Минеральные ресурсы Тюменской области

Минеральные ресурсы Тюменской области

На территории региона расположена крупнейшая в России и одна из крупнейших в  мире нефтегазоносная область. Велики запасы торфа. На Урале - месторождение  бурого угля, железных, марганцевых  и др. руд.  
       
     Нефть.  
     Нефтью называется горючая жидкая смесь, состоящая, в основном, из углеводородов метанового, нафтенового и ароматического рядов с примесью сернистых, азотистых и кислородных соединений.  
     Одно из главных свойств сырой (непереработанной) нефти — ее плотность, которая зависит от содержания тяжелых углеводородов (парафинов, смол и др.).  
     По соотношению фракций известны нефти, состоящие, главным образом, из бензина и керосина, а также, почти лишенные бензина. Наиболее распространены нефти с содержанием бензина 20—30%.  
     В составе этого углеводородного сырья преобладают следующие химические элементы: углерод (79—88%), водород (11—14%), сера (0,1—5%), азот, кислород и другие.  
     По содержанию серы выделяют малосернистые (до 0,5%), сернистые (0,5—2%) и высокосернистые (2—5%) нефти.  
     Тюменская нефть, наряду с большим содержанием бензиновых и керосиновых фракций, имеет много серы, которую необходимо отделять. Этим занимаются в специальных цехах на нефтеперерабатывающих заводах, где серу превращают в серную кислоту.  
       
     Природный газ.  
     Это смесь газообразных углеводородов (метана, этана, пропана, бутана и пентана). Доля метана в ней составляет 85—99%. Кроме этих компонентов, в природном газе содержатся в том или ином количестве азот, углекислый газ, гелий, аргон, водяные пары, сероводород и ртуть.  
     Газ обычно бесцветен и не имеет запаха (если в нем нет сероводорода).  
     Во многих газовых месторождениях Западной Сибири присутствует газоконденсат — природная смесь легкокипящих жидких нефтяных углеводородов. В недрах Земли, в условиях высоких температур и давлений они находятся в парообразном состоянии. В условиях же поверхности из добытого газа выпадает светлая жидкая смесь. Это и есть газоконденсат.  
     Кроме газоконденсата, бывает попутный жирный газ, связанный с газовыми шапками нефтяных месторождений, содержащий большое количество тяжелых углеводородов. Такие месторождения называются газонефтяными.  
     Итак, по составу углеводородных залежей месторождения бывают нефтяные; газонефтяные, газовые и газоконденсатные.  
     Человек давно знаком с использованием нефти в быту. Еще до новой эры люди применяли ее как топливо. Однако, в промышленных масштабах она стала добываться и использоваться лишь во второй половине XIX века. Сейчас нефть и газ — основа энергетики и химической промышленности. На природном газе работают большинство тепловых электростанций. Он используется также в мартеновских печах и домнах для выплавки металла, при производстве стекла, цемента. Из углеводородного сырья изготавливают бензин, керосин, дизельное топливо, различные масла, спирты, ацетон, пластмассы, синтетические волокна, каучук, взрывчатые вещества, минеральные удобрения, моющие средства, пищевые продукты и сотни других материалов. Применение нефти и газа для изготовления этилового спирта и каучука позволяет сэкономить огромное количество картофеля, зерна и других сельскохозяйственных продуктов, традиционно использовавшихся для этих целей.  
     Углеводороды (нефть и газ) накапливаются в материнских горных породах — глинах, аккумулирующихся в морях. Там концентрируется органическое вещество, которое поставляется отмершей фауной и флорой морей и океанов. Накопившись в глинах, органика покрывается мощными толщами осадочных пород и затем подвергается процессу переработки без доступа кислорода (метаморфизму), постепенно (через миллионы лет) превращаясь в углеводороды. Последние не могут в больших количествах концентрироваться в глинах и мигрируют в пористые породы — главным образом, пески и алевриты, где и образуют залежи. Поэтому пористые породы носят название коллекторов нефти и газа. Но не все коллекторы нефтегазоносны. Залежи углеводородов образуются в так называемых "ловушках", которые находятся в сводовых частях складок, в участках выклинивания песчаных пластов и т. д.  
     На нефтегазоносность Западно-Сибирской равнины ученые Р. С. Ильин и И. М. Губкин указывали еще в 20—30 годах нашего столетия. Великая Отечественная война помешала поискам, которые начались лишь в 1945 году. И в 1953-ем разведчиками недр был получен первый фонтан газа в Западной Сибири из скважины, пробуренной на левом берегу р. Оби у пос. Березово, а через год, в 1954-ом, в Томской области, у г. Колпашево была получена первая нефть. В Тюменской же области первый нефтяной фонтан с суточным дебитом в 350 тонн поднялся в 1960 году на р. Конде у с. Шаим. В последующие годы открытия пошли с поразительной быстротой, и вскоре Тюменская область превратилась в грандиозную нефтегазоносную провинцию мира.  
     Наиболее крупные месторождения нефти сосредоточены в Среднем Приобье и располагаются в оводовых структурах, сложенных пластами неокома. Здесь размещается месторождение с гигантскими запасами — Самотлорское. Далее к северу нефтяные залежи постепенно сменяются газовыми, газоконденсатными и нефтегазовыми.  
       
     Ископаемые угли.  
     Твердая горючая осадочная горная порода, возникшая за счет накопления и последующего преобразования остатков растений — это ископаемые угли.  
     Угли залегают в виде пластов в толще осадочных пород, чаще всего среди глинистых, песчаных и алевритовых.  
     По степени углефикации первичного растительного материала угли подразделяются на бурые, каменные и антрациты.  
     Бурые угли представляют собой породы коричневатых тонов с землистым матовым изломом, бурой чертой, часто с остатками неразложившейся органики. Бурые угли подразделяются на марки Б1, Б2 и БЗ. В этом ряду от первого до последнего члена возрастает степень углефикации, а следовательно — качество углей. Максимальная теплотворная способность бурых углей — 7200 ккал/кг.  
     Каменные угли отличаются черным цветом, нормальным блеском и черной чертой. Они имеют более высокую степень углефикации, чем бурые и теплотворная способность их 7200—8800 ккал/кг.  
     Антрациты имеют сильный металлический блеск, черный цвет и побежалость. Антрацит — уголь наибольшей степени углефикации. Теплотворная способность его 8100—8800 ккал/кг.  
     Содержание углерода в углях колеблется от 65% в бурых до 98% в антрацитах. Кроме этого, они содержат естественную влагу и золу, которая является балластом.  
     По зольности угли подразделяются на малозольные (содержание золы менее 10%), среднезольные (10—30%) и высокозольные (более 30%). Верхний предел зольности установлен в 50%.  
     В углях встречаются важные элементы-примеси, которые могут извлекаться: сера, германий, уран, медь, ртуть, галлий, бериллий, молибден, ванадий, цинк, вольфрам, кобальт.  
     Для испытания свойств угля производится его разложение на твердую (кокс) и газообразную (летучие) фазы путем нагревания до 850° С без доступа воздуха.  
     Процесс образования кокса сопровождается переходом его в пластическое состояние, при котором происходит связывание его отдельных зерен в однородную массу (спекание). Хорошо спекаются только некоторые марки каменных углей. Бурые угли и антрациты не спекаются, следовательно, из них нельзя получить кокс.  
     Наряду с природным газом, уголь является главным энергетическим топливом, на котором работают тепловые электростанции страны, дающие около одной трети всей вырабатываемой электроэнергии.  
     Другое направление потребления угля — производство кокса — топлива для доменных печей.  
     Металлургический кокс получают из коксующегося каменного угля при нагревании его без доступа воздуха при температуре 1000—1100° С. При этом из угля удаляются все его летучие примеси, мешающие металлургическому производству. Количество потребляемого металлургией кокса очень велико. На одну тонну выплавляемого чугуна расходуется около 500 кг кокса, поэтому рост производства последнего прямо связан с увеличением выплавки металла.  
     При коксовании угля получается ценнейший продукт — коксовый газ, из которого получают каменноугольную смолу, бензол, толуол, фенол, нафталин, аммиак. Каменноугольная смола — настоящий клад для химической промышленности.  
     Путем перегонки из нее получают более 300 различных органических соединений, которые, в свою очередь, являются сырьем для многих отраслей промышленности. В конечном счете, из каменного угля получают лаки, масла, растворители, около 1000 различных крисителей, сотни лекарств, взрывчатые вещества, азотные удобрения, химические волокна, азотную кислоту, пластмассы, каучук, ацителен и много других продуктов, используемых в дальнейшем для приготовления многих тысяч различных изделий.  
     Угли с наибольшим содержанием углерода — антрациты используют для производства угольных электродов и анодной массы. Основные потребители этих материалов — алюминиевая и электротехническая промышленность. Например, для выплавки одной тонны алюминия необходимо до 800 кг анодной массы.  
     Из угля можно получать нефть путем его гидрогенизации (насыщения водородом). Для этого размолотый уголь нагревают до 400—500° С, одновременно нагнетая в него водород. Процесс получения нефти из угля используется уже давно — с начала XX века, но в небольших масштабах. По мере истощения запасов природной нефти гидрогенизация угля будет приобретать все большее значение.  
       
     Торф.  
     Это один из каустобиолитов — горючих полезных ископаемых. Он представляет собой первую стадию преобразования растительного материала, накапливающегося в болотах, в уголь. Неполное разложение остатков отмерших растений при участии микроорганизмов в условиях повышенной влажности и затрудненного доступа воздуха приводит к образованию гумуса. Содержание последнего определяет степень разложения первичной органики и, соответственно — важнейшие свойства торфа. Если степень разложения ниже 50%, то структура торфа ближе к волокнистой, а цвет светло-коричневый или желтый. В случае более глубокой переработки исходного материала, торф приобретает аморфную структуру и более темный цвет.  
     Сырой торф представляет собой кашеобразную массу, содержащую 80—90% воды. Перед употреблением в качестве топлива торф сушат, доводя содержание влаги до 25%.  
     Сухой торф подразделяется по зольности (т. е. по количеству минеральных неорганических примесей) на малозольный (до 5% золы), среднезольный (5—10% золы) и высокозольный (более 10% золы).  
     Зольность торфа зависит от условий образования. Дело в том, что по гиспометрическому уровню относительно рек, дренирующих территорию, выделяются низинные, верховые и переходные болота. Низинные приурочены к поймам рек, верховые — к водоразделам, а болота переходного типа размещаются на террасах. Чем ниже уровень болота, тем больше в него сносится терригенного материала. Следовательно, в низинных болотах образуется самый высокозольный торф.  
     До недавнего времени торф с зольностью выше 25% считался плохим, поскольку использовался почти исключительно как топливо. При этом неорганическая примесь являлась большой помехой, засоряя топки котельных установок. Сейчас это сырье употребляют еще и в качестве органического удобрения полей. Поэтому, оценивая качество торфа с этой позиции, приходится разбираться в составе золы. Большое содержание карбоната кальция и фосфорных соединений делает торф высококачественным удобрением, особенно в условиях Западной Сибири, где почвы обеднены этими компонентами.  
     Фосфор в торфе представлен минералом вивианитом — водным фосфатом железа, который дает значительные прибавки к урожаю. Применение же обычного торфа в качестве удобрения дает хороший эффект только в совокупности с минеральными неорганическими добавками.  
     Сухой торф — прекрасная подстилка для скота, особенно зимой. Один килограмм этого материала способен впитать около десяти килограммов воды, в то время как солома поглощает лишь три килограмма жидкости. Кроме того, торфяная подстилка обладает антисептическими свойствами — она препятствует развитию болезнетворных микробов. Не пропадает и торфяная подстилка. Она представляет собой ценное органическое удобрение — торфяной навоз, который по своим свойствам намного превосходит обычный.  
     В России сосредоточено около 50% мировых запасов торфа, причем, две трети их приходится на Западную Сибирь, включающую 40% всех болот земного шара. В Тюменской области разведано более 2000 месторождений этого ценнейшего сырья с запасами около 60 миллиардов тонн.  
     До недавнего времени тепловые электростанции Тюменской области работали на торфе. Теперь они переориентированы на другое топливо — природный газ и мазут. Поэтому торфяные залежи остаются в качестве минерально-сырьевой базы химической отрасли будущего. Ведь из этого материала можно получать фенолы, технические масла, органические кислоты, спирты, лаки, краски, аммиак, ацетон и многие другие продукты, необходимые промышленности.