2

РЕФЕРАТ

Отчет 53 с., 10 табл., 15 рис., 26 источников, прил. на 47 л.

Способы добычи торфа, методы переработки торфа, продукты переработки торфа,

топливные гранулы (пеллеты) и брикеты, торфо-волокнистые плиты, торфококс, активные

угли, жидкое пиролизное топливо, Митогинское месторождение.

Целью работы является разработка технического задания на выполнение научно-

исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) по технологической

переработке торфяного сырья с получением конечных продуктов – энергетических пеллет

(топливных гранул), для использования их в качестве альтернативного экологически

чистого топлива.

Изложены особенности и проблемы использования торфа. Дано краткое описание

месторождений торфа Камчатского края, в том числе, наиболее перспективного для

разработки Митогинского месторождения, расположенного в Усть-Большерецком

муниципальном районе. Выполнен обзор существующих способов разработки торфяных

месторождений с получением промпродукта. Проведен анализ способов и технологий

переработки промпродукта в энергетические пеллеты. Предложены пути повышения

эффективности переработки торфа за счет применения физико-химических методов с

получением побочных продуктов: торфококса, активных углей, жидкого пиролизного

топлива. Разработано техническое задание на НИОКР применительно к Митогинскому

месторождению Апачинско–Усть-Большерецкого торфопромышленного района

Камчатского края.

4

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………………………….... 6

1. Краткое описание месторождений торфа Камчатки……………………………………. 9

1.1 Месторождение Митогинское. Апачинско–Усть-Большерецкий

торфопромышленный район ………………………………………....………………… 12

2. Изучение особенностей и проблем использования торфа 19

2.1 Потребность в твердом топливе и сравнительная оценка рентабельности

использования топливных пеллет в энергетике Камчатского края…………………… 22

2.2 Пути рационального и комплексного использования торфяных ресурсов

Апачинско–Усть-Большерецкого торфопромышленного района Камчатского края 27

3. Анализ существующих технологий переработки торфа, достоинства и недостатки.. 33

3.1 Способы добычи торфа……………………………………………………………..... 36

3.2 Существующие технологии переработки торфа с получением промышленных

материалов…………………………………………………………………………………

38

3.3 Характеристика продуктов переработки торфа …………………………………… 39

4. Техническое задание на выполнение научно-исследовательских и опытно-

конструкторских работ (НИОКР) на тему: «Переработка торфа Митогинского

месторождения, расположенного в Усть-Большерецком муниципальном районе

Камчатского края, с организацией производства топливных пеллет»…………………... 42

5 Оценка стоимости работ по проведению НИОКР………………………………………. 48

Заключение…………………………………………………………………………………... 49

Список использованной литературы…………………………………………………..….... 52

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А. Общие сведения о торфяных ресурсах и их использовании в

народном хозяйстве……………………………………........................................................ 55

Приложение Б. Характеристика основных торфяных месторождений Южной

Камчатки…………………………………………………………………………………….. 60

Приложение В. Описание отдельных перспективных месторождений, на базе

которых возможна организация промышленной переработки торфа………................... 68

Приложение Г. Технические требования к торфяной залежи и эксплуатационной

площади…………………………………………………………………………………….. 84

Приложение Д. Способы добычи торфа…………………………………………………. 87

5

Приложение Е. Физико-химические методы переработки торфа…………………... 96

Приложение Ж. Характеристики веществ получаемых при химической переработке

торфа………………………………………………........................................................... 99

6

ВВЕДЕНИЕ

Торф относится к местным полезным, экологически безопасным, неравномерно

распределенным в географическом плане ресурсам; при сжигании его в атмосферу

выбрасывается диоксида серы в 50 раз меньше по сравнению со сжиганием мазута и угля.

Практически отсутствуют канцерогенный бензапирен. Выбросы окиси углерода

компенсируются его аккумуляцией торфяно-болотными и лесными экосистемами.

Использование переработанного торфа в качестве топлива актуально и экономически

целесообразно.

Указом Президента Российской Федерации Д.А. Медведева: «О некоторых мерах

по повышению энергетической и экологической безопасности российской экономики» от

4.06.2008 г. № 889, а также решением Совета Безопасности РФ от 30.01.2008 г. определена

необходимость создания в стране индустрии переработки отходов и местного

углеводородного сырья. Определена актуальность создания базовых проектов по

организации топливно-энергетических комплексов для внедрения экологически чистых

ресурсосберегающих технологий, обеспечивающих высокую рентабельность

производства, небольшие сроки строительства и окупаемости.

В настоящее время Камчатский край приступает к активному комплексному

освоению имеющихся природных ресурсов: биологических, рекреационных, минерально-

сырьевых, энергетических и других. Это касается и освоения такого органоминерального

ресурса, каким является торф. Речь должна идти не только о создании торфодобывающих

предприятий, но и о формировании торфоперерабатывающей отрасли. В этой торфяной

отрасли должны быть задействованы все имеющиеся на сегодня новейшие

инновационные технологии, которые широко развиты во многих «торфяных» странах, в

том числе и в европейской части Российской Федерации, где в свое время торфяная

промышленность была достаточно развитой и стояла на первом месте в мире по уровню

технического обеспечения и объемам добычи торфа, а также выпуску конечной

продукции, получаемой из него.

Имеющиеся мировые ресурсы торфа являются общепризнанным природным

потенциалом, роль которого возрастает, а его сырьевые возможности все в большей мере

позволяют создавать новые научно-прогрессивные технологии комплексного

использования торфяников.

Исследование торфяников проводилось в 1997–2001 гг. сотрудниками Научно-

исследовательского геотехнологического центра Дальневосточного отделения Российской

академии наук (НИГТЦ ДВО РАН) на территории Апачинско–Усть-Большерецкого

торфопромышленного района: на месторождениях Митогинское, Начиловское,

7

Гольцовское, а также на нескольких участках побережья Охотского моря в междуречье р.

Утка–руч. Насекина [1, 2].

В НИГТЦ ДВО РАН имеется лабораторно-аналитическая база, квалифицированные

кадры, способные решать задачи по изучению, аналитическому контролю исходного

сырья и готовой продукции, разработке геотехнологических решений по практическому

использованию этого типа сырья. Химико-технологическая лаборатория аккредитована в

системе аккредитации аналитических центров (лабораторий). Аттестат аккредитации

РОСС RU.0001.516577.

Кроме того, в непосредственной близости (1–2 км) от здания НИГТЦ ДВО РАН,

расположен ряд месторождений торфа: Маленькое, Фировая тундра, Цибэрово, Быстрая

речка, которые могут быть использованы в качестве модельных для выполнения научно-

исследовательских работ по переработке торфа. В 200 м от месторождения Маленькое

проходит шоссе г. Петропавловск-Камчатский–Елизово (Приложение В).

В экономичной переработке торфа существует ряд ограничений, которые не

позволяют широкомасштабно использовать данный вид топлива: для месторождений

Камчатки – это высокая влажность и зольность, нерентабельность перевозки торфа на

большие расстояния. Для принятия решения по масштабной переработке торфа,

необходимо опытная отработка (на небольших установках) конкретных технологий

добычи и переработки торфа применительно к существующим природным условиям

Камчатского края (и в частности Митогинского месторождения).

Целью настоящей работы является анализ существующих технологий переработки

торфа применительно к Камчатским месторождениям и разработка технического задания

на выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) по

технологической переработке торфяного сырья с получением конечных продуктов –

энергетических пеллет (топливных гранул), для использования их в качестве

альтернативного экологического чистого топлива.

Задачи данной работы:

1. охарактеризовать особенности и проблемы использования торфа;

2. дать краткое описание месторождений торфа Камчатского края, в том числе,

наиболее перспективного для разработки Митогинского месторождения,

расположенного в Усть-Большерецком муниципальном районе;

3. выполнить обзор существующих способов разработки торфяных

месторождений с получением промпродукта;

4. провести анализ способов и технологий переработки промпродукта в

энергетические пеллеты;

8

5. предложить пути повышения эффективности переработки торфа за счет

применения физико-химических методов с получением побочных продуктов:

торфококса, активных углей, жидкого пиролизного топлива;

6. разработать техническое задание на НИОКР применительно к Митогинскому

месторождению Апачинско–Усть-Большерецкого торфопромышленного района

Камчатского края.

9

1 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТОРФА КАМЧАТКИ

Предварительный анализ торфяных месторождений Камчатского края позволяет

сделать вывод об их целесообразности разработки. Географическая близость торфяных

месторождений к населенным пунктам, промышленным и сельскохозяйственным объектам

и разведанным месторождениям рудных и нерудных полезных ископаемых, позволяет

создать на ее территории сеть условно выделяемых горнопромышленных районов,

центральное место в которых могут занимать торфяные предприятия.

Торф – сложная полидисперсная многокомпонентная система; его физические

свойства зависят от свойств отдельных частей, соотношений между ними, степени

разложения или дисперсности твердой части, оцениваемой удельной поверхностью или

содержанием фракций размером менее 250 мкм. Для торфа 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 (сильно

разложившийся торф). Цвет желтый или бурый до черного.

Расположение месторождений торфа на территории Южной Камчатки показано на

рис. 1. Ниже приводится краткая качественная характеристика основных свойств (табл. 1)

торфа наиболее перспективных месторождений, тяготеющих к определенным

торфопромышленным районам [2, 3].

Данные по запасам приводятся при условной 40% влажности торфа, а показатели

степени разложения, зольности и влажности берутся как средние по месторождениям.

Более подробное их описание приведено в приложении А.

Общие балансовые запасы месторождений торфа Южной Камчатки составляют 793

959 тыс. т. По Апачинско–Усть-Большерецкому торфопромышленному району

балансовые запасы составляют 479 300 тыс. т., в том числе, по Митогинскому

месторождению по сумме категорий А+Б+С1 – 244 857 тыс. т. По перспективному

Елизовско-Петропавловскому торфопромышленному району балансовые запасы – 15 345

тыс. т.

Запасы могут быть увеличены за счет их доразведки. Необходимо, также,

учитывать, что торф относится к возобновляемым источникам экологически чистого

энергетического сырья.

10

Таблица 1 – Характеристика перспективных месторождений торфа полуострова Камчатка

№

п/п Торфопромыш-

ленный район

Наименование

месторождения

Балансовые

запасы,

тыс. т.

Качественные характеристики

коэф.

разложения, %

зольность,

%

влажность,

%

1. Кихчинско-

Хомутинский

Кихчинская тундра 26077 28 9,4 90,2

2. Большое Хомутинское 2653 35 11,3 84,0

3. Моховое 50836 30 7,5 88,4

4. Апачинско–Усть-

Большерецкий

Митогинское 244857 25 13,1 87,0

5. Начиловское болото 20153 45 11,0 88,9

6. Начиловское 8342 45 21,1 87,2

7. Микояновский массив 197524 33 14,1 90,0

8. Гольцовское 2420 31 13,5 91,0

9. Светлое 2586 30 13,6 87,1

10. Гольцовская тундра 3418 24 11,2 94,2

11. Хетикско-

Опалинский

Набережное 8885 21 16,0 93,5

12. Топкая тундра 35162 23 17,0 89,9

13. Хеткинская тундра II 101 23 21,0 89,6

14. Хеткинская тундра I 61572 20 13,0 92,9

15. Опалинская тундра 104302 24 13,0 91,6

16. Начикинский Придорожное – II 122 30 27,0 75,7

17. Начикинская тундра I 254 26 23,0 87,4

18. Начикинская тундра

III

151 30 25,0 85,1

19. Прямое 450 26 19,0 86,9

20. Начикинско-Озерное

II

44 31 25,0 85,0

21. Начикинско-Озерное

III

65 27 28,0 84,7

22. Елизовско-

Петропавловский

Дальнее 433 31 34,8 84,7

23. Мутное I 524 28 31,2 84,2

24. Малое 202 25 25,0 89,1

25. Фировая тундра 205 32 25,0 85,6

26. Быстрая речка 66 26 30,0 88,0

27. Цибэрово 130 31 23,0 85,1

28. Николаевская тундра 3644 27 32,0 84,0

29. Совхозное 9401 41 30,0 90,0

30. Паратунская тундра 740 27 28,0 88,9

31. Налычевско-

Шипунский

Островное – I 288 22 28,0 87,2

32. Островное 1245 19 27,0 88,2

33. Деткинское 3126 19 28,0 89,2

34. № 742 р. Островная 76 23 38,0 78,4

35. № 744 оз. Налычево 162 20 34,0 86,7

36. Налычевское 17 22 41,0 86,6

37. Ганальско-

Пущинский

Придорожное 2462 27 22,0 86,8

38. ВЭРЭТЭ 1264 24 26,0 79,8

ВСЕГО 793 959

11

КАТАЛОГ МЕСТОРОЖДЕНИЙ:

1. Кихчинская тундра 14. Хетикская Тундра-I 27. Цибэрово

2.Большое Хомутинское 15. Опалинская Тундра 28. Николаевская Тундра

3. Мысовое 16. Придорожное-II 29. Совхозное

4. Митогинское 17. Начикинская Тундра-II 30. Паратунская Тундра

5. Начиловское Болото 18. Начикинская Тундра-III 31. Островное-I

6. Начиловское 19. Прямое 32. Островное

7. Микояновский массив 20. Начикинское-Озерное-II 33. Деткинское

8. Гольцовское 21. Начикинское-Озерное-III 34. Месторождение №742

9. Светлое 22. Дальнее 35. Месторождение №744

10. Гольцовская Тундра 23. Мутное-I 36. Налычевское

11. Набережное 24. Малое 37. Придорожное

12. Топкая Тундра 25. Фировая Тундра 38. ВЭРЭТЭ

13. Хетикская Тундра-II 26. Быстрая Речка

Рис. 1. Схема расположения торфяных месторождений южной части Камчатского полуострова

12

1.1 Месторождение Митогинское.

Апачинско–Усть-Большерецкий торфопромышленный район

В предыдущем разделе были приведены общие характеристики наиболее

интересных 38 из 107 разведанных месторождений торфа Камчатки. К сожалению,

торфяное сырье в этих разведанных месторождениях изучено очень слабо, особенно его

технологические свойства и качество, что не позволяет вовлечь торфяные залежи в

комплексное освоение.

Рис. 2. Вид с вертолета на месторождения торфа Усть-Большерецкого района

Крупные специализированные предприятия по получению продуктов переработки

торфа должны располагаться соразмерно не только относительно ресурсной базы,

потребителей продукции, но и в связи с наличием инфраструктурных условий,

возможностей транспорта и энергетики, имеющихся в районе месторождений торфа.

Исходя из этих положений наиболее перспективным для комплексного

использования и переработки торфяников является одно из крупнейших месторождений

Апачинско–Усть-Большерецкого торфопромышленного района – Митогинское. Кроме

того, расположенные рядом с ним месторождения Начиловское Болото, Начиловское,

Микояновский массив, Гольцовское, Светлое, Гольцовская Тундра также могут быть

вовлечены в эксплуатацию (рис. 2).

13

Митогинское месторождение находится в Усть-Большерецком районе, в 7 км к

северо-западу от пос. Начилово, на правобережье р. Амчигача (рис. 1).

Общая площадь месторождения составляет 48 996 га. Торфяная залежь

представлена переходным (67,3%) и смешанным (32,7%) типами торфа. Средняя

мощность залежи – 3,12 м. Общие запасы составляют 255 552 тыс. т., в т.ч., по

категориям A + B + C1 = 244 857 тыс. т. Степень разложения торфа – 25%, зольность –

13,7%, влажность – 87%. Торф пригоден в качестве топлива и как удобрение в сельском

хозяйстве. Характеристика торфа дана в табл. 1, 2.

Таблица 2 – Характеристика торфяного сырья Митогинского месторождения

Теплотворная

способность

абсолютно

сухого торфа,

ккал

рН

Гидролитическая

кислотность,

мг-экв. на 100 г.

Емкость

поглощен

ия, мг-экв.

на 100 г.

Содержание в абсолютно сухом торфе, %

N SO СаО Fe2О3 Р2О5 SiO А12О3

4511 3,2–

3,4

68,3–72,8 41,0–42,7 0,93–

1,07 0,04–

0,25

0,07–

0,17

0,05–

0,13

0,07–

0,8

55,6–

62,3

0,13–

0,17

Особенности состава и строения Митогинского месторождения. Территория, на

которой размещено это месторождение, представляет собой пологоувалистую

низменность с абсолютными отметками 30–70 м. Торфяные образования подстилаются, в

основном, четвертичными ледниковыми и водно-ледниковыми валунно-глинистыми

отложениями. Реже, основанием для озерно-болотных торфяных залежей являются

палеоаллювиальные глины, галечники, пески и конгломераты. На поверхности

торфяников наблюдаются редкие мелкие сезонные озерца, заболоченные и увлажненные

участки. Увлажненность территории объясняется, по-видимому, близким к дневной

поверхности уровнем грунтовых вод, что обусловлено водоупорными свойствами

подстилающей торфяники толщи, сложенной глинистыми ледниковыми и озерными

образованиями.

По комплексу растений-торфообразователей исследуемые торфяники могут быть

отнесены к травяно-моховой группе растительности болот переходного типа. Поскольку

примесь древесных остатков в торфяных залежах не превышает 10%, то рассматриваемые

торфа можно отнести к топяному типу.

В вертикальном разрезе залежей выделяются различно окрашенные (темно-серые,

бурые, коричневые, черные) слои мощностью от 10 см и более. В верхней, более светлой

части разрезов, наблюдается обильная вкрапленность слаборазложившихся фрагментов

растений; в нижней части толщи возрастает примесь терригенного органо-глинистого

материала. Нередко в этой части разрезов находятся тонкие линзы и прослои

14

неорганического материала и вулканического пепла; в залежах торфяников присутствует

светло-серовато-желтая полоса сапропеля мощностью до 10 см.

Содержание минеральных компонентов в образцах торфа составляет от 1,5 до 25%

(в среднем, по месторождению – 13,1). В составе терригенного материала, кроме

пелитовой составляющей – глины, присутствуют полуокатанные и окатанные обломки

горных пород, кварца, плагиоклазов, пироксенов, магнетита, реже встречаются циркон,

гранаты и сульфиды. Широким распространением (40–80%) в золе торфа пользуется

глиноподобный рыхлый комковатый материал белого, светло-серого, желтого, охристого

или оранжевого цвета. ИК-спектроскопическим методом установлено, что вещество

является агрегатом мельчайших глинистых и опаловых ксеноморфных образований. В

золе также наблюдаются псевдоморфозы опала по стволам и листьям сфагновых мхов.

Исследование слаборазложившихся стеблей сфагнума показало, что они содержат до 20–

25% опала. При гумификации кремнийсодержащих фрагментов растений происходило

растворение опала и вынос его из разлагающейся ткани растений. Четкой

дифференциации материала торфов по степени разложения и зольности в вертикальном

разрезе торфяных залежей не выявлено.

С помощью рентгеноспектрального флуоресцентного анализатора Innov-X (фирма

RSJ Technical, Inc., USA) в образцах определено содержание ряда химических элементов

(табл. 3).

Четкой зависимости между степенью разложения исследуемых торфов и

содержанием в них химических элементов не установлено. Наиболее обогащен макро- и

микроэлементами среднеразложившийся древесно-сфагново-кустарничково-пушицевый

торф с повышенной (25%) зольностью. В целом, в образцах с повышенным содержанием

терригенного материала обнаружены относительно высокие содержания Са, К, CI, S, Ti,

Mn, Fe, Pb, Sr, Zr, Ba. Однако, в зольных остатках этих образцов (табл. 4.) прямой

зависимости содержаний вышеперечисленных элементов от количества в них

обломочного материала не наблюдается.

15

Таблица 3 – Содержания химических элементов в основных разновидностях торфа

Ботанический

состав торфа

Травянист

о-гипново-

сфагновый

Кустарнич-

ково-гип-

ново-сфаг-

новый

Сфагново-

травянисто-

кустарнич-

ково-

гипновый

Древесно-

сфагново-

кустарнич-

ково-пу-

шицевый

Осоково-

гипновый

Кустарнич-

ково-сфаг-

ново-

гипновый

Пушице-

гипново-

сфагновый

Пушице-

гипново-

сфагновый

Элементы, %

Са 0,0709 0,1777 0,0245 0,3713 0,1396 0,1236 0,0485 н/о

К 0,0840 0,1229 0,0632 0,1530 0,0583 0,1167 0,0275 0,0184

С1 0,0817 н/о 0,0510 0,4001 0,6446 0,0623 0,0578 н/о

S 0,3625 0,4297 0,1507 0,5552 0,4693 0,2133 0,1826 0,1381

Ti 0,0675 0,0479 0,0205 0,1147 0,0118 0,0609 0,0160 0,0068

Fe 0,3132 0,4461 0,1023 0,3348 0,0222 0,4375 0,0923 0,0578

Mn 0,0035 0,0055 0,0033 0,0066 0,0022 0,0068 0,0019 н/о

Au 0,0021 0,0011 0,0014 0,0039 0,0025 0,0029 0,0010 н/о

Pb 0,0009 н/о 0,0010 0,0034 0,0010 0,0009 н/о н/о

Rb 0,0026 0,0020 0,0017 н/о 0,0024 0,0022 0,0015 0,0005

Sr 0,0039 0,0058 0,0032 0,0073 0,0065 0,0051 0,0032 0,0017

Zr 0,0037 0,0032 0,0025 0,0042 0,0034 0,0033 0,0038 0,0023

Mo 0,0030 0,0011 0,0018 0,0022 0,0034 0,0021 0,0034 0,0027

Ba н/о 0,0063 0,0054 н/о н/о 0,0044 н/о н/о

Zn н/о 0,0017 н/о 0,0034 0,0157 н/о н/о н/о

Nb н/о н/о н/о 0,0023 0,0024 н/о 0,0034 0,0016

Вероятно, значительная часть химических элементов присутствует непосредственно

в растениях-торфообразователях. Так, средние содержания макро- и микроэлементов в

золе наземных растений, по данным Д.П. Малюги [6], составляют (в %): К – 3,0; S – 5,0;

Fe – 1,0; Mn – 0,75; Ca – 0,3; Ti – 0,1; Zn – 0,09; Cl – 0,05; Ba – 0,05; Sr – 0,03; Cu – 0,02; Rb

– 0,01; Zr – 0,005; Pb – 0,001. В золе исследуемых образцов торфа (табл. 4) эти средние

значения превышены только для кальция, титана, железа и циркона, что может быть

обусловлено привносом их в торф в составе терригенного материала. По-видимому,

значительная часть содержащихся в торфе элементов накапливалась в них при отмирании

и разложении торфообразующего растительного материала. В дальнейшем, эти элементы

входили в состав циркулирующих в торфяниках водных растворов, из которых

сорбировались гумусовыми веществами и населяющими торф микроорганизмами и

животными. Присутствие в составе образцов повышенных содержаний хлора может быть

объяснено попаданием в расположенные в береговой зоне торфяники капель морской

воды. Повышенные содержания золота в торфяниках объясняются тем, что ледниково-

флюогляционные отложения поверхностей выравнивания, на которых формировались

залежи торфа, являются промежуточными коллекторами золота. Последнее поступало в

эти отложения в результате эрозии магматических образований Срединного хребта и

месторождений, связанных с гранитоидами.

16

Таблица 4 – Содержание химических элементов в золе основных разновидностей торфа

Ботанический

состав торфа Травянисто-

гипново- сфагновый

Кустарнич- ково-гип- ново-сфаг-

новый

Сфагново-

травянисто-

кустарнич- ково-гипновый

Древесно- сфагново- кустарнич- ково-пу- шицевый

Осоково-

гипновый Кустарнич-

ково-сфаг- ново-

гипновый

Пушице- гипново-

сфагновый

Пушице- гипново-

сфагновый

Элементы, %

J 0,0662 н/о н/о 0,0604 0,0697 0,0689 н/о н/о

Са 2,4790 0,7725 1,8094 1,6711 4,2087 2,4084 3,5623 2,5744

К 0,3819 0,3872 0,5959 0,3018 0,3533 0,5450 0,4070 0,3573

Ti 0,3142 0,2360 0,3194 0,0747 н/о 0,1959 0,2359 0,1046

Ba 0,0150 0,0145 0,0207 0,0079 0,0064 0,0134 0,0313 0,0245

Mn 0,0168 0,0234 0,0368 0,0214 0,0133 0,0264 0,0175 0,0250

Fe 1,2585 1,3413 2,5643 0,4381 0,7585 2,2436 0,9700 1,1701

Rb 0,0017 0,0021 0,0020 0,0018 0,0021 0,0023 0,0014 0,0018

Sr 0,0057 0,0133 0,0123 0,0052 0,0081 0,0115 0,0081 0,0063

Zr 0,0043 0,0050 0,0054 0,0040 0,0033 0,0053 0,0053 0,0039

Ni 0,0075 н/о н/о 0,0097 н/о н/о н/о н/о

Pb 0,0045 н/о 0,0014 н/о н/о н/о н/о 0,0017

Cr 0,0078 н/о н/о н/о н/о н/о 0,0086 0,0041

Zn н/о 0,0055 0,0088 н/о 0,0214 0,0056 0,0251 0,0089

S н/о н/о 0,7162 н/о 0,9107 н/о 0,8679 0,7450

Cu н/о н/о н/о н/о 0,0053 н/о 0,0050 0,0040

Ориентировочный химический состав исследуемых торфов определен путем

аналогии с ботаническими разновидностями торфов известного состава. Так, В.Е.

Раковским [11] был определен химический состав ботанически «чистых» видов торфа.

Химический состав исследуемых торфов определялся как смесь составов ботанически

«чистых» торфов. С учетом поправок на примеси второстепенных растений-

торфообразователей химический состав основных видов торфа на полигоне работ отражен

в табл. 5.

Таблица 5 – Химический состав основных видов торфа

Название торфа по

преоладающему

виду растений

Групповой состав, % на ОВ

Бензоль-

ный

битум

Водораст-

воримые

вещества

при 98о С

Легкогид-

ролизуе-

мые в-ва

2%-ной НСl

Гуминовые вещества Трудногид-

ролизуемые

вещества

80%-ной

H2S04

Негидроли-

зуемый

остаток

Всего: Гуминовые

кислоты

Фульфо-

кислоты

Сфагновый 4–5 5–6 35–45 30–35 17–20 13–15 14–15 4–5 Гипновый 3–5 3–5 30–35 40–45 40–45 следы 5–7 8–10 Пушицевый 7–8 5–6 15–20 50–55 45–48 5–7 6–8 8–10

Присутствие в составе торфа значительной примеси кустарничков или осоки

приводит к уменьшению количества трудногидролизуемых веществ и повышению

содержания негидролизуемого остатка. В целом, повышение степени разложения

17

материала торфа приводит к увеличению в нем содержания воска, гуминовых кислот,

лигнина и кутино-суберинового комплекса.

Как показывают исследования Н.А. Жмаковой [6], в результате окислительных

реакций, происходящих в торфе, резко возрастает биологическая активность

содержащихся в нем гуминовых кислот. Окислительная деструкция гуминового

комплекса торфа усиливает стимулирующее действие гуминовых кислот на растительные

клетки, т.е. повышается биологическая активность получаемых из торфа препаратов.

Оценить степень окисленности торфа и, соответственно, его эффективность при

использовании в качестве удобрения можно с помощью ИК-спектроскопического метода

исследования. Сотрудниками Института проблем использования природных ресурсов и

экологии АН Белоруссии [7] установлено, что реакции окисления в торфе приводят к

увеличению содержания углеводородных радикалов, снижению относительного

содержания амидных и углеводных структурных элементов. Данные по соотношениям

интенсивностей характеристических пиков некоторых групп соединений в структуре

гуминовых кислот в гумусовом материале исследуемых образцов приведены в табл. 6.

Таблица 6 – Спектроскопические параметры содержания элементов структуры

гуминовых кислот

Ботанический

состав торфа DC=O кисл. 1720

DC=С кисл. 1720

DC=O амид. 1660

DC=С ар. 1620

DNH . амид.1550

DC=С ар. 1520

DC-O уг-вд 1040

DC-С фен 1240

DOH 3400

DCH2 2925

Кустарничково- гипново- сфагновый

0,77 0,98 1,04 – 1,42

Травянисто- гипново- сфагновый

0,69 0,94 1,07 1,56 1,18

Сфагново-травя-

нисто-кустарнич-

ково-гипновый 0,75 0,94 1,13 1,83 1,03

Древесно-сфаг- ново-кустарнич- ково-пушицевый

0,56 0,95 1,20 1,72 1,36

Осоково-гипновый 0,66 0,89 0,91 1,14 1,50

Кустарничково-

сфагново-

гипновый 0,83 0,94 1,04 1,31 1,34

Пушице-гипново-

сфагновый 0,58 0,90 0,98 1,44 1,67

В данной таблице отношение DC=O кисл. 1720/ DC=С ар. 1620 характеризует

относительное количество карбоксильных групп в гуминовых кислотах и возрастает по

мере окисления торфа [7]. Отношения DC=O амид. 1660/ DC=С ар. 1620 и DNH . амид. 1550/

DC=С ар. 1520 фиксируют относительные содержания амидных радикалов. Величины этих

18

показателей понижаются при окислении торфа. Относительные содержания

углеводородных радикалов характеризуются отношением DC-O уг-вд 1040/ DC-С фен 1240,

также понижающимся по мере окисления материала торфа. Относительное содержание

гидроксильных групп в гуминовых кислотах торфа определяется отношением DOH 3400/

DCH2 2925. Максимальное количество карбоксильных групп установлено в кустарничково-

сфагново-гипновом (0,83) и кустарничково-гипново-сфагновом (0,77) торфе. Наиболее

низкие относительные содержания амидных радикалов наблюдаются в осоково-гипновых

(0,89 и 0,91) и пушице-гипново-сфагновых (0,90 и 0,98) разновидностях торфа. Самые

низкие относительные содержания углеводных радикалов обнаружены в гуминовых

кислотах осоково-гипновых (1,14) и кустарничково-сфагново-гипновых (1,31) торфов.

Наиболее низкие относительные содержания гидроксильных групп алифатического и

ароматического характера отмечены в гуминовых кислотах сфагново-травянисто-

кустарничково-гипновых (1,03) и травянисто-гипново-сфагновых (1,18) торфах. Т. е., по

комплексу спектроскопических параметров наиболее окисленным и, следовательно,

наиболее пригодным для приготовления препаратов сельскохозяйственного назначения

является осоково-гипновый торф.

В целом же, торфяники месторождения, разведанные до категорий А, В, С1, а торф

в среднем имеет степень разложения от 25% и характеризуется зольностью 13%, являются

многоцелевым сырьем. Торф этого месторождения может быть использован в качестве

топлива, как сырье для приготовления разнообразных удобрений, стройматериалов, в

качестве подстилки для животных; торфяные грязи его возможно применять как лечебное

средство в учреждениях здравоохранения и во многих других направлениях народного

хозяйства.

Тем не менее, проведенные геолого-геохимические исследования торфяников

Митогинского месторождения показывают, что требуется их более детальное изучение.

Особенно это касается исследования технологических свойств и качеств торфа.

19

2 ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ И ПРОБЛЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТОРФА

Особенности. Камчатский край, занимающий незначительную часть территории

Российской Федерации, но имеющий показатель заторфованности своей территории около

50% (рис. 3), является самой богатой в отношении торфа территорией в Северо-

Тихоокеанском регионе, для которой характерно значительное типологическое

разнообразие торфяников, т.к. на полуострове, простирающемся с севера на юг почти на 2

тыс. км, имеющем резко расчлененный рельеф и характеризующимся активной

вулканической деятельностью, присутствуют все климатические зоны: от арктической до

умеренного климата.

Согласно данным Администрации Камчатского края по состоянию на 01.01.2001 г.

на балансе в Камчатском крае состояло 107 месторождений торфа площадью более 10

тыс. га, из которых 54 прошли стадию разведочных работ с подсчетом запасов.

Балансовые запасы торфяных месторождений по категориям разведанности составляют

(тыс. т.): А – 111 176, В – 95 771, C1 – 52 082; по сумме категорий A+B+C1 – 258 849 тыс. т.

[12].

Несмотря на наличие разведанных месторождений, Камчатская торфяная

провинция по степени изученности запасов торфа относится к регионам со слабо

изученными запасами этого полезного ископаемого, т.к. по международной

классификации к таковым относятся регионы, доля разведанных запасов торфа которых

(по категориям A+B+C1) составляет менее 10% от их общих ресурсов. Причиной слабой

изученности торфяных залежей является низкая интенсивность использования торфяных

ресурсов.

Исследование торфяных месторождений Камчатского полуострова в 40-ых гг.

прошлого столетия проводилось силами Камчатской научно-исследовательской торфяной

станции. В результате исследований материала торфяников были установлено, что

торфяное сырье Западной Камчатки, в том числе, Митогинского месторождения,

удовлетворяет требованиям, предъявляемым к топливному торфу. Поверхность

торфяников безлесна и беспниста; наличие близкорасположенных водоприемников

обеспечивает эффективное осушение разрабатываемых торфяников. Характер рельефа и

торфяного материала позволяют полностью механизировать процесс торфодобычи.

20

Рис. 3. Обзорная карта торфяного фонда Камчатки [3]

Условные обозначения:

1 – площади распространения торфяников,

2 – границы зоны многолетней мерзлоты,

3 – граница торфяно-болотных областей

21

Добываемый торф может быть использован в качестве топлива, материала для

приготовления торфяных компостов и торфяных горшочков, в качестве подстилки для

скота в животноводстве, для мульчирования почв и для изготовления теплоизоляционных

торфяных плит.

Проведенными в конце 50-х гг. институтом «Гипроторф» экспериментальными

работами была доказана возможность получения топливного торфа путем добычи

фрезерованного торфа и последующей тепловой досушки его в промышленных сушилках.

Проведенными экономическими исследованиями установлено, что получаемое такими

способами местное торфяное топливо значительно дешевле привозного каменного угля.

В результате выполненной в 60–70-ых гг. геологоразведки крупных

месторождений Западной Камчатки, в том числе, Митогинского месторождения,

специалистами специализированной партии ПГО «Приморгеология» определено, что до

70% торфа может использоваться для отопительных нужд; более 70% этого сырья

допустимо применять для приготовления компостов и торфоминеральных удобрений; до

30% торфяного материала может быть востребовано в качестве подстилки для скота; 25–

30% торфа могут быть использованы в составе теплично-парниковых грунтов; более 50% –

для получения гуминовой кислоты и производных на ее основе препаратов.

Мониторинг лососевых рыб, проводившийся сотрудниками ТИНРО на

мелиоративной станции в районе пос. Апача в начале 90-х гг., показал, что видовое

разнообразие и количество лососей, идущих на нерест по р. Плотниковой, не зависит от

масштабов и интенсивности осушения прилегающих к реке болот, а также от объемов

извлекаемого торфа.

Проблемы. Важнейшим фактором в освоении любых природных ресурсов являются

инфраструктурные условия (транспорт и энергетика) района, в котором находятся

объекты предполагаемой эксплуатации. На протяжении многих лет для Камчатки и ее

районов заказывалась и оплачивалась разработка нескольких десятков программ

социально-экономического развития, однако регион по-прежнему продолжает быть

дотационным и не может развить свое промышленное производство на необходимом для

сегодняшнего дня уровне.

Основным фактором негативного состояния экономики является отсутствие на

полуострове промышленной инфраструктуры или очень слабое ее развитие. От состояния

энергетики и транспорта зависят успехи во всех остальных отраслях экономики. Главным

объективным фактором слабого развития наземной транспортной сети региона являются

физико-географические и климатические условия полуострова.

22

Тем не менее, надо отметить, что в южной части полуострова имеется уже

созданная сеть, в основном, грунтовых дорог, которая соединяет западное и восточное

побережья, а также долину реки Камчатка с краевым центром. Трасса Петропавловск-

Камчатский–Усть-Большерецк проходит в 4 км от месторождения Митогинское. Другие

месторождений торфа Усть-Большерецкого района, также расположены рядом с этой

транспортными артерией (рис. 1, 5).

Энергетическое обеспечение Камчатки является автономным, поэтому, в силу

особенностей географического положения полуострова, не может быть включено в

единую энергосистему России. Сегодня энергетика края продолжает базироваться, в

основном, на привозном топливе и стоимость электроэнергии непрерывно возрастает, как

правило, по причинам, находящимся вне территории полуострова. Для решения этой

энергетической проблемы Администрация региона еще в девяностые годы прошлого

столетия разработала и реализует программу перевода электро- и теплоснабжения

Камчатки на местные нетрадиционные и возобновляемые источники. Предполагается, что

основными ресурсами для дальнейшего производства электрической и тепловой энергии

на полуострове будут, в основном, геотермальные месторождения, потенциал рек, энергия

ветра, природный газ, а также торф.

Наличие в Камчатском крае разнообразных природных ресурсов, в том числе и

торфа, позволяет создать промышленную инфраструктуру на территориях, как

незначительно удаленных от транспортных и энергетических узлов полуострова в Усть-

Большерецком, Елизовском районах, так и начать промышленное освоение торфяных и

других природных ресурсов в районах полуострова, еще не имеющих инфраструктурных

возможностей. Однако перед промышленным освоением, необходимо проведение научно-

исследовательских и опытно-конструкторских работ, подтверждающих экономическую

целесообразность переработки торфа Митогинского месторождения в топливные гранулы

– пеллеты с использованием современных технологий.

2.1 Потребность в твердом топливе и сравнительная оценка рентабельности

использования топливных пеллет в энергетике Камчатского края

По данным из годового отчета АО «Камчатэнергосервис» (предприятие,

обеспечивающее тепловой энергией Усть-Большерецкий район) за 2014 год предприятие

закупило 11 922,070 т угля на сумму 66 362 309,51 руб. и 1 684,965 т мазута на сумму 30

471 350,99 руб. Таким образом, цена 1 т угля составила 5 566,34 руб./т; цена 1 т мазута –

18 084,26 руб./т [26].

23

Если взять за основу таблицу по теплотворной способности основных видов

топлива (табл. 7), то с еѐ учетом эквивалентная цена (т. е., такая цена при которой

выгодно замещать топливо торфяными гранулами) составит (в ценах 2014 г.) для угля

3624,59 руб./т; для мазута – 7750 руб./т.

Таблица 7 – Сравнительная таблица теплотворности некоторых видов топлива

Вид топлива Ед.

изм.

Удельная теплота

сгорания Эквивалент

кКал кВт МДж Природный

газ, м3

Диз.

топливо,

л

Мазут,

л

Электроэнергия 1

кВт/ч 864 1,0 3,62 0,108 0,084 0,089

Дизельное топливо

(солярка) 1 кг 11100 11,9 43,12 1,288 – 1,062

Мазут 1 кг 9800 11,2 40,61 1,213 0,942 –

Керосин 1 л 10400 12,0 43,50 1,300 1,010 1,072

Нефть 1 л 10500 12,2 44,00 1,313 1,019 1,082

Бензин 1 л 10500 12,2 44,00 1,313 1,019 1,082

Газ природный 1 м3 8000 9,3 33,50 – 0,777 0,825

Газ сжиженный 1 кг 10800 12,5 45,20 1,350 1,049 1,113

Метан 1 м3 11950 13,8 50,03 1,494 1,160 1,232

Пропан 1 м3 10885 12,6 45,57 1,361 1,057 1,122

Этилен 1 м3 11470 13,3 48,02 1,434 1,114 1,182

Водород 1 м3 28700 33,2 120,00 3,588 2,786 2,959

Уголь каменный

(W=10%) 1 кг 6450 7,5 27,00 0,806 0,626 0,665

Уголь бурый

(W=30…40%) 1 кг 3100 3,6 12,98 0,388 0,301 0,320

Уголь-антрацит 1 кг 6700 7,8 28,05 0,838 0,650 0,691

Уголь древесный 1 кг 6510 7,5 27,26 0,814 0,632 0,671

Торф (W=40%) 1 кг 2900 3,6 12,10 0,363 0,282 0,299

Торф брикеты

(W=15%) 1 кг 4200 4,9 17,58 0,525 0,408 0,433

Торф крошка 1 кг 2590 3,0 10,84 0,324 0,251 0,267

Пеллета древесная 1 кг 4100 4,7 17,17 0,513 0,398 0,423

24

Пеллета из соломы 1 кг 3465 4,0 14,51 0,433 0,336 0,357

Свежесрубленная

древесина

(W=50...60%)

1 кг 1940 2,2 8,12 0,243 0,188 0,200

Высушенная

древесина (W=20%) 1 кг 3400 3,9 14,24 0,425 0,330 0,351

Опилки 1 кг 2000 2,3 8,37 0,250 0,194 0,206

Бумага 1 кг 3970 4,6 16,62 0,496 0,385 0,409

Солома 1 кг 3750 4,3 15,70 0,469 0,364 0,387

Таблица 8 – Эквивалентная стоимость топливных пеллет

(по отношению к основным видам топлива по данным РСТЦ по Камчатэнерго в 2015 г.)

Топливо Цена Калорийность Цена 1 ккал,

руб.

Эквивалентная

стоимость

пеллет, руб./т

Дизельное топливо 29939,83 11100 [22]

ккал/кг

2,697 руб. 11329

Мазут 17909,48 9800 [22] ккал/кг 1,827 руб. 7675

Уголь 5953,0 4900 ккал/кг 1,215 руб. 5102

Уголь АО

«Камчатэнергосерис»

5632,0 5397 ккал/кг 1,044 руб. 4383

Газ 5786,0 7900 ккал/куб.м 0,732 руб. 3076

Предполагая, что калорийность торфяных пеллет составит как наиболее часто из

встречающихся в литературе (4200 ккал/кг), можно рассчитать экономически

оправданную для Камчатского края стоимость топливных гранул для получения энергии

эквивалентной дизельному топливу, мазуту, углю, газу. Без учета КПД процесса

сжигания, для цен в условиях Камчатки, результат приведен в таблице 8.

25

Рис. 4. Рейтинг стоимости тепловой энергии для различных видов топлива ля средней

полосы России [22]

В таблице 9 [22] приведены сведения о стоимости тепловой энергии для средней

полосы России. Из неѐ видно, что стоимость тепловой энергии, вырабатываемой из

торфопеллет, выше, по сравнению с углем, но ниже – по сравнению с мазутом.

Таблица 9 – Сравнительная стоимость 1 кВт тепловой энергии, произведенной из

различных видов топлива, для средней полосы России [22]

Топливо Теплотворность,

кВт·час/кг

КПД, % Цена топлива,

€/т

Стоимость тепла,

€/кВт·ч

Мазут 10,81 65 133 0,019

Дизель 11,63 80 250 0,027

Уголь 4,65 50 45 0,019

Электричество – 95 – 0,033

Дрова 1,45 40 12 0,021

Щепа 2,0 60 19 0,016

Опилки 0,81 50 6,5 0,016

Торфо-сапропелевые

гранулы

4,8 85 90 0,022

В настоящее время в России от Санкт-Петербурга до Урала работает более 50

заводов по выпуску пеллет из отходов деревообрабатывающих предприятий,

изготавливающих от 0,5 до 5 т продукции в час и работающих, как правило, в три смены.

Только в Санкт-Петербурге и Ленинградской области более 13 таких предприятий. Их

годовой выпуск составляет более 100 000 т. Общий годовой выпуск пеллет по России

26

составляет около 500 000. т. Причем, ежегодно вводится в эксплуатацию 10÷15 заводов по

производству пеллет и наблюдается тенденция на удвоение выпуска каждые два года. 90%

торфопеллет идет на экспорт.

В ряде областей России уже приняты программы обеспечения коммунальных

котельных местными видами топлива. Они активно работают в Нижегородской области.

Похожая программа принимается в Омской области: север этого региона отказался от

проведения газопровода, и теперь там строится несколько заводов по производству

топливных гранул для обеспечения местных котельных. За организацию производств

пеллет и их использование в качестве топлива активно выступают власти Пермского края

и Архангельской области. О необходимости постепенного перехода на современные

паровые котлы, работающие на топливных гранулах, говорил и глава Башкирии.

Реальную стоимость тепловой энергии от пеллет, произведенных с

использованием Митогинского месторождения торфа, можно получить только проведя

НИОКР с опытным сжиганием торфяных пеллет в котле, с измерением всех необходимых

параметров и оценкой стоимости полученной таким образом тепловой энергии.

27

2.2 Пути рационального и комплексного использования торфяных ресурсов Апачинско–

Усть-Большерецкого торфопромышленного района Камчатского края

Наиболее доступной для освоения частью западно-камчатской зоны является район

слияния рек Быстрой и Плотникова (Апачинско–Усть-Большерецкий

торфопромышленный район), где на относительно небольшой территории сосредоточено

7 крупных месторождений торфа (месторождения – Митогинское, Начиловское болото,

Начиловское, Микояновский массив, Гольцовское, Светлое, Гольцовская тундра) с

суммарными запасами 2,38 млрд. тонн (рис. 5).

В целом, залежи торфа в пределах этого района, приуроченные к поверхностям

выравнивания водно-ледникового генезиса, а также к морским и аллювиальным террасам,

относятся к переходному, низинному, реже, верховому и смешанному типам и сложены

осоково-сфагновым, осоковым, кустарничково-осоковым и лесным видами торфа.

Мощность торфяников колеблется от 1 до 13 м, составляя в среднем 2–5 м. Степень

разложения торфов колеблется от 5 до 38%, зольность – от 7,6 до 20,4%, а влажность

составляет 83,8–91,8%. Калорийность воздушно-сухого торфа варьирует в пределах 4300–

4900 кал. Поверхность торфяников практически безлесна, а в массе торфа отсутствуют

пни и стволы деревьев.

Широкий диапазон вариаций видов торфа, степени их разложения и зольности

позволяет использовать торфяное сырье этих месторождений для производства

обширного комплекса торфяной продукции.

Из верхового мохового малоразложившегося торфа некоторых месторождений и,

прежде всего, из торфяников месторождений Гольцовская тундра и Светлое, может быть

налажено производство высококачественного кипованного торфа на экспорт. Для этой

цели только из этих месторождений может быть использовано порядка 5 млн. тонн торфа.

Например, страны Юго-Восточной Азии по данным 2010 г. импортировали пеллеты по

стоимости в пределах 91–130 евро/т, в том числе: Китай по 116 евро/т, Вьетнам – 91,

Индонезия – 103, Малайзия – 99, Япония –130. Рынок пеллет в Китае, Японии и Южной

Корее продолжает стабильно расти.

Из верховых торфяников низкой степени разложения могут приготавливаться на

торфопредприятиях различные питательные смеси и грунты для тепличных и огородных

культур, а также полые торфяные горшочки, субстратные торфоблоки и питательные

торфяные брикеты сбалансированного органо-минерального удобрения.

Часть верхового и переходного торфа из месторождений района можно

использовать для приготовления торфонавозных и торфопометных удобрений с

28

утилизацией торфяных подстилок, на производство которых может пойти до 30%

материала торфяников.

По технологии торфопоники на торфяном субстрате могут выращиваться

ростковые продукты для скармливания молодняку сельскохозяйственных животных и

птиц.

Отходы (крошку) малоразложившегося верхового торфа можно использовать в

качестве упаковки для скоропортящихся продуктов и овощей.

Часть торфяников верховых торфов низкой степени разложения, можно

использовать в производстве различных теплоизоляционных и стеновых материалов,

которые могут применяться в строительстве зданий и сооружений в поселках Западной

Камчатки, а также для производства теплоизоляции трубопроводов и т.д. Верховые торфа

могут найти применение при производстве различных фильтрующих и сорбирующих

материалов.

Сильно разложенные разновидности верхового торфа (Митогинское

месторождение) модно использовать для приготовления торфогуминовых и органо-

минеральпых удобрений. Из этого материала могут быть, также, получены комплексные

гранулированные удобрения.

По мере развития торфоперерабатывающей промышленности может встать вопрос

о более глубокой переработке торфяного сырья с получением торфяного воска,

являющегося производным для изготовления ряда лекарственных препаратов и комплекса

других химических и промышленных продуктов, в т.ч. материала для формовки изделий,

применяемого в металлургии.

В дальнейшем, не исключено внедрение в торфоперерабатывающее производство

более высокотехнологичных процессов, например, получения углеродных сорбентов.

Наконец, из низинных торфов низкой степени разложения могут быть получены

всевозможные грунты для тепличных хозяйств, а из сильно разложенных низинных

торфов предполагается производить комплексные гранулированные и торфонавозные

гранулированные удобрения. Химическая переработка низинных торфов позволит

получать стимуляторы роста растений и углеводно-протеиновые кормовые добавки.

Нижние слои всех типов торфов, отличающиеся высокой степенью разложения и

имеющие более высокую теплотворную способность, могут использоваться как топливо в

котлах для сжигания низкокалорийных видов топлива.

Образующаяся при сжигании торфяного топлива зола полностью утилизируется.

Большая часть еѐ может быть использована для раскисления почв. Генераторы тепла,

работающие на торфе, должны быть снабжены пылеуловителями для утилизации

29

тонкодисперсных летучих фракций золы (обогащенных, как правило, ценными

минеральными компонентами). Собирающими пыль устройствами должны быть

оборудованы и все опасные по пыли объекты торфодобывающего производства.

Обогащенные редкими и рассеянными элементами сорта золы будут направляться

на обогатительную фабрику. В бурых углях и торфах западно-камчатской провинции

может содержаться до 300 г/т германия; при концентрации германия, равной 10 г/т, в золе

может содержаться до 3 кг/т этого элемента.

Вероятно, важной статьей экспорта могут явиться концентраты редких элементов,

кроме Ge: Sc, Re, Cd, Se, а также Bi, Mo, Co, Ni, Au, Ti, Sb. Технологии промышленного

извлечения редких элементов из зол сжигания торфов достаточно просты, эффективны и

экологически безопасны.

Выработка тепловой и электрической энергии, освоение производства кормов,

удобрений и подстилок создадут предпосылки для восстановления утраченных и для

формирования новых предприятий в районе сельскохозяйственного комплекса,

включающего тепличное хозяйство, животноводческий и птицеводческий комплексы и

цеха по переработке сельскохозяйственной продукции. При этом, отходы животноводства

и птицеферм будут использованы для изготовления высокоэффективных сортов

удобрений (применять торф в качестве удобрения в чистом виде не столь эффективно).

Продукты животноводческого и агротехнического хозяйства будут потребляться

как населением Усть-Большерецкого торфяно-сельскохозяйственного комплекса, так и

распределяться по береговым рыбодобывающим поселкам.

При разработке торфяников, наверняка, будет изменен природный ландшафт не

только месторождений, но и некоторой территории Западно-Камчатской низменности.

Одной из задач является создание на этих территориях культурных ландшафтов.

На тех участках, где месторождения будут выработаны полностью, предполагается

создать сеть искусственных озер, в которых может осуществляться разведение

пресноводных рыб. Площади, на которых будет разработана только верхняя часть

торфяников, целесообразнее превратить в лесопосадочные зоны. При этом, для

раскисления вскрытых торфяников необходимо внесение в них золы. При необходимости

в создаваемые почвы будут вноситься удобрения, производимые на объектах местной

торфяной промышленности.

Таким образом, на базе торфяных разработок в пределах рассматриваемой

территории может быть создан крупный автономный сельскохозяйственно-

промышленный узел, включающий объекты торфоподготовки с соответствующими

эксплуатационными, вспомогательными и очистными службами, объекты первичной

30

(физической) переработки торфяного материала и объекты биохимической и химической

переработки торфов и их производных, топливно-энергетические и сельскохозяйственные

производства. Структура этого сельскохозяйственно-промышленного комплекса

предположительно может иметь следующий вид:

– жилой поселок с социальной инфраструктурой (пос. Кавалерское);

– культивационно-мелиоративные сооружения;

– отстойники, очистные сооружения;

– базы торфоподговки;

– ремонтно-эксплуатационный участок мелиоративных систем;

– торфоподстилочный завод;

– завод сельхозудобрений и медпрепаратов, в том числе:

а) цех производства физиологически активных препаратов;

б) цех гидролизной переработки торфов в углеводородные кормовые добавки;

в) цех производства удобрений и стимуляторов роста растений;

г) цех производства химиотерапевтических средств;

д) цех производства бальнеологических средств;

– химический завод (искусственное волокно, синтетические смолы и пластмассы,

лаки, растворители, этиловый спирт, воск, битум, активированный уголь);

– обогатительная фабрика (переработка золы ТЭЦ – производство концентратов

редких и рассеянных элементов;

– завод строительных изделий (теплоизоляционные панели, плиты, блоки «Геокар»

и др.);

– картонно-целлюлозная фабрика (картон, пленочные материалы и покрытия);

– завод по производству топливных брикетов;

– теплоэлектроцентраль (на местном торфе);

– тепличное хозяйство;

– животноводческий комплекс;

– птицеводческий комплекс;

– предприятие по переработке сельхозпродукции;

– пожарное депо и т.д.

Комплекс может разместиться на двух площадках (рис. 5). Сельскохозяйственные

объекты целесообразнее поместить в непосредственной близости от пос. Кавалерское, а

более вредные производства – между автодорогой Петропавловск-Камчатский–Усть-

Большерецк и р. Гольцовкой. Часть животноводческих объектов разместится в

существующих брошенных сельскохозяйственных зданиях, после их реставрации и

31

утепления. Площадки будут располагаться в непосредственной близости от автодороги

областного значения, которая будет связана с разрабатываемыми месторождениями торфа

подъездными грунтовыми автодорогами общей протяженностью 35 км.

На базе Апачинских горячих источников возможно создание санатория-

профилактория с грязелечением. Сильно разложенные торфяники, а степень разложения

западно-камчатского торфа достигает 65%, представляют собой торфяные пелоиды,

которые, как правило, тяготеют к нижним слоям минерализованных торфов. Причем,

пелоиды зачастую смешиваются с сапропелевидными образованиями, подстилающими

озерно-торфяные залежи. Подобные торфяные грязи встречаются в большинстве

месторождений торфа Западной Камчатки и могут использоваться в качестве лечебных

грязей. В случае смешивания с минерализованными гидрокарбонатными термальными

водами Апачинских источников, эти образования могут быть классифицированы, после

изучения их бальнеологических свойств, как уникальный аппликационный материал для

лечения различных заболеваний.

В процессе освоения месторождений торфа Южной Камчатки и изучения

технологических характеристик их сырья будут выявлены и предложены многие другие

возможности и технологии их использования.

При продолжении геологоразведочных работ балансовые запасы торфяного сырья

могут быть увеличены в данном районе как минимум в 3–3,5 раза. При этом,

целесообразно расширять разведываемые площади месторождений, сложенные верховым

типом торфа.

.

32

Рис. 5. Схема расположения торфяных объектов в северной части Усть-Большерецкого района.

Месторождения торфа: 1 – Микояновский массив, 2 – Митогинское, 3 – Начиловское болото, 4 – Начиловское, 5 – Гольцовское, 6 – Светлое, 7 – Гольцовская тундра

33

3 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТОРФА,

ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ

Торф является экологически безопасным, относительно простым в добыче, а

главное – возобновляемым природным ресурсом. Торф используют в самых различных

областях: сельском хозяйстве, химии, медицине, нефтепереработке. Особенно часто торф

применяют в качестве топлива. Разработка торфяных месторождений включает в себя две

стадии: добыча сырья и его переработка с целью получения конечного продукта.

Технологии и способы переработки торфа все время менялись и

совершенствовались. В 16 веке из него выжигали кокс и получали смолу. В 19 веке

производство полукокса и смолы стало промышленным. И только ближе к середине 20

века торф стали использовать в энергетике, а также для производства бытового топлива.

Позже начала внедряться технология комплексного использования торфа, т.е.

сырье из одного и того же месторождения перерабатывалось с целью получения разных

продуктов [14, 15, 16]. Усилиями отечественных исследователей и проектировщиков в

советские годы была произведена переориентация торфяной промышленности из

добывающей в добывающе-перерабатывающую. В сфере переработки торфа накоплен

большой опыт получения из торфа разнообразных продуктов: удобрений, питательных

субстратов, формованных изделий, биологически активных веществ, средств защиты от

загрязнений природной среды, торфодерновых покрытий, питательных торфяных грунтов

и смесей, топливных торфяных брикетов, топливных пеллет а также строительных

материалов и изделий и т.д.

Разработаны и внедрены в производство многочисленные автоматические и

полуавтоматические технологические линии по изготовлению торфяной продукции и

кипования верхового торфа для экспорта. Созданы принципиально новые виды торфяной

продукции сельскохозяйственного назначения: питательные плиты сухого прессования,

углеводно-протеиновый и углеводный корма из торфа для животных, мелиоранты для

почвы, питательные торфяные субстраты для горшочных структур, для рассады огурцов и

томатов, подкормка для земляники, торфяная мульча и т.д.

Созданы технологии по производству биостимуляторов роста на основе гуминовых

веществ из торфа (биологические стимуляторы торфяные, торфогуминовые удобрения,

концентраты гуминовых кислот). Путем модификации гуминовых веществ торфа был

получен эффективный краситель для древесины, тканей, пластмасс, для продукции

бытовой химии и реставрационных работ.

34

К числу приоритетных направлений в научной деятельности по торфяной проблеме

относятся исследования перспектив энергетического и экологического использования

продуктов из торфа. В рамках этих исследований разработаны технологии получения из

торфа дешевого местного топлива, новых типов фильтрующих и изоляционных

материалов и изделий, сорбентов и экологически чистых продуктов для растениеводства и

животноводства. Среди разработок экологического направления наиболее значимыми

являются следующие: гранулированные торфогуминовые удобрения, технология

получения бертината, способ утилизации осадков городских сточных и хозбытовых вод с

использованием торфа, технология производства торфодерновых ковров, препараты и

системы для дезактивации отходов заводского и транспортного происхождения.

В результате химической переработки торфяного сырья в России освоено

производство целого ряда химических продуктов, таких как:

– воск, используемый в качестве компонента в пластмассах и при точном литье в

металлургии;

– полукокс (для черной металлургии как технологическое топливо);

– гидролизное сырье из малоразложившихся верховых торфов;

– углеродные адсорбенты для разделения газов;

– углеродные волокна для изготовления композитных материалов;

– щавелевая кислота;

– активированные угли и сорбенты;

– кормовые дрожжи, содержание до 50% белка (1 тонна дрожжей экономит 14 тонн

картофеля);

– биологически активные вещества;

– торфощелочные реагенты, применяемые при проведении буровых работ;

– наполнители пластмасс и т.д.

Научными организациями России выполнен ряд важных работ по проблемам

саморазогревания и самовозгорания торфяного материала, по использованию торфа в

энергетике, сельском хозяйстве, химической технологии, машиностроении, медицине,

охране окружающей среды. Проведен комплекс научно-исследовательских работ по

изучению физико-химических свойств торфа и торфяных залежей, их трансформации при

осушении и сельскохозяйственном использовании, которые послужили основой

разработки новой концепции использования торфяных месторождений как в качестве

сельскохозяйственных угодий и лесопосадок, так и для восстановления нарушенного

гидрологического и микроклиматического режимов при вторичном заболачивании.

35

Однако, к сожалению, начиная с конца 80-х гг. прошлого столетия

результативность научно-технических исследований в торфяной отрасли в нашей стране

резко снизилась. Это особенно четко просматривается на примере Камчатки, где просто

была ликвидирована торфяная тематика в научных и производственных учреждениях. В

этот период у нас не проводились и геологоразведочные работы на торф, а также

мелиорация торфяников.

В тоже время, за рубежом изучение торфяных залежей как природных ресурсных

объектов и как экологических систем не прекращалось, более того, объем

исследовательских работ по проблемам использования торфа во многих странах

непрерывно увеличивался. Россия является одной из ведущих торфяных держав мира.

Мировые запасы торфа составляют более 500 млрд. тонн. Крупнейшими запасами торфа

обладают (млрд. тонн): Россия – 162; Индонезия – 78,5; США – 36,3; Финляндия – 35;

Канада – 35; КНР – 27; Швеция – 11,2; Германия – 7,3; Ирландия – 5,8; Великобритания –

5,7. В России учтено и частично разведано около 45 тысяч торфяных месторождений

общей площадью 80,5 млн. га с запасами торфа, составляющими 47% от общего объѐма

мировых запасов [18].

В торфяной отрасли, в еѐ промышленном развитии во всем мире происходит

заметный прогресс, характеризующийся внедрением инновационных преобразований, что,

в конечном счете, должно привести к экономическому успеху регионов, богатых

торфяными месторождениями, к повышению благосостояния населения этих регионов.

Сейчас переработка торфа развивается сразу в нескольких направлениях. С одной

стороны, это получение из торфа твердых, жидких и газообразных продуктов, с другой –

извлечение из органической части сырья отдельных составляющих, например, битумов,

гуминовых кислот, углеводов.

Методы переработки торфа делятся на механические и химические. К первой

категории относится:

шнековая;

шнеково-ножевая;

спирально-конусная;

щелевая;

конусная;

дробильная.

Что касается химических методов переработки торфа, то распространенными из

них являются термолиз, пиролиз и быстрый пиролиз. В сравнении с использованием

36

торфа в чисто энергетическом направлении, использование его продуктов с химической

переработкой повышает эффективность использования торфа в 15–20 раз [25].

3.1 Способы добычи торфа

По способу добычи различаю виды торфа: резной, гидроторф, экскаваторный

(кусковой), фрезоторф.

Резной торф. Резной способ добычи торфа – старый, кустарный способ добычи

торфа путѐм ручной или механической (машинно-формовочной) резки торфовых

кирпичей. Применялся на небольших и неглубоких торфяниках. Резной способ добычи

торфа практически полностью вытеснен механизированными методами добычи торфа.

Размеры кирпичей торфа машинной формовки составляют: 300×100×90, 300×130×110,

350×130×130 мм.

Гидроторф. Технологический процесс добычи торфа гидравлическим способом

включает: размыв торфяной залежи с влажностью 89–92% струѐй воды высокого давления

(1–2 МПа), при котором торф превращается в гидромассу с влажностью 95–97%;

транспортирование гидромассы по трубам на поля разлива и распределение еѐ слоем 20–

40 см; обезвоживание гидромассы за счѐт фильтрации в подстилающий грунт (при этом

удаляется 55% воды) и испарения (25% воды), доведение еѐ до пластичного состояния,

при котором осуществляется формирование кирпичей самоходными формирующими

гусеницами; сушку кирпичей до уборочной влажности 45–40%; механизированную

уборку воздушно-сухого торфа в штабели.

Экскаваторный или кусковой торф. При экскаваторном (кусковом) способе

получают торфяное топливо в виде больших кусков весом по 0,5–1 кг. Процесс заготовки

кускового торфа мало отличается от фрезерного, но меньше зависит от погодных условий.

Кусковой торф добывается с помощью навесного диска с гидравлическим цилиндром.

Диск поднимает торф на поверхность из глубины около 50 см. В цилиндре он прессуется

под давлением, а затем выталкивается наружу через прямоугольные сопла и волнообразно

укладывается на поверхности поля. В результате получают «волнообразный» кусковой

торф. Сформированный кусковой торф через несколько часов сушки на солнце почти не

вбирает в себя влагу. Достаточно хорошо высушенный кусковой торф собирают в валки,

где происходит его просушка. После этого, на поверхность поднимают ещѐ одну порцию

торфа. Таким образом, валкуют 1–3 слоя торфа, после чего его собирают и

транспортируют для вкладывания в бурты.

Фрезерный торф. Фрезерный способ добычи торфа отличается от других более

интенсивной сушкой торфа, коротким технологическим циклом, увеличенной добычей

торфа с единицы площади, меньшими трудоѐмкостью и себестоимостью. Уровень его

37

механизации составляет около 100%. Этим способом в России добывается свыше 95%

торфа.

Продукция фрезерного способа – фрезерный торф представляет собой смесь

мелких частиц различной формы и размером, в зависимости от назначения, до 25–60 мм.

Основная масса фрезерного торфа, производимого промышленными предприятиями

(около 57%), используется в качестве топлива на электростанциях. Остальная часть

сжигается на промышленных предприятиях и в поселковых отопительных котельных,

перерабатывается в топливные брикеты (13%), употребляется в сельском хозяйстве для

компостирования и подстилки в животноводстве (25%). В зависимости от качественной

характеристики он может также служить сырьем при производстве газа и кокса для

металлургии, этилового спирта, щавелевой кислоты, кормовых дрожжей и других

продуктов термохимической переработки, питательных брикетов, торфяных горшочков,

различных питательных грунтов для овощеводства и садоводства. Технологический

процесс производства этого торфа состоит из трех стадий:

– получения торфяной крошки путем фрезерования верхнего слоя торфяной залежи

на глубину 6–20 мм фрезерными барабанами;

– сушки слоя фрезерной крошки на поверхности эксплуатационной площади до

установленной влажности;

– уборки готовой продукции в полевые складочные единицы – штабели.

Более подробные сведения о способах добычи торфа приведены в приложении Д.

Одним из разделов НИОКР будет выбор и экономическое обоснование способа

добычи торфа Митогинского месторождения, расположенного в Усть-Большерецком

муниципальном образовании Камчатского края (рис. 1., Приложение Д).

38

3.2 Существующие технологии переработки торфа с получением промышленных

материалов

Переработка различных видов торфа позволяет получать различные материалы для

использования в промышленности: строительстве (торфо-волокнистая плита), энергетике

(торфяные гранулы – пеллеты, торфобрикеты), металлургии (торфококс).

Производство топливных пеллет (торфогранул) и торфобрикетов. Суть

процесса по производству топливных пеллет заключается в их получении прессованием

исходного сырья при давлении 2,5–3,0 МПа/см2

с предварительным воздействием на

обрабатываемый материал острого пара (температура 130–160°С). Предварительная

обработка сырья острым паром активирует органическое соединение – лигнин, который

служит натуральным закрепителем.

Способ и технология предварительной сушки торфа Митогинского месторождения

будет определена в ходе выполнения НИОКР.

Производственный процесс состоит из следующих операций: подготовка торфа к

сушке, сушка до влажности 12–18%, прессование сушенки, охлаждение и складирование

топливных пеллет.

Перед подачей в приемные бункеры осуществляется сепарирование торфа для

очистки от примесей и посторонних предметов. Далее, из бункеров торф подается в

технологическую топку теплогенератора и сушильную камеру. Сушка продукта

происходит в сушильной камере под действием сушильного агента. Сушильным агентом

служит атмосферный воздух, смешанный с топочными газами, вырабатываемыми

топочным блоком. Полученный воздушно-сухой торф (влажностью 10–14%)

накапливается в бункере. Из бункера сырье дозировано подается в смеситель гранулятора.

В смесителе происходит разрыхление, гомогенизация и обработка сырья насыщенным

водяным паром, разогретым до температуры 130–160°С. Далее в процессе прессования

происходит непосредственное формирование гранул. Пресс может иметь различную

конструкцию. Наиболее часто используют шнековый или штемпельный пресс.

Пеллеты или брикеты выводятся из пресса и подаются в колонну охлаждения, где

охлаждаются потоком воздуха, движущимся во встречном направлении. Вырабатываемые

пеллеты или брикеты подаются на склад готовой продукции.

Для решения вопросов комплексного использования сырьевых ресурсов

необходимо применять физико-химические методы переработки торфа, позволяющие

повысить эффективность использования торфа (Приложение Д).

39

3.3 Характеристика продуктов переработки торфа

Торф топливный фрезерный. Топливный фрезерный торф представляет собой

сепарированную (т.е. очищенную от посторонних предметов) массу торфяной крошки,

получаемую при фрезерном способе добычи торфа. Топливный фрезерный торф –

эффективное топливо при удаленности энергооборудования до 100 км от месторождения.

Вследствие, меньших затрат на производство цена за тонну топливного торфа

значительно ниже, чем за тонну торфяного брикета.

Общий технологический цикл производства брикетов можно разделить на

следующие стадии:

сепарация торфа;

загрузка фрезерного торфа в производственную линию;

сушка;

прессование в брикеты;

складирование готовой продукции.

В производстве торфяного брикета большое значение имеют все стадии

технологического процесса. Применение современного оборудования и технологий,

постоянный контроль производства позволяют добиться качественной продукции.

Торфяные брикеты. Торфяной брикет по своей теплотворной способности

является прямым конкурентом каменному углю. Это качество делает данный вид топлива

выигрышным (по сравнению с углем) для регионов с богатыми залежами торфа.

Производство торфяных брикетов не предполагает использования связующих смол

(или подобных компонентов) при прессовании, что положительно сказывается на

экологичности производства и применения этого вида топлива.

Область применения брикетов из торфа чрезвычайно широка – топливо для печей,

каминов, жаровен, различных тепловых агрегатов. Использование тепловых котлов на

торфяных брикетах – перспективное направление модернизации жилищно-коммунального

хозяйства.

Торфяной брикет Нового поколения производится ЗАО «ЭНБИМА Групп» по

усовершенствованной технологии на современном европейском оборудовании, которое

значительно улучшает процессы переработки: сепарации – очистки торфа, удаления

посторонних примесей и фракций, и прессования [19].

Ключевую роль в производстве торфяного брикета Нового поколения играет

процесс сепарации, наделяя его теми преимуществами, которые позволяют ему

конкурировать не только с брикетом, изготовленным по старой советской технологии, но

и с традиционными видами топлива, такими, как дрова, газ и уголь. Торфяное топливо,

40

прошедшее процесс очистки, обладает более высокой рабочей теплотворной

способностью – почти 5 000 Ккал/кг, которая конкурирует не только с каменным углем,

но выигрывает по времени горения, а если быть точнее – тления, которое в 3 раза больше,

чем у угля и в 5 раз больше, чем у дров (из расчета 10 кг топлива на котел).

Следовательно, расход современного торфобрикета на 35–50% ниже, чем у других видов

топлива. Таким образом, 1 тонна брикета Нового поколения способна заменить 5м3 сухих

березовых дров, 2 тонны угля или 1,3 тонны брикета старого образца [15, 16].

Кроме того, новые торфобрикеты не выделяют запаха при сгорании, не испаряют

никаких вредных веществ и практически не оставляют золы (всего 3–5% по сравнению с

15–20% старого брикета и 30% шлака после прогорания угля). Но стоит отметить, что

получившуюся золу можно использовать в качестве удобрения, так как при изготовлении

продукта использовалось только природное сырье.

Топливные пеллеты. Пеллеты – англ. pellets торфяные топливные гранулы [22],

представляют собой цилиндры диаметром 6–8 мм, изготовленные из размельченного и

высушенного торфа. В процессе производства сырье подвергается воздействию высокой

температуры, не используются какие-либо химические добавки, что в сумме гарантирует

экологическую чистоту получаемого топлива. Иными словами, это торфяное топливо, но в

более удобной для транспортировки, хранения и применения, форме. Пеллеты считаются

одним из наиболее эффективных альтернативных источников энергии. Они используются

как для отопления частных и общественных зданий, так и для производства тепла в

районных котельных и на крупных ТЭЦ. Пеллеты являются частью натурального

круговорота СО2 в окружающей среде, при их сгорании выделяется ровно столько СО2,

сколько было усвоено торфом при его формировании. Т.е., при сжигании пеллет

количество выделяемого углекислого газа в атмосферу не превышает объем выбросов,

который образовался бы путем естественного разложения торфа. Этот немаловажный

факт играет большую роль в сохранении экологической обстановки в связи с подписанием

Киотского протокола о лимитировании вредных выбросов в атмосферу. Стандартные

пеллеты имеют следующие характеристики: плотность – 1200 кг/ м3, т.е. топливные

торфяные гранулы тонут в воде. Длина – от 20 до 50 мм. Диаметр – от 4 до 10 мм.

Влажность – 25–30%. Зольность – 2–15%. Теплотворная способность – 4,9–5,0 кВт/ч,

4200–4300 ккал/ч, 17600 кДж/кг, что сопоставимо с углем. Одна тонна гранул

эквивалентна 485 м3 газа, 500 л дизельного топлива или 775 л мазута. На производство

одной тонны гранул расходуется 4–5 м3 торфа-сырца.

41

Рис. 6. Топливные пеллеты

Пеллеты – экологически безопасный вид топлива: пеллеты являются

возобновляемым топливом, в отличие от ископаемых видов топлива; зола может

использоваться как удобрение; инертность к окружающей среде, при случайном

рассыпании не происходит загрязнения, по сравнению с жидкими видами топлива;

сжигание торфяных гранул входит в естественный круговорот веществ в природе;

выбросы вредных веществ в атмосферу минимальны; пеллеты не требуют особых условий

хранения и могут храниться в подвальных или подсобных помещениях; выбросы

диоксида серы и оксида азота практически отсутствуют; отсутствует неприятный запах

при хранении и в процессе сгорания.

Существенным преимуществом пеллет по сравнению с другими видами топлива

является тот факт, что исходное сырье полностью местное, в настоящее время

практически никак не используется. Пеллетное топливо можно использовать во всех

видах отопления. Хранение и транспортировка топлива может быть как россыпью, так и в

мешках.

42

4. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

на выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) на

тему: «Переработка торфа Митогинского месторождения, расположенного в Усть-

Большерецком муниципальном районе Камчатского края, с организацией производства

топливных пеллет»

1. Цель выполнения НИОКР

Целью проведения работ является разработка опытной технологии добычи и

переработки торфа Митогинского месторождения (Усть-Большерецкий район

Камчатского края) с созданием опытной установки по производству топливных пеллет из

торфа производительностью не менее 100 кг/ч, с опытной эксплуатацией установки с

объемом производства не менее 20 т в период выполнения НИОКР, с опытной выработкой

тепловой энергии в объеме не менее 0,1 Гкал в течение не менее 60 дней отопительного

периода за счет сжигания произведенных пеллет в кипящем слое в отопительном котле

мощностью не менее 250 кВт, установленном на реально действующем объекте в

Камчатском крае и определение фактических технико-экономических показателей

полного цикла производства и утилизации отходов сжигания пеллет в период выполнения

НИОКР.

2. Назначение продукции

Назначение проведения работ: проведение последующих НИОКР на тему: «Переработка

торфа Митогинского месторождения, расположенного в Усть-Большерецком

муниципальном районе Камчатского края, с организацией производства топливных

пеллет» и обоснование экономической эффективности разработки торфяных

месторождений Камчатского края с получением конечной продукции высокого передела.

3. Общие сведения о запасах и доступности исходного сырья

В работе должно содержаться общее описание месторождения торфа

Митогинское и других, в качестве резервных, расположенных в Усть-Большерецком

районе месторождений, а также в южной части Камчатского полуострова, их

классификацию, с учетом оценки качества исходного сырья для получения готовой

продукции и комплексности использования торфа.

4. Физико-химические исследования исходного сырья и готовой продукции

Обосновать выбор участка на месторождении Митогинское.

43

Отобрать пробы торфа по оптимальной сети на опытном участке Митогинского

месторождения для оперативного аналитического контроля. Обосновать кратность

анализа на каждом этапе добычи и переработки:

1. торфа в естественных условиях;

2. торфа после предварительной сушки;

3. готовых пеллет из торфа на выходе установки;

4. пеллет перед сжиганием в котле;

5. золы, полученной после сжигания пеллет.

По полученным данным выполнить описание исходного сырья, основных

характеристик торфа на каждой стадии разработанной технологии, готового продукта и

отходов (золы). Анализ должен содержать:

– общетехнические свойства торфа (ботанический состав, степень разложения,

зольность, влажность, теплота сгорания);

– физико-технические свойства торфа (плотность торфа и готовой продукции,

влажность, водопоглощаемость, полная влагоемкость, прочность, фракционный состав,

засоренность посторонними горючими включениями, крошимость);

– химические свойства торфа (элементный состав, групповой состав);

– агрохимические свойства (кислотность, химический состав неорганической

части, в том числе, валовые и подвижные формы элементов питания, характеристики

поглощающего комплекса);

– физические и физико-химические свойства (дисперсность, катионный состав и

показатели ионообменных процессов, содержание различных категорий воды,

теплофизические и электрофизические характеристики);

– физико-механические свойства (пористость, реологические свойства, прочность и

несущая способность торфяных залежей, внешнее и внутреннее трение);

Выполнить оценку элементов структуры торфа с позиций физико-химической

механики.

5. Технические требования к опытной установке по изготовлению топливных гранул

(пеллет) из торфа

5.1. Состав установки

Установка должна включать следующее минимальное количество блоков:

Блок сортировки (очистки) исходного торфа-сырца.

Блок предварительной сушки.

44

Блок-генератор тепловой энергии.

Блок формования пеллет.

Блок упаковки и накопления готовой продукции.

Блок рекуперации тепловой энергии.

Блок автоматизации технологического процесса.

Количество блоков установки может быть увеличено для достижения

установленных заданием характеристик готового продукта.

5.2. Требованиям к показателям назначения

5.2.1. Выполняемые функции.

Опытная установка по переработке торфа с получением топливных гранул (пеллет)

энергетического назначения для использования в Камчатском крае и за его пределами.

5.2.2. Нормы и количественные показатели.

Пеллеты должны содержать минимальное количество поллютантов. При сжигании

пеллет в кипящем слое отопительного котла содержание (CO и NOx) в дымовых газах не

должно превышать 0,2 ПДК.

5.3. Технические характеристики

Производительность опытной установки должна быть не менее 100 кг/ч по

топливным гранулам.

Теплотворная способность пеллет должна быть не менее 21 кДж/кг (5000 ккал/кг).

Начальная (входная) влажность торфа, используемая в установке должная быть не

менее 80%.

Минимальный КПД использования тепловой энергии топлива при производстве

пеллет должен быть не менее 95%.

Принятые технические решения по каждому технологическому процессу и блоку

на всех стадиях - от добычи до переработки и получения готовой продукции - должны

быть обоснованы экспериментами и расчетами для не менее 3-х вариантов способов

реализации технологического процесса на каждой стадии.

Должны быть проведены исследования теплотворной способности конечного

продукта – топливных гранул (пеллет).

45

5.4. Требования к порядку и способам взаимодействия с сопрягаемыми

объектами

Предусмотреть полную автоматизацию технологических процессов с высоким

уровнем контроля и диагностирования в двух режимах работы: автоматическом и

полуавтоматическом.

5.5. Требования надежности

Предусмотреть устройства аварийных сбросов (взрывные клапаны и др.)

5.6. Конструктивные требования

Компоновочные решения модулей должны обеспечивать компактность всей

установки, минимизацию протяженности коммуникаций. Должна быть обеспечена

герметизация газовых и паро-газовых магистралей. Конструкция установки должна

обеспечивать еѐ ремонтопригодность.

5.7. Требования безопасности

Основные технические решения по созданию опытной установки (в части

технологии термохимической обработки, выбора состава и параметров оборудования и

систем обеспечения, режимов работы установки, компоновочных решений и др.)

необходимо разработать в соответствии с принятыми в Российской Федерации законами и

нормами охраны труда, экологической и пожарной безопасности, охраны окружающей

среды, а также охраны населения прилегающих территорий и самих территорий от

чрезвычайных ситуаций.

5.8. Требования к упаковке, маркировке, транспортированию, условиям

хранения готового оборудования

Упаковка, маркировка, транспортирование, условия хранения готового

оборудования должны соответствовать действующим требованиям и ГОСТам.

5.9. Требования стандартизации, унификации и каталогизации

Все элементы и узлы оборудования, а также средства диагностики должны быть

отечественного производства и стандартизированы.

5.10. Требования по метрологическому обеспечению

Система контроля и измерения параметров опытной добычи торфа и опытной

установки по производству пеллет должна обеспечить сбор данных для анализа

46

эксплуатационных режимов всего технологического процесса. Измерению подлежат

давление и температура во всех контрольных узлах каждого блока, состав газо-воздушной

смеси, концентрации поллютантов (CO, NOx) в уходящих газах и помещениях.

5.11. Требования к документации

Техническая документация должна быть разработана в соответствии с

требованиями ЕСКД. Технические условия на торфо-пеллеты должны быть разработаны

по ГОСТ Р 54248-2010 и включать массовую долю влаги, теплоту сгорания; зольность,

насыпную плотность, механическую прочность при испытании в барабане, массовую

долю мелочи и др.

5.12. Требования к испытаниям

Для подтверждения соответствия разработанной технологии добычи и переработки

исходного сырья с получением готового продукта требованиям настоящего технического

задания и нормативно-технической документации должны быть проведены следующие

испытания:

1) исследовательские испытания с целью изучения характеристик

экспериментальных партий продукции в зависимости от вариаций режимов и параметров

технологического процесса;

2) предварительные испытания с целью оценки соответствия технической

документации и опытной партии продукции, изготовленной по разработанной

документации, требованиям настоящего технического задания, а также готовности

опытного установки к эксплуатации;

3) опытная эксплуатация с целью оценки соответствия технической документации

и опытной партии продукции требованиям настоящего технического задания, а также

определения готовности документации и опытной установки к приемочным испытаниям;

4) приемочные испытания для оценки соответствия разработанных и

изготовленных образцов оборудования и технической документации всем заданным к ним

требованиям настоящего технического задания в условиях реального производства,

проверки и подтверждения соответствия документации и опытной партии продукции

требованиям настоящего технического задания, а также определения целесообразности

использования технической документации для промышленного производства и

реализации продукции.

Для проведения каждого вида испытаний должна быть разработана программа и

методики испытаний, согласованная с Заказчиком.

47

6. Разработка мероприятий по рекультивация территорий и защите

окружающей среды при проведении промышленных разработок месторождений

торфа на территории Камчатского края.

В целях защиты окружающей среды, с учетом особого природоохранного статуса

всех территорий Камчатского края, в рамках настоящего технического задания должен

быть разработан комплекс мер по экологически безопасной эксплуатации выбранных для

промышленного освоения территорий, на которых будет производиться добыча торфа для

получения продукции. С учетом законодательства Российской Федерации и Камчатского

края должен быть составлен план мероприятий по рекультивации территорий

Митогинского месторождения, вовлекаемого в промышленное освоение с целью

получения конечной продукции согласно предполагаемому плану освоения

месторождения торфа, в рамках общего плана предложенных работ по выпуску готовой

продукции согласно техническому заданию.

7. Оценка затрат, капитальных вложений и технико-экономических расчетов

по переработке торфа Митогинского месторождения с получением готовой

продукции

Работа должна содержать полный расчет (развернутую оценку):

1) энергетических затрат, включая затраты электрической и тепловой энергии, а

также расчет горюче-смазочных материалов (а также полный энергетический баланс) для

каждой стадии добычи и переработки исходного сырья в готовую продукцию;

2) капитальных вложений, эксплуатационных и прочих затрат, включая

трудозатраты для создания производства с объемом выпуска готовой продукции;

3) технико-экономический расчет и расчет окупаемости затрат в форме

обоснования инвестиций.

8. Требования к патентной чистоте и патентоспособности

Результаты интеллектуальной собственности, полученные в рамках технического

задания НИОКР, являются собственностью организации, выполняющей работу. Опытный

образец установки передается Заказчику. Заказчик имеет право безвозмездно передать

установку Федеральному государственному учреждению. Заказчик имеет право на

получение генеральной лицензии на изобретения на безвозмездной основе на весь срок

действия патентов, полученных в ходе выполнения НИОКР.

48

Исполнитель работы должен указать объекты интеллектуальной собственности,

использованные при выполнении технического задания в отдельном приложении к

НИОКР.

9. Перечень, содержание, сроки выполнения работ.

9.1. Наименование этапов и выполняемые работы

Этап 1. Техническое предложение.

Этап 2. Эскизный проект.

Этап 3. Технический проект.

Этап 4. Разработка технической документации.

Этап 5. Изготовление опытного образца установки и проведение предварительных

испытаний.

Этап 6. Проведение приемочных испытаний.

9.2. Сроки выполнения работ

Начало работ – 01.03.2016 г.

Окончание работ – 10.12.2016

5. ОЦЕНКА СТОИМОСТИ РАБОТ ПО ПРОВЕДЕНИЮ НИОКР

Общая стоимость НИОКР в соответствии с Техническим заданием составляет

4 000 000 руб., в том числе:

1. Научно-исследовательские работы – 1 000 000 руб.;

2. Химико-аналитические работы – 1 050 000 руб.;

3. Создание опытной установки по производству пеллет, ПНР – 1 500 000 руб.;

4. Производство пеллет на опытной установке – 100 000 руб.;

5. Производство тепловой энергии (сжигание пеллет) – 50 000 руб.;

6. Прочие расходы – 300 000 руб.

49

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Наиболее перспективным для создания комплекса торфодобывающих и

торфоперерабатывающих предприятий района на Западной Камчатке является зона

нижнего течения рек Быстрой и Плотникова – Усть-Большерецкий район. В его пределах

можно создать крупный сельскохозяйственно-промышленный узел, базирующийся на

крупнейших камчатских торфяных месторождениях и включающий предприятия

торфодобычи, объекты физической переработки торфяного материала, биохимические и

химические заводы, топливно-энергетические и сельскохозяйственные предприятия.

Наряду с месторождениями торфа Апачинско–Усть-Большерецкого

торфопромышленного района (Митогинское, Начиловское Болото, Начиловское,

Микояновский массив, Гольцовское, Светлое, Гольцовская Тундра) описанными в тексте

отчета, в благоприятных условиях, относительно существующей инфраструктуры,

находятся месторождения Елизовско-Петропавловского района (Приложение В, рис.1).

Они расположены на расстоянии 1–2 км от здания НИГТЦ ДВО РАН, на базе которого

могут быть исследованы технологические свойства торфа и опробованы технологии его

добычи и переработки и разработаны геотехнологические решения по практическому

использованию этого типа сырья. Эти месторождения могут быть использованы в

качестве моделей, поскольку основные характеристики торфа и условия их формирования

имеют много общих черт.

В НИГТЦ ДВО РАН имеется задел в виде научных отчетов, являющихся

результатом проведенных полевых исследований в 1997–2001 гг.

НИГТЦ ДВО РАН также имеет лабораторно-аналитическую базу,

высококвалифицированные кадры, способные решать задачи по изучению, оперативному

аналитическому контролю исходного сырья и готовой продукции на каждой стадии

технологической линии по производству топливных пеллет. Химико-технологическая

лаборатория аккредитована в системе аккредитации аналитических центров

(лабораторий). Аттестат аккредитации РОСС RU.0001.516577. В НИГТЦ ДВО РАН

имеется современное аналитическое оборудование: спектрофотометр АА-6300 (Шимадзу,

Япония), рентгено-флуоресцентный энергодисперсионный спектрометр EDX-800

(Шимадзу, Япония), фотоколориметры КФК-2 и КФК 3-01 (Россия), хроматограф

жидкостной с кондуктометрическим детектором LC-20 (Шимадзу, Япония), пресс для

изготовления таблеток, рентгеновский дифрактометр (порошковый) Rigaku Ultima IV.

Для исследования процесса сжигания готового продукта в виде топливных пеллет

можно использовать имеющуюся автономную котельную мощностью 700 кВт.

50

Развитие торфяной промышленности региона должно осуществляться в несколько

этапов, в ходе выполнения которых будет создаваться производственная база для

торфодобывающих и торфоперерабатывающих предприятий, вводиться в строй

энергетическая система и на этой основе получат развитие сельскохозяйственные

предприятия, объекты стройиндустрии, химические производства, другие элементы

инфраструктуры сбалансированной и процветающей экономической зоны и, конечно,

должен быть организован экспорт торфяной продукции в страны Юго-Восточной Азии,

нуждающиеся в этом сырье и продукции из торфа.

В работе рассмотрена актуальная научно-практическая задача использования

торфяных ресурсов месторождения Митогинское Апачинско–Усть-Большерецкого

торфопромышленного района Камчатского края, перспективных технологий получения

торфяного коммунально-бытового и энергетического топлива с учетом снижения

выбросов в атмосферу загрязняющих веществ при замене привозного угольного топлива

на торфяное. Работа имеет научно-прикладное значение.

При решении вопроса об организации производства топливных пеллет на базе

торфяных месторождений следует учитывать, что технология включает в себя две стадии:

добыча сырья и его переработка с целью получения конечного продукта. Причем на

стадию добычи может приходиться до 60% всех затрат.

Основные выводы и практические рекомендации:

1. Торф относится к местным полезным, экологически безопасным, равномерно

распределенным в географическом плане ресурсом; при сжигании его в атмосферу

выбрасывается диоксида серы в 50 раз меньше по сравнению со сжиганием угля и мазута.

Практически отсутствует канцерогенный бензапирен. Выбросы окиси углерода

компенсируются его аккумуляцией торфяно-болотными и лесными экосистемами.

2. Основой технологических операций существующих сегодня технологических

схем производства торфяной продукции является сушка торфа от эксплуатационной влаги

ωэ = 82–89% (кусковой торф) и ωэ = 79–75% (фрезерный) до уборочной ωуб = 40–45%. Для

получения 1 кг торфяного продукта требуется удалить в естественных условиях сушки до

5–7 кг влаги. Поэтому вопросы интенсификации процессов сушки и оптимизации

технологических процессов должны основываться на новых технологиях, которые

позволяют влиять на изменение физико-механических характеристик торфа с изменением

структурообразования при получении высококачественной продукции за счет изменения

уровня структуры на всех технологических этапах. Способ и технология предварительной

сушки будет определена в ходе выполнения НИОКР.

51

3. В технологическом плане качество готовой продукции определяется ее влагой ω

(%) или влагосодержанием W (кг воды/кг сух. вещ.), зольностью, плотностью,

прочностью, температурой, размером частиц, степенью разложения торфа, режимами

сушки, крошимостью, а также однородностью торфяного сырья на всю глубину торфяной

залежи, определяющих в конечном счете удельную теплоту сгорания и теплоплотность

готовой продукции (физико-механические, технологические и тепловые свойства).

Качество продукции будет определено в ходе НИОКР.

4. Механическое воздействие на первоначальную структуру торфа при добыче

торфа оказывает влияние на физико-технологические и тепловые свойства торфяной

продукции. Анализ состояния материала и его влияние на физико-технологические, а,

следовательно, и тепловые свойства, будут исследованы в ходе выполнения НИОКР.

5. Весь технологический процесс состоит из следующих основных блоков: добыча

→ производство торфяного топлива → упаковка → автомобильный транспорт

потребителю → сжигание в котлах. Конкретное оборудование, реализующее

технологический процесс, будет разработано в ходе НИОКР.

6. Процесс преобразования энергии с использованием местного торфяного топлива

сокращает объем привозного топлива, соответственно сокращаются транспортные

издержки, сокращаются оборотные денежные средства на закупку, доставку и хранение

дальнепривозного топлива. Конкретные показатели процессов будут определены в ходе

НИОКР.

Внедрение результатов НИОКР в Камчатском крае может служить резким толчком

в развитии торфяной промышленности, т.к., широкое применение научно обоснованных

технических решений, направленных на эффективное освоение торфяных месторождений,

обеспечивает полную и эффективную разработку любого по сложности торфяного

месторождения. Использование новых технологий переработки местной торфяной

продукции в виде торфо-пеллетного топлива даст преимущества местного торфяного

топлива по сравнению с привозным топливом.

При выборе технологических решений при производстве топливных торфо- пеллет

в НИОКР необходимо учитывать не только физико-химические, технологические, но и

экологические особенности, тип котельного оборудования, эксплуатационные и

ремонтные расходы, экономические параметры, определяющие чистый

дисконтированный доход, внутреннюю норму доходности и дисконтированный срок

окупаемости.

52

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Отчет НИГТЦ ДВО РАН о НИР. Разработка условий вовлечения месторождений

торфа Западной Камчатки в экономику. Петропавловск-Камчатский. 2002. 51 с.

2. Отчет НИГТЦ ДВО РАН о НИР. Исследования технологических возможностей и

перспектив освоения месторождений торфа Южной Камчатки / Инициативная тема,

выполненная по заказу Министерства промышленности и инвестиций Правительства

Камчатского края. Петропавловск-Камчатский. 2009. 143 с.

3. Алискеров А.А. Торфообразование и вулканические пеплы Камчатки. В сб.

«Флора Дальнего Востока». Петропавловск-Камчатский: КамГУ им. Витуса Беринга. 2001

г. С. 25–32.

4. Алискеров А.А., Кононов В.В. Перспективы и условия освоения месторождений

торфа Камчатки. Петропавловск-Камчатский: КамГУ им. Витуса Беринга. 2009. 180 с.

5. Геология СССР. Том 31. Камчатка, Курильские и Командорские острова.

Полезные ископаемые. М.: Недра. 1977. 351 с.

6. Жмакова Н.А., Наумова Г.В., Косоногова Л.В. Влияние окисления на физико-

химические свойства гуминовых кислот торфа. В кн. Гуминовые вещества в биосфере. М.:

Наука. 1993. С. 45–49.

7. Жмакова Н.А., Стригуцкий В.П., Наумова Г.В., Косогонова Л.В., Юркевич Е.А.,

Пармон С.В., Прохоров С.Г. Структура гуминовых кислот торфа. В кн.: Гуминовые

вещества в биосфере. М.: Наука. 1993. С. 50–54.

8. Малюга Д.П. Биогеохимический метод поисков рудных месторождений. М.: Изд-

во АН СССР. 1963. 264 с.

9. Марков В.Д., Хорошев П.И. К оценке прогнозных ресурсов торфа в СССР.

Торфяная промышленность. 1975. № 6. С. 20–24.

10. Мелекесцев И.В. Природные катастрофы 1731-1742 годов на Камчатке как

модель будущих региональных катастроф на островных дугах северо-западной Пацифики.

В Книге «Новейший и современный вулканизм на территории России». М.: Наука. 2005.

С. 553–571.

11. Раковский В.Е., Пигулевская Л.В. Химия и генезис торфа. М.: Недра. 1978. 178

с.

12. Яроцкий Г.П., Алискеров А.А., Бурмаков Ю.А., Орлов А.А. Минерально-

сырьевой потенциал Камчатской области. Петропавловск-Камчатский. 2007. 115 с.

13. Котельников В.А., Подзоров А.И. Способ переработки торфа. Патент

Российской Федерации RU2259385, 2004.

53

14. http://www.ruspeatland.ru/page/27

15. http://vladtorf33.ru/pererabotka-torfa

16. http://enbima.ru/in-depth/articles/pererabotka_torfa/

17. Бессмертных А.В., Зайченко В.М., Коростина М.А., Кузьмина Ю.С.

Перспективные технологии комплексной переработки торфа // Промышленная энергетика.

2013. № 2. С. 54–57.

18. Отчет о научно-исследовательской работе по теме: «Проведение проблемно-

ориентированных поисковых исследований в области технологий комплексной безотходной

термохимической переработки торфа с получением высококалорийного экологически чистого

энергетического топлива, кокса и активированных углей» ФГБУН Объединенный институт

высоких температур РАН. М.: 2012.

19. http://enbima.ru/

20. Комплекс универсальный брикетный для производства топливных брикетов из

биомассы БК-2.0. технические условия ТУ 4852-001-75643939-2014. Разработано ОАО

«БИОЭНЕРГО» г. Москва. 2014 г.19 с.

21. Проект универсального брикетного комплекса для производства топливных

брикетов из биомассы. ОАО «БИОЭНЕРГО» г. Москва. 2014 г. 38 с.

22. Штин С.М. Гидромеханизированная добыча торфа и производство торфяной

продукции энергетического назначения / Под. ред. И.М. Ялтанца. М.: Горная книга. 2012.

360 с.

23. ГОСТ Р 54248–2010. Брикеты и пеллеты (гранулы) торфяные для коммунально-

бытовых нужд. Технические условия. М.: Стандартинформ. 2012. 9 с.

24. http://www.energybalance.ru

25. http://www.miningexpo.ru/useful/1959

26. Годовой отчет АО «Камчатэнергосервис» по итогам работы за 2014 год.

Петропавловск-Камчатский. 2014. 9 с.

54

ПРИЛОЖЕНИЯ

55

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТОРФЯНЫХ РЕСУРСАХ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИИ

В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Общая площадь торфяных залежей в мире по данным Международного торфяного

общества (IPS, 1995) составляет более 400 млн. га, при этом, более 305 млн. га находятся в

разработке в добывающих торф странах. В настоящее время добычей и переработкой

торфа занимается 23 страны, расположенные в основном в Северном полушарии Земли.

Наибольшими запасами торфяного сырья обладают Россия (150 млн. га) и Канада

(111 млн. га). В число наиболее крупных производителей торфяной продукции в мире

входят Канада, Финляндия, Германия и Россия. Изучение и рациональное научно

обоснованное использование этого органо-минерального сырья – одна из современных

задач, стоящих перед учеными и промышленниками регионов, в которых залежи торфа

имеют широкое распространение.

В России торфяная промышленность развивается в рамках открытого акционерного

общества «Ростоппром». В настоящее время в торфяной промышленности РФ

насчитывается 220 торфопредприятий, осуществляется разработка более 500 торфяных

месторождений с общими геологическими запасами более 300 млн. т.

Освоение торфяных ресурсов Камчатского края – одна из актуальных и важнейших

задач, стоящих перед природопользователями полуострова. Камчатка является

практически единственной территорией в северной части тихоокеанского сектора Земли,

где сконцентрированы огромные ресурсы торфа – около 9 млрд. т. До настоящего времени

этот потенциал остается, по большому счету, неиспользованным. В целом, большинство

стран испытывают недостаток в торфяном сырье. Особо это касается интенсивно

развивающихся стран Юго-Восточной Азии. В интересах этих стран вероятно настало

время рационализировать пути импорта торфа – сырья и продуктов его переработки,

необходимого для их экономического развития. Данное обстоятельство дает возможность

надеяться, что одним из направлений развития торфяной промышленности Камчатки

будет экспортное, с поставкой торфяной продукции странам дальневосточного региона.

Торф во многих «торфяных» странах Европы используется, в основном, как

топливо на электростанциях и на коммунально-бытовые нужды. Это – Финляндия,

Германия, Польша, Белоруссия, Норвегия, Швеция, Дания, Ирландия, Шотландия,

Голландия, Ирландия и др. В Европейской части Российской Федерации более десятка

электростанций тоже работают на фрезерном и кусковом торфе.

В торфяной отрасли, в еѐ промышленном развитии, происходит заметный прогресс,

характеризующийся внедрением инновационных преобразований, что, в конечном счете,

56

должно привести к экономическому успеху регионов, богатых торфяными

месторождениями, к повышению благосостояния населения этих регионов.

Курс федерального и краевого правительств, направленный на постепенное

переориентирование экономики Камчатки с добычи биоресурсов на комплексное

использование имеющихся природных ресурсов, предполагает широкомасштабное

освоение разведанных месторождений минерального сырья. Одним из важнейших

направлений социально-экономического развития региона, в т.ч. горнопромышленного

комплекса, может стать формирование на базе крупных торфяных месторождений

торфодобывающих и торфоперерабатывающих предприятий, использование продукции

которых позволит в кратчайшие сроки решить многие экономические, социальные,

энергетические, сельскохозяйственные и экологические проблемы.

В настоящее время для получения электрической и тепловой энергии на

полуострове используются, в основном, привозное сырье: каменный уголь и

нефтепродукты, что сопряжено с громадными транспортными и финансовыми

издержками, которые наиболее рельефно выражены в экономике отдельных населенных

пунктов, особенно тех, которые расположены рядом с месторождениями торфа. Однако,

применяемая в камчатских твердотопливных кочегарках технология малых котлов с

плоскими колосниковыми решетками не позволяет сжигать низкокалорийные с

повышенной влажностью сорта местного торфа. Проблема вовлечения камчатских торфов

в малую теплоэнергетику региона может быть решена либо путем повышения их

калорийности, либо применением котельных, работающих на низкокалорийном топливе

или переходом на принципиально новые технологии, использующие современные методы

сжигания углеводородов, в т.ч. торфа.

Имеющиеся мировые ресурсы торфа являются общепризнанным природным

потенциалом, роль которого возрастает, а его сырьевые возможности все в большей мере

позволяют создавать новые научно-прогрессивные технологии комплексного

использования торфяников. Торф обладает рядом уникальных свойств, обеспечивающих

его широкое применение (рис. 1) в сельском хозяйстве, энергетике, промышленности,

здравоохранении и других областях народного хозяйства:

торф – экологически чистый натуральный продукт;

торф характеризуется высоким (75–95%) содержанием органических

веществ;

высокая пористость (70–95% по объему) торфа обеспечивает при внесении

его в почву эффективную вентиляцию и увлажнение;

57

низкая плотность торфа (80–500 кг/м3) способствует облегчению почв и

улучшению их структуры;

торф обладает высокими сорбционными свойствами;

гумус торфа тождественен гумусу почвы;

гуминовые вещества торфа обладают повышенной физиологической

активностью и стимулируют биохимические процессы в организмах;

торф обладает селективной поглотительной способностью, обусловившей

его использование для производства различных видов сорбентов и фильтров;

высокое содержание азота в торфе (до 3,8%) позволяет использовать торф

для получения азотсодержащих удобрений;

торф практически не содержит семян сорняков;

торф обладает отличными теплоизоляционными качествами, благодаря чему

используется для производства строительных, теплоизоляционных материалов, для

укрытия теплолюбивых растений и мульчирования почв;

малоразложившийся торф стерилен и обладает бактерицидными

свойствами;

пористость, упругость, эластичность и бактерицидность торфа делает его

прекрасным упаковочным материалом для сельскохозяйственной продукции;

достаточно высокая теплотворная способность, соизмеримая с таковой

каменного угля позволяет использовать его в качестве топлива;

торф – это целлюлоза, не прошедшая стадию метаморфизма в отличие от

других природных органоминеральных образований, благодаря чему торф применяют в

целлюлозно-бумажной промышленности;

торф содержит большое количество микроэлементов;

торф – прекрасный материал (как вяжущее, так и наполнитель) для

изготовления стеновых материалов;

залежи торфа – это поверхностные месторождения и не требуются больших

средств для его добычи.

Переработка торфа высоко рентабельна (прибыль – от 40 до 200%) и отличается

исключительно быстрой окупаемостью (до 1 года). Особое значение освоение

месторождений торфа имеет для населенных пунктов полуострова, где до сих пор

генерация тепла и электроэнергии основана на привозном дизтопливе.

58

Рис. 1. Возможности использования торфа в народном хозяйстве

Проведенными геологоразведочными работами определены балансовые запасы

месторождений торфа Камчатки на площади более 10 га, которые составляют более 0,5

млрд. т. До 70% торфа крупнейших месторождений Западной Камчатки может быть

использовано как топливо для местных и региональных нужд, вытесняя завозное

углеводородное сырье. Часть торфяного материала можно с успехом использовать для

производства комплексных гуминовых удобрений и получения гуминовой кислоты.

Характер рельефа и геологическое строение торфяных месторождений позволяют

полностью механизировать процесс торфодобычи и эффективно выполнять осушительные

мероприятия, а также транспортировку сырья.

Географическая близость перспективных торфяных месторождений к населенным

пунктам, промышленным и сельскохозяйственным объектам и разведанным

месторождениям рудных и нерудных полезных ископаемых, позволяет приступить к

созданию на территории Южной Камчатки нескольких сельскохозяйственно-

промышленных узлов, базирующихся на крупных уже разведанных торфяных залежах.

59

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ТОРФЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

ЮЖНОЙ КАМЧАТКИ

Ниже приводятся краткие описания торфяных месторождений, тяготеющих к

выделенным торфопромышленным районам. Данные по запасам месторождений

приводятся при условной 40% влажности торфа, а показатели степени разложения,

зольности и влажности берутся как средние по месторождениям. Расположение

месторождений торфа на территории Южной Камчатки показано на рис. 1 в тексте

настоящего отчета.

Кихчинско-Хомутинский торфопромышленный район

1. Месторождение Кихчинская тундра расположено в приустьевой части р. Кихчик.

Месторождение относится к переходному типу. Сложено топяной залежью с

преобладанием осокового и осоково-бугрового торфа. Общая площадь в промышленных

границах равна 4 370,22 га. При средней мощности залежи 3,51 м, объем торфа составляет

153 395 тыс. м3. Запасы торфа – 26 077 тыс. т. Степень разложения торфа – 28%, зольность

– 9,37%, влажность – 90,20%. Торф пригоден в качестве топлива в промышленности и как

удобрение в сельском хозяйстве.

2. Месторождение Большое Хомутинское расположено в 7 км южнее устья р.

Хомутина. Площадь месторождения в нулевых границах – 12 554,0 га, в промышленных –

6 734,0 га при средней глубине залежи 2,81 м. Общие запасы торфа – 136 024 тыс. т, из

них, по категории В – 2 653 тыс. т. Степень разложения торфа – 35%, зольность – 11,3%,

влажность – 84%. Торф пригоден для приготовления подстилочного материала для

домашнего скота и для приготовления удобрений в сельском хозяйстве, а также в качестве

топлива.

3. Месторождение Мысовое расположено в 8 км севернее месторождения

Кихчинская Тундра. Залежь торфа низинного типа. Общая площадь месторождения в

промышленных границах – 12 415,20 га. Объем торфа при средней глубине 2,23 м

составляет 276 541 тыс. м3, запасы – 50 836 тыс. т. Средняя степень разложения торфа –

30%, зольность – 7,50%, влажность – 88,40%. Торф месторождения может быть

пригодным в промышленности как топливо и в сельском хозяйстве – как удобрение.

Апачинско–Усть-Большерецкий торфопромышленный район

4. Митогинское месторождение находятся в 7 км к северо-западу от пос. Начилово

на правобережье р. Амчигача. Общая площадь месторождения составляет 48 996 га.

60

Торфяная залежь представлена переходным (67,3%) и смешанным (32,7%) типами торфа.

Средняя мощность залежи – 3,12 м. Общие запасы составляют 255 552 тыс. т., в т.ч., по

категориям A + B + C1 = 244 857 тыс. т. Степень разложения торфа – 25%, зольность –

13,7%, влажность – 87%. Торф пригоден в качестве топлива и как удобрение в сельском

хозяйстве.

5. Месторождение Начиловское болото, расположено в 5 км к северу от п.

Начилово, на аллювиальной равнине, относится к верховому типу. Площадь

месторождения в нулевой границе – 3 766 га, в границах промышленной глубины – 3 766

га; выделено 4 участка. Залежь торфа верхового, переходного и низинного типа, лесного и

топяного подтипов, беспнистая; подстилается супесями и суглинками. Питание

осуществляется за счет грунтовых вод, атмосферных осадков и поверхностно-сточных

вод. Месторождение открытое, донное, осушение затруднительно. Средняя глубина

торфяной залежи – 3,56 м, максимальная – 11,0 м. Объем торфяной залежи – 123 347 тыс.

м3. Степень разложения торфа – до 45%, зольность – 11%, влажность – 88,9%. Запасы

торфа определены в количестве 20 820 тыс. т., в том числе, балансовые запасы – 20 153

тыс. т.

6. Маниловское месторождение расположено на левобережье р. Начилова, в еѐ

верхнем течении. Площадь торфяной залежи в нулевых границах 532 га. В

непосредственной близости от месторождения проходит автомобильная дорога

Петропавловск-Камчатский–Усть-Большерецк и линия электропередач. Торфяная залежь

сложена верховым и переходным типами торфа, в основании ее залегает низинный тип

торфа. Общие запасы торфа составляют 8 342 тыс. т., из них, по категории А – 1 722 тыс.

т. Средняя мощность залежи – 1,94 м. Степень разложения торфа – 45%, зольность –

21,1%.

7. Месторождение Микояновский массив расположено на левобережье р. Каничева.

Площадь месторождения в нулевой границе – 86 714 га. Торфяная залежь представлена в

основном переходным и низинным типами. Средняя мощность залежи составляет 2,9 м.

максимальная – 9 м. Общие запасы торфа – 1 975 240 тыс. т. Степень разложения торфа –

33%, зольность – 14,1%, влажность – 90%.

61

8. Месторождение Гольцовское расположено на левобережье р. Гольцовка в нижнем

ее течении. Площадь залежи составляет 222 га. Торфяная залежь на всю глубину сложена

осоковым торфом низинного типа и имеет среднюю мощность 1,09 м. Общие запасы

торфа по категории С2 составляют 2 420 тыс. т.

9. Месторождение Светлое находится в междуречье Плотниковой-Гольцовки.

Площадь торфяника в промышленных границах составляет 923 га при глубине залежи

1,41 м. Залежь сложена верховыми, смешанными, переходными и низинными типами

торфа. Средняя зольность торфяного материала составляет 13,6%, степень разложения –

до 30%. В толще залежи встречаются маломощные прослои суглинков и пеплов

мощностью до 10 см, на границах с которыми зольность возрастает до 25%. Общие запасы

торфа – 12 986 тыс. т., балансовые запасы по категории А – 2 586 тыс. т.

10. Месторождение Гольцовская тундра расположено в междуречье Дальней

Гольцовки и Первой Красной. Торфяная залежь представлена в основном (97%) торфом

верхового типа, ограниченно встречаются смешанный и переходный типы торфа.

Мощность залежи колеблется от 0,25 до 1,5 м. Торф пригоден для изготовления

подстилочного материала домашнему скоту, для удобрений в сельском хозяйстве и как

энергетическое топливо. Балансовые запасы месторождения по категории А составляют 3

418 тыс. т., забалансовые запасы – 2 319 тыс. т.

Хетикско-Опалинский торфопромышленный район

11. Месторождение Набережное расположено в междуречье рек Голыгина-Хайко.

Площадь месторождения в нулевой границе – 3 074,0 га, в границе промышленной

глубины (1,1 м) – 2 405,0 га. Торфяная залежь находится в пределах морской равнины,

подстилается горизонтами, сложенными песком и супесью. Максимальная глубина – 7,4

м. Объем залежи – 85 378 тыс. м3 при средней глубине, равной 3,55 м. Степень

разложения торфяного материала – 21%, зольность – 16%, влажность – 93,5%. Балансовые

запасы – 8 885 тыс. т., забалансовые – 500 тыс. т.

12. Месторождение Топкая тундра находится на правобережье р. Опала, в ее

среднем течении. Площадь месторождения в нулевой границе – 9 838 га, в границе

промышленной глубины (0,9 м) – 8 073,0 га. Выделено три вида низинных залежей:

осоковая, многослойная топяная, многослойная лесотопяная. Залежь беспнистая,

встречаются минеральные прослойки мощностью до 15 см. Степень разложения торфа –

23%, зольность – 17%, влажность – 89,9%. Объем торфяной залежи – 228 315 тыс. м3 при

средней глубине, равной 2,83 м. Максимальная глубина залежи – 9,3 м. Балансовые

запасы составляют 35 162 тыс. т., забалансовые – 1 760 тыс. т.

62

13. Месторождение Хетикская тундра-II расположено в приустьевой части р.

Ужич, являющейся правым притоком р. Хетик. Площадь месторождения в нулевой

границе – 3 078,0 га, в границе промышленной глубины (1,1 м) – 2 524,0 га. Выделены:

переходная топяная и низинная осоковая залежи. Залежь беспнистая, имеет

максимальную глубину – 7,2 м. Степень разложения торфяной массы – 23%, зольность –

21%, влажность – 89,6%. Объем торфяной залежи – 74 666 тыс. м3 при средней глубине

2,96 м. Балансовые запасы – 10 071 тыс. т., забалансовые – 2 290 тыс. т.

14. Месторождение Хетикская тундра-I расположено в приустьевой части р.

Хетик. Площадь месторождения в нулевой границе – 15 142,0 га, в границе промышленной

глубины (1,1 м) – 14 410,0 га. Выделены: переходная топяная и низинная осоковая виды

залежи. Залежь низинного типа сложена нацело осоковым торфом, имеющим прослойки

вулканического пепла мощностью 2–40 см. Степень разложения торфа – 20%. зольность –

13%, влажность – 92,9%. Объем торфяной залежи – 528 469 тыс. м3 при средней глубине –

3.67 м. Балансовые запасы – 61 572 тыс. т., забалансовые – 1 127 тыс. т. Максимальная

глубина залежи – 13,6 м.

15. Месторождение Опалинская тундра находится в 10 км южнее п. Усть-

Большерецк, представляет собой торфяники переходного и низинного типа. Площадь

торфяного месторождения в нулевой границе составляет 25 713 га, в границах

промышленной глубины (1,1 м) – 23 568 га. Залежь беспнистая, подстилающие грунты:

песок, супесь, встречаются минеральные прослойки мощностью 2–40 см. Степень

разложения торфа – 24%, зольность – 13%, влажность – 91,6%. Максимальная глубина

торфяника – 8,6 м. Объем залежи – 842 556 тыс. м3 при средней глубине 3,58 м,

балансовые запасы – 104 302 тыс. т., забалансовые – 12 348 тыс. т.

Елизовско-Петропавловский торфопромышленный район

16. Месторождение Придорожное II расположено в верховьях р. Корякской.

Площадь месторождения в нулевой границе – 67,5 га; в границе промышленной глубины

торфяной залежи (0,7 м) – 49,9 га. Залежь низинного типа. Общий объем торфяной залежи

– 667 тыс. м3 при средней глубине – 1,34 м. Запас воздушно-сухого торфа 40%-ной

влажности 140 тыс. т. Степень разложения торфа – 30%, зольность – 27%, влажность –

75,5%. Балансовые запасы – 122 тыс. т.

17. Месторождение Начикинская тундра-I находится на северном берегу

Начикинского озера. Торфяники низинного типа; площадь торфяной залежи в нулевой

границе составляет 77,9 га; в границе промышленной глубины – 65,6 га. Общий объем

торфяной залежи – 1 601 тыс. м3 при средней глубине – 2,43 м. Степень разложения торфа

– 26%, зольность – 23%, влажность – 87,4%. Балансовые запасы – 254 тыс. т.,

63

забалансовые – 64 тыс. т. Торф месторождения пригоден как топливо и как удобрение в

сельском хозяйстве.

18. Месторождение Начикинская тундра-II расположено на склоне первой

надпойменной террасы р. Плотникова, на поверхности современных аллювиальных

отложений. Залежь выполнена торфом низинного типа. Площадь торфяника в нулевой

границе – 63,6 га: в границе промышленной глубины (0,7 м) – 52,3 га. Общий объем

залежи – 862 тыс. м3 при средней глубине, равной 1,65 м. Степень разложения торфа –

30%, зольность – 25%, влажность – 85,1%. Залежь беспнистая. Общие запасы

месторождения составляют 151 тыс. т.

19. Месторождение Прямое расположено в 5 км западнее оз. Начикинского. Общая

площадь торфяника – 178,4 га; в границе промышленной глубины (0,9) – 109,5 га. Залежь

низинного типа. Месторождение приурочено к проточной котловине, имеющей ровную

поверхность. Подстилающие грунты – супеси. Степень разложения торфа – 26%,

зольность – 19%, влажность – 86,9%. Залежь беспнистая. Запасы торфа – 462 тыс. т., из

них: балансовые – 450 тыс. т., забалансовые – 12 тыс. т. Все балансовые запасы пригодны

для приготовления удобрений.

20. Месторождение Начикинское–Озерное-II расположено на южном берегу оз.

Начикинского. Площадь торфяной залежи в нулевой границе – 41,1 га; в границе

промышленной глубины (0,7 м) – 22,8 га. Залежь низинного типа. Месторождение

картируется на озерно-аллювиальной равнине, поверхность которой – ровная, с

небольшим уклоном к р. Ягодная. Подстилающие грунты – супеси. Степень разложения

торфа – 31%. зольность – 25%, влажность – 85%. Залежь беспнистая. Балансовые запасы –

44 тыс. т.; торф пригоден для приготовления удобрений.

21. Месторождение торфа Начикинское–Озерное-III локализовано в долине р.

Ягодной в 6 км юго-восточнее оз. Начикинского. Площадь месторождения в нулевой

границе – 46,1 га, в границе промышленной глубины торфяной залежи (0,7 м) – 35,9 га.

Залежь низинного типа. Торфяная залежь располагается в пределах озерно-аллювиальной

равнины, поверхность которой имеет общий уклон на северо-запад. Подстилающие

породы представлены песками, супесями и галькой. Степень разложения торфа – 27%,

зольность – 28%, влажность – 84,7%. Балансовые запасы торфа составляют 65 тыс. т.

Торф пригоден для приготовления удобрений.

Начикинский торфопромышленный район

22. Месторождение Дальнее расположено севернее пос. Заречного. Залежь

находится на наклонной равнине озерного происхождения. Площадь торфяника в нулевой

64

границе залежи составляет 648,35 га; в промышленной – 227,57 га. Торфяная залежь –

низинного типа, сложена древесно-осоковым, лесным осоковым, осоково-сфагновым и

древесно-сфагновым материалом, имеющим слабокислую среду и содержащим, в среднем

(в %): железа – 7,75; кальция – 4,85; серы – 0,56; фосфора – 0,46. Зольность торфа – 34,8%;

влажность – 84,7%, степень разложения – 31%. Торф месторождения пригоден в качестве

удобрения в сельском хозяйстве.

23. Месторождение Мутное-I, расположено южнее п. Раздольного. Низинная

торфяная залежь сложена, в основном, древесно-осоковым и древесным торфом, имеющим

слабокислую реакцию. Площадь месторождения в нулевых границах составляет 593,23 га,

в промышленных – 424,42 га. Средняя зольность торфа – 31,2%, степень разложения –

28%, естественная влажность – 84,2%. Среднее содержание (в %): кальция – 4,59; фосфора

– 0,38; железа – 5,78 и серы – 2,69, что резко снижает агрохимические качества торфа как

удобрения. Общие запасы – 1 993,1 тыс. т. при 40% влажности. Балансовые запасы

составляют 524,6 тыс. т.

24. Месторождение Малое находится в 10 км юго-восточнее г. Елизово. Площадь

торфяника в нулевых границах – 67,4 га; в границах промышленной глубины (0,7–0,9 м) –

58,7 га. Залежь низинного типа. Степень разложения торфа – 25%, влажность – 89,1%.

Залежь беспнистая. Общий объем торфяного сырья составляет 1 884 тыс. м3 при средней

глубине 3,21 м. Запасы торфа – 346 тыс. т. Балансовые запасы торфа при средней глубине

4,09 м составляют 202 тыс. т., забалансовые – 144 тыс. т.

25. Месторождение Фировая тундра расположено в окрестностях пос. Новый.

Площадь месторождения в нулевых границах – 134,3 га; в границах промышленной

глубины (0,7 м) – 118,7 га. Залежь низинного типа. Подстилающим грунтом является супесь

и песок. Степень разложения торфа – 32%, зольность – 25%, влажность – 85,6%. Общий

объем торфяного сырья составляет 2 306 тыс. м3 при средней глубине 1,94 м. Балансовые

запасы торфа при средней глубине 1,74 м равняются 205 тыс. т., забалансовые – 32%

тыс.т.

26. Месторождение Быстрая речка находится северо-восточнее пос. Новый.

Площадь торфяника в нулевой границе составляет 38 га, в границах промышленной

глубины (0,9 м) – 32,3 га. Залежь низинного типа. Степень разложения торфа – 26%,

зольность – 30%, влажность – 88,0%. Залежь беспнистая. Подстилающий грунт – песок.

Общие запасы – 750 тыс. м3 при средней глубине – 2,32 м. Балансовые запасы – 66 тыс. т.,

забалансовые – 71 тыс. т. Торф месторождения пригоден для изготовления подстилочного

материала для домашнего скота, для приготовления кормовых добавок для силосования.

65

27. Месторождение Цибэрово находятся вблизи месторождения Быстрая речка.

Площадь данного торфяника в нулевой границе составляет 54 га, в границах

промышленной глубины (0,8 м) – 48 га. Залежь низинного типа, беспнистая. Степень

разложения торфа – 31%, зольность – 23%, влажность – 85,1%. Подстилающий грунт –

пылеватые пески. Общий объем торфа – 1 015 тыс. м3 при средней глубине 2,11 м. Общие

запасы торфа составляют 130 тыс. т.

28. Месторождение Николаевская тундра расположено в окрестностях п.

Николаевка на прибрежной дельтовой равнине р. Авача. Торфяная залежь подстилается

аллювиальными суглинками, супесями и песками. Водное питание торфяников

происходит за счет атмосферных осадков, грунтовых и частично паводковых вод. На

месторождении выделены залежи переходного и низинного типов. Степень разложения

торфа колеблется от 19 до 35%, зольность – от 29 до 46% и влажность от 79,4 до 95%.

Площадь месторождения при средней глубине разработки, равной 2,24 м, составляет 8502

га. Балансовые запасы залежи – 3 644 тыс. т. Торф можно использовать для приготовления

удобрений и как грунт для озеленения.

29. Месторождение Совхозное расположено на окраине пос. Дальний. Площадь

залежи составляет 278 га при средней глубине отработки, равной 3,38 м. Годовая добыча

торфа на месторождении, в среднем – 20 тыс. т. Запасы по категории А – 9 401 тыс. м3.

Добываемый на месторождении торф используется в качестве органического удобрения.

Степень разложения торфа – 41%, зольность – до 50%, влажность – 90%.

30. Месторождение Паратунская тундра находится вблизи п. Паратунка. Площадь

месторождения в нулевой границе – 831 га. Залежь сложена торфом низинного типа.

Подстилающие торфяник породы представлены песками и супесями. Степень разложения

торфа – 27%, зольность – 28%, влажность – 88,9%. Запасы торфа составляют 1 632 тыс. т.

при средней глубине залежи – 2,0 м. Балансовые запасы по категории А – 740 тыс. т.,

забалансовые – 892 тыс. т. В границах месторождения торфа находится месторождение

лечебных грязей «Утиное озеро».

Налычевско- Шипунский торфопромышленный район

31. Месторождение Островное-1 находится в приустьевой части поймы р. Вахиль.

Площадь торфяной залежи в нулевой границе – 255,5 га, в границах промышленной

глубины (0,7–0,9 м) – 141,7 га. Подстилающими грунтами являются пески, супеси с

примесью галечника. Залежь беспнистая. Степень разложения торфа – 22%, зольность –

28%, влажность – 87,2%. Объем торфяной залежи – 1 947 тыс. м3 при средней глубине,

равной 1,37 м. Максимальная глубина залежи – 4,7 м. Общие запасы торфа составляют

66

352 тыс. т., в том числе балансовые – 288 тыс. т. В залеже отмечены минеральные

прослойки мощностью 2–8 см, встречающиеся на различной глубине.

32. Месторождение Островное расположено вблизи месторождения Островное-1.

Площадь месторождения в нулевой границе составляет 880 га, в границе промышленной

глубины (0,8–0,9 м) – 650 га. Залежь низинного типа. В ее пределах установлены

многослойные топяные, осоковые и осоково-сфагновые подтипы, сложенные осоковыми,

осоково-сфагновыми торфами. Залежь беспнистая. Средняя степень разложения торфа –

19%. Зольность – 27%, влажность – 88,2%. Общие объем торфяной залежи – 10 220 тыс.

м3 при средней глубине – 1,69 м; максимальная глубина – 4,1 м. Общие запасы торфа

составляют 1 690 тыс. т., в том числе балансовые – 1 245 тыс. т.

33. Месторождение Деткинское находится в приустьевой части поймы р.

Островной. Площадь залежи в нулевой границе – 3 709 га, в границе промышленной

глубины (0,9 м) – 2 909 га. Залежь низинная осококовая и низинная многослойная топяная.

Подстилающие грунты – пески, супеси, суглинки с примесью мелкогалечного материала.

Степень разложения торфа – 19%, зольность – 28%, влажность – 89,2%. Балансовые

запасы – 3 126 тыс. т.

34. Месторождение торфа № 742 р. Островная расположено в междуречье p.p.

Колычева–Островной. Площадь залежи в нулевой границе – 506 га, в границе

промышленной глубины (0,7 м) – 230,1 га. Общие объем залежи составляет 1392 тыс. м3

при средней глубине 0,6 м. Максимальная глубина торфяника – 3,6 м, залежь осоковая

низинная, беспнистая. Подстилающим грунтом является песок. В толще торфяника

отмечено небольшое количество минеральных прослоек толщиной 1–6 см и органо-

минеральный слой мощностью 25 см. Степень разложения торфа – 23%, зольность – 38%,

влажность – 78,4%. Общие запасы торфа – 319 тыс. т., в т.ч., балансовые – 76 тыс. т.

35. Месторождение торфа № 744 оз. Налычево находится на восточном берегу оз.

Налычево. Площадь залежи в нулевой границе составляет 231 га, в границе

промышленной глубины (0,9 м) – 156,1 га. Общий объем торфяника – 1 670 тыс. м3 при

средней мощности – 1,07 м. Залежь осоковая низинная и многослойная топяная низинная,

подстилается песками и супесью. Степень разложения торфа – 20%, зольность – 34%,

влажность – 86,7%. Балансовые запасы торфа на месторождении составляют 162 тыс. т.,

забалансовые – 140 тыс. т.

36. Месторождение Налычевское расположено в пойме р. Налычева. Площадь

месторождения в пулевой границе – 637 га, в границе промышленной глубины (0,9 м) –

121,6 га. Общий объем торфяной залежи составляет 742 тыс. м3 при средней мощности –

0,61 м. В толще залежи имеются минеральные прослойки песка. Залежь низинная

67

осоково-гипновая и низинная осоковая, беспнистая. Подстилающий грунт – песок.

Степень разложения – 22%. зольность – 41%, влажность – 86,6%. Балансовые запасы

составляют 17 тыс. т., забалансовые – 121 тыс. т.

Ганальско-Пущинский торфопромышленный район

37. Придорожное месторождение расположено в верховьях р. Быстрой. Площадь

месторождения в нулевой границе составляет 654 га, в границе промышленной глубины

(0,8–0,9 м) – 532 га. Залежь однотипная низинная. Подстилающие породы - пески, супеси

и суглинки. Степень разложения торфа – 27%, зольность – 22%, влажность – 86,8%.

Общие запасы торфа на месторождении составляют 3 021 тыс. т. при средней глубине

торфяников, равной 3,05 м. Балансовые запасы по категории А – 2 462 тыс. т.

38. Месторождение ВЭРЭТЭ находится в долине р. Быстрой на ее левобережье в

районе 160-го км трассы Петропавловск-Камчатский–пос. Мильково. Площадь

месторождения в нулевой границе – 475 га, в границе промышленной глубины (0,8 м) –

379 га. Залежь представлена торфом низинного типа. Степень разложения торфа – 24%,

зольность – 26%, влажность – 79,8%. Общий объем залежи – 6 451 тыс. м3 при средней

глубине, равной 1,7 м. Запасы торфа на месторождении составляют 1 264 тыс. т.,

забалансовые запасы – 211 тыс. т. Последние могут быть использованы в качестве грунта

для озеленения территорий поселков.

68

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ОПИСАНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ПЕРСПЕКТИВНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, НА

БАЗЕ КОТОРЫХ ВОЗМОЖНА ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ

ПЕРЕРАБОТКИ ТОРФА

К сожалению, торфяное сырье месторождений изучено очень слабо, особенно его

технологические свойства и качество, что не позволяет вовлечь торфяные залежи в

комплексное освоение.

Наиболее перспективными окажутся те месторождения, которые будут

востребованными. А таковыми могут стать торфяные залежи, которые, в зависимости от

потенциального направления возможного и экономически обоснованного их

использования, окажутся объективно пригодными для промышленного освоения, что, в

основном, определится качеством торфяных залежей, условиями и местом их

расположения.

Так, в качестве сырья для приготовления компостов, наиболее оптимальными

окажутся те месторождения торфа, которые, имея удовлетворительные агрохимические

качества торфа, находятся ближе к пахотным угодьям и около которых сформировались

животноводческие комплексы. Этот принцип всегда использовался на Камчатке и многие

месторождения, находящиеся в подобных условиях, во времена расцвета сельского

хозяйства на полуострове, осваивались, именно как источник сырья для приготовления

компостов. А это уже продукты, которые возможно создавать только на базе крупных

специализированных предприятий, которые должны располагаться соразмерно не только

относительно потребителей продукции и ресурсной базы, но и в связи с наличием

инфраструктурных условий, возможностей транспорта и энергетики, имеющихся в районе

месторождений торфа. Торф возможно использовать для получения топлива,

высокоэффективных гуминовых удобрений, стройматериалов и других конечных

продуктов при его переработке.

Исходя из этих положений и были выбраны объекты, способные на первый взгляд

поднять камчатскую торфяную промышленность путем комплексного использования и

переработки торфяников этих месторождений. Данным объектам дается более детальное

подробное описание. Не все из них являются крупнейшими по запасам сырья и

технологические свойства их торфов изучены также недостаточно, но их расположение

характеризуется более развитой промышленной инфраструктурой (энергетикой и

транспортом). Определение перспективного направления развития торфяной

промышленности на Камчатке дело будущего. Для решения этого вопроса необходимо

69

провести специализированные эколого-экономические исследования, одним из элементов

которых должно быть изучение технологических, бальнеологических, сорбционных и

других свойств торфяников камчатских месторождений.

Наряду с перспективными месторождениями торфа Апачинско–Усть-

Большерецкого торфопромышленного района, подробно изложенными в тексте отчета, в

благоприятных условиях находятся, относительно существующей инфраструктуры,

месторождения Елизовско-Петропавловского района, расположенные на расстоянии 1–2

км от здания НИГТЦ ДВО РАН, на базе которого могут быть проанализированы

технологические свойства торфа и определены технологии его добычи и переработки, его

комплексное рациональное использование применительно к Камчатским

месторождениям. Эти месторождения могут быть использованы в качестве моделей,

поскольку основные характеристики торфа и условия их формирования имеют много

общих черт.

Месторождения Елизовско-Петропавловского торфопромышленного района

Месторождение «Маленькое»

Месторождение торфа «Маленькое», относящееся к Тихоокеанской торфяно-

болотной области, Елизовско-Петропавловскому торфяно-промышленному району,

бассейну р. Халактырская, находится в самом густонаселенном месте Елизовского района

Камчатского края, недалеко от города Петропавловска-Камчатского (рис. 3).

Население близлежащих населенных пунктов занято в сельском хозяйстве – на

территории Елизовского района в свое время было размещено 13 совхозов, ведущим

направлением которых являлось животноводство мясомолочного и птицеводческого

направления, а также овощеводство – выращивание картофеля, капусты и других овощей.

В районе было широко развито теплично-парниковое хозяйство. Посевные площади в

Елизовском районе составляли 22 тыс. га. Район нуждался в расширении посевных

площадей, с этой целью велись мелиоративные работы на заболоченных площадях,

разведывались месторождения торфа. Валовое производство продукции сельского

хозяйства в общем балансе области в то время составляло более 60%.

В 2-х км от месторождения проходит шоссе г. Петропавловск-Камчатский – г.

Елизово, с которым район торфяной залежи связан грунтовой дорогой, по которой

возможно движение автотранспорта в сухое время года. Все населенные пункты района

месторождения связаны между собой автотрассами с гравийным и асфальтовым

покрытием. Практически месторождение «Маленькое» находится в черте города

70

Петропавловска-Камчатского, в микрорайоне улицы «Дальневосточная» (рис. 1.,2). Город

Петропавловск-Камчатский расположен на берегу Авачинской бухты, он является

краевым центром и крупным на Дальнем Востоке рыбным портом.

Рис. 1. Схема расположений месторождений торфа: Маленькое, Фировая тундра, Цибэрово,

Быстрая речка, Малое. Масштаб 1:100 000.

71

К крупнейшим промышленным предприятиям города относятся судоверфь,

механический завод, жестяно-баночная фабрика, рыбоперерабатывающий завод,

пищекомбинат и др.

Климат района месторождения определяется многими факторами, важнейшими из

которых являются:

– близость Тихого океана, с которым связаны постоянно действующие муссоны;

– наличие горных сооружений, влияющих на характер распределения атмосферных

осадков и на направление ветров.

Зима отличается частыми оттепелями и сильными метелями. Начинается она в

первой декаде ноября и заканчивается в первой декаде апреля. Средняя

продолжительность еѐ 140 дней. Высота снежного покрова в некоторые годы достигает

1,2 м. Глубина промерзания грунта составляет в декабре 20 см, в марте – 40 см.

Рис 2. Месторождение торфа Маленькое

Весна холодная, дождливая, с густыми туманами. Начинается в первой декаде

апреля и заканчивается в середине июня. Средняя продолжительность этого сезона – 69

дней. В конце мая – начале июня происходит полное оттаивание грунта.

72

Лето бедное солнечными днями, ветряное, с большим количеством туманов. Оно

начинается в середине июня и заканчивается в конце сентября. Средняя

продолжительность лета – 112 дней.

Осень характеризуется частыми дождями, утренними заморозками, резкими

колебаниями температур в течение суток. Средняя продолжительность еѐ 44 дня.

В течение года отмечаются ветры различных направлений. В зимний период

преобладают северные и северо-западные ветры, летом – южные и юго-восточные.

Наибольшая среднемесячная скорость ветра 8–10 м/с наблюдается зимой. Порывы ветра

могут достигать скорости 50 м/с.

Район характеризуется большим количеством осадков, 800–1200 мм в год. Большая

часть осадков выпадает в ноябре – 155 мм.

Влажность воздуха характеризуется большими абсолютными и относительными

величинами. Максимальная влажность воздуха приходится на летние месяцы – 82%.

Среднегодовая температура воздуха положительная, для района г. Петропавловска-

Камчатского она равна +2С, для г. Елизово +0,9С.

Абсолютный минимум температуры воздуха приходится на январь-февраль, для г.

Петропавловска-Камчатского равен –34С, для г. Елизово –41С. Температурный

максимум (+32С) приходится на июль-август, средняя суточная температура этих

месяцев равна +12С.

Почвенный покров района зависит от геологического строения, рельефа, климата,

растительности.

Одной из основных особенностей почв является влияние на них вулканической

деятельности. В результате обильных пеплопадов, почвы покрываются слоем пепла

мощностью от нескольких миллиметров до сантиметров. Влияние вулканического пепла

на почвы значительно, так как в почвы вносятся новые порции минеральных веществ,

кроме того, пористая масса пепла улучшает фильтрацию почв, что способствует лучшему

обеспечению растений влагой и воздухом.

В районе месторождения преобладают лесные вулканические почвы, среди

которых встречаются следующие типы: охристо-подзолистые, слоисто-пепловые, озерно-

луговые. Все эти почвенные типы обладают определенными запасами естественного

плодородия, но не достаточными для развития овощеводства.

Растительность в районе имеет ярко-выраженный высотный зональный характер.

Среди древесной растительности преобладает каменная береза (береза Эрмана). В

низинах встречается ива, тополь, ольха. Деревья обладают сильно искривленными

стволами и густой ветвистой кроной. Из кустарниковых разновидностей наибольшим

73

распространением пользуется ольха, кедровый стланик и жимолость. Среди трав

преобладают шеломайник, густые заросли которого достигают высоты 2,5 м.

Район расположения месторождения находится в пределах Авачинской вулкано-

тектонической депрессии. Наиболее широким развитием на территории района

пользуется равнинный рельеф и среднегорье.

В геологическом строении территории принимают участие в различной степени

дислоцированные осадочные и вулканогенные образования мелового, палеогенового и

неогенового возраста, перекрытые на большей части площади четвертичными

отложениями различного происхождения (ледниковые, морские, озерно-болотные,

аллювиальные и вулканогенно-осадочные). Мощность их достигает 50–70 м. Отложения

представлены обломками вулканических пород.

На территории района вскрываются два водоносных горизонта: водоносный

горизонт среднечетвертичных пирокластических отложений и горизонт аллювиальных

современных отложений. Минерализация грунтовых вод (воды гидрокарбонатно-

сульфатные, натриево-кальциевые) до 0,6 мг/л.

Месторождение «Маленькое» расположено на пологонаклонной равнине,

сложенной эффузивно-пирокластическими образованиями среднего и верхнего отделов

четвертичного периода (βQ2+3), перекрытых мощной толщей четвертичных аллювиальных

и ледниково-аллювиальных отложений современного отдела (Q4).

Непосредственно торфяная залежь месторождения приурочена к сточной

котловине, имеющей вытянутую с северо-востока на юго-запад форму, расширяющуюся в

северной части.

Длина торфяной залежи – 1,0 км. Минимальная ширина еѐ в юго-западной части –

50 м, максимальная – 470 м на северо-востоке.

Рельеф поверхности ровный с общим уклоном на юго-запад. Наивысшие

абсолютные отметки поверхности (48 м) отмечены в северной части месторождения,

самые низкие – 35 м на юго-западе.

Месторождение формировалось в условиях обильного питания водами

поверхностного стока и слабоминерализованными грунтовыми водами. Первоначальными

очагами заболачивания явились небольшие бессточные впадины, затем

торфообразовательным процессом были охвачены более высокие элементы поверхности.

В дальнейшем в условиях периодического изменения водоминерального режима

происходило чередование напластований сфагнового, осокового, травяно-сфагнового и

травяного торфов, что и определило сложную стратиграфию торфяной залежи.

74

Месторождение расположено в зоне активной вулканической деятельности,

поэтому в торфяной залежи на различной глубине имеются минеральные прослойки и

примеси пелитовых частиц, диффузионно рассеянных по всей толще залежи. Эти

прослойки возможно классифицировать как сапропелевые образования, которые состоят

из относительно инертного пластического вещества и не вызывают значительного

изменения в минеральном питания формирующихся выше них пластов торфа, то есть не

способствовали формированию других видов торфа. В отдельных случаях прослойки

вызывают лишь некоторое изменение влажности залежи.

В целом возникшие условия водно-минерального питания благоприятствовали

развитию растительности эвтрофного типа.

Месторождение открытое. Лишь на окраинах, вдоль русел ручьев и осушительных

канав встречается ольха высотою до 1–2 м, диаметром стволов 2–3 см. Вся площадь

месторождения покрыта кустарничково-травяным фитоценозом, среди которого

незначительными участками встречается травяной фитоценоз.

Из кустарничков растут восковница, клюква, подбел. Покрытие кустарничками

составляет 60–80%.

В травяном ярусе основной фон создают осоки: лазиокарпа, криптокарпа, инфлята,

миддендорфа со значительной примесью пухоноса, сиеверсии, хвоща, ириса. Покрытие

травяным ярусом до 30%.

Моховой ярус сильно угнетен (покрытие – 5%). Мхи: сфагнум терес и

хризогипнум.

Микрорельеф кочковатый, кочки осоковые, покрытие – 10%. Обводненность

низкая.

Древостой окружающих суходолов представлен каменной березой, подлесок –

шиповник, жимолость, рябина.

В 1981 г., силами Приморского производственного геологического объединения,

на месторождении «Маленькое» были проведены детальные геологоразведочные работы с

целью изучения запасов торфа, его качества для составления проекта осушения

месторождения и добычи торфа, для использования последнего в сельском хозяйстве.

Исследование торфяной залежи проводилось в соответствии с требованиями

«Инструкции по разведке торфяных месторождений» (1973 г.).

По материалам детальной разведки торфяного месторождения «Маленькое»

получены следующие данные.

Площадь месторождения в нулевых границах 25,3 га, в границах промышленной

глубины, проведенной по изолинии 0,9 м (с очесом), – 22,1 га.

75

Залежь на месторождении низинного типа, многослойная, топяная (рис. 3).

Максимальная мощность торфяной залежи 10,4 м, отмечена в северной части

месторождения. Общий объем торфа-сырца составляет 979 тыс. м3 при средней глубине

залежи 4,43 м.

На месторождении встречаются прослои органоминеральных образований,

залегающих отдельными линзами, мощностью 0,25–1,0 м на глубине: с поверхности до

8,5 м, особенно распространены эти образования в верхнем слое залежи (до глубины 2,0

м).

Запасы воздушно-сухого торфа месторождения, при 40% влажности, равны 183

тыс. тонн. Балансовые запасы торфа составляют 147 тыс. тонн (808 тыс. м3 торфа-сырца)

и по степени изученности относятся к категории А. Забалансовые запасы выделены в

слоях насыщенных органоминеральным веществом и составляют 171 тыс. м3 или 36 тыс.

тонн при 40% влажности.

В строении залежи преобладают осоковый, травяной, травяно-сфагновый виды

торфа, меньшее значение имеют осоково-гипновый, гипновый, сфагновый, вейниковый. В

растительном волокне торфов преобладают осоки и травы: тростник, вейник, хвощ, вахта.

Залежь беспнистая.

Общетехнические свойства балансовых запасов торфа месторождения

характеризуются следующими показателями.

Зольность торфяников повышенная в связи с большой примесью вулканического

песка и пепла. Средняя зольность – 20%, колебания по слоям от 11% до 28%.

Средняя степень разложения торфа – 26%, при послойных колебаниях от 20% до

40%.

Средняя влажность торфяников – 88,6%, послойные колебания от 71% до 92%.

Агрохимическая характеристика торфа и органоминеральных отложений

приведена в табл. 1.

76

Таблица 1 – Агрохимическая характеристика торфяных залежей

Компоненты рН N S SiO2 CaO MgO Fe2O3 Al2O3 P2O5 SO3 Na2O K2

O Категория

сырья

Торф 4,0 1,72 0,13 7,8 0,9 0,4 1,1 1,9 0,1 – 0,3 0,1

Органо-

минеральные

отложения

6,2 – – 34,4 5,2 1,6 6,3 9,7 0,4 1,5 1,3 0,4

Анализ общетехнических и агрохимических свойств и характеристик торфа

месторождения «Маленькое» показывает, что торф возможно использовать, как минимум,

в трех направлениях: для производства топлива, для приготовления удобрений и как

субстрат для озеленения территорий населенных пунктов и, в первую очередь, г.

Петропавловска-Камчатского.

Гидрографическая сеть на месторождении представлена двумя ручьями «Первый»

и «Второй», вытекающими с территории месторождения. Донное осушение залежи

возможно в эти водоприемники. Русла ручьев извилистые, неразветвленные, шириной до

1,4 м, течение на территории месторождения слабое, за пределами залежи – быстрое. В

истоках берега ручьев и дно торфяное, ниже – минерально-песчаное. Поймы ручьев на

месторождении неясно выраженные, за пределами V-образные.

Торфяную залежь подстилают пылеватые пески, иногда с включением гравия.

Гранулометрический состав подстилающих песков показывает, что они обладают

хорошими фильтрационными свойствами, поэтому на всем месторождении создаются

условия обильного питания торфяной залежи грунтовыми и поверхностными

атмосферными водами. Окружающие месторождение суходолы сложены гравелистым

песком.

Месторождение «Маленькое» интересно не только тем, что находится близко к

городу, но еще и тем, что в непосредственной близости от этого месторождения имеется

целый ряд разведанных залежей торфа, также не очень крупных по запасам, но эти

объекты тоже находятся рядом с основной транспортной магистралью и пригородными

населенными пунктами. Важно еще и то, что качество торфов этих месторождений

разнообразно – они способны по своим качественным показателям дополнять друг друга.

Это месторождения: «Малое», «Быстрая речка», «Циберово», «Фировая тундра».

Использование торфяников этих месторождений будет способствовать решению многих

проблем городского и пригородного хозяйств. Торф возможно применять не только в

качестве топлива, удобрений или субстрата для озеленительных работ, но и с другими

целями, например, в процессах очистки бытовых и производственных отходов в качестве

сорбентов.

77

Вероятно, именно около города Петропавловска-Камчатского необходимо создать

одно из предприятий по добыче и переработке торфа.

В процессе рекультивации месторождения «Маленькое», находящегося

практически в черте горда, на границе современной застройки и зеленой зоны, возможно

сформировать на месте торфяной залежи культурный ландшафт в виде искусственного

водоема – элемента которого не хватает городу. Речь идет о создании из торфяного

карьера водного стадиона (гребного канала) – места для развития водных видов спорта:

виндсерфинга, гребли на каноэ, байдарках и т.д. Этому способствует и то, что рядом

находится спортивная база 8-го километра объездной дороги с лыжным стадионом,

которые эксплуатируются только в зимнее время года, а летом простаивают. Созданная

искусственная акватория способна будет стать не только спортивной ареной, но и местом

отдыха населения. В черте города у нас нет ни одного пресноводного открытого водоема,

в котором возможно было бы купаться в теплое время года. Этот же искусственный не

глубокий, но проточный, водоем будет прогреваться естественным путем за счет

солнечной радиации до оптимальных температур в достаточно короткий интервал

времени, и жители города получат возможность принимать водные процедуры на свежем

воздухе в течение, примерно двух летних месяцев. Сегодня же сложилась ненормальная

ситуация, когда Камчатка – единственный «океанический» субъект Российской

Федерации, практически не культивирует никаких видов спортивной гребли.

78

Рис. 3. Разрез низинной многослойной топяной залежи торфа в центральной части месторождения

«Маленькое» (за основу взята документация скв. № 5, пробуренной Дальневосточной партии

Приморского производственного геологического управления МингеоСССР, 1982)

79

Месторождение «Мокрая тундра»

Месторождение торфа «Мокрая тундра», относящееся к Тихоокеанской торфяно-

болотной области, Елизовско-Петрпавловскому торфопромышленному району, бассейну

реки Авача, находится в центре расположения крупнейших сельскохозяйственных

предприятий и большинства сотов Елизовского района, связанных между собой

асфальтовой дорогой. Месторождение с шестидесятых годов осваивается, большая часть

его территории мелиорирована и распахана. Климатические условия района этого

месторождения практически идентичны таковым месторождения «Маленького» и

поэтому в этом разделе не приводятся.

Месторождение расположено в левобережье р. Авача на пологонаклонной

аккумулятивной равнине озерного происхождения, снижающейся в сторону реки Авача с

востока на запад. Месторождение находится в 11 км от г. Елизово, в 18 км от п.

Пограничный, в 17 км от п. Раздольный.

В геологическом строении района месторождения, кроме молодых вулканических

образований, представленных базальтами, андезитами, шлаками, пирокластами,

связанными с деятельностью вулканов Авачинской группы, принимают участие и рыхлые

образования четвертичного возраста, представленные аллювиально-делювиальными,

водно-ледниковыми, озерными и болотными отложениями, общая мощность которых

составляет 150–200 м.

Литологический состав аллювиально-делювиальных отложений неоднородный,

состоит из супесчаных и песчаных разновидностей с примесью обломочного материала

эффузивных пород. Верхние слои разреза богаты глинистыми частицами, количество

крупнообломочного материала незначительно. Ниже по разрезу количество обломочного

материала увеличивается и становится преобладающим.

Водно-ледниковые отложения в районе месторождения имеют незначительное

распространение. Моренные отложения представлены желто-бурой глиной с прослоями

ожелезненных песков и включением валунов.

Озерные отложения пользуются в районе месторождения наибольшим

распространением, о чем свидетельствует тонкое горизонтальное переслаивание осадков,

наличие среди них прослоев погребенных торфов и суглинков. По литологическому

составу озерные отложения неоднородны и состоят из крупнозернистых песков,

галечников и супесей с прослоями погребенных торфов, суглинков с органическим

материалом, а также прослоями сапропелей. В верхней части разреза располагаются

озерные отложения, как правило, это заиленные пески содержащие до 7–8% ила.

80

Болотные отложения, представленные низинными древесными, древесно-

осоковыми и осоковыми торфами с прослоями вулканического пепла, перекрывают

маломощным чехлом озерные образования.

В гидрологическом отношении район месторождения характеризуется некоторыми

особенностями, в частности, в рыхлых четвертичных отложениях отсутствуют

водоупорные горизонты, поэтому воды различных генетических типов смешиваются и

представляют единый водоносный горизонт. Питание этого горизонта происходит за счет

инфильтрации на глубину атмосферных осадков и подтока грунтовых вод. Режим

грунтовых вод находится в прямой зависимости от климатических условий и меняется в

течение года. По характеру циркуляции и условиям залегания воды рыхлых четвертичных

отложений относятся к порово-пластовым со слабым местным напором. Состав вод

смешанный: по катионам – натриево-кальциевый, по анионам – хлоридно-

гидрокарбонатный и сульфатно-гидрокарбонатный. Минерализация низкая.

Гидрографическая сеть месторождения представлена рекой 2-ая Мутная со

множеством мелких притоков и рекой Кирилкина с впадающими в нее тремя ручьями.

Эти водотоки могут быть водоприемниками при осушении месторождения.

На месторождении выделяется два типа растительности: низинный и переходный.

Низинный тип растительности представлен древесно-вейниковым фитоценозом,

переходный – кустарничково-моховым.

Древесно-вейниковый низинный фитоценоз развивается в условиях сравнительно

небольшого увлажнения по окрайкам месторождения. Древесный ярус представлен

ольхой и березой, в подлеске встречаются ива, спирея, жимолость, шиповник. Травяной

ярус пышно развит, состоит из осоки и, в основном, из вейника. Моховой ярус угнетен,

составляет 15–20% покрытия поверхности данного фитоценоза и представлен в основном

гипновыми мхами.

Кустарничково-моховой переходный фитоценоз развит в центральной части

месторождения, он сформировался в условиях слабого напорного грунтового питания.

Кустарничковый ярус наиболее распространен, его участие в растительном покрове

составляет до 60%. Он представлен голубикой, карликовой березкой, восковницей,

клюквой, багульником. Преобладает голубика и березка. Моховой ярус представлен

гипновыми и сфагновыми мхами. Травянистый ярус имеет подчиненное значение,

представлен он вейником, кровохлебкой, сабельником, осокой, ирисом. Преобладает

вейник, сабельник.

81

Геологоразведочные работы на месторождении «Мокрая тундра» проводились

Дальневосточной геологоразведочной партией Приморского геологического управления в

1969 г.. В результате исследовательских работ были получены следующие результаты.

Месторождение имеет вытянутую с востока на запад форму. Площадь торфяной

залежи в нулевых границах составляет 430 га, в промышленных – 177 га. Мощность

торфяников достигает 3 м, при средней глубине залегания – 1,53 м (рис. 4).

Рис.4. Разрез низинной слоистой лесотопяной залежи торфа месторождения «Мокрая тундра» (за

основу взята документация скв. 8 и 13, пробуренных Дальневосточной партией Приморского

геологического управления Мингео СССР, 1968)

82

Древесная растительность на месторождении занимает окрайки и суходольные

полосы вдоль ручьев. Центральная часть месторождения безлесна.

Микрорельеф ровный, в центральной части – слабоволнистый. Условия

современного водно-минерального питания определяют формирование торфяной залежи,

низинного типа. В пределах месторождения выделено несколько в стратиграфическом

отношении различных участков: четыре с лесной залежью и три с осоковой залежью

торфа.

В целом, по месторождению зольность торфов повышенная и обусловлена

присутствием в ней вулканического песка и пепла. Колебания значений зольности по

слоям составляют от 21,5 до 43,5%. Зольность по балансовому запасу торфов составляет,

в среднем, 29,6% с колебанием от 21,5% до 36%.

Влажность торфа в целом по месторождению низкая, среднее значение еѐ – 82,0%

с колебанием от 69,7% до 89,2%.

Степень разложения торфов в целом по месторождению – 32%. Колебания степени

разложения по слоям составляют от 25% до 40%. Степень разложения торфа по

балансовому запасу средняя – 33,0%, с колебанием от 30% до 35%.

В целом, по месторождению торфяная среда характеризуется как среднекислая.

Максимальное значение кислотности – 4,3, минимальное – 6,2.

Торфяная залежь беспнистая.

В процессе исследовательских работ были изучены условия образования и

строения торфяной залежи, а также была дана качественная и количественная

агрохимическая характеристика торфа, которая определяется следующими показателями.

Содержание железа в торфе колеблется по отдельным образцам от 1,45% до 4,50%,

среднее значение его – 2,26%. Повышенное содержание железа отмечается на участках с

лесной залежью, участки с осоковой залежью имеют, всего лишь, 1,57% железа в торфе.

Среднее содержание кальция в торфе – 2,18% с колебаниями от 1,85% до 2,76%.

Большее количество кальция (2,35%) содержат участки с осоковой залежью. На участках

с лесной залежью кальция содержится 1,92%.

Содержание фосфора в торфе колеблется от 0,02% до 0,07%. Среднее значение –

0,05%, т.е. фосфором залежь не богата. Колебания содержания серы в торфе

месторождения составляет от 0,27% до 1,44%, среднее значение – 0,78%. На участках с

осоковой залежью количество серы – 1,11%, на участках с лесной залежью – 0,30%.

Таким образом, оценка агрохимических свойств и качества торфяников

показывает, что на приготовление удобрений пригодны все разновидности торфа

месторождения, как впрочем, и на освоение массива торфяников под пахотные земли.

83

Общие запасы торфа на месторождении составляют 507,7 тыс. тонн. Балансовые

запасы торфа составляют 199,3 тыс. тонн.

По общетехническим свойствам торф месторождения удовлетворяет требованиям,

предъявляемым к торфяному сырью, как топливу, хотя калорийность торфа ввиду

высокого содержания минеральной составляющей понижена.

Гидрогеологические условия месторождения сложные. Питание залежи

осуществляется слабо напорными грунтовыми водами. Осушение месторождения

возможно при условии заглубления осушительной системы в подстилающий

минеральный грунт. Основными водоприемниками являются р. Кирилкина и р. 2-ая

Мутная.

Подстилающие торфяную залежь грунты представлены озерными отложениями, в

основном, песчаными разновидностями. Верхняя часть разреза сложена песками от

мелкозернистых до крупнозернистых с примесью пелитовых частиц, участками пески

фациально замещаются супесями, ниже по разрезу пески и супеси сменяются

галечниками с песчано-гравийным заполнителем. Среди озерных отложений встречаются

прослои погребенного торфа и сапропеля мощностью до 0,3 м.

Вероятно, осваивать месторождение «Мокрая тундра» целесообразно совместно с

месторождением «Николаевская тундра», которое расположено на правобережье реки

Авача и также находится в центре сельскохозяйственных угодий Елизовского района.

84

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТОРФЯНОЙ ЗАЛЕЖИ И

ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ПЛОЩАДИ

В зависимости от выбранного способа последующей переработки торфа к

торфяной залежи и эксплуатационной площади предъявляются технические требования.

Например, фрезерным способом разрабатываются торфяные залежи всех типов без

ограничения по степени разложения и пнистости.

Производство всех видов продукции фрезерным способом, за исключением

подстилки, нормально может осуществляться на производственной площади средней

эксплуатационной влажности торфяной залежи низинного типа не более 88–90% и

верхового и переходного – 89–91%, при влажности фрезеруемого слоя залежи низинного

типа 75–78%, верхового, смешанного и переходного – 79–82%. Предельная влажность

фрезеруемого слоя залежи верхового типа при заготовке торфа на подстилку не должна

превышать 83–84%.

Необходимая влажность торфяного сырья обеспечивается при глубине стояния

грунтовых вод от поверхности торфяной залежи низинного типа не выше 0,8–0,9 м,

верхового и переходного 0,9–1,0 м.

Разработке торфа предшествуют осушение и подготовка поверхности.

Осушительные работы выполняются с целью: снижения влажности торфяной залежи до

эксплуатационного значения, повышения еѐ проходимости и устойчивости, увеличения

выхода воздушно-сухого торфа из единицы объѐма залежи, еѐ более полной выработки. и

последующего использования площадей в народном хозяйстве. Осушение торфяного

массива осуществляется в две стадии: предварительное и эксплуатационное осушение. В

результате предварительного осушения торфяного массива залежь уплотняется,

упрочняется, и машины, предназначенные для выполнения всех видов подготовительных

операций, получают возможность работать на эксплуатационных площадях. Объѐм и

очерѐдность работ зависят от стратиграфических особенностей, условий залегания, водно-

физических и структурно-механических свойств конкретного торфяного массива.

При предварительном осушении проводят: регулирование водоприѐмников;

устройство дамб, защищающих торфяной массив от затопления паводковыми водами,

рытьѐ нагорных, ловчих, пионерных (по трассам магистральных и валовых), картовых

каналов, которые на первой стадии выполняются через 10–20 м с углублением их через 3–

7 месяцев.

Подготовка эксплуатационных площадей, кроме осушительных работ, включает

очистку поверхности торфяного месторождения от древесной растительности, травяного

85

покрова и очеса, удаление из разрабатываемого слоя торфяной залежи древесных

включений (пней) и профилирование поверхности карт. Профилирование заключается в

выравнивании и придании поверхности карт уклона в сторону картовых канав.

Понижение грунтовых вод до нормального уровня достигается осушением торфяной

залежи сетью картовых канав.

Эксплуатационное осушение заключается в доведении каналов до проектных

размеров и сооружении дополнительных осушителей (закрытых дрен и др.). В систему

осушения входят: мелкая сеть (осушители) – регулирует сток поверхностных и грунтовых

вод; проводящая – осуществляет сброс воды за пределы осушаемой площади;

ограждающая – для перехвата грунтовых и поверхностных сточных вод с площадей

водосбора и площадей, не охваченных осушительной сетью. Мелкая регулирующая сеть

состоит из открытых осушителей – картовых каналов и закрытых осушителей – дрен.

Проводящую сеть составляют валовые, коллекторные, соединительные и магистральные

каналы, ограждающую – нагорные и ловчие каналы. Расстояние между валовыми или

коллекторными каналами – 500 м (иногда, 250 или 1000 м), между картовыми – на

низинных залежах – 40 м, на верховых – 20 м, при глубине магистральных каналов – 3–3,5

м, валовых – 2,5–2,8 м, картовых – 1,8 м. Рытьѐ каналов производят экскаваторами,

канавными машинами непрерывного действия; закладка дрен – дренажными машинами.

При осушении торфяного массива соблюдают следующие требования: открытые

каналы – прямолинейны; регулирующую сеть проводят по направлениям горизонталей

поверхности или под острым углом к ним, что обеспечивает наилучший перехват

грунтовых и поверхностных вод; сопряжение регулирующей сети с проводящей

осуществляют под прямым углом; нагорные каналы проектируют по границам осушаемой

площади так, чтобы полученный профиль не имел резких перегибов; ловчие каналы

проводят нормально к направлению движения грунтовых вод. В результате осушения

влажность торфяной залежи на месторождении верхового типа с 89–96% может быть

понижена до 85–87%, на низинном – с 86–92% до 82–85%. Наиболее трудно осушаются

торфяные месторождения верхового типа с грядово-мочажинным и грядово-озѐрным

комплексом.

В целях уменьшения влияния осушения торфяного массива на окружающую среду,

и в первую очередь на режим водных объектов, строятся отстойники, защитные валы,

дамбы, шлюзы и другие сооружения.

После сооружения осушительной сети и окончания предварительного осушения

залежи выполняется подготовка поверхности месторождения. С поверхности залежи

удаляется древесная, а иногда и моховая растительность, разрабатываемый слой залежи на

86

глубине 25–40 см освобождается от древесных включений или они измельчаются на

фракции менее 8–25 мм. Разделѐнная кортовыми канавами и валовыми каналами на

определѐнные участки (карты) поверхность поля планируется в продольном направлении

перпендикулярно валовым каналам и профилируется с поперечным уклоном в сторону

кортовых 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

торфа. Все операции подготовки поверхности торфяного месторождения механизированы.

Удаление древесной растительности при подготовке включает срезку (валку) деревьев и

кустарника с одновременным пакетированием и укладкой деревьев в пакетах на

поверхность залежи специальной машиной. Затем пакеты грузятся на тракторные

прицепы-самосвалы и вывозятся на промежуточные склады. Пни и древесные включения

корчевальными машинами извлекаются из залежи или перерабатываются машинами

глубокого фрезерования с последующей сепарацией и вывозкой древесных остатков за

пределы полей. Для получения торфа с усреднѐнными кондиционными свойствами

применяются машины для перемешивания залежи или дренажно-обогатительные

машины, извлекающие фрезами или барами торфяную массу из слоя залежи,

перерабатывающие и расстилающие слой торфа на поверхности поля. Мелкие древесные

остатки и щепа убираются с рабочей поверхности карт машинами с накалывающим или

барабанно-цепным рабочим органом.

87

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

СПОСОБЫ ДОБЫЧИ ТОРФА

По способу добычи различаю виды торфа: резной, гидроторф, экскаваторный

(кусковой), фрезоторф.

Резной торф. Резной способ добычи торфа – старый, кустарный способ добычи

торфа путѐм ручной или механической (машинно-формовочной) резки торфовых

кирпичей (рис. 1). Применялся на небольших и неглубоких торфяниках.

Рис. 1. Разработка резного торфа

Резной способ добычи торфа практически полностью вытеснен

механизированными методами добычи торфа. Размеры кирпичей торфа машинной

формовки составляют: 300×100×90, 300×130×110, 350×130×130 мм.

Гидроторф. Гидравлический способ разработки торфа, изобретѐн в 1914 г.

инженерами Р.Э. Классоном и В. Кирпичниковым. Технологический процесс добычи

торфа гидравлическим способом включает: размыв торфяной залежи с влажностью 89–

92% струѐй воды высокого давления (1–2 МПа), при котором торф превращается в

гидромассу с влажностью 95–97%; транспортирование гидромассы по трубам на поля

разлива и распределение еѐ слоем 20–40 см; обезвоживание гидромассы за счѐт

фильтрации в подстилающий грунт (при этом удаляется 55% воды) и испарения (25%

воды), доведение еѐ до пластичного состояния, при котором осуществляется

формирование кирпичей самоходными формирующими гусеницами; сушку кирпичей до

уборочной влажности 45–40%; механизированную уборку воздушно-сухого торфа в

штабели.

Торф большей степени разложения при размыве его водой даѐт обычно менее

вязкую гидромассу (с меньшим коэффициентом трения), что позволяет транспортировать

88

еѐ с меньшим содержанием воды. Для получения водяной струи используют насосы

высокого давления и передвижные брандспойты.

Разработка сезонного карьера идѐт отдельными участками, один размер которого

совпадает с шириной сезонного карьера, а другой изменяется в пределах 30–60 м.

Береговой кран передвигается на новую стоянку после размыва каждого такого участка.

Торфяная залежь, предназначенная для выработки, осушается для обеспечения перевозки

торфодобывающих машин и для предохранения разрабатываемых карьеров от заливания

поверхностной и грунтовой водой. Для последней цели осушка выполняется «донная», т.е.

на всю глубину вырабатываемых карьеров, путѐм прорытия каналов соответствующей

глубины.

Достоинства разработки торфяных месторождений способом гидроторфа:

1) полная механизация экскавации, переработки и транспорта торфа;

2) возможность разработки сильно пнистых и неоднородных по качеству залежей;

3) непрерывность производства в течение всего сезона (работа идѐт в три смены).

Недостатки разработки торфяных месторождений способом гидроторфа:

1) значительный расход электроэнергии (ок. 30 кВт*ч на 1 т продукции);

2) значительный расход воды на размыв (ок. 2 объѐма на 1 объѐм залежи);

3) недостаточная механизация процессов сушки.

Технологическая эффективность гидромеханизированного комплекса для

разработки торфяных месторождений [22]. Предлагаемый способ

гидромеханизированной добычи торфа и технологический комплекс по производству

торфяной продукции позволяют получать различные виды торфяной продукции, а также

тепло и электроэнергию. Гидромеханизированная технология позволяет осваивать

сырьевую базу как верховых торфяных месторождений (более 60% от всех запасов) со

средней и низкой степенью разложения торфа (увеличивается выход продукции по первой

линии), так и на переходных и низинных торфяных залежах (в этом случае увеличивается

выход продукции по второй линии, а также количество и качество генерируемого тепла и

электроэнергии). Таким образом, практически решается вопрос о безотходном

использовании любого типа торфяного месторождения и любой сырьевой базы. При этом,

сводится до минимума затратная транспортная составляющая для доставки топлива к

потребителю. Месторождения и потребитель должны подбираться на расстоянии друг от

друга не более 100 км.

При необходимости выработки большего количества тепла и электроэнергии для

местного потребления и ЖКХ (в зимний период) комплекс без изменения своей структуры

лишь увеличивает объем производимых энергопиллет для целевого сжигания, а в весенне-

89

летний период, наоборот, переходит на выпуск продукции для садоводов и огородников,

строительной индустрии и т.д.

Высокотехнологичный комплекс позволяет автоматизировать и

компьютеризировать процесс и осуществлять круглогодовое производство продукции на

основе торфа, что снижает общие затраты и повышает прибыльность данного

торфопредприятия. Реализация данного способа и комплекса из двух линий позволяет

получить одновременно с теплом и электроэнергией более шести наименований

продукции из торфа, сократить в 12–28 раз затраты на добычу сырья и одностадийное

обезвоживание и сушку готовой продукции по сравнению со всеми существующими двух-

и трехстадийными процессами обезвоживания – естественной и искусственными

досушками торфа.

При всех существующих способах добычи и переработки торфа вначале осушают

торфяную залежь сетью проводящих и осушающих каналов, затраты от этой

технологической операции составляют до 30–40% от себестоимости продукции, затем

фрезеруют и сушат фрезерную крошку (еще 60% затрат), далее автотранспортом

доставляют ее на перерабатывающее производство с явной потерей качества (увлажнение,

распыление, саморазогревание, минерализация), после чего искусственно сушат,

измельчают и заново увлажняют (водой или паром) для улучшения процесса

брикетирования и экструзии, а затем повторно искусственно досушивают уже готовую

продукцию.

При таких процессах, затраты энергии на 1 тонну готовой продукции в 8–12 раз

выше, чем в предлагаемом проекте. Кроме того, отдельно работающие производства

имеют до 20% отходов от объема выпускаемой торфяной продукции в виде

некондиционной продукции, отходов некачественного сырья или крошащихся мелких и

пылевых компонентов, которые практически не используются. В данном способе и

технологическом комплексе в конце двух параллельных линий все отходы, суммируясь,

образуют прекрасное топливное сырье. Разъединение сырья в начале на две фракции и

технологические линии, объединение отходов и разнообразной готовой продукции в

конце этих линий при фасовке и пакетировании позволяет полностью использовать сырье,

утилизировать отходы и реализовать безотходное и экологически безопасное

многопрофильное производство.

Производство различной продукции, тепла и электроэнергии на основе способа и

предлагаемых высокотехнологичных линий позволяет в сложных экономических

условиях динамично изменяющегося рынка и постоянного роста цен на тепло- и

энергоносители варьировать выпуском и объемом конкурентоспособных видов торфяной

90

продукции. Кроме того, он позволяет сезонно регулировать объем выработки тепла и

электроэнергии, а также обеспечить надежную поставку тепла и электроэнергии для

местных нужд производства, ЖКХ и населения.

Экскаваторный или кусковой торф. При экскаваторном (кусковом) способе

получают торфяное топливо в виде больших кусков весом по 0,5–1 кг. Процесс

заготовки кускового торфа мало отличается от фрезерного, но меньше зависит от

погодных условий. Кусковой торф добывается с помощью навесного диска с

гидравлическим цилиндром (рис. 2,3). Диск поднимает торф на поверхность из глубины

около 50 см. В цилиндре он прессуется под давлением, а затем выталкивается наружу

через прямоугольные сопла и волнообразно укладывается на поверхности поля. В

результате получают «волнообразный» кусковой торф. Сформированный кусковой торф

через несколько часов сушки на солнце почти не вбирает в себя влагу. Достаточно

хорошо высушенный кусковой торф собирают в валки, где длится его просушка. После

этого на поверхность поднимают ещѐ одну порцию торфа. Таким образом валкуют 1–3

слоя торфа, после чего его собирают и транспортируют для вкладывания в бурты.

Технологический процесс производства кускового торфа состоит из следующих

последовательно выполняемых операций:

– добычи торфа-сырца и его переработки;

– выстилки торфяной массы на поле с одновременным формованием на куски

установленных формы и размеров;

– сушки торфяных кирпичей и уборки готовой продукции в штабели;

– после сушки и уборки одной партии торфа поле застилается новым торфом, и все

работы повторяются в изложенной последовательности.

Кусковой торф производится экскаваторным способом с применением ковшовых

устройств, когда торфяная залежь разрабатывается карьерами на полную или

максимально возможную глубину, и способом щелевого фрезерования на глубину 0,4–0,8

м. Торф, добываемый экскаваторным способом, в отличие от получаемого методом

фрезерования называется экскаваторным. Его добывают из залежи всех типов со средней

степенью разложения по глубине пласта не менее 15%. Средняя влажность

экскаваторного торфа у потребителей колеблется по годам в пределах 34–41%; предельно

допустимая влажность принята равной 45% и условная – 33%. Зольность торфа может

превышать зольность разрабатываемой залежи не более, чем на 3%. Предельно

допустимая зольность равняется 23%, а в районах с ограниченными запасами сырья –

35%. Низшая рабочая теплота сгорания составляет, в среднем, 11,7 МДж/кг.

91

Рис. 2. Добыча кускового торфа

Рис. 3. Кусковой торф и экскаватор для его добычи

Фрезерный торф. Фрезерный способ добычи торфа отличается от других более

интенсивной сушкой торфа, коротким технологическим циклом, увеличенной добычей

торфа с единицы площади, меньшими трудоѐмкостью и себестоимостью. Уровень его

механизации составляет около 100%. Этим способом в России добывается свыше 95%

торфа (рис. 4).

Продукция фрезерного способа – фрезерный торф представляет собой смесь

мелких частиц различной формы и размером, в зависимости от назначения, до 25–60 мм.

Основная масса фрезерного торфа, производимого промышленными предприятиями

(около 57%), используется в качестве топлива на электростанциях. Остальная часть

сжигается на промышленных предприятиях и в поселковых отопительных котельных,

перерабатывается в топливные брикеты (13%), употребляется в сельском хозяйстве для

компостирования и подстилки в животноводстве (25%). В зависимости от качественной

характеристики он может также служить сырьем при производстве газа и кокса для

металлургии, этилового спирта, щавелевой кислоты, кормовых дрожжей и других

продуктов термохимической переработки, питательных брикетов, торфяных горшочков,

92

различных питательных грунтов для овощеводства и садоводства. Технологический

процесс производства этого торфа состоит из трех стадий:

– получения торфяной крошки путем фрезерования верхнего слоя торфяной залежи

на глубину 6–20 мм фрезерными барабанами;

– сушки слоя фрезерной крошки на поверхности эксплуатационной площади до

установленной влажности;

– уборки готовой продукции в полевые складочные единицы – штабели.

После фрезерования, сушки и уборки одного слоя фрезерного торфа на

эксплуатационной площади производится новое фрезерование и таким образом все стадии

производства повторяются в указанной последовательности.

При фрезерном способе торф разрыхляется на глубину до 2 см с помощью

трактора с установленным на нѐм навесным оборудованием. Такое оборудование являет

собой фрезерный барабан или ножевой фрезер. Вращаясь вокруг собственной оси и

углубляясь в залежи, фрезы снимают небольшой по толщине слой, превращая его в

крошку. Разрыхленный таким образом торф сохнет на солнце. Во время сушки торф

переворачивается 1–3 раза с помощью ворошилки, которая также устанавливается на

тракторе. После того, как фрезерный торф достигает нужной влажности, он собирается в

валки прямо на поле. Фрезерование, шевеление и валкование образуют собой «цикл

сбора». Сразу после валкования начинается новый процесс фрезерования поверхности

болота. Торф, собранный в валки, хуже вбирает влагу и потому останется сухим. После

выполнения 4–6 циклов сбора торф, с помощью ленточного конвейера из валков грузится

на прицепы и доставляется на специальную площадку для последующего складирования в

бурты. Число таких циклов в сезоне – 20–28; при пневматическом способе уборки – до 40–

50. Продолжительность технологического цикла при фрезерном способе разработки торфа

составляет 1–2 дня.

Применяются, в основном, 4 схемы разработки торфа фрезерным способом.

Первые 3 схемы универсальны, по ним добывается фрезерный торф для всех направлений

дальнейшего использования, уборка производится механическим способом. Четвертая

технологическая схема предназначена для добычи фрезерного торфа различной степени

разложения для дальнейшей заводской переработки и для брикетирования, уборка

производится пневматическим способом.

93

Рис. 4. Фрезерный способ разработки торфа

Первая технологическая схема, по которой производится торфяное топливо, а

также сырье для получения топливных брикетов, торфоминеральных удобрений и

продуктов гидролиза, включает фрезерование торфяной залежи на глубине 11–20 мм

фрезерными барабанами, 2–3 ворошения фрезерованного слоя залежи ворошилками,

валкования высушенного торфа валкователями, уборки готовой продукции бункерными

уборочными машинами и штабелевание убранного торфа штабелюющими машинами.

Технологическая площадка при уборке бункерными машинами состоит из 4 карт шириной

по 40 м (низинная залежь) или из 8 карт шириной по 20 м (верховая и смешанная залежи).

Торф убирается в 2 штабеля, которые расположены по концам карт перпендикулярно

картовым каналам. Комплект из 6–8 машин производит уборку одновременно 2

колоннами, передвигающимися по кольцу против часовой стрелки. Первая колонна

машин убирает торф с 1-й и 3-й карты, вторая – со 2-й и 4-й. Фрезерование выполняется

аналогично по кольцевой схеме со смещением на ширину захвата при каждом

последующем проходе по карте, соседние проходы фрезеров перекрываются на 0,1–0,2 м.

Ширина необрабатываемых полос вдоль картовых каналов не превышает 0,3 м.

Технологический цикл продолжается в среднем 2 дня.

94

Вторая технологическая схема, по которой производится торфяное топливо и

сырье для получения топливных брикетов, является усовершенствованной

разновидностью первой и третьей, используется при уборке торфа из наращиваемых

укрупнѐнных валков. Включает совмещѐнные операции фрезерования и валкования,

выполняемые фрезером-валкователем, одно (в день) валкование, ворошение, уборку торфа

из укрупнѐнных валков погрузчиками в полуприцепы-самосвалы, штабелевание. При

работе по этой схеме посредине каждой карты образуется валок, наращиваемый в

последующие 3–5 циклов, уборка торфа из укрупнѐнного валка производится вне цикла,

продолжительность которого 2 дня. Такая схема повышает надѐжность фрезерного

способа добычи торфа за счѐт снижения его зависимости от погодных условий,

увеличения времени уборки торфа в 2 раза по сравнению с другими схемами, позволяет

располагать штабеля торфа вне технологической площади вдоль постоянных дорог и

обеспечивает круглогодичный вывоз торфа.

Складочные единицы располагаются по такой же схеме, как и при уборке

машинами УМПФ. Одновременно прицепленным фрезерным барабаном производится

фрезерование залежи на площади, освобожденной от сухого торфа.

Если к пневматическому комбайну БПФ прицепить фрезерный барабан с

тарельчатыми (чашечными) ножами и снизить частоту вращения фрезы в 1,7 раза, то

комплекты данных машин могут применяться на заготовке торфяной подстилки.

Третья технологическая схема используется при перевалочной уборке торфа.

Она включает совмещѐнные операции фрезерования и валкования, производящиеся

единым фрезерующе-валкующим агрегатом, 2 ворошения и уборку. Уборка фрезерного

торфа производится из 10–12 валков в штабель (5–6 с каждой стороны штабеля),

расположенный параллельно валкам и картовым каналам. Уборочные перевалочные

машины работают индивидуально по челночной схеме. Последний валок переваливается

непосредственно на конѐк штабеля, что позволяет исключить операцию штабелевания.

Технологический цикл продолжается 1–2 дня.

Четвёртая схема используется при уборке торфа пневматическими машинами.

Включает фрезерование торфяной залежи на глубине 5–8 мм, 1 ворошение, уборку

высушенного расстила и штабелевание. Уборочные машины работают колоннами

аналогично 1-й схеме, но перемещаются по часовой стрелке на расстоянии друг от друга

не менее 20 м. Технологический цикл продолжается 1 день. Уборка торфа производится в

штабель, расположенный на краю технологической площади перпендикулярно картовым

каналам.

95

В зависимости от выбранной технологической схемы и качественного состава

торфяной залежи используют различные варианты комплектации машин:

1) комплект технологического оборудования с бункерными уборочными машинами

УМПФ с рабочим органом скреперного типа: включает один из типов фрезерных

барабанов БФ, ФОР, Ф-9,5, СБШ-2 и др., ворошилки ВФ-19, ВФ-18С3А, ВМФ-6А и др.,

валкователи ВУФ-2, МТФ-33А, МТФ-33Б и штабелирующие машины ОФ;

2) комплект технологического оборудования с уборочной перевалочной машиной

ФПУ включает фрезерующе-валкующие агрегаты БФ-4-СВ и ворошилки ВМФ-6А. В

другом варианте в этот комплект могут включаться фрезерные барабаны БФ-9,5,

ворошилки ВФ-19 и ВФ-18С3А и валкователи скреперные СВ или МТФ-19, а также

щеточные МТФ-37 и пневматические ПВП-10;

3) комплект, включающий уборочно-фрезерующие бункерные пневматические

комбайны типа БПФ или КПФ-0,4, ворошилки ВФ-19 и ВФ-18СЗА и штабелюющие

машины ОФ. При отсутствии ворошилок ВФ-19 в комплект могут включаться ворошилки

ВМФ-6А или ВМФ-4;

4) при производстве торфа для производства торфяной подстилки используют

комплект бункерных прицепных пневматических уборочных машин типа ППФ,

фрезерных барабанов с тарельчатыми ножами БФ-4,8, ворошилок ВМФ и

штабелирующих машин ОФ. Для кипования торфяной подстилки в комплект машин

ППФ включаются прессы ПКП. В виде исключения торфяную подстилку можно

заготовлять комплектами машин УМПФ по трехдневному циклу.

Все машины, входящие в комплекты технологического оборудования фрезерного

способа, за исключением уборочных перевалочных ФПУ, пневматических комбайнов

БПФ и КПФ и штабелюющих ОФ, являются прицепными и работают преимущественно с

гусеничными тракторами мощностью 39–55 кВт. Ворошилки могут работать с колесными

тракторами мощностью 15–30 кВт. Машины ФПУ, БПФ и ОФ – самоходные.

Фрезерный торф может быть высушен лишь при сухой солнечной погоде, потому

его добыча возможна лишь летом на протяжении достаточно короткого периода времени.

96

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ ТОРФА

Для решения вопросов комплексного использования сырьевых ресурсов

необходимо применять физико-химические методы переработки торфа, позволяющие

повысить эффективность использования торфа.

Термическая обработка приводит к увеличению его ценности как химического

сырья. Суть метода заключается в нагревании торфа до температуры выше 140°С, что

приводит к изменению его состава. Чем выше конечная температура нагревания, тем

сильнее эти изменения. Учитывая развитие этой отрасли и появление новых технологий,

термическая переработка торфа вполне может быть даже безотходной.

К физико-химическим методам переработки торфа относятся также более

современные методы, такие как радиационные, механохимические и электроимпульсные.

В области переработки торфа для выделения из него ценных веществ

распространение получили следующие способы:

гидролиз;

экстракция;

химическая модификация.

В результате этих процессов получают различные полезные в хозяйстве вещества:

битумы, торфяной воск, гуминовые вещества, экстракты и др.

Огромное количество торфяных месторождений, большие запасы этого сырья, а

также возможность его эффективного использования во многих сферах делает проблему

добычи и грамотной переработки торфа еще более актуальной.

Одним из способов безотходной переработки торфа относящимся к химической,

нефтехимической промышленностям, сельскому хозяйству и теплоэнергетике является

способ, описанный В.А. Котельниковым и А.И. Подзоровым [11]. Способ осуществляют

путем двухступенчатого нагрева торфа с возможностью получения газообразной и

твердой составляющих. На первой ступени торф высушивают до влажности не более 15%

путем его порционной подачи по 350–1050 г/сек и нагрева до температуры 120±5°С.

Образовавшийся пар и топочные газы очищают и отводят. На второй ступени твердый

остаток нагревают до температуры 520–530°С без доступа кислорода в течение 1–6 сек,

затем охлаждают и образовавшийся пирогаз конденсируют до образования жидкого

топлива. Данное техническое решение позволяет оптимизировать процесс переработки

торфа и снизить энергозатраты и материальные затраты при увеличении

производительности и КПД использования торфа. Температура сушки на первой стадии

97

установлена 120±5°С, чтобы исключить процесс образования смолистых веществ,

который для торфа может происходить в интервале 130–170°С. Температура в реакторе

(пиролизной камере) составляет 520–530°С. В данном температурном интервале

преобладающими для торфа являются экзотермические реакции, т.е. реакции, которые

идут с выделением теплоты и не требуют подвода внешней энергии.

Время первой стадии – сушки торфа – не имеет ограничений. Основной

определяющий фактор прохождения этой стадии – влажность торфа на выходе. После

сушки она должна быть не более 15%. Время пиролиза на второй стадии в реакторе не

должно быть более 6 секунд. Высокоскоростной пиролиз происходит во временном

интервале 0,7–6,1 сек. Поэтому оптимальное время нахождения частиц торфа в реакторе

находится в интервале 1,0–6,0 сек.

Производительность процесса выбирается исходя из экономической

целесообразности, минимизации конструктивных размеров установки и конструкторских

рядов.

Применение быстрого пиролиза для химической переработки торфа. Пиролиз –

термическая деструкция исходного вещества (разрушение нормальной структуры

вещества посредством высокой температуры, с ограниченным доступом кислорода).

Быстрый пиролиз (БП) – пиролиз, при котором подвод тепловой энергии к исходному

веществу производится с высокой скоростью и без доступа кислорода (либо воздушной

смеси, в которой присутствует кислород).

Если медленный пиролиз подобен (условно) процессу доведения воды до

состояния закипания, то БП условно подобен процессу попадания капли воды в

раскаленное масло («взрывное вскипание»).

Отличительными особенностями БП являются:

– способность построения непрерывного замкнутого технологического

производственного процесса;

– минимальное содержание угарного газа, при практическом отсутствии

углекислого газа;

– относительная «чистота» выходных продуктов пиролиза, из-за отсутствия

процесса бертинирования («осмоления»);

– минимальная энергоемкость процесса, по сравнению с другими видами пиролиза;

– процесс сопровождается выделением тепловой энергии (экзотермические

реакции превосходят эндотермические);

98

– управляемость температурными режимами процесса, с возможностью (при

определенных условиях) построения «управляемого синтеза углеводородов» и т.д.

Однако, БП требует тщательной подготовки исходного сырья:

– измельчения до как можно меньшего эквивалентного диаметра частиц исходного

вещества;

– сушку исходного вещества (эндотермия) до как можно меньшей относительной

влажности (идеально, до 0% – абсолютно сухое вещество).

Если нивелировать эти недостатки (каким-либо образом), то себестоимость

выходных продуктов БП становится значительно ниже традиционных, полученных из:

угля, нефти и природного газа.

Торфяной энергетической компанией была разработана и запатентована технология

БП торфа. Создана и запущена в опытную эксплуатацию установка быстрого пиролиза

торфа годовой перерабатывающей мощностью до 10 тыс. т исходного торфа.

В результате применения технологии БП к торфу получены продукты переработки:

жидкое пиролизное топливо, твердое углистое вещество, синтез-газ, представляющий

собой очищенную и осушенную газовую смесь (метан, пропан, водород и т.д., со следами

СО) – предназначен для использования в энергетических системах и системах

потребления газа и тепловая энергия.

Существует схема переработки верхового торфа, где используется экстракция с

получением главного продукта – горного воска с последующим гидролизом. В

зависимости от процентного содержания воска в верховом торфе он может достигать 120

кг с 1 тонны торфа. Остаток торфа может использоваться для получения полукокса

(активные угли), наполнителей пластмасс и торфощелочных реагентов. Наполнители

пластмасс получают при нагревании измельченного проэкстрагированного торфа при

t=250оС в течении 2 часов. При этом торфяная масса приобретает высокие гидрофобные

свойства и не увлажняется. Добавление ее к фенолформальдегидным смолам приводит к

экономии смолы при изготовлении (электропатронов, розеток, радиодеталей, предметов

домашнего обихода). Кроме того, гидрофобная торфяная масса может быть использована

как теплоизолятор с сильными антисептическими свойствами.

99

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж

ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕЩЕСТВ ПОЛУЧАЕМЫХ ПРИ ХИМИЧЕСКОЙ

ПЕРЕРАБОТКЕ ТОРФА

Жидкое пиролизное топливо. Класс ГСМ, состав близкий к дизельному топливу

марки ДТЛ по Российскому стандарту. Из 100 граммов исходного топлива (сухого торфа)

при данном способе обработки получается около 65 граммов пиротоплива. Синтетическая

нефть (представляющая собой подобие природной нефти) предназначена либо для

дальнейшей переработки на установках органического синтеза в моторные топлива, либо

для использования в системах ТЭЦ и котельных, вместо традиционных, полученных из

сырой нефти.

Твердое углистое вещество. По своему химическому составу углистое вещество,

полученное после пиролиза торфа, находится между полукоксом и коксом, что позволяет

применять его в металлургии. По способу воздействия, при применении в сельском

хозяйстве в качестве удобрения, равнозначно калийным удобрениям. Из 100 граммов

сухого торфа получается 15 граммов твердого углистого вещества. Твердое углистое

вещество (ТУВ) – высокоуглеродистый материал (ВУМ), представляющий собой

порошкообразный кокс (полукокс) – предназначен для использования в

металлургической, химической, пищевой и шинной отраслях промышленности, в

системах ЖКХ и энергетики (как высококалорийное топливо). В настоящее время

производство торфяного кокса вновь может быть экономически оправданным. В Швеции

и Финляндии торфяной кокс производится и в настоящее время на основе пиролиза во

вращающихся печах. Однако известно, что интенсивность процессов тепло-массообмена в

этом случае чрезвычайно низкая, что предопределяет значительную металлоемкость и

стоимость основного технологического оборудования.

Выделяемая теплота. При данном способе переработки торфа выделившаяся

теплота по своему энергетическому воздействию равнозначна теплоте, получаемой в ТЭЦ

и котельных. В соответствии с этим получаемая теплота может иметь широкий спектр

применения в муниципальном хозяйстве как альтернатива существующим способам

получения тепла.

Активный уголь (АУ). Активный уголь (АУ) производят двумя способами:

активирование паром по реакции С+Н2О=СО+Н2 и химическим активированием.

Наиболее распространен первый метод. Реакция углерода с водяным паром 75 является

эндотермической: на один моль прореагировавшего углерода требуется затратить 31,14

ккал (130 кДж). За счет использования различных видов сырья, методов активирования,

100

дополнительной обработки после активирования производится большое количество самых

разнообразных АУ. Применение очень широкое: от получения сверхчистой воды и

очистки от поллютантов дымовых газов до очистки поверхности вод от нефтяных пятен.

В Советском Союзе на начало 1991 г. производилось 40 тыс. тонн АУ при

потребности в 110 тыс. тонн.

После 1991 г. производство АУ в России резко снизилось и не превышает 3–5 тыс.

тонн.

К сырью для производства АУ предъявляются определенные требования, в

частности по содержанию нелетучего углерода, зольности и поставочной стоимости. С

этой точки зрения торф и АУ на его основе обладают многими достоинствами:

– дешевизна;

– большие запасы;

– пластичность (торф хорошо перемешивается с добавками и гранулируется);

– высокое качество торфяных АУ;

– широкий спектр применения.

Перспективным является расширение производства АУ за счет строительства

предприятий вблизи источников сырья, при стабильно работающих предприятиях с

устойчивыми качественными показателями торфа: степенью разложения более 28%,

зольностью – менее 5%. Неисчерпаемыми источниками такого сырья могут служить

западные и восточные районы Сибири, а также Камчатский край, где производство АУ

отсутствует.