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油母页岩的储量分布及应用

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油母页岩储量十分丰富,是动植物在地壳变动中,经过沥青化、岩石化和挥发化等物理、化学反应形成的,随着新技术的发展,目前其得到广泛的应用,通过干馏、加氢等工艺可提炼出各种燃料油类,也可炼制出各种合成燃料气体及化工原料,副产品还可用于制砖、水泥等建筑材料。

油母页岩,也称为煤矸石,外表是淡褐色到暗褐色,暗淡没有多少光泽,虽然没有煤炭那么黝黑发亮,但含有丰富的元素,主要有油、水和矿物质。油的含量为10%~50%,组成的主要元素是碳、氢,和少量的氧、氮、硫;水占油母页岩的4%~25%不等;剩下的是矿物质,主要有硫铁矿、高岭土、碳酸盐岩以及石英等。

在几千万年前,生活在近海和沼泽盆地里的动植物,随着地壳变动埋入地层深处,它们身上的有机质在厌氧细菌的作用下,经过沥青化、岩石化和挥发化等物理、化学反应,经历了大约几千万年的演变,才形成了油母页岩,在开采出来的矿石中,有时会发现鱼类、乌龟、远古的树木等动植物化石等,这就证明了油母页岩身世。

根据油母页岩所处居住的环境,油母页岩可以分成陆地、湖泊和海洋相三种类型。生成于陆地的油母页岩,有机质是由树脂、蜡质表皮和生长在陆地上的植物根、茎组织,它们被埋藏后经过煤化作用而形成的,也含有很高矿物质的腐泥煤。而生成于湖泊的油母页岩,有机质主要是生活在淡水、咸水和湖泊的浮游生物和藻类,它们被埋藏后经腐化和煤化作用后形成的。最后生成于海洋的油母页岩,主要的有机质是海洋里生活的生物、海藻,被埋藏后经腐化作用而形成的。

油母页岩的种类和数量都很多,在地球上随处可见,储量十分丰富,约有10万亿吨,比煤炭的资源量多一倍,比石油资源量多50%以上。中国的地下储量排在美国、巴西、前苏联之后,名列世界第四位。中国已经知道的资源量是315亿吨,预测资源量5000亿吨,这其中的大约超过六分之五的资源量分布在吉林省、辽宁省和广东省,吉林省已知可以开采的资源量为174.5亿吨,约占全国总量的一半,位居全国的第一位,广东省已知可以开采的储量达到55.15亿吨,位居全国的第二位,辽宁省已知可以开采的资源量为41.3亿吨,位居全国的第三位。

很长一段时间,煤炭开采的过程中,都将油母页岩这类岩石放在一边,只单独开采煤矿。油母页岩它占用了大量耕地,影响了矿区周围的生态环境。直到200年前,由于战争、能源危机和新技术的发展,才有人想到油母页岩,从那时开始这种岩石就一直受到人们的关注。

今天由于技术的发展,油母页岩终于能够发挥它的优势了,这种岩石全身是宝,可以从中提炼出很多有用的东西,不但可以生产很多燃料、油类,而且还可以合成很多的燃料气体、化工原料肥料、合成纤维、塑料、染料、药物的原料;伴随油母页岩开采出来的气体,像煤气一样,可以作为气体燃料;留下的灰渣,可以用来制造水泥、制砖、陶瓷纤维、陶粒等建筑材料。

从地下开采出来的岩石,要经过加工处理,才能被直接使用,油母页岩的主要用途有以下几种:

干馏制油,将油母页岩粉碎后加热到500℃左右,就可以从岩石的身体里提炼出油,也被称为人造石油。根据含油量的多少,从1吨油页岩中可以提炼出40至400公升的人造石油。再经过很复杂的化学过程,比如说加氢、裂解、精制后,岩石就变身为汽油、柴油、煤油、石焦油、石蜡等化工产品。

作为燃料,可以用来发电。直接把油母页岩作为锅炉的燃料,产生蒸汽后带动汽轮机发电;或者是把油母页岩在低温下干馏,产生气体燃料,然后输送到内燃机燃烧发电,目前大家都采用前面这种形式。还可以利用油母页岩燃烧后产生的热量供暖。也可以利用油母页岩燃烧带动发动机,用于运输等。

生产建筑材料,作为干馏和燃烧后的附产品,页岩灰主要用来生产砖、水泥等建筑用材料。在我国,干馏和燃烧后的焦灰渣用于制造水泥砌块、砖、陶粒等建筑材料产品。此外,还可以直接用于有机复合肥料的生产。

不同国家对这类岩石的用途也不同。在德国,主要用来制造水泥和建筑材料在爱沙尼亚,主要用于发电、提炼页岩油;在巴西,主要用作运输燃料;在中国和澳大利亚,主要用于提炼页岩油和用作燃料;在俄罗斯,主要用于发电。

现在大量的油母页岩是被工人们直接从露天和井下开采出来的,但是这么做也有坏处,不但生态环境、水质遭到破坏,占地很多,污染后就很难或无法完全修复,灰渣污染也很严重。所以我们希望能开发出一种新的处理技术,在地下就能把油母页岩转化为高品质的油或燃料气,然后像石油一样开采出来,这样就能提高开发利用效率,减少开采过程中对生态环境的破坏和污染。并且使油母页岩这类岩石得到充分利用,使之能够逐渐代替其他的不可再生资源。给我们的生活带来更大的便利。