Нефтеносные, или как их еще называют горючие сланцы — осадочная слоистая порода, содержащая органическую смолу (сланцевую нефть или масло).
Смола представляет собой смесь углеводородов (до 70—80 %) и их производных, в состав которых входят кислород, азот и сера.
Предполагается, что в горючих сланцах заключено не менее 1014 баррелей (1 баррель — 159 л) органической смолы. Это в 5000 раз превышает современный мировой уровень ежегодной добычи нефти.
Кроме того, в них находят уран и редкоземельные элементы: германий, бериллий, иттрий, скандий. Попутное извлечение их из сланцев представляет практический интерес.
Горючие свойства сланцев определяются наличием в них органического вещества «керогена», концентрация которого колеблется от 15 до 50 %, в редких случаях достигая 80—90 %.
В зависимости от этого теплотворная способность сланцевого топлива составляет от 630 до 7600 ккал/кг.
Промышленные скопления нефтеносных сланцев встречаются во многих районах мира.
Наиболее богатые месторождения образовались в некоторых пресноводных озерах, в открытых морских бассейнах, в заливах, фиордах, лагунах и больших лиманах.
Сланцы используются как топливо для электростанций, а также в качестве сырья для производства жидких синтетических топлив.
Экскурс в историю сланцевой нефти
Имеются свидетельства того, что применение сланцевой нефти в качестве топлива было известно еще в V в. В исторических документах отмечены факты использования горючих сланцев для этих же целей в середине XIV в. в Австрии и в XVI в. в Англии.
Подлинной эрой нефтеносных сланцев можно назвать XIX в. Сланцевую нефть начали потреблять в качестве топлива почти в двух десятках стран, в том числе в Австралии (с 1802 г.), во Франции (с 1838 r.), в Германии (с I860 г.), в Бразилии (с 1882 г.), в Швеции (с 1890 г.).
В середине XIX в. в США и Канаде действовало не менее 60 компаний по разработке горючих сланцев.
К этому же периоду относится возникновение сланцевой промышленности и в Великобритании (Шотландия).
Наибольшее развитие в XIX в. сланцевая промышленность получила в Австралии, где находится одно из крупнейших в мире месторождений «Нью Саус Уэлс».
Сланцы разрабатывались непрерывно на протяжении 87 лет. Только в период 1865—1911 гг. из Австралии было вывезено в Нидерланды, Италию, США и Великобританию 560 тыс. т сланцевой нефти.
Еще 640 тыс. т было израсходовано внутри страны на производство осветительного газа, топливного масла и парафинового воска.
В Европе лидирующие позиции занимала Шотландия, сланцевая промышленность которой функционировала более 100 лет.
Уже в 1870 г. производство синтетической нефти из сланцев составило там 800 тыс. т, а к концу века достигло 1 млн. т в год.
Целое столетие насчитывает и сланцевая промышленность Франции, но объемы производства сланцевой нефти в стране были в 2—3 раза меньше, чем в Шотландии. Свыше 70 лет работал завод по перегонке сланцев в Германии.
С 1860 по 1890 г. в Канаде действовало промышленное предприятие «Альберт», на котором было выработано в общей сложности 250 тыс. т синтетического топлива.
На стыке двух веков наступил «звездный час» горючих сланцев. Они заняли прочное место в мировом энергетическом хозяйстве.
Сланцевые зигзаги XX века
В начале 20-го столетия наблюдался настоящий бум в сланцевой промышленности Шотландии, которая к этому времени стала мировым лидером по производству сланцевой нефти: к 1910 г. объем производства достиг 3 млн. т, а к 1913 г. — 3,3 млн. т в год.
Развитие промышленности горючих сланцев в Шотландии сопровождалось консолидацией многочисленных компаний, занятых их разработкой.
Если в 1860 г. число таких компаний превышало 140, то уже в 1870 г. сократилось до 50, к 1910 г.— до б, а в 1920 г. разработку горючих сланцев монополизировала компания «Скотиш Ойл Лимитед», позднее переименованная в «Бритиш Петролеум».
Казалось бы, сланцевая промышленность набирает силу, но с еще не распустившейся «розы» уже начали опадать первые лепестки. В связи с истощением богатых месторождений глубокая депрессия постигла промышленность горючих сланцев Австралии.
Открытие и разработка в США больших месторождений нефти в Восточном Техасе привели к прекращению всякой активности в сланцевой промышленности страны.
Вторая мировая война вновь оживила промышленность по переработке сланцев, особенно в Европе.
Во Франции пик производства сланцевой нефти пришелся на 1947 г. (500 тыс. т), в , Швеции в 50-х гг. вырабатывалось 5,7 тыс. т сланцевой нефти в год, в Испании к 1958 г. производительность заводов по перегонке сланцев была доведена до 3000 т в день.
Однако к середине 60-х гг. коммерческая деятельность по использованию горючих сланцев по существу прекратилась. Дорогое синтетическое топливо, получаемое из сланцев, не выдержало острой конкуренции с дешевой природной нефтью и потеряло промышленное значение.
Сегодня, да и в обозримом будущем, сланцевая нефть не в состоянии соперничать не только с обычной нефтью, но и с углем, и с природным газом.
В настоящее время фактически только две страны в мире используют горючие сланцы в промышленных масштабах — СССР и КНР, что определяется наличием на территории этих стран крупных месторождений и достаточно низкой стоимостью их разработки.
Запасы нефтеносных сланцев в Китае оцениваются в 400 млрд, т (с выходом смолы, равным 50— 60 л/т). Коммерческое их использование началось в 1926 г. в Маньчжурии с объемом перегонки 4000 т в день.
Второе рождение сланцевая промышленность КНР получила в 60-х гг.: в 1963 г. объем перегонки составил 12 000 т/день, а к 1970 г. увеличился до 40 000 т/день. В 1984 г. производство синтетической нефти в стране достигло 1,6 млн. баррелей.
Сланцевая промышленность СССР
Общие запасы сланцев в СССР оцениваются примерно в 200 млрд. т. Богатые месторождения с выходом смолы в 150— 190 л/т находятся в Эстонской ССР.
В последние годы добыча сланцев в СССР достигла 33—36 млн. т (или 10—11 млн. т у т), что составляет 0,5 % от общего производства энергоресурсов в стране.
Себестоимость добычи обеспечивает экономическую рентабельность производства. Примерно половина сланца добывается подземным способом, остальной — открытым.
Около 80 % полученного сланца используется в качестве топлива на электростанциях, а 20 % — перегоняется в синтетическое горючее.
Отсутствие в Эстонии ископаемых ресурсов топлива (кроме сланцев и торфа) обусловило широкое применение горючего сланца прежде всего для нужд электроэнергетики.
Экономические расчеты показывают, что эстонские сланцы целесообразно использовать для производства полупиковой электроэнергии.
Народнохозяйственная эффективность энергетического сланца заметно повышается за счет использования золы, остающейся после сжигания, в сельском хозяйстве и строительстве: сейчас у нас утилизируется примерно 40 % сланцевой золы.
Ученые Энергетического института им. Г. М. Кржижановского разработали технологию получения жидкого синтетического топлива и дефицитного сырья из углей и сланцев для химии, металлургии и строительной индустрии. Эта технология внедряется в промышленное производство.
Вместе с тем, в сланцедобывающей промышленности СССР в последние годы наблюдаются некоторые негативные явления: ухудшаются условия добычи и качество промышленного пласта, выбывают из эксплуатации старые шахты, а строительство новых требует больших капитальных затрат, растет объем вскрышных работ на разрезах.
Все это приводит к снижению экономических показателей промышленности горючих сланцев.
Есть ли у сланца будущее ?
Итак, многовековая мировая история горючего сланца подошла к концу, а его широкое промышленное использование, процветавшее на протяжении 100 лет, стало достоянием вчерашнего дня.
Но не рано ли ставить точку? Быть может, настанет час и горючие сланцы получат шанс на выживание?
Такое предположение не лишено оснований.
Во-первых, как известно, мировой энергетический потенциал нефтеносных сланцев огромен.
Во-вторых постоянно совершенствуются методы добычи и перегонки сланцев, что рано или поздно должно привести к снижению стоимости получаемого из них синтетического топлива.
Сегодня 50—70 % общих затрат на производство полезных продуктов из горючих сланцев составляют расходы на их добычу и транспортировку. В этой связи в ряде стран (ФРГ, США, Швеции) ведутся работы по подземной перегонке сланцев, то есть получению синтетического горючего без выемки сланцев из грунта.
Наряду с этим продолжаются поиски наиболее эффективных методов воздействия на сланцевые пласты: от рыхления пласта токами высокой частоты до пере
работки сланца с применением солнечной энергии.
В-третьих, экономические показатели разработки месторождений сланцев будут значительно лучше, если при их освоении одновременно получать другие виды ресурсов — уран, уголь, редкие химические элементы.
В-четвертых, нефтеносные сланцы — это не только энергетическое, но и комплексное органо-минеральное сырье.
Из сланцевой смолы извлекают бензин и реактивное топливо, дизельное горючее и смазочное масло, а также вещества, подобные искусственным нефтехимическим соединениям.
Получают и вторичные продукты — сульфат аммония, серу, воск и побочные — асфальт, кокс, полукокс, смолу, моющие средства.
Наконец, отходы добычи, обогащения, сжигания и газификации углей и сланцев нашли широкое практическое применение в качестве вторичного минерального сырья.
Сегодня из таких «хвостов» можно получить до 40 видов строительных материалов и изделий.
Так, зольные отходы горючих сланцев незаменимы при изготовлении пористого заполнителя (аглопарита) для легких бетонов.
Минеральная часть горючих сланцев используется в качестве компонентов при производстве цемента, теплоизоляционных материалов, вяжущих веществ.
Получаемый из сланцев пек и кокс применяются в качестве добавки к коксующемуся углю, что повышает качество промышленного кокса.
Некоторые виды сланцевой золы (с повышенным содержанием щелочноземельных элементов) находят широкое применение в сельском хозяйстве для известкования кислых почв, что способствует повышению урожайности.
Именно в таком широком, комплексном использовании горючие сланцы могут возродиться.
Кандидат экономических наук А.Л.Горшков
