ВВЕДЕНИЕ

По­ле­зн­ы­м­и иск­оп­ае­м­ыми назыв­аются­ ­добыва­ем­ы­е из н­ед­р­ ­земли­ при­ро­д­ны­е вещес­тв­а ­ор­га­н­ич­еского­ ­и­ н­е­ор­ганичес­ко­го происхо­ж­де­ния­, кото­р­ые­ ­при современном с­ос­то­янии т­ехники и те­хн­о­ло­г­ии мо­гу­т ­бы­ть­ эффект­ивн­о использованы в н­ар­о­д­ном­ хозяй­стве в ес­тественн­ом­ в­ид­е ­или по­сл­е предварительной пере­ра­бо­т­ки.

К ­по­ле­зн­ы­м ­ископа­е­м­ым­ ­ор­ганиче­ск­ог­о­ прои­сх­о­ж­дения отно­ся­тс­я­ вещес­т­ва­ трёх аг­ре­га­тн­ы­х состоя­ни­й­: газообразн­ы­е (природный газ)­,­ жидкие (нефть­)­ и твёрды­е (торф, бурые и ­каменны­е ­у­гли, а­нт­ра­ц­иты, горючие сла­нцы­, сапропелиты, а также переходные и смешанные разновидности твёрдых углеродных веществ).

Из всех горючих ископаемых наиболее значимыми по геологическим запасам являются угли (табл. 1).

Таблица 1 – Структура мировых запасов горючих ископаемых

Как следует из данных табл. 1, более 84% от общего количества пригодных для добычи горючих ископаемых составляют твёрдые горючие ископаемые (ТГИ), среди которых преобладает уголь (82,66%). Потребление горючих ископаемых вследствие экономических и технических причин не соответствует имеющимся ресурсам: в настоящее время около 62% энергии вырабатывается из нефти и природного газа, запасы которых составляют около 16% от общих ресурсов горючих ископаемых [1].

Общие геологические запасы углей земного шара до глубины 1800 м оцениваются в пределах в 14000-16000 млрд. т. [2]. Известно около 3000 угольных месторождений и бассейнов. Из общих геологических запасов 57% углей сосредоточены в Азии, 30% – в Северной Америке, на остальные континенты приходится всего 13%. Основная доля углей в ведущих странах залегает на глубинах до 600 м. Однако в отдельных крупных бассейнах, например Донецком (Украина) и Рурском (Германия и Бельгия), запасы углей до глубины 600 м практически выработаны, а оставшиеся сосредоточены на больших глубинах.

Прогнозными исследованиями предполагается неуклонный рост потребления угля до 2020 г. со средним приростом 1,5% в год, но со значительными отклонениями по регионам. В частности, мировое потребление угля по сравнению с 2000 г. увеличится на 1,7 млрд. т, т.е. с 4,7 млрд. т в 2000 г. до 6,4 млрд. т в 2020 г. При неблагоприятном варианте развития мировой экономики мировое потребление угля в 2020 г. может составить 5,5 млрд. т, а при благоприятном – 7,6 млрд. т. Основным потребителем угля останется энергогенерирующая отрасль (более 55%), в которой будет наблюдаться значительный рост потребления, а также металлургическая промышленность. В других сферах использования угля (промышленное, коммерческое, бытовое) будет наблюдаться рост других источников энергии. Исключение составляет Китай, где потребление угля сохранится во всех возможных сферах его применения.

Мировые запасы торфа оцениваются в 285,4 млрд. т. На Азию приходится около 50%, Европу – 31%, Северную Америку – 11%. Остальные торфяные месторождения расположены в Африке, Южной Америке и Австралии. По запасам торфа бывший СССР занимает первое место в мире. Здесь выявлено более 63 тысяч крупных торфяных месторождений общей площадью 71,5 млн. га с запасами торфа 163,6 млрд. т, что составляет более 57% мировых торфяных ресурсов. Крупные торфяные месторождения площадью свыше 10 000 га сосредоточены в основном на территории Российской Федерации, запасы составляют более 150 млн.

B 16-17 веках из торфа выжигали кокс, получали смолу, его использовали в cельском xозяйстве, медицине. B конце 19 – начале 20 веков началось промышленное производство торфяного полукокса и смолы. B 30-50-e годы торф стали использовать для производства газа и как коммунально-бытовое топливо. Cреди современных направлений применения торфа топливное составляет меньшую долю. Лишь некоторые страны продолжают использовать торф как топливо для электростанций (фрезерный торф) и для коммунально-бытовых целей (торфяные брикеты и куски). Многие страны в больших объёмах применяют торф в cельском xозяйстве – для приготовления компостов, торфоаммиачных, торфоминеральных удобрений; в овощеводстве и цветоводстве – в качестве парникового грунта, микропарников, формованных субстратов, брикетов и торфяных горшочков для выращивания рассады, сеянцев и саженцев древесных пород; в виде торфодерновых ковров – для озеленения, закрепления откосов. Из торфа получают кокс для металлургических заводов, активированный уголь. Tорф используется для получения ряда химических продуктов (этилового спирта, щавелевой кислоты, фурфурола и др.), кормовых дрожжей, физиологически активных веществ, торфяного вocкa; в медицине – при торфогрязелечении, a также для получения лечебных препаратов.

Запасы горючих сланцев, содержащих от 10 до 65% органического вещества, превышают 1500 млрд. т. [1]. Мировые ресурсы горючих сланцев распределены крайне неравномерно, большая часть – около 70% находится в Северной Америке, в Европе – около 12%. В мире известно более 550 месторождений горючих сланцев, которые встречаются во всех основных геолого-структурных типах – складчатых областях, древних и молодых платформах. Крупнейшее в мире месторождение горючих сланцев Green River с запасами около 60% мировых расположено в США. Крупные месторождения горючих сланцев находятся на территории Бразилии, России, Эстонии, Беларуси, Узбекистана, Украины.

Месторождения горючих сланцев различаются по условиям залегания, количеству продуктивных пластов, их мощности и строению, качеству сланцев, а также по степени изученности. Качественные характеристики горючих сланцев, в частности, содержание органического вещества, являются важнейшими показателями при оценке целесообразности разработки того или иного месторождения. Горючие сланцы отдельных месторождений имеют высокое содержание Cu, Mo, U, Pb, Zn, V и оцениваются как рудное сырьё.

Мировая сланцеперерабатывающая промышленность является старейшей отраслью топливной промышленности; осветительные масла, парафин, и некоторые другие продукты, прежде чем их стали вырабатывать из нефти, производились из сланцев.

Горючие сланцы являются комплексным полезным ископаемым – и топливом, и химическим сырьем. В качестве топлива они могут использоваться при непосредственном сжигании, а также после переработки – в виде сланцевого масла. При термической переработке горючих сланцев помимо сланцевого масла можно получить различные химические вещества [3].

Промышленную ценность представляет как органическая, так и минеральная часть горючих сланцев, включая редкие и рассеянные элементы.

Из горючих сланцев можно получать различные виды продукции:

- топливно-энергетическую (газ, масло топочное, дизельное, мазут топочный, бензин, керосин);

- химическую (бензол, толуол, тиофен, сера, фенолы, ихтиол, пр.);

- концентраты редких и рассеянных элементов.

Зола, образующаяся при сжигании горючих сланцев, является дешёвым

сырьём для производства строительных материалов (цементы, стеновые блоки, наполнители бетонов).

По степени использования горючие сланцы занимают одно из последних мест среди горючих ископаемых. Причина этого – высокая зольность горючих сланцев и сложность комплексной переработки этого вида сырья с высокой экологической и экономической эффективностью.

Вместе с тем в разных регионах мира отмечается растущий интерес к возможности получения сланцевой смолы как альтернативного источника энергии.

Получили широкое распространение технологии получения сланцевого газа. Внедряются технологии добычи сланцевой нефти. Наиболее удачным примером успешного применения технологий добычи сланцевой нефти считается месторождение Баккен (Bakken) в Северной и Южной Дакоте. Добыча сланцевой нефти на этом месторождении составляет 500 тыс. баррелей в сутки. По мере проведения разведочных работ запасы нефти этого месторождения увеличились со 150 млн. баррелей до 11 млрд. баррелей нефти.

Наряду с месторождением Баккен добыча сланцевой нефти ведется также на месторождениях Eagle Ford в Техасе, Bone Springs в Нью-Мексико и Three Forks в Северной Дакоте.

С помощью технологий горизонтального бурения и гидроразрыва пласта США планируют к 2035 году увеличить добычу нефти из плотных сланцевых пород вдвое.

По Сценарию новых стратегий [4] мировой спрос на первичную энергию увеличивается на 36% в 2008-2035 годах, с примерно 12 300 миллионов тонн нефтяного эквивалента (млн. т н.э.) до 16 700 млн. т н.э., или в среднем на 1,2% в год. При этом на ископаемое топливо приходится более половины роста общего спроса на первичную энергию. Нефть по-прежнему лидирует в балансе первичных энергоносителей в течение прогнозируемого периода, хотя ее доля в структуре первичных энергоносителей, которая в 2008 году составляла 33%, снижается до 28%, так как высокие цены и правительственные меры по стимулированию эффективности использования топлива приводят к отказу от применения нефтепродуктов в промышленности и электроэнергетике, а также появляются новые возможности замены нефтепродуктов другими видами топлива. Спрос на твёрдые горючие ископаемые будет увеличиваться.