Горючий сланец богат органическими веществами осадочные породы которые содержат кероген (нерастворимое органическое вещество в осадочная порода. При сильном нагреве эти сланцы дают нефть. Горючие сланцы имеют цвет от коричневого до черного. Они легко воспламеняются и горят коптящим пламенем. Некоторые горючие сланцы являются настоящими сланцами, в которых глинистые минералы являются преобладающими. Другие на самом деле известняки и доломиты. Большая часть исходного органического материала в горючих сланцах неузнаваема, но считается, что он получен из планктона, водорослей и микроорганизмов, которые живут в свежих отложениях. В предыдущие века небольшое количество нефти было успешно извлечено из горючих сланцев. В прошлом столетии горючие сланцы добывались из разных типов горных пород: от сланцевых до мергель и другие карбонаты горные породы. Были построены различные экспериментальные установки для извлечения нефти из сланцев, но коммерческие результаты пока скромны.
Содержание:
Классификация горючих сланцев
Классификация обычно классифицируется по содержанию полезных ископаемых и истории осадконакопления. История осадконакопления осадочных пород — это тип окружающей среды, в которой развивались горные породы. История осадконакопления горючих сланцев включает организмы и отложения, которые были отложены, а также то, как депозиты взаимодействует с давлением и теплом.
Диаграмма ван Кревелена
Диаграмма ван Кревелена — это метод классификации горючих сланцев на основе истории их отложения. На диаграмме горючие сланцы разделены в зависимости от того, где они были отложены: в озерах (озерные), в океане (морские) или на суше (наземные).
Горючие сланцы из озерных сред образуются в основном из водорослей, обитающих в пресной, соленой или солоноватой воде. Ламозит и торбанит - это типы горючих сланцев, связанные с озерной средой. Месторождения ламозита составляют одни из крупнейших сланцевых образований в мире. Месторождения торбанита находятся в основном в Шотландии, Австралии, Канаде и Южной Африке.
Горючие сланцы из морских сред образуются в основном из отложений водорослей и планктона. Кукерсит, тасманит и маринит являются видами морских сланцев. Кукерсит находится в Балтийском сланцевом бассейне в Эстонии и России. Тасманит назван в честь региона, в котором он был обнаружен, острова Тасмания, Австралия. Маринит, самый распространенный из всех горючих сланцев, встречается в средах, которые когда-то были широкими и мелкими морями. Хотя маринит встречается в изобилии, он часто представляет собой тонкий слой, и его извлечение экономически нецелесообразно. Крупнейшие месторождения маринита в мире находятся в США, простираясь от штатов Индиана и Огайо через Кентукки и Теннесси.
Горючие сланцы из земных сред образовались в неглубоких болотах и болотах с низким содержанием кислорода. Отложения представляли собой в основном восковые или пробковые стебли выносливых растений. Каннельский сланец, также называемый каннельным уголь или «свечной уголь», вероятно, является наиболее известным типом наземного горючего сланца. Каннельский уголь использовался в основном в качестве топлива для уличных фонарей и другого освещения в 19 веке.
Классификация горючих сланцев по минеральному составу
Они подразделяются на три основных типа в зависимости от содержания минералов: богатые карбонатами сланцы, кремнистые сланцы и каннельские сланцы.
Сланцевые месторождения, богатые карбонатами, содержат большое количество карбонатов. полезные ископаемые. Карбонатные минералы состоят из различных форм карбонат-иона (уникальное соединение углерода и кислорода). Кальцит, например, представляет собой карбонатный минерал, распространенный в богатых карбонатами сланцах. Кальцит является основным компонентом многих морских организмов. Кальцит помогает формировать раковины и твердую оболочку устриц, морских звезд и морских ежей. Планктон, красные водоросли и губки также являются важными источниками кальцита.
Кремнистый сланец богат минеральным кремнеземом или двуокисью кремния. Кремнистый сланец образовался из таких организмов, как водоросли, губки и микроорганизмы, называемые радиоляриями. У водорослей клеточная стенка состоит из кремнезема, а у губок и радиолярий скелеты или спикулы состоят из кремнезема. Кремнистый горючий сланец иногда не такой твердый, как сланец, богатый карбонатами, и его легче добывать.
Каннельский сланец имеет земное происхождение и часто классифицируется как уголь. Он состоит из остатков смолы, спор и пробковых материалов древесных растений. Он может содержать минералы инертинит и витринит. Каннельский сланец богат водородом и легко горит.
Состав горючего сланца
Состав горючих сланцев может варьироваться в зависимости от механизма отложения и условий. Состав исходного органического вещества может влиять на химический состав внедренного керогена.
Факторы качества
Качество горючего сланца важно для определения его пригодности для производства. Некоторые из важных детерминантов качества включают в себя:
- Богатство/класс (литров на тонну л/т))
- Содержание органического материала (в процентах от веса)
- Содержание водорода,
- Содержание влаги и
- Концентрации загрязняющих веществ, в том числе:
- Азот и
- Сера и металлы.
Богатство/класс
Коммерческая привлекательность любого месторождения горючих сланцев зависит от богатства сланца. Коммерчески привлекательные сорта горючих сланцев содержат 100 л/т и более. Есть несколько месторождений горючих сланцев, содержащих 300 л/т (4). На самом деле богатство может привести к более высоким выходам, чем определено с помощью анализа Фишера, из-за эффективности обработки. Горючие сланцы значительно различаются по богатству или содержанию, которое определяется процентным содержанием органического углерода в руде. Выход представляет собой выражение объема сланцевого масла, которое можно извлечь из горючего сланца. Богатство горючего сланца можно оценить с помощью методологий, включая анализ Фишера, который является традиционным методом, но может не дать полного потенциального объема нефти, который может быть получен из сланца. Более новый метод, известный как Rock-Evaluation, может обеспечить более точное измерение истинного потенциального выхода (5).
Восстанавливаемость
Объем горючего сланца часто выражается в виде запасов горючего сланца. Это оценка общего объема горючих сланцев, содержащихся в руде, с учетом качества ресурса. Некоторые месторождения также имеют оценки извлекаемых ресурсов, которые учитывают дополнительные факторы для определения объема сланца, который фактически может быть извлечен из руды. Существуют различия в степени оценки или характеристики отдельных месторождений по всему миру; таким образом, объем сланцевой нефти полностью неизвестен.
Горючие сланцы
Горючий сланец образуется из органического материала, который может иметь разное происхождение. В зависимости от происхождения органического материала его часто делят на три основные категории: наземные, озерные и морские (2).
- Наземный горючий сланец образуется из органического материала, растительного и животного происхождения, который когда-то обитал на земле, аналогично материалу, из которого производят уголь.
- Озерный горючий сланец образуется из остатков водорослей в пресной или солоноватой воде.
- Морские отложения горючего сланца являются результатом существования морских водорослей, акритарх и динофлагеллят.
Происхождение горючего сланца может повлиять на его качество и/или другие полезные ископаемые, обнаруженные в месторождении.
Распределение
Залежи горючего сланца могут быть обнаружены на различной глубине под поверхностью. Горючие сланцы встречаются почти в 100 крупных месторождениях в 27 странах мира (3). Обычно она находится на небольшой глубине менее 900 метров, тогда как для образования обычной нефти требуются более глубокие и теплые геологические зоны. Некоторые залежи находятся близко к поверхности в относительно тонких пластах сланца. Другие месторождения могут быть обнаружены глубже под поверхностью (более 300 метров) в очень мощных пластах (толщина 300 метров и более).
Характеристики и свойства
Они встречаются в различных типах вмещающих пород, но большинство месторождений имеют карбонатную или кремнеземную основу. Тип породы, из которой состоит сланцевое тело, влияет на подходы к добыче и нагреву, содержание влаги, а также выбросы в атмосферу и углекислый газ, выделяемые во время обработки. Горючие сланцы на основе кремнезема и глины, как правило, имеют более высокое содержание влаги. Карбонатная порода может крошиться при добыче, дроблении и обработке с образованием мелких частиц, называемых мелочью. Штрафы требуют иных подходов к ретортированию, чем кусковой сланец. Мелкая фракция также может загрязнять сланцевое масло твердыми частицами, которые трудно удалить. Карбонатная порода также разлагается под воздействием высоких температур, что приводит к образованию и выбросу углекислого газа.
Мировые ресурсы горючего сланца
Мировые ресурсы горючих сланцев охарактеризованы в разной степени. Крупнейший ресурс, месторождения Соединенных Штатов, содержат примерно 75 процентов мировых запасов горючего сланца, и многое известно о качестве и масштабах этих ресурсов. Однако во всем мире есть много месторождений, о качестве и количестве ресурсов которых известно мало.
Использование горючих сланцев
Люди используют горючие сланцы уже тысячи лет. Древние жители Месопотамии использовали сланцевое масло для мощения дорог и герметизации кораблей. Древние монголы макали наконечники своих стрел в сланцевое масло во время сражений, посылая во врагов пылающие стрелы. На Ближнем Востоке липкое сланцевое масло было даже компонентом декоративной мозаики.
Современная сланцевая промышленность зародилась в 19 веке. Эта отрасль использовала промышленные процессы для нагрева сланца для добычи нефти. Сланцевое масло использовалось для производства различных продуктов, в том числе парафина.
Европейские страны, а позже и США, начали добывать горючие сланцы и сланцевое масло и сжигать их в качестве источников топлива. Первые предприятия по добыче сланца в США были созданы в долине реки Огайо в штатах Пенсильвания, Огайо, Западная Вирджиния и Кентукки.
Добыча и переработка сланцевого масла — дорогостоящий и сложный процесс. Уголь, нефть, а добыча природного газа дешевле. Австралия, Бразилия, Швейцария, Швеция, Испания и Южная Африка начали добычу горючего сланца в 19 и 20 веках, но все они прекратили производство к 1960-м годам. США прекратили производство в начале 1980-х годов.
Многие страны, в том числе Эстония, Китай и Бразилия, продолжают использовать сланец в качестве топлива. Он сжигается для выработки электроэнергии, является компонентом химической промышленности, а побочные продукты используются в производстве цемента.
Рекомендации
- Боневиц, Р. (2012). Камни и минералы. 2-е изд. Лондон: Издательство ДК.
- Кнаус, Э., Киллен, Дж., Бигларбиги, К., и Кроуфорд, П. (2010). Обзор сланцевых ресурсов. В серии симпозиумов ACS (том 1032, стр. 3-20). Издательство Оксфордского университета.
- Общество, Н. (2019). горючий сланец. [онлайн] Национальное географическое общество. Доступно по адресу: https://www.Национальная география.org/encyclopedia/oil-shale/ [По состоянию на 9 мая 2019 г.].
