Качество горючих сланцев Байсунского месторождения

22.03.2020

По классификации Н.И. Попова, сланец Байсунского месторождения относится к категории битуминозных, т. е. наличие сильного битуминозного запаха свидетельствует о содержании в сланце уже готовых битумов.

Необходимо отметить, что этот запах сланец теряет при лежании на открытом воздухе очень быстро.

Горючие сланцы Байсунского месторождения однородны по качеству и свойствам. Лишь в зоне выветривания они имеют несколько иной химический состав (табл. 175). Зона выветривания на отдельных участках выхода пласта горючих сланцев достигает глубины 10 м и более. Если в неизмененном сланце на глубине 100—120 м присутствие влаги (Wа) не превышает 1,7%, то в зоне выветривания содержание влаги увеличивается до 4,5%.

Байсунские сланцы обладают повышенной зольностью (обычно 61—62%), в зоне выветривания 68—70%. Содержание минеральной углекислоты изменяется от 3 до 7% и в среднем составляет 5%. В зоне выветривания содержание минеральной углекислоты заметно меньше,, чем в неизмененном сланце. Уменьшение содержания CO2 в сланце зоны выветривания до 3—4%, по-видимому, объясняется тем, что пирит окисляется, продукты окисления взаимодействуют с карбонатом кальция, в результате чего происходит образование гипса. Глина подошвы и кровли пласта сланца содержит 4,5% CO2.

Содержание горючей массы в сланце составляет 26—31%. По этому признаку он почти не отличается от волжских (Кашпир) сланцев. Выход летучих в среднем 31,5%. В неизмененном сланце он заметно выше (33—36%), чем в сланце зоны выветривания (27—32%).

Байсунские сланцы содержат довольно высокий процент серы (Sобщ 4,5%). Сульфатной серы значительно больше содержится в окисленном сланце (1,5%) и соответственно меньше серы колчеданной, что объясняется окислением последней. В связи с этим наблюдается уменьшение содержания минеральной углекислоты в окисленном сланце. Образовавшийся при окислении сульфат железа, вероятно, взаимодействовал с карбонатами щелочноземельных металлов. Следовательно, в зоне выветривания происходила деградация органического вещества.

Процессы выветривания и окисления сланца прежде всего сказались на составе органического вещества. В сланце зоны выветривания почти в два раза увеличилось содержание кислорода и понизилась теплота сгорания, хотя содержание органического вещества в сланце несколько возросло.

Исследование органического вещества выветрелого и неизмененного сланца показало, что в зоне выветривания сланец содержит несколько меньше углерода (63%). В свою очередь содержание кислорода в сланцах зоны выветривания в два раза больше, чем в сланце, не подвергшемся действию кислорода воздуха.

Сланец Байсунского месторождения по сравнению с прибалтийским сланцем имеет повышенное содержание органической серы (5,88%) и содержит много азота (2,5 %).

По теплоте сгорания байсунские сланцы однотипны. Проба сланца из штольни 1 показала теплоту сгорания (Qбс) 2515 ккал/кг, а пробы из буровых скв. 1 и 2 2614 ккал/кг. Сланец из зоны выветривания имеет меньшую теплоту сгорания (1950—2400 ккал/кг).

Класс сланцев крупностью +10 мм содержит органического вещества несколько больше (35%), чем класс +0 мм (32%).

При полукоксовании сланца во вращающейся реторте при температуре 500° С выход продуктов составил (на сухое вещество); смолы 10,2%, пирогенной воды 2,2%, полукокса 80%; газ и потери составляют 7,6%.

Смола полукоксования, по данным Е. В. Глушенковой, имеет удельный вес d420 0,9517, вязкость при 20° 15,7 сст и при 50° 0,9 сст, молекулярный вес 231.

Фракционный состав ее: начало кипения 105°, до 150° выкипает 6%, до 200° 20%, до 250° 30%, до 300° 44%, до 325° 53%: и до 350° 62%. Содержание в смоле фенолов 3%, оснований 4%, асфальтенов 4,5%.

Сланцевый полукокс характеризуется следующими данными: Wа 0,27%; Aс 75,53%; CO2 7,81%; Sобщ 3,35%; Vс 3,13%; Qс 1617 ккал/кг, содержание минеральной части 83,34%, содержание горючей части 16,66%.

Выход газа составил 50 л/кг. Состав газа: CO2+H2S 20%, CnHw 6,5%; CO 4%; H2 43,5%; CnH2n+2 26%. При полукоксовании сланца, а также при переработке его в газогенераторах в зоне полукоксования будет выделяться газ с Оcниз 4370 ккал/кг.

Содержание золы и минеральной углекислоты в сланце составляет около 70% и соответственно этому величина условной горючей массы не превышает 30%.

Зола сланцевая имеет однородный химический состав: SiO2 40—46%; Al2O3 15-18%; Fe2O3 8—11%; CaO 11—16%; MgO 1,8—2,5%; SO3 8—10%.

Подсмольная вода полукоксования сланцев обладает следующими свойствами: химическая потребность кислорода 13 480 мг/л, окисляемость 4500 мг/л, нелетучие фенолы 897 мг/л, летучие фенолы 2144 мг/л, плотный остаток 7517 мг/л, аммиак 1920 мг/л, сера общая 1530 мг/л, ацетон 550 мг/л, взвешенные вещества 1024 мг/л, зольность 520 мг/л, pH 8,15, БПК5 8,15 мг/л O2, БПН20 7820 мг/л O2.

Зола по гранулометрическому, минералогическому и химическому составу пригодна для производства аглопорита объемным весом фракции 20—10 мм 467 кг/м3; фракции 10—5 мм 505 кг/м3; фракции 5—1,2 мм 623 кг/м3 и фракции меньше 1,2 мм 841 кг/м3. Аглопорит выдержал испытания на морозостойкость.

На основе аглопорита получен аглопоритобетон марки «75».

Зола пригодна для использования в качестве инертного наполнителя для получения плотного бетона марки «250» и ячеистого бетона объемным весом 0,7 т/м3 и прочностью при сжатии 12 кг/см2.

Зола может быть использована для получения каменных литых изделий — плиток для полов, облицовочных плиток и других изделий.

Байсунские сланцы, а также и продукты их полукоксования могут быть использованы в качестве энергетического топлива.

Продуктом полукоксования, определяющим перспективу использования сланца в химической промышленности, является сланцевая смола. Из-за высокого содержания в смоле серы в качестве топливного продукта она не представляет интереса. Только высококипящие продукты (остатки >330° С) могут использоваться как энергетическое топливо типа высокосортных мазутов.

Возможно, фенолы и азотистые основания, содержащиеся в дистиллятных фракциях, могут найти применение в производстве ядохимикатов, клеев, поверхностно-активных веществ, лекарственных препаратов и других продуктов. Нейтральная часть этих фракций, вероятно, явится сырьем для лечебных препаратов.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна