Торфяная залежь. Что такое торф: добыча, применение, переработка. Коллективный химический состав органических продуктов различных видов торфа

Массив торфа

Торф - сложная полидисперсная многокомпонентная система; его физические свойства зависят от свойств отдельных частей, соотношений между ними, степени разложения или дисперсности твёрдой части, оцениваемой удельной поверхностью или содержанием фракций размером менее 250 мкм. Для Т. характерны большое влагосодержание в естественном залегании (88-96%), пористость до 96-97% и высокий коэффициент сжимаемости при компрессионных испытаниях. Текстура торфа. - однородная, иногда слоистая; структура обычно волокнистая или пластичная (сильноразложившийся торф). Цвет жёлтый или бурый до чёрного.

Слаборазложившийся торф в сухом состоянии имеет малую плотность (до 0,3 г/см 3), низкий коэффициент теплопроводности и высокую газопоглотительную способность; торф высокой дисперсности (после механической переработки) образует при сушке плотные куски с большой механической прочностью и теплотворной способностью 2650-3120 ккал/кг (при 40% влажности). Слаборазложившийся торф - отличный фильтрующий материал, а высокодисперсный используется как противофильтрационный материал. Торф поглощает и удерживает значительные количества влаги, аммиака , катионов (особенно тяжёлых металлов). Коэффициент фильтрации торфа изменяется в пределах нескольких порядков.

Краткий исторический очерк

Первые сведения о торфе как «горючей земле» для нагревания пищи восходят к 46 г. н. э. и встречаются у Плиния Старшего . В 12-13 вв. Т. как топливный материал был известен в Голландии и Шотландии . В в г. Гронингене вышла первая в мире книга о Т. на латинском языке Мартина Шока «Трактат о торфе». Многочисленные неправильные представления о происхождении Т. были опровергнуты в И. Дегнером, применившим к его изучению микроскоп и доказавшим растительное происхождение Т. В России впервые сведения о Т. и его использовании появились в в. в трудах М. В. Ломоносова , И. Г. Лемана, В. Ф. Зуева, В. М. Севергина и др. В 19 в. Т. посвящены работы В. В. Докучаева, С. Г. Навашина, Г. И. Танфильева и др. В России исследования природы Т. носили ботанический характер. После Великой Октябрьской социалистической революции были созданы научные, производственные и учебные организации по комплексному изучению Т. и его использованию в народном хозяйстве (Инсторф, Московский торфяной институт и др.). Работами советских учёных выявлены географические закономерности распространения торфяных залежей, создана классификация видов торфа и торфяных залежей, составлены кадастры и карты торфяных месторождений, изучены химический состав и физические свойства Т. (И. Д. Богдановская-Гиенэф, Е. А. Галкина, Д. А. Герасимов, В. С. Доктуровский, Е. К. Иванов, Н. Я. Кац, М. И. Нейштадт, Н. И. Пьявченко, В. Е. Раковский, В. Н. Сукачев, С. Н. Тюремнов и др.). Проблемами использования Т. в СССР занимаются Всесоюзный научно-исследовательский институт торфяной промышленности (Ленинград) с филиалами в Москве и посёлке Радченко в Калининской области, институт торфа АН БССР, проблемные лаборатории Калининского, Каунасского и Томского политехнических и др. институтов.

Образование торфа

Рис. 1. Схема расположения торфяников по рельефу

Торф - предшественник генетического ряда углей (по мнению ряда учёных). Место образования Т.- торфяные болота (см. Болото), встречающиеся как в долинах рек (поймы, террасы), так и на водоразделах (рис. 1).

Происхождение Т. связано с накоплением остатков отмершей растительности, надземные органы которой гумифицируются и минерализуются в поверхностном аэрируемом слое болота, называемом торфогенным горизонтом, почвенными беспозвоночными животными, бактериями и грибами . Подземные органы, находящиеся в анаэробной среде, консервируются в ней и образуют структурную (волокнистую) часть Т. Интенсивность распада растений-торфообразователей в торфогенном слое зависит от вида растения, обводнённости, кислотности и температуры среды, от состава поступающих минеральных веществ. Несмотря на ежегодный прирост отмершей органической массы, торфогенный горизонт не прекращает своего существования, являясь природной «фабрикой» торфообразования. Поскольку на торфяных месторождениях произрастает много видов растений, образующих характерные сочетания (болотные фитоценозы), и условия среды их произрастания отличаются по минерализации, обводнённости, реакции среды, сформировавшийся Т. на разных участках торфяных болот обладает различными свойствами.

Известен так называемый погребённый Т., который отложился в периоды между оледенениями или оказался перекрытым рыхлыми отложениями разной мощности в результате изменения базиса эрозии. Возраст погребённого Т. исчисляется десятками тысячелетий; в отличие от современного, погребённый Т. характеризуется меньшей влажностью.

Классификация торфа

Рис. 2. Основные виды строения торфяной залежи.

В соответствии с составом исходного растительного материала, условиями образования Т. и его физико-химическими свойствами Т. относят к одному из 3 типов: верховому , переходному и низинному . Каждый тип по содержанию в Т. древесных остатков подразделяется на три подтипа: лесной , лесотопяной и топяной . Т. разных подтипов отличается по степени разложения. Т. лесного подтипа имеет высокую степень разложения (иногда до 80%), у топяного Т. - минимальная степень разложения; лесотопяной Т. занимает промежуточное положение. Подтипы Т. делятся на группы, состоящие из 4-8 видов (табл. 1). Вид - первичная таксономическая единица классификации Т. Он отражает исходную растительную группировку и первичные условия образования Т., характеризуется определённым сочетанием доминирующих остатков отдельных видов растений (а также характерных остатков). Пластообразующими видами Т. называют совокупность нескольких первичных видов Т., мало отличающихся друг от друга по своим свойствам и образующих большие горизонтально залегающие однородные слои. Отложения пластообразующих видов той или иной протяжённости и мощности (толщины), закономерно сменяющиеся в определённой последовательности, образуют торфяную залежь. На характер строения залежи определённой климатической зоны влияют геоморфологические, геологические, гидрогеологические, гидрологические условия каждого конкретного участка болота. В зависимости от сочетания отдельных видов торфов по глубине торфяной залежи последние подразделяются на типы. В промышленной классификации торфяных залежей выделяются 4 типа: низинный, переходный, верховой и смешанный. Первичная единица классификации - вид торфяной залежи (рис. 2). В Европейской части СССР выделяются 25 основных видов торфяных залежей, в Западной Сибири - 32.

Торфяные месторождения

Торфяные месторождения - промышленные скопления торфа, четко ограниченные территориально и не связанные с др. скоплениями. Размер площади, занимаемой торфяными месторождениями и болотами в мире, составляет около 350 млн. га, из них около 100 млн. га имеет промышленное значение. На территории Западной Европы расположен 51 млн. га, Азии - свыше 100 млн. га, Северной Америки - свыше 18 млн. га. Данные о запасах Т. и его добыче в СССР и за рубежом приведены в табл. 2. Разведанные запасы Т. в СССР по районам приведены в табл. 3.

Изученность торфяного фонда по экономическим районам страны неравномерна. Так, в Центральном районе РСФСР свыше 70% фонда разведано детально, а в Западно-Сибирском детальная разведка составляет 0,6% фонда района и 82,8% - прогнозная оценка.

Поиск торфяных месторождений включает анализ картографических и аэрофотосъёмочных материалов, поисково-разведочный этап дополняется полевыми работами. Предварительная разведка выполняется на месторождениях площадью свыше 1000 га для определения целесообразности их использования. Детальная разведка производится с целью получения данных для составления проекта разработки и использования торфяного месторождения.

Разработка торфяных месторождений

Рис. 3. Машина для предварительного осушения залежи.

Разработке Т. предшествуют осушение и подготовка поверхности. Подготовка поверхности месторождения выполняется после сооружения осушительной сети и окончания предварительного осушения залежи (рис. 3). Независимо от того, для каких целей будет использоваться залежь, с её поверхности удаляется древесная, а иногда и моховая растительность, разрабатываемый слой залежи на глубине 25-40 см освобождается от древесных включений или они измельчаются на фракции менее 8-25 мм. Разделённая картовыми канавами и валовыми каналами на определённые участки (карты ) поверхность поля планируется в продольном направлении перпендикулярно валовым каналам и профилируется с поперечным уклоном в сторону картовых канав шнековым профилировщиком. Выполнение этих работ способствует понижению уровня грунтовых вод и уменьшению влажности торфяной залежи до 86-89%, что обеспечивает производительную работу механизмов по добыче, сушке и уборке Т.

Рис 4. Машина для сведения леса и пакетирования древесины

Все операции подготовки поверхности торфяного месторождения механизированы (см. Торфяные машины). Удаление древесной растительности при подготовке включает срезку (валку) деревьев и кустарника с одновременным пакетированием и укладкой деревьев в пакетах на поверхность залежи специальной машиной (рис. 4). Затем пакеты грузятся на тракторные прицепы-самосвалы и вывозятся на промежуточные прирельсовые склады.

Рис. 5. Машина для подготовки полей методом глубокого фрезерования.

Пни и древесные включения корчевальными машинами извлекаются из залежи или перерабатываются машинами глубокого фрезерования (рис. 5) с последующей сепарацией и вывозкой древесных остатков за пределы полей. Для получения Т. с усреднёнными кондиционными свойствами применяются машины для перемешивания залежи или дренажно-обогатительные машины, извлекающие фрезами или барами торфяную массу из слоя залежи, перерабатывающие и расстилающие слой Т. на поверхности поля. Мелкие древесные остатки и щепа убираются с рабочей поверхности карт машинами с накалывающим или барабанно-цепным рабочим органом.

Рис. 6. Уборочная перевалочная машина.

В СССР Т. добывается фрезерным (более 95% общей промышленной добычи), экскаваторным и бескарьерно-глубинным способами. Прообраз экскаваторного способа - элеваторный, которым до Октябрьской революции 1917 добывалось около 1,3 млн. т (1913) кускового Т. Выемка Т. осуществлялась вручную. Элеваторные машины транспортировали Т.-сырец из карьера, перемешивали его и формовали в кирпичи. Операции по сушке, уборке и погрузке производились вручную. В 20-е гг. был разработан способ гидравлической добычи торфа («гидроторф ») с полной механизацией производственных процессов. Он применялся с до . Комплексно-механизированный экскаваторный способ включает выемку Т. из залежи ковшевым устройством, переработку Т.-сырца, его формование и выстилку торфяных кирпичей на поле сушки, уборку и складирование. Фрезерная добыча Т. получила развитие в СССР с конца 40-х гг. Она полностью механизирована и отличается меньшими трудоёмкостью, металлоёмкостью и энергоёмкостью. Основные технологические операции фрезерного способа добычи Т.: измельчение верхнего слоя (фрезерование) залежи на глубине до 25 мм, сушка сфрезерованного Т., уборка и штабелирование готового Т. Продолжительность высыхания слоя от 1 до 2 сут. Число таких циклов в сезоне 20-28; при пневматическом способе уборки до 40-50 циклов. Для добычи Т. фрезерным способом применяются 3 схемы: уборочно-перевалочная (рис. 6), бункерная механическая и бункерная пневматическая. Добытый торфяными машинами Т. в среднем около 6 мес хранится в полевых штабелях. Наиболее эффективный способ хранения и борьбы с самовозгоранием Т. - изоляция штабелей от атмосферного воздуха слоем сырого Т.; внедряется (1975) изоляция полимерной плёнкой.

Погрузка торфа в вагоны для перевозки торфа в Радовицком

Бескарьерно-глубинным способом добывают кусковой Т. для коммунально-бытовых нужд. Сущность его заключается в экскавации Т. из узких траншей, переработке, формовании и выстилке торфяных кирпичей на поле добычи - сушки с одновременным задавливанием траншей добывающей машиной.

В процессе переработки торфа благодаря увеличению удельной поверхности диспергируемого материала улучшаются свойства продукции. Диспергирование Т.-сырца повышает коэффициент объёмной усадки, являясь предпосылкой получения не только плотной, но и прочной продукции. Переработка снижает влагоёмкость топливного Т. Механическая переработка Т. осуществляется рабочими органами различных типов: шнековыми, шнеково-ножевыми, спирально-конусными, конусными, щелевыми, дробильными, перетирателями.

Комплексное использование торфа

В 16-17 вв. из торфа выжигали кокс , получали смолу, Т. применяли в сельском хозяйстве, медицине и т.д. В конце 19 - начале 20 вв. началось промышленное производство торфяного полукокса и смолы. В 30-50-х гг. Т. стали использовать в энергетике, а также для производства газа и как коммунально-бытовое топливо. В 50-х гг. проведены исследования по энерготехнологическому применению Т. Возможность использования торфа из одного месторождения одновременно для сельского хозяйства и промышленности привела к созданию нового направления - комплексного использования Т.; этому способствуют многообразные свойства различных его видов. Так, в верховом слаборазложившемся Т. содержание углеводов достигает 40-50%; в сильноразложившемся Т. гуминовые кислоты составляют 50% и более. Отдельные виды Т. богаты битумами , содержание которых достигает 2-10%. Малоразложившийся верховой Т. обладает высокой водо- и газопоглотительной способностью, низким коэффициентом теплопроводности.

Рис. 7. Приготовление торфяных компостов на месторождении.

Торф высокой степени разложения находит разнообразное применение в сельском хозяйстве (табл. 4). Его используют для приготовления компостов (рис. 7), смесей с минеральными туками и известью, для производства торфоаммиачных и торфоминерально-аммиачных удобрений (см. Органо-минеральные удобрения). Торф, содержащий вивианит , применяют как фосфорное удобрение, известь - как известковое удобрение. Низинный Т., внесённый в больших дозах (500 т/га и более), способствует окультуриванию дерново-подзолистых почв, улучшению их физических и физико-химических свойств.

Научные исследования сосредоточиваются в основном на изучении отдельных торфяных месторождений, видах залежей и видах торфа . Это осложняет оценку потенциальной значимости торфяных ресурсов отдельных стран и тем более ограничивает прогнозирование освоения их для тех или иных целей. На международных конгрессах по торфу докладывались некоторые результаты работ, выполненных в данном аспекте. Неоднократно, например, отмечалось влияние геоморфологических, геологических, климатических и гидрогеологических факторов на образование, формирование и характер торфяных залежей.

В зависимости от этих факторов, хотя и в различной интерпретации, классифицируются торфяные залежи и оцениваются возможности их освоения и направления использования. Последовательно над решением этой задач» работают ученые Финляндии, Польши, Швеции, США, Италии и других стран. Торфяные месторождения Италии, например, классифицируются по типам с учетом геоморфологических условий географического положения. По геоморфологическому принципу предлагают классифицировать торфяные месторождения и английские ученые.

По мнению ученых, геоморфологические особенности образования торфяных месторождений не в одинаковой мере проявляют- себя в различных географических условиях. Общепринятые связи» торфообразующего рельефа и стратиграфии торфяных залежей иногда нарушаются. Так, отмечается, что на образовании торфяников; Исландии очень сильно сказалось выпадение большого количества осадков (до 2200 мм в год) и слабое испарение в условиях прохладного океанического климата. Поэтому торфяники занимают не только плоские поверхности равнин и бассейнов, но и холмы и, нижнюю часть горных склонов. Несмотря на это, собственно верховых торфяников в Исландии нет. Таким образом, здесь как бы нарушаются связи между типом залежи и геоморфологическими условиями образования торфяного месторождения.

Рассматривая возможные пути построения классификации для: оценки торфяных залежей различных географических зон, ученые США считают, что ни одна классификация не может служить для всех целей. В своих рекомендациях о принципах построения классификации они указывают, что главными объектами классификации являются органические горизонты, а не топография местности и климатические зоны или геология бассейнов. Установление определенных диагностических («ключевых») горизонтов (слоев) профиля залежи торфа является первым и наиболее важным шагом в классификации. Для правильного определения диагностических, горизонтов торфа используется степень изменения вещества торфа.

Целесообразность построения классификации торфяников в: зависимости от потенциальной реакции роста лесов на осушение торфяников и внесение удобрений отмечается шведскими учеными Хотя эта классификационная схема не окончательная, она представляет образец определенного подхода к решению этого вопроса и является модификацией схемы, подготовленной учеными Финляндии.

В работах канадских ученых подчеркивается, что одним из препятствий к эффективному сравнению результатов исследований» технических свойств разных видов торфа является отсутствие адекватной системы классификации. Для внесения такой адекватности в теорию и практику оценки торфа они считают возможным рассматривать структуру торфа как естественную основу для количественной классификации материала, как в сухом, так и в сыром состоянии. По их мнению, разнообразие торфа, встречающееся в природе, может быть сведено к относительно небольшому числу общих структурных типов торфов.

Макро- и микроскопическое изучение этих основных структурных типов, по мысли авторов, должно привести к разработке математической модели для каждого- типа, которая будет адекватно отражать природное состояние. Основные компоненты торфов можно свести к относительно небольшому количеству структурных сущностей, которые можно оценить количественно.

Делается попытка осуществить экологический подход к классификации торфяных болот различных географических районов Европы (Ирландия, восточная часть Англии, Шотландия, центральная часть Англии, район Мазурских озер Польши и т. д.) в пределах модели торфяной залежи с постепенным изменением водного режима. Модель переносится на действительность биотического процесса, последовательность типов болот регулируется жизненными процессами болотных растений, включающими отложения торфа (накопление энергии) внутри экологической системы.

Высказывается возможность применения «негенетической классификации для предсказания качества торфяных залежей в любой зоне пород». Основанием для этого является знание геологической обстановки во время и после аккумуляции. Качество торфа зависит от интенсивности роста растительности, образующей торф, и от возможности аккумуляции и сохранения этой растительности при отсутствии выветривания и загрязнения осадками. Геологические образования залежей торфа зависят от размера, формы и вещества депрессии (впадины), содержащей залежи, и топографического положения, связанного с прошедшей и настоящей картиной земли и поверхности воды района.

На сегодняшний день Россия занимает одно из лидирующих мест в области добычи полезных ископаемых. Первое место, конечно же, занимают нефть и природный газ. В России существуют такие главные виды добычи минералов, как:

• Добыча природного газа
• Добыча нефти
• Добыча угля
• Добыча урана
• Добыча сланца
• Добыча торфяная

Как известно, добыча полезных ископаемых представляет собой достаточно тяжелый процесс, при котором необходимо достать из-под земли газообразные, твердые или жидкие ископаемые. Именно такая добыча охватывает первый экономический спектр. Главными задачами самой добычи являются: найти месторождение какого-либо полезного ископаемого, после чего его вынимают из недр Земли и затем доставляют на место переработки.

Однако, хотелось бы уделить значительное внимание торфяной промышленности, которая на сегодняшний день претерпевает дефицит.

Групповой химический состав органической части различных типов торфа

Торфяная промышленность представляет собой категорию промышленности, которая обеспечивает страну топливом, а также удобрениями. Сегодня, торф, используют в сельском хозяйстве, на химических предприятиях, электростанциях.

Так что же собой представляет торф? Торф имеет характерный бурый цвет. Он образовывается в течении долгого времени из практически разложившихся остатков растений, в основном мхов. Месторождениями торфа являются болота и водоемы, которые почти заросли. В России, территории с наличием торфа располагаются в лесах. По сути, торф состоит из 60% углерода, что делает его важнейшим биоматериалом, т.к. он имеет достаточно высокую теплоту сгорания. Из торфа также делают различные теплоизоляционные средства, например, плиты.

Напомним, что в 2010 году в России произошел страшный пожар, связанный с возгоранием торфяных территорий, в результате чего пострадали леса. После инцидента, стало очевидно, что торфяная промышленность будет еще долго восстанавливаться.

Сейчас во всем мире получают приблизительно 25 млн. тонн торфа. В 1985 году добыча торфа достигла апогея, а именно за год было получено 380 млн. тонн. Однако, начиная с 90-х годов, уровень добычи минерала значительно упал до 29 млн. тонн.

Торфяная промышленность стала зарождаться еще в XII-XIII вв. Первыми странами по его добычи и применении стали Шотландия и Голландия. А начиная уже с XVI в. добыча торфа стала развиваться в Германии, Франции и Швеции. Россия немного отставала от европейских стран, ведь впервые добываться минерал стал в 1700 году, когда под руководством Петра I под Воронежем, впервые, нашли залежи торфа. Спустя 3 года залежи обнаружили и под Азовом. Намного позже, к концу XVIII в. торфоразработки начались вблизи Санкт-Петербурга и в Смоленской области. Практически до XX в. добыча нефти велась примитивным путем, т.е. с помощью самого простого оборудования: формовочные рамы, устройства для измельчения торфа и различные черпательные приборы. В основном, добывали формованный и резной торф. До места переработки, торф увозили на лошадях, а также водными путями, через каналы и реки. Во времена помещиков, в губерниях создавались различные комитеты и школы, где изучали способы добычи и переработки торфа. Конец XIX в. ознаменовал переход к добыванию полезных ископаемых фабрично-заводским путем, благодаря чему полезные ископаемые добывались уже усовершенствованным оборудованием.

Как ни странно, с начала XX в. Россия стала опережать европейские страны в технологиях по добычи торфа, а также по количеству. В Московской области было образовано примерно 40 торфоразработок. Именно в России в 1913 году построили первую во всем мире электростанцию, которая перерабатывала торф в топливо. Инженеры В. Кирпичников и Р. Классон разработали схему добычи торфа гидравлическим путем. В 1914 благодаря такому способу, России удалось построить индустриальные предприятия по переработке торфа. Уже в 20-х годах в эксплуатацию начали вводиться экскаваторы, что гораздо упростило добычу всех полезных ископаемых. Из Урала стали поставлять торф на предприятия тяжелой индустрии, на которых использовали торфяной газ в качестве технологического топлива. В конце 20-х годов создаются целые научные центры и институты торфяной промышленности. В 1988 году добыча торфа превысила показатели за все предыдущие года. В сравнении с 1914 годом, она возросла в 93 раза.

На сегодняшний день, предприятия, специализирующиеся по переработке торфа сочетаются в целые комплексы. Например, в смоленской области есть предприятие «Смоленксторф», оно добывает около 100 000 тонн фрезерного торфа, перерабатывая его в энергетическое сырье, около 280 000 тонн добываются для сельскохозяйственных целей и т.д.

Подробно о способах и видах добычи торфа

Как упоминалось ранее, большее количество месторождений торфа находятся на поверхности. Торф добывают лишь по двум главным схемам:

• с поверхности земли (вырезание верхнего слоя почвы)
• из карьеров (с помощью экскаваторов)

Существует всего 5 видов торфа:

• фрезерный (отрезной)
• гидроскреперный
• гидроторф
• кусковой
• багерный

Фрезерный торф - один из самых распространенных видов. Он добывается на глубине всего 2 см благодаря трактору, который разрыхляет почву, измельчает торф и превращает его в мелкую крошку. Затем торф высыхает на солнце, собирается в валки, и затем разрыхляется еще один слой. После каждого такого процесса, торф добывается на одном и том же месте еще 5 - 6 раз. Собранный торф доставляют на специальную площадку и там собирают в отдельные бурты. Подходящим сезоном для добычи такого торфа является летний период, когда возможно природная сушка минерала. Фрезерный способ применяется также для получения кускового торфа.

Кусковой торф получают экскаваторным путем. Каждый такой кусок торфа весит не менее 500 г. Данный способ добычи практически не отличается от предыдущего способа, но единственное отличие заключается в том, что он нуждается в погодных условиях. Кусковой торф можно добывать в любое время года. Такой торф добывают из глубины 50 см с помощью специального диска с цилиндром, в котором прессуется торф.

Гидроторф получают гидравлическим путем, который впервые был предложен в 1914 году, как это упоминалось ранее.

Резной торф добывают из торфяных кирпичей ручным способом, иногда машинно-формовочным.

Что касается транспортировка торфа с мест добычи, то она проводится после окончательного высушивание торфа и вывозится железнодорожным узкоколейным путем. Для сельскохозяйственных целей, торф транспортируется автотранспортным путем.

Торф в сельском хозяйстве

Торф полезен человечеству не только в качестве топлива, но и в сельскохозяйственных масштабах. Торф является отличным удобрением, при этом хорошим для данной сферы торфом является тот, что разложился на 40 %. Он добывается из болот и заросших водоемов. Торф, разложившийся всего на 25%, отлично подходит в качестве подстилки для животных. Перед эксплуатацией торф обычно хорошо проветривают, но не высушивают до предела. Иногда его специально замораживают, чтобы потом он легче размельчался и распределялся по участкам, которые следует удобрить. Т.к. торф содержит слишком малое количество фосфора и калия, необходимо добавлять к нему навоз, суперфосфат и немного хлористого калия.

Торф благоприятствует плодородию почвы, улучшает ее структуру. В связи с тем, что в торфе практически не содержатся микро и макроэлементы, он богат на полезные кислоты, которые стимулируют рост и развитие. Он хорошо для почвы любого вида, потому что имеет газопоглотительное преимущество. Фактически. Торф можно разделить на два вида: Легкий и тяжелый. Легкий имеет степень разложения в 15 %, а тяжелый аж 40% и выше. В сельском хозяйстве торф хорошо способствует обеспечению долгого сохранения влаги, а также кислородному обмену.

Торфяная промышленность сегодня

Ресурсы торфа охватывают около 400 млн. гектаров, однако в эксплуатацию введено лишь около 300 млн. гектаров. Добычей торфа занимается всего 23 стран мира. Лидирующими из них являются России, в которой сосредоточено около 150 млн. гектаров и Канада, где торфяные угодия составляют 110 млн. гектаров. Торф - возобновляемый ресурс и его образуется гораздо больше, чем затрачивается. Мировой запас торфа сосредоточен в России, ведь там содержится 60% ресурсов. Но по добыче, Россия стоит на четвертом месте, ее опережает Канада, Финляндия и Ирландия.

На топливо тратится всего лишь 30% мирового запаса торфа, остальные 70% применяются для садоводства и сельского хозяйства. Верхний торфяной слой обладает подходящими свойствами для животноводства, цветоводства, растениеводства и овощеводства в тепличных условиях. Торф играет важную роль на мировом рынке, особенно растительный торф, который больше всего экспортируется.

В Тверской области сосредоточено самое крупное месторождение торфа - 21%. Благодаря этому, Тверская область полностью обеспечивается энергией и плодородием почв. ОАО «Тверьторф» выпускает самое большое количество торфяной продукции по всей России. В 90-х годах, добыча минерала значительно упала. В связи с кризисом, оборудование перестало обновляться, мощность предприятий, специализированных на торфах также уменьшилась. Сегодня показатели добычи стараются возобновить, однако процесс требует значительного финансирования и больше рабочей силы.

Главнейшей проблемой, связанной с торфяной промышленностью, является разработка нормативно-правовой и законодательной базы. Существуют некие противоречия в правовом статусе торфяных залежей, в котором не хватает четкости применения кредитов, предоставленных налоговой службой. Также заметны недочеты в расчетах платежей и налогах на земельный участок. Поэтому сегодня торфяная промышленность претерпевает серьезный застой.

Российское правительство поставило цель до 2030 года увеличить уровень добычи и переработки торфа для улучшения коммунально-бытовых, смежных и сельскохозяйственных условий. Первым необходимым критерием является усовершенствовать промышленную базу, т.е. разработать новое оборудование, только тогда торф смогут эффективно применять на электростанциях, специализирующихся на теплоснабжении. В будущем, из-за своих полезных свойств, торф смогут применять в медицине. Торфяной экстракт обогащен минералами, поэтому его свойства отлично подходят к человеческому организму, особенно лечебно воздействует на кожу и подкожные ткани. К 2030 году будет предусмотрено восстановление торфяной базы, постройка котельных и тепловых электростанций в дальних регионах, главным ресурсом которых станет торф.

Выявленные и разведанные геологические запасы торфа Российской Федерации составляют около 155 млрд. т. На территории Центрального и Центрально-Черноземного экономических районов находится 18594 торфяных болот. Торфяные ресурсы размещены на 13801 торфяном месторождении и оцениваются в 4,7 млрд. т (табл. 1). Из баланса исключено 4793 объекта, в том числе 2931 выработанное месторождение, 123 затопленных, 3 застроенных, 6 выгоревших месторождений, 1368 торфяных заболочен-ностей и 344 месторождений с органо-минеральными отложениями. магматизм апатитовый руда торфяной

Таблица 1. Торфяные ресурсы Центра России (по состоянию на 1.01.2000 г.)

На долю разведанных торфяных запасов приходится 3,9 млрд.т., в том числе по категории А+В+С1 - 3,4 млрд.т (72 %). Прогнозные ресурсы составляют 0,8 млрд.т. Это говорит о высокой изученности торфяных запа-5 сов.

Тверская область располагает самыми значительными запасами торфа из всех областей Центрального экономического района. Доля торфяных месторождений области составляет 20,5 %. На долю площади торфяных месторождений в промышленной границе залежи (Fп) приходится уже 37,5 %. Еще существеннее доля запасов торфа - 2 млрд. т (при содержании влаги 40 %), что составляет 43,5 % всех запасов Центрального экономического района.

Заболоченность территории Тверской области в среднем составляет 10 % с колебаниями от 1,0 % (Зубцовский, Ржевский районы) до 29 % (Жарковский и Калининский районы).

Торфяно-болотное районирование

Наиболее признанным для Тверской области является торфяно-болотное районирование Тверской области, выполненное специалистами ПГО "Торфгеологии" (рис. 1).

Исходя из комплекса природных факторов, особенностей торфяных месторождений и условий их размещения, выделяется 8 групп районов.

Торфяно-болотные районы имеют разные геоморфологические условия залегания и различное соотношение типов залежи (табл. 2).

Таблица 2. Соотношение типов торфяной залежи различных групп районовТверской области

В границах последнего оледенения находится Вышневолоцкая и Верхневолжская группы районов. Геологическое строение и характер рельефа местности благоприятствовали образованию и развитию торфяных месторождений с разнотипной залежью и залежью верхового типа (рис. 2).

Рис. 2.

Высокая концентрация запасов торфа, преимущественное распространение залежей верхового и смешанного типов характерно для Калининскойгруппы (рис. 3), верхового типа - для Западнодвинской группы районов.

Высокая степень дренированности территории обусловила преимущественное развитие торфяных месторождений с залежью низинного и переходного типов в Мологской и Краснохолмской и Ржевской группах районов (рис.4). В Лихославльской центральной группе районов по долинам рек Медведицы и Тверцы располагаются малые торфяные месторождения с залежью преимущественно низинного типа. На юго-востоке этой группы районов в пределах Верхневолжской низины развиты крупные месторождения с залежью верхового типа.

Рис. 3.

Рис. 4.

Географические особенности размещения запасов торфа позволяя ют сделать вывод о благоприятных условиях в Тверской области для комплексного промышленного и сельскохозяйственного использования торфяных ресурсов.

Формирование торфяных фондов.

Приоритет формирования целевых фондов отражается последовательностью: охраняемый > фонд выработанных, застроенных и затопленных месторождений > мелиоративный > разрабатываемый.Обобщающим формальным критерием отнесения торфяного болота к охраняемому фонду является наличие юридического документа об охране или сохранении экосистемы в естественном состоянии. Торфяные болота могут быть отнесены к особоохраняемым природным территориям(ООПТ). Помимо этого решением Администрации области торфяные месторождения исключаются из планов хозяйственного использования с сохранением их в естественном состоянии. Обоснованием сохранения служит в основном водоохранная и ресурсная значимость. Торфяным болотам, являющимся объектами многоцелевого назначения, присваивается, как правило, статус памятника природы.

Фонд выработанных торфяных месторождений формируется по критерию полной сработки извлекаемых запасов торфа. Отнесение застроенных торфяных месторождений к фонду выработанных месторождений осуществлено по логическому признаку. Речь идет о полностью застроенных торфяных месторождениях, превратившихся в селитебные земли, расположенные в черте населенных пунктов. Такие месторождения из-за близкого расположения к городам имеют глубокую «сработку» торфяной залежи и потерю устойчивости как естественных экосистем.

Состав мелиоративного (земельного) фонда определяется критериями отнесения торфяных запасов к забалансовым (малоконтурность, мелкозалежность, зазоленность). Торфяные месторождения мелиоративного фонда являются резервом расширения сельскохозяйственных угодий, а в ряде случаев лесных площадей. Использование торфяной залежи, непригодной для промышленной разработки торфяных месторождений, связано с регулированием водного режима, проведением технической и химической мелиорации.

К разрабатываемому фонду торфяных месторождений отнесены массивы с балансовыми запасами торфа. Эксплуатируемую часть фонда составляют месторождения, разрабатываемые в настоящее время, а также законсервированные массивы, на которых ранее велась добыча торфа. Применительно к эксплуатируемой части критерием выделения служит сработка запасов торфа.

Любая почва со временем истощается, поэтому необходимо её удобрять, иначе выращивание на ней разнообразных культурных растений становится процессом затруднительным, а порой даже невозможным. Чаще всего огородники в роли подкормки для улучшения качественных показателей состояния почвы используют органические удобрения.

Одним из таких удобрений является торф, который образуется из частиц болотных отмерших и перегнивших растений. Как полезное ископаемое он добывается в руслах рек, болотах или других водоёмах. С древних времён этот вид сырья используется в сельском хозяйстве, а также во многих других сферах деятельности человека.

Образование торфа в природе

Торф – горючее природное полезное ископаемое растительного происхождения. По внешнему виду этот материал представляет собой массу тёмно-коричневого или чёрного цвета плотного состава, состоящую из частично разложившихся под действием воздуха остатков болотных растений, смешанных с земельным грунтом.

Наличие высокой влажности и отсутствие кислорода препятствует разложению болотной растительности. Считается, что залежи сырья являются первой стадией образования каменного угля. Как полезное ископаемое он образуется на границах водораздела, в долинах рек и чаще всего на торфяных болотах. Там же и происходит его накопление на протяжении многих тысячелетий.

Залегание ископаемого может происходить на небольших (до десяти метров) глубинах либо на поверхности почвы, что очень упрощает его добычу.

По оценкам мировых учёных, торфяники занимают почти 3% поверхности суши земли, а залежи их могут насчитывать от 250 до 500 миллиардов тонн.

Виды и характеристики материала

В зависимости от условий происхождения и произрастания растений, а также характера их накопления, образующих ценный природный материал, сырьё условно делят на три типа:

Каждый торфяной тип в свою очередь делится на следующие подтипы, которые обусловлены видом растений, служащих основным составом:

• Топяной.
• Лесотопяной.
• Лесной.

А также можно выделить шесть групп сырья, из которого может получаться торф:

В сельскохозяйственной деятельности условно этот природный материал разделяют на две группы: тяжёлый (тёмный), лёгкий (светлый).

Для того чтобы досконально разобраться с природными особенностями этого полезного ископаемого продукта, необходимо ознакомиться с его составом и свойствами. Основными составными компонентами является:

• Гумус (частично разложившиеся органические продукты).
• Вода.
• Минеральные вещества.

В состав его входит:

• Водород – 5%.
• Кислород – 2–3%.
• Углерод – 40–60%.
• Фосфор, сера, калий в незначительном количестве.

Структура, свойства и внешний вид этого природного ископаемого способны изменяться по мере разложения веществ, входящих в его состав. Так, изменение цвета продукта может происходить от светло-жёлтого окраса до чёрного оттенка. В зависимости от степени разложения также изменяется и структура материала - она может быть аморфной либо волокнообразной. Изменяется и пористость ископаемого.

С увеличением разложения в составе торфа становится большее количество остатка, который не поддаётся гидролизу, а также увеличивается процентное содержание гуминовых кислот, при этом уменьшается содержание легко гидролизуемых и водорастворимых веществ.

Основной особенностью материала считается способность к накоплению продуктов фотосинтеза и углерода. Добавление торфа в состав почвы улучшает её влаго- и воздухопроницаемость, а также питательный и микробиологический состав. Кроме того, продукты торфа способны ослаблять действие пестицидов в почве, оздоровлять её, снижая уровень нитратов.

Метод определения величины разложения

Качественные показатели оцениваются по следующим критериям: влажность, зольность, теплота сгорания и величина разложения.

Чтобы правильно провести подкормку почвы на участке, в первую очередь необходимо знать степень разложения торфяного состава. Простейшим способом определения величины может воспользоваться любой владелец огородного участка. Для этого нужно горстью торфа, зажатой в кулаке, провести по листку белой бумаги.

Если:

Применение торфа

В настоящее время с развитием науки и техники появляется широкая возможность рационального использования этого природного ископаемого во многих сферах народного хозяйства.

Топливо

В качестве топлива торфяная смесь используется главным образом на электрических станциях. Теплота сгорания продукта, его зольность и влажность считаются основными качественными показателями при использовании.

Количество теплоты, выделяемой при сгорании торфяных продуктов, а также их размер зольности, целиком зависят от природы возникновения торфа. Влажность топлива из торфа образуется под влиянием природных особенностей материала и технологического характера его производства. Именно от качества технологического оборудования, на котором изготавливается топливный материал, и соблюдения процесса его изготовления в основном и зависят показатели теплоты сгорания торфа.

Торфяная естественная зольность имеет огромные колебания. Максимальная зольность, которая допускается для отопительного торфа, допустима до 23%. А рабочий показатель влажности торфа приближается к 40%.

Брикеты

Брикет – это вид бытового облагороженного топлива. Брикет изготавливается из торфяной фрезерной крошки, которая имеет влажность не выше 15%, путём уплотнения торфа на специальном прессовочном оборудовании.

Для проведения операции по брикетированию к фрезерному торфу предъявляются следующие требования: разложение материала должно быть более 20% при использовании торфов верхового типа, а для низинного типа этот показатель не должен быть ниже 15%, зольность торфа для брикета не ниже 20%.

Для производства брикетного топлива лучшим сырьём считается торф типа низинного и подтипа – лесотопяного или лесного. Из верхового типа лучше использовать сосновый торф.

Газификация

Газификацией считается непрерывный процесс превращения твёрдого топлива на основе торфа в газообразное состояние. Это превращение осуществляется в специальных газогенераторах путём взаимодействия разогретого до раскалённого состояния торфа с кислородом, водяного пара или их совмещённого состава. Получившийся таким способом газогенераторный газ характеризуется низким содержанием сернистых активных соединений.

Для газификации в основном употребляется торф твёрдой кусковой формы с влажностью не более 45%, степенью разложения более 20% и уровнем зольности менее 12%.

Коксование

Коксование – это процесс обработки торфяного топлива методом сухой перегонки в печах. В результате процесса сухой перегонки торфа образовывается остаток твёрдого типа, который называется торфяным коксом. Кроме того, получаются побочные продукты (различные смолы, смольная вода). Эти продукты служат в дальнейшем ценным сырьём для получения парафина, воска, уксусной кислоты, фенолов и многих других полезных веществ.

Степень технологической переработки торфа и свойства исходного материала существенно влияют на качественные показатели торфяного кокса. Для проведения процесса коксования пригоден торф со степенью разложения не менее 35% и зольностью не более 5%. Основным источником для коксования могут служить залежи верхового торфа с высокой степенью разложения.

Химическая переработка

Торф считается богатейшим сырьём для производства ценных химических продуктов: битумов, спирта, кормовых дрожжей, кислот гуминовых и прочих веществ.

Для выработки качественных гидролизных продуктов (спирт, кормовые дрожжи, фурфурол и пр.) лучшим материалом является торф верхового типа степенью разложения 10–15%.

Из торфов низинного типа с высокой степенью разложения получаются качественные гуминовые кислоты, которые применяются в промышленности при изготовлении керамики, силиката, для увеличения ёмкости аккумуляторных батарей. Гуминовые кислоты в сельском хозяйстве являются прекрасным стимулятором роста растений. Верхний тип торфа является отличным сырьём для приготовления битума.

Строительство

Как материал для строительства, торф имеет широкое применение в дорожной и гидротехнической отрасли (дорожные насыпи, приканальные дамбы). При строительстве технических сооружений специального назначения часто используются торфяные панели и торфоизоляционные плиты. Лучшим материалом для этих целей считается сфагновый торф с разложением 5–12%.

А вот изоляционные плиты изготавливаются из материала, добытого на участках специальных месторождений с комплексным видом залежи.

Сельское хозяйство

Торфяные месторождения в сельском хозяйстве могут использоваться во многих направлениях деятельности. Весьма перспективным считается применение месторождений торфа, конечно, при соответствующей агротехнической обработке, в качестве сельскохозяйственных полезных угодий, для выращивания различных культур. Лучшими для такого использования являются пойменные и овражные месторождения, а также выработанные фрезерные участки и карьерные площади.

Кроме того, очень широкое использование этот бесценный материал получил в медицинской области. Как надёжный и прекрасный материал для упаковки может применяться во время транспортировки и хранения различных овощей и фруктов.

Как видим из статьи, область применения природного ископаемого весьма разнообразна и многогранна.