; 4 - секция для улавливания масляного тумана; 5 - воз­духодувка; 6 - циркуляцион­ная газодувка

I - сланцевая мелочь; II -.сланцевая зола; Ш - сланце­вая смола; IV - воздух; V-газ процесса