Первое упоминание об использовании горючих сланцев относится к 1694 г. Само слово petroleum («каменное масло») означало раньше сланцевую смолу, и лишь впоследствии так стали называть нефть. В 1838 г. было поло¬жено начало сланцевой промышленности Франции, затем сланец стали перерабатывать в Шотландии, США, Австралии, Бразилии, Новой Зеландии, Швейцарии, Испании, Южной Африке, Чехословакии. Во многих из названных стран пе¬реработка сланца осуществлялась лишь в отдельные периоды и в ограниченных масштабах. По данным ИИ АСА [1], к середине 1980-х годов ресурсы сланцевой смолы в запасах горючих сланцев в разных странах распределялись следующим образом (млрд. т условного топлива): США – 280, территория СССР – 120, Бразилия -110, Китай – 68, Заир – 14, Марокко – 13, Италия -10, Канада – 6.1, Австралия – 24, Швеция – 1.5, Мадагаскар – 1.4, Франция – 1. Непрерывный рост мирового энергопотребления сопровождается истощением основных энер¬гетических ресурсов, особенно нефти. Запасы же горючих сланцев огромны и составляют около 6.5 х 1013 т. Есть сведения, что ресурсы органического углерода, аккумулированного в сланцах, превышают запасы всех других видов топлив, вместе взятых [1]. Актуальным становится вопрос о переработке горючих сланцев в жидкое топливо и другие химические продукты. В пересчете на эквивалентную нефть (условное топливо), выделяемую в стандартной реторте, запасы сланцев составляют 630 млрд. т, что значительно превышает мировые ресурсы жидких углеводородов – 280 млрд. т [1, с. 7]. Запасы сланцев в Грин Ривер (США) в пересчете на смолу составляют 300 млрд. м3. При современном уровне потребления нефти они способны обеспечить США жидким топливом в течение 300 лет. Если же сланцы данного месторождения переработать не в смолу, а в газ, то это позволит получить 170 трлн. м3, что в 21 раз больше запасов газа, имеющихся в стране [1, с. 9]. В России известны сланцевые месторождения в Волжском, Прибалтийском (Ленинградская обл.), Печоро-Тиманском и Вычегодском бассейнах. Есть сланцы в Белоруссии, Украине, Казахстане, крупными их запасами располагает Эстония. В разные годы добыча сланцев на указанных российских месторождениях изменялась в пределах от 1.3 до 37.4 млн. т. На Ленинградском месторождении (г. Сланцы) их ежегодно добывают 2-2.5 млн. т. Из них 1.5-2 млн. т отправляют в Эс¬тонию на электростанцию в Нарве, а остальное количество перерабатывают с получением различных продуктов и сланцехимического сырья [2]. Главными месторождениями в Самарской области, имеющими промышленное значение, можно назвать залежи Ундорского и Кашпирского районов, Общего Сырта. Ундорское залегание сланцев, расположенное на правом берегу Волги к северу от Ульяновска, простирается на 90 км и со¬стоит из семи пластов небольшой мощности. Общесыртовское, самое крупное из трех названных, залегает четырьмя пластами, из которых второй и третий наиболее мощные и высокоценные. Их теплотворная способность (4000-4400 кал/кг) лишь немного уступает по калорийности бурому углю [3]. Сланцы Кашпирского района залегают четырьмя промышленными пластами суммарной мощностью 1.6-1.7 м, с прослойками породы такой же мощности. В отведенных для добычи границах вокруг Кашпирского рудника находится 11.3 млн. т (по справочным данным 1991 г.), а все месторождение содержит свыше 5 млрд. т горючего сланца. Однако на протяжении последних 35 лет добыча сланцев в этом районе производилась лишь на Кашпирском месторождении, где разрабатывались только три пласта. Расположенное в 17 км от Сызрани, на берегу Волги, вблизи от железной дороги, от Самары и прилегающих промышленных центров, это месторождение оказалось наиболее выгодным и перспективным. Сланцы Волжского бассейна относятся к срав¬нительно молодым отложениям юрского перио¬да. Состав их органической массы отличается относительным постоянством. Установлено [4], что исходным материалом для них служили колонии микроводорослей из группы желто-зеленых. Накопление и превращение исходного материала было одним из звеньев общей цепи превращений сапропеля в неглубоких морских бассейнах [5]. Массы планктона, водоросли, падая на дно водо¬емов, смешивались с минеральными частицами и гнили в отсутствие аэрации, образуя ил, называемый сапропелем [6]. Сланцевая порода Кашпирского месторождения состоит из битуминозных и мергелистых глин и сланца. Три разрабатываемых сближенных верхних пласта образуют пачку общей мощности от 0.2 до 1.5 м (табл. 1). Напластование сланцевой толщи находится на значительной глубине, отмечается тенденция к понижению пластов с севера на юг. Переработке подвергали сланец всех трех пластов с размером частиц от 25 до 125 мм в куске. Элементный состав сланца характеризуется следующими средними данными, %: углерод – 20, водород – 1.8, азот – 1.5, кислород – 4, сера – 4.7,влага – 18, зола – 50 [6]. Составы сланцев Кашпирского и Ленинградского месторождений (по данным из [1, 2, 5, 6]) приведены в табл. 2. Минеральная часть кашпирских сланцев – зола – представляет собой мергелистую глину, в состав которой входят оксиды металлов, %: кремния – 35-47; алюминия – 10-14; железа – 6.5-10; кальция – 20-29; магния – 1.5-2; серы – 4-10 [6]. Особенность сланцев Кашпирского месторождения – повышенное содержание органической и минеральной серы (пиритной и сульфатной). Общее количество серы в сланцах данного бассейна -от 5 до 8.5% на сухую массу. Причем для различных пластов содержание серы может отличаться в 2-2.5 раза и возрастать с глубиной залегания пластов [2]. Ниже приведены данные о содержании серы в кашпирском сланце (%), по исследова-ниям разных лет [2, 5,6]. Общая сера 3.7 4.7-8.42 4.7-6.0
В том числе
пиритная 1.7 2.03^1.13 2.03-2.58
сульфатная 0.25-0.29 0.24-0.30
органическая 2.0 2.42-^1.00 2.43-3.12 Горючий камень волжских берегов впервые научно описал русский естествоиспытатель П.С. Паллас, который побывал здесь в мае 1769 г. Он досконально обследовал берег на протяжении пяти верст и высказал предположение о том, что осмотренные им пласты – лишь ничтожная часть громадного месторождения, которое, безусловно, нужно разрабатывать. В дальнейшем ученые не раз обращали внимание на кашпирский горючий сланец. О нем сообщал английский геолог Р.И. Мурчисон в книге «Геологическое описание Европейской России и хребта Уральского» (1845). В 1864 г. о разработке кашпирского месторождения на страницах «Горного журнала» писал известный русский геолог Г.И. Романовский, а в 1884 г. профессор А.П. Павлов дал наиболее полное описание юрских отложений Поволжья со сланцами, в том числе находящимися около Сызрани и Кашпира. В 1918 г. из США в Советскую Россию вернул¬ся И.М. Губкин и был направлен на работу в Геологический комитет. Летом того же года по его инициативе Геологический и Главный нефтяной комитеты снарядили две геологические партии: одну для разведки ундорских сланцев, другую - сюкеевского нефтяного месторождения. Весной 1919 г. из Москвы на Волгу выехала особая экспедиция для разработки горючих сланцев в селах Ундоры и Кашпир [7]. Вскоре для проверки деятельности и оказания помощи экспедиции сюда прибыли И.М. Губкин и председатель Высшего горного совета Ф.Ф. Сыромолотов. Состоялось совещание, определившее программу работ по быстрейшему освоению кашпирских сланцевых залежей. Для осуществления намеченных мер правительство выделило 30 млн. руб., хотя страна находилась тогда в огне Гражданской войны. На Кашпирском месторождении начались работы по добыче сланцев, а в химической лаборатории Главсланца из них были получены первые образцы керосина и других продуктов. Полным ходом шли исследования, доказывавшие, что из этих сланцев можно будет получать десятки ценнейших разнообразных веществ: ихтиол, черный лак, различные мыла, парафины, сернокислый аммоний и др. Эксплуатация кашпирского рудника производилась с 1919 по 1924 г. и возобновилась только в 1929 г., после чего здесь была организована наиболее крупная в Поволжье добыча сланцев. Закрытие работ было связано с тяжелым экономическим положением в этом районе, вызванным главным образом голодом 1921-1922 гг. и его последствиями.
|
