Горючі сланці. Властивості, поширення та перспективи застосування

Горючі сланці – це осадові гірські породи, що мають велике значення для енергетичної та хімічної промисловості. Завдяки високому вмісту органічних речовин вони здатні виділяти енергоємні продукти, як-от сланцева смола, газ і підсмольна вода. Саме ця особливість робить їх важливою сировиною для виробництва палива, мастил і будівельних матеріалів. Україна має значні запаси горючих сланців, зокрема на Бовтинському родовищі, що відкриває можливості для енергетичної незалежності та промислового розвитку.

Горючі сланці входять до переліку корисних копалин загальнодержавного значення затвердженого постановою Кабінету Міністрів України від 12 грудня 1994 р. № 827, як тверда горюча корисна копалина.

Властивості горючих сланців

Горючі сланці – це осадові гірські породи, які містять від 10–15% до 60–80% органічної речовини (керогену) сапропелевого або гумусово-сапропелевого типу. Вони здатні горіти, при цьому виділяється специфічний запах, схожий на запах горілої гуми. При нагріванні до 500°C без доступу повітря або до 1000°C із доступом повітря органічні речовини розкладаються, утворюючи сланцеву смолу (також відому як сланцеве масло), сухі горючі гази та підсмольну воду.

Хімічний склад керогену включає вуглець (56–82%), водень (5,8–11,5%), азот (1–6%), сірку (1,5–9%) і кисень (9,36%). Формування горючих сланців відбувається у прибережних морських басейнах із нормальним газовим і сольовим режимом вод або в озерних умовах.

Розповсюдження на території України

В Україні горючі сланці поширені у різних тектонічних структурах і виявлені в кількох регіонах країни. У межах Українського щита (УЩ) розташовані Бовтинське родовище і Ротмистрівське проявлення сланців, що пов’язані з осадовими відкладами. На території Волинсько-Подільської плити виявлені сланці на півдні Поділля, а також Наславченський прояв у Карпатах.

Найбільшим родовищем горючих сланців в Україні є Бовтинське родовище, що знаходиться на межі Черкаської та Кіровоградської областей поблизу міста Олександрія. Воно сформоване в палеогенових відкладах, які заповнюють воронкоподібну астроблему діаметром 20–25 км у фундаменті Українського щита. Прогнозні ресурси цього родовища становлять 3,78 млрд тонн. Основним продуктом видобутку є сланцева смола, яка на 57% складається з моторного палива (19% – бензинова фракція, 38% – дизельна фракція). Для порівняння, в Китаї розробляються сланці з виходом смоли до 6,9% (обсяг видобутку – 25 млн тонн на рік), що повністю використовується для виробництва моторного палива. Таким чином, освоєння Бовтинського родовища дає перспективу отримання до 800 млн тонн сирої нафти, що може значно підвищити енергетичну незалежність України.

Одним із різновидів горючих сланців є менілітові аргіліти, які є частиною олігоценових відкладів Східних Карпат. Вони займають площу близько 15 тис. км² і характеризуються високою зольністю, низьким вмістом органічної речовини та підвищеним вмістом сірки. Вихід смоли при їх переробці становить від 1,5 до 7%, а теплота згоряння – 1177–1450 ккал/кг. Сучасні технології дозволяють переробляти ці сланці для отримання газоподібних продуктів, які використовуються як теплоносії у теплообмінних пристроях.

Менілітові аргіліти – це різновид бітумінозних сланців, які мають значне промислове значення. Зростаюча потреба в рідкому паливі та нафтопродуктах на початку XX століття зумовила детальні дослідження таких порід у Карпатах, зокрема, менілітових сланців олігоценового віку. За оцінками, запаси цих сланців до глибини 100 метрів у місцях виходу на поверхню перевищують 500 мільярдів тонн.

Дослідження, проведені в 1960‑х роках, показали, що менілітові аргіліти містять до 30% органічної речовини, значну кількість кремнезему та майже не мають карбонатів. При термічній обробці за температури 500–600°C із цих порід виділяються піролізний газ, підсмольна вода та сланцева смола. Остання є важливою сировиною для хімічної промисловості, з якої можна отримувати бензин, керосин, масла та дорожній бітум.

Окрім паливного використання, менілітові аргіліти мають широкий спектр застосувань у будівництві та промисловості. Вони придатні для виробництва легких бетонів, асфальтобетонів, керамічних блоків, труб, рубероїду, лаків та пластмас. Значні поклади цих сланців розташовані у Делятинському родовищі, неподалік Яремчі та Микуличина, що робить їх перспективними для подальшого промислового освоєння.

Загальні запаси менілітових аргілітів, розвідані на двох родовищах — Делянському та Верхньосиньовидненському в Івано-Франківській та Львівській областях, становлять 4,841 млн тонн, з яких підтверджені – 3,759 млн тонн.

Прояви горючих сланців також знайдені в Криму. Прояви таврійських менілітових агрілітів, хоча малопотужні, також мають значний вміст органічних речовин і можуть бути використані як джерело енергії.

Застосування горючіх сланців

Горючі сланці мають велике значення для енергетичної та хімічної промисловості. Їх використовують як паливо на теплових електростанціях, де вони забезпечують виробництво електроенергії та тепла. Під час піролізу сланці виділяють газ і рідкі продукти, які можна застосовувати як теплоносії в теплообмінних системах.

Одним із найважливіших продуктів переробки горючих сланців є сланцева смола. Вона є цінною сировиною для хімічної промисловості, оскільки з неї можна отримати бензин, керосин, масла та дорожній бітум. Завдяки цьому сланці використовують для виробництва моторного палива та інших нафтопродуктів.

Окрім енергетичного використання, сланці мають застосування у будівництві. З них виготовляють легкі бетони, асфальтобетон, великі керамічні блоки, високоякісні труби та покрівельні матеріали, зокрема рубероїд. Також вони є сировиною для створення різних пластмас, лаків і пластифікаторів.

Загалом горючі сланці є стратегічно важливою сировиною для багатьох галузей промисловості. Їх використання дозволяє виробляти електроенергію, моторне паливо, будівельні матеріали та хімічну продукцію. Україна володіє значним потенціалом для розробки родовищ горючих сланців, що може сприяти розвитку національної економіки та підвищенню енергетичної безпеки. Комплексне освоєння покладів, зокрема Бовтинського родовища та менілітових аргілітів Карпатського регіону, є перспективним напрямом для подальшого зростання виробничих потужностей країни.

ПРОЙДЕМО РАЗОМ ШЛЯХ ВІД ІДЕЇ ДО ВИДОБУВАННЯ

Теоретичні знання з геології, мінералогії та оцінки ресурсів — лише початок. Щоб реалізувати потенціал родовища, потрібна чітка послідовність дій: від правових процедур до польових робіт і видобутку.

Нижче — покроковий шлях, який ми допомагаємо пройти на практиці.