Горючие сланцы
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
?дим, выбрать весь сланец практически не удается, часть его оставляют в целиках для поддержания кровли. Таким образом, потери сланца, называемые эксплуатационными (существуют еще общешахтные потери и потери по геологическим причинам), составляют 20-30 процентов запасов, а на старых шахтах и в сложных условиях они достигают 45-50 процентов. С подобным положением мириться, конечно, нельзя. Сокращение потерь сланца в недрах и повышение производительности труда возможны только путем обновления технической базы и изменения технологии очистных работ. Основа решения этих задач - создание средств комплексной механизации очистных работ и внедрение поточной организации добычи сланцев. Новые варианты технологий: механизированные лавы, где производится буровзрывная выемка пласта и полное обрушение кровли; комплексно-механизированные лавы слоевой или валовой выемки пласта, то есть комбайновая выемка с полным обрушением кровли; слоевая или валовая выемка импульсными струговыми комплексами.
С введением этих технологий эксплуатационные потери сланца в недрах снизятся в 1,5-2 раза, а производительность труда возрастет в 1,5 раза и более.
В течение последних двадцати лет за рубежом все больше внимания уделяется новому методу получения смолы - перегонке сланцев на месте залегания непосредственно в пласте. Метод очень привлекателен. Отпадает необходимость строить шахты или разрезы, нет нужды избавляться от огромных масс отработанного сланца. Опытные работы в этом направлении ведутся в США в бассейне Пайсенс-Крик. Для этого бурят несколько скважин. В центральную скважину нагнетают воздух. Сланец поджигают, и образовавшиеся газы превращают органическое вещество (кероген) в смолу, которую откачивают из периферических скважин (рис. 2).
Рис. 2. Схема перегонки горючих сланцев на месте залегания:
- скважина для ввода сжатого воздуха, 2 - перекрывающие породы, 3 - скважина для вывода продуктов перегонки (сланцевой смолы и газа), 4 - сгоревший сланец, 5 - зона горения, 6 - зона перегнанного сланца, 7- зона перегонки, 8 - сырой сланец
Несмотря на то, что идея метода очень проста, его реальное осуществление связано с решением весьма сложных инженерных задач. Одна из них заключается в создании трещиноватости, которая необходима для получения должной проницаемости пород, особенно при сравнительно большой глубине залегания сланцев. Большую трудность представляет также управление фронтом горения. Возникают проблемы, связанные с охраной окружающей среды, например загрязнение грунтовых вод растворимыми продуктами перегонки.
По имеющимся сведениям, в КНР на месторождениях Фушунь и Маомин открытым и подземным способом добывается 45-1 00 миллионов тонн сланцев в год.
В США добывается и перерабатывается на полупромышленных установках 1,5-2 миллиона тонн сланцев. В Бразилии для опытной установки на месторождении Сан - Матеус -ду - Сул формации Ирати открытым способом осуществляется добыча 0,8 миллиона тонн сланцев. В Израиле также работает опытная установка по сжиганию сланцевой нефти, сырье для испытаний поставляет небольшая шахта.
В ФРГ открытым способом добывается около 360 тысяч тонн сланцев в год для получения цемента и низкокалорийного газа. В Швеции добывается примерно 100 тысяч тонн сланцев, содержащих уран. Смола при этом не производится.
Пути использования горючих сланцев
Первое упоминание об использовании горючих сланцев относится к XVII веку, когда в 1694 году в Англии был выдан патент Мартину Илу и его коллегам, которые нашли способ получения из породы большого количества смолы, дегтя и масла. Интересно отметить, что переработка сланцев в жидкое топливо велась задолго до начала промышленной добычи обычной нефти. Первые промышленные предприятия были построены во Франции в 1839 году и в Шотландии - в 1850 году.С этого времени переработка сланцев стала развиваться во многих странах: Австралии, Бразилии,США, Швейцарии, Швеции, Испании. Предприятия росли. Так, к XIX столетию на восточном побережье США их насчитывалось около 200. Правда, все они имели небольшую мощность, на них перерабатывалось от 50 до 200 тонн сланца в сутки.
Наибольший расцвет сланцевой промышленности приходится на годы второй мировой войны и послевоенные годы. В дальнейшем сланцевая нефть не могла конкурировать с природной. С 1952 (Австралия) по 1966 год (Испания) почти во всех странах добыча сланцев была прекращена.
Известны два основных направления использования горючих сланцев: энергетическое и технологическое с превращением их в традиционные формы энергетических ресурсов - синтетические нефть и газ. Имеют место также энерготехнологическое и энергоклинкерное использование сланцев. В мире нет единых стандартных требований к горючим сланцам. Каждая страна устанавливает их с учетом наличия запасов сланцев, потребности, целесообразности их добычи и использования.
В СССР основное направление использования горючих сланцев - энергетическое. В настоящее время непосредственно на двух крупных электростанциях - Эстонской и Прибалтийской - сжигается около 80 процентов добываемого сланца. Горючие сланцы - высокозольный вид топлива. При их пылевидном сжигании возникают проблемы золоулавливания, хранения золы, с которыми связаны вопросы охраны окружающей среды. Сланцевая зола обладает агрессивными свойствами и иногда вызывает повышенную коррозию котлов. Важно отметить, что электроэнергия, вырабатываемая прибалтийскими ГРЭС, - самая дешевая среди тепло