Багерный способ добычи торфа

Торф: свойства, способы добычи и применение

Продукт неполного разложения остатков органических пород, находящийся в природе в виде рыхлых осадочных горных пород, носит название торфа. Он является возобновляемым полезным ископаемым биологического происхождения. Служит в качестве топлива, удобрения, химического сырья, теплоизоляционного материала.

Классификация торфа

Существует ряд показателей применяющихся для классификации торфа:

• Зольность. Она отражает процент содержания минералов в сухом веществе.

• До 5% – малозольный.
• От 5 до 10% – среднезольный.
• Свыше 10% – высокозольный.

• Характер залегания.

• Низинный торф. Представляет собой сформировавшуюся массу разложившихся веществ растительного происхождения.
• Переходный. Промежуточная фаза формирования торфа.
• Верховой. Органический слой горной породы, находящийся в начальной стадии торфообразования.

• Степень гумификации. Показывает уровень насыщения почвы питательными веществами, необходимыми для жизнедеятельности высших растений.

• Слаборазложившийся торф. Разложению подверглось менее 20% остатков флоры.
• Среднеразложившийся. От 20 до 35%.
• Разложившийся. Свыше 30% бывшей растительности пребывает в стадии распада.

Способы добычи торфа

Так как в силу объективных природных факторов, торф залегает на поверхности земли, то сама торфодобыча производится открытым способам на профильных месторождениях. Выполняется она путём срезания небольших, предварительно просушенных и взрыхлённых верхних слоёв почвы, толщиной в 2-3 см; или – в более глубоких карьерах с помощью техники, выбирающей весь объём торфяника на полную глубину залегания, отправляемого затем на сушку и обработку.

В зависимости от применяемой технологии и используемого оборудования, различают следующие основные способы торфодобычи:

Гидроторф

Гидравлический метод размывания залежей с помощью водяной струи высокого давления, разработанный в начале XX-го века, наиболее целесообразен в больших организациях. Технология процесса включает в себя несколько этапов:

• Размыв залежей.
• Торфосос на предварительно подготовленные площади с равномерным распределением слоями толщиной в 20-40 см.
• Удаление избытков воды с помощью истечения её в нижележащий грунт (55% влаги), а также – естественного испарения (25% влаги).
• Формирование кирпичей самоходными гусеницами.
• Сушка кирпичей.
• Уборка сформированного воздушно-сухого торфа в штабели.

Фрезоторф

Добыча торфа фрезерным способом представляет собой 5-6 кратное рыхление почвы с последующей в каждом случае сушкой, переворачиванием, формированием валков. Выполняется этот неоднократно повторяемый процесс с помощью ножевого фрезера или фрезерного барабана, ворошилки и устройств валкования. После выполнения «цикла сбора», валки с помощью конвейеров погружаются на прицепы и отвозятся на место хранения, где формируются в бурты.

Способ достаточно распространённый, но вместе с тем и сильно зависимый от сухой солнечной погоды, требующейся для просушки исходного сырья.

Экскаваторный или кусковой

Достоинство этого метода заключается в значительно меньшей зависимости от благоприятной погоды. С помощью экскаватора, оснащённого навесным оборудованием в виде диска и цилиндра, торф извлекается с глубины в 50 см и прессуется. Готовые формирования, укладываемые волнообразно, высушиваются на солнце. После чего их собирают, досушивают в валках и отвозят для складирования в бурты.

Резной

Старинный способ добычи с помощью подручного инструмента или технических приспособлений, заключается на нарезании торфовых кирпичей прямоугольной формы, предназначенных в дальнейшем для сушки и функционального употребления.

Хранение и транспортировка

Специфика хранения и транспортировки столь ценного сырья для топливной индустрии и сельского хозяйства, каким является торф, заключается в необходимости сохранения его природных качеств.

Складирование и хранение полезного ископаемого производится на открытых площадках и в складах. При этом очень важно принимать профилактические меры против самовозгорания сложенного материала. Перевозка торфа осуществляется железнодорожным (обычно – узкоколейным) и автомобильным транспортом. В случае создания оптимальных условий хранения, защищающих от непогоды, она может производиться круглогодично.

Безотходная переработка

Одним из наиболее перспективных направлений оптимального использования торфа, является его безотходная переработка, разработанная в недалёком прошлом ведущими специалистами отрасли.

Преимущества данного метода:

• Отсутствие отходов.
• Получение высококачественного топлива, естественных удобрений, водяного пара.
• Низкая энергоёмкость.
• Малые тепловые потери.
• Высокая скорость переработки.
• Значительный КПД торфа использования.

Процесс осуществляется в два этапа:

• Первый заключается в нагреве оперативно подаваемых порций торфа (весом не более 1,05 кг) до температуры в 120 0 C. С целью доведения перерабатываемой массы до уровня 15% влажности. Происходит это за счёт удаления влаги и сопутствующего образования топочных газов. Влага и газы подвергаются очистке, а затем используются для энергетических нужд муниципальных образований.
• Второй этап осуществляется за несколько секунд, в течение которых полученный продукт, изолированный от кислорода, доводят до 530 0 C. В результате чего получаются:

• Калийные удобрения или полукокс, предназначенный для использования при выплавке металла.
• Сконденсированный пиролизный газ, применяемый в качестве топлива.

Область применения

Практическое использование торфа обусловлено уникальностью его состава, процессом происхождения и значительным набором ценных физических свойств, среди которых наиболее выделяются:

• Влагоёмкость – от 6 до 30 л/кг. Величина варьируется в зависимости от содержащихся биоматериалов и степени разложения.
• Зольность – от 2 до 18%.
• Скорость прохождения влаги – 0,1-4,0 метра в сутки. Увеличивается по мере углубления залежей.
• Плотность – порядка 1 тонны на кубометр.
• Пористость – 98%.
• Удельная теплота сгорания, доходящая, для субстанции достигшей высокого уровня разложения, до 25МДж/м 3 .

В основном торф применяется в качестве:

• Топлива. Обусловленность энергетического использования этого вида биологического сырья определяется: высоким содержанием углерода и малым количеством негорючих примесей и остатков. Торф в этом отношении оказывает при сгорании значительно меньшее вредное воздействие на атмосферу, чем мазут, уголь или сланцы.
• Удобрения. Насыщенная аминокислотами и гуминовыми кислотами, а также обладающая бактерицидными свойствами природная порода естественного происхождения находит широкое применение для улучшения почвенной структуры. Однако, для повышения эффекта, верховой торф (низинный можно использовать и непосредственно) необходимо смешивать с минеральными и органическими удобрениями, в противном случае применение его будет приносить мало пользы.
• Сырья для изготовления медицинских препаратов, таких как воск, фенол, спирты и кислоты. Кроме того, на основе это замечательного природного материала готовят бактерицидные грязи и торфяные ванны.
• Средства утилитарного назначения. Это – абсорбенты для впитывания масел, нефтепродуктов, и целого ряда опасных химических веществ, негативно воздействующих на природу в случае возникновения техногенных аварий. Также в список входят: подстилочные материалы для животных, торфяные биотуалеты и средства теплоизоляции.

Месторождения в России и мире

176 млн. га – площадь, занимаемая торфяные месторождения в мире. В то время как общая территория торфяников на планете (неразработанных месторождений) оценивается в 421 млн. га. Распределение территорий месторождений среди ведущих стран мира сложилось следующим образом:

• 56,8 млн. га – Россия.
• 29,2 млн. га – страны СНГ.
• 26,0 млн. га – Индонезия.
• 12,9 млн. га – Канада.
• 10,2 млн. га – США (без Аляски).
• 10,0 млн. га – Финляндия.

Самые большие месторождения в России располагаются в Сибири – это порядка 80% залежей полезного ископаемого. Особенно богата запасами торфа Томская область, имеющая на своей территории самые крупные в мире Васюганские болота. На их месте располагаются следующие месторождения:

• Васюганское – 2310,4 тыс. га
• Коноваловское-Югорское-Карасье – 373,5 тыс. га.
• Пасол и Когот – 210,3 тыс. га.
• Малое Васюганское – 141,7 тыс. га.
• Лебяжье-Исанское – 53,3 тыс. га.

Кроме них, в области также расположены торфяные залежи:

• Озёрное большое – 572,4 тыс. га,
• АндрюшкиноII – 77,7 тыс. га,
• Александровское – 75 тыс. га,
• Кулай – 72 тыс. га.

Страны, добывающие торф

По итогам 2015 года ведущими мировыми разработчиками торфа были:

• Финляндия – 6,5 млн. тонн в год.
• Ирландия – 4,1 млн. тонн.
• Швеция – 3,7 млн. тонн.
• Германия – 3 млн.
• Белоруссия – 1,8 млн. тонн.
• Россия – 1,5 млн. тонн.
• Канада – 1,2 млн. тонн.
• Латвия – 1 млн. тонн.
• Эстония – 1 млн. тонн.

Россия в последние пять лет смогла увеличить объёмы производства этого ценнейшего природного сырья на 39,1%. Причём основными потребителями торфа выступили сельскохозяйственные производители, осуществляющие стратегию замещения импорта продовольственной продукции. Что стало актуальным в связи с введёнными санкциями.

Источник

Восстановление торфяных болот (стр. 2 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5

Наиболее древним и кустарным способом добычи торфа является резной (рис. 5). Для этого способа характерно использование только ручного труда и сохранение структуры торфа.

Первично это выражалось в выкапывании отдельных ям-копанцев, не имеющих системы в расположении. Постепенно с развитием централизованного осушения участки резного торфа приобретали систему карьеров, напоминающих внешне карьеры машинно-формовочной добычи торфа (рис. 5 верхние). В последующем система резного торфа была механизирована, но сохранился важный признак этого способа – структура торфа не менялась при его извлечении (рис. 5 внизу).

Широкого распространения резной способ в России не имел, а разработки быстро заболачивались. В настоящее время установить участки добычи таким способом трудно из-за повторной добычи на них торфа в основном фрезерным способом.

Машинно-формовочный способ возник в конце XIX столетия. Этот способ представлен многочисленными вариациями технологий извлечения торфа из залежи, но главной особенностью данного способа является формование торфа – нарушение его структуры с целью предания торфяной продукции нужных свойств (в общем случае – большей прочности и плотности).

Первые технологии извлечения торфа из карьера основывались на ручном извлечении торфа, в дальнейшем с помощью транспортера (элеваторный способ) (рис. 6 первый сверху).

Одним из видов извлечения торфа был способ соскребания или срезание верхнего торфяного слоя с наклонной поверхности дна карьера с помощью скрепера – ножа, приводимого в действие лебедкой. Скреперный способ не получил значительного распространения.

Наибольшее распространение получил экскаваторный (багерный) способ извлечения торфа. Он использовался вплоть до 60-х годов XX века. Извлечение производилось с помощью небольших ковшов, последовательно установленных на раме, которая опускалась в карьер. Один из первых багеров представлен на рис. 6 (второй сверху).

Для резного и машинно-формовочного способов характерным условием было примыкание к карьеру добычи торфа поля его сушки (рис. 6 второй сверху, элемент 7, 8). Поле сушки постепенно срабатывалось со стороны карьера и когда по свом размерам становилось неэффективным для дальнейшего использования, добыча торфа прекращалась. Размер требуемого поля сушки соответствовал времени просушивания торфа и зависел от производительности технологии извлечения торфа из карьера.

По окончании разработки торфяного болота оставалась система параллельных карьеров, выработанных за один сезон – сезонный карьер (рис. 6 внизу). Между такими системами карьеров часто оставались поля сушки.

Между следующим способом добычи торфа – гидравлическим («гидроторф») и предшествующим существует промежуточный гидроэлеваторный – «малый гидроторф». К его особенностям относятся: 1) карьерная выработка, напоминающая машинно-формовочный карьер, 2) размыв торфа струей высокого давления, 3) элеваторная подача торфомассы из забоя на поле сушки, примыкающего к карьеру. Участки добычи торфа таким способом сравнительно невелики.

В 30-50-х гг. XX столетия широкое распространение получил гидравлический способ добычи торфа – «гидроторф». От двух до восьми гидромониторов подавали в карьер струю воды (Рис. 7).

Струя размывала торфяную залежь, превращала торф в торфомассу высокой влажности, способную двигаться по системе трубопроводов на поля сушки (рис. 7 внизу справа), расположенные чаще всего за пределами торфяного месторождения. Торфомасса извлекалась из карьера с помощью торфососа. Пни, подплывающие к торфососу, собирались в ручную или с помощью крана (грейфера) к кучи (рис. 7 вверху слева).

Особенностью сушки является растекание торфомассы на полях сушки, которые по периметру окружались небольшими – высотой до 40 см дамбами. Слой торфомасы высыхал и в дальнейшем разрезался на куски в ручную или с помощью специальных гусениц трактора.

После выработки торфяного слоя оставался карьер более-менее прямоугольной формы. За один сезон формировалась система отдельных карьеров – сезонный карьер длиной до 1-1,5 км.

Основным способом добычи торфа является фрезерный, который появился с середины 20-х гг. XX века.

Фрезерный (порошковый) торф образуется при фрезеровании или отрывании самого верхнего слоя торфяной залежи толщиной в 1-3 см (рис. 8 сверху). Дальнейшие операции – сушка, ворошение, волкование и сбор фрезерной крошки размером 1-5 см в штабеля по краям картового поля (рис. 8 в центре).

После завершения добычи торфа формировались поля, окруженные системой каналов (рис. 8 внизу).

Кроме «промежуточного» по характеру способа «малого гидроторфа», имел и продолжает иметь достаточное распространение еще один «промежуточный» способ – щелевого фрезерования. Его особенность состоит в вырезании торфа с глубины 0,4-0,8 м на карте подобной фрезерному способу добычи. В результате торфяные куски, выстилаются и сушатся в том месте, где они извлекаются из верхнего слоя или с поверхности торфяной залежи. При этом способе не требуется специальное поле сушки. По мере высыхания куски торфа собираются в штабеля по краям карты. После выработки торфяной залежи формируются поля, напоминающие фрезерные.

2.4. Признаки описания способов добычи торфа

Морфометрические особенности выработанных торфяников зависят от способа добычи торфа. Приведенные в табл. 2 признаки позволяют установить схему разработки торфяного болота и его сравнительно современное состояние. Схема разработки включает в себя определение этапов разработки, вид разработки, тип и примерную мощность существовавшей и оставшейся торфяной залежи. К регулярным признакам следует добавить косвенно регулярные, которые в отличие от первых имеют некоторый интервал изменений выявляемых уже в момент разработки (табл. 3).

В связи с тем, что регулярные признаки часто не отражают реальный характер разработки торфяного болота по причинам: индивидуальности торфяного болота, изменения климатических и погодных условий в течение разработки болота, состояния оборудования на момент разработки конкретного участка, а также квалификации и добросовестности работающих людей. Поэтому наравне с табл. 2 и 3 для повышения реальности получаемых результатов, необходимых для исследования спонтанной регенерации или проектирования мероприятий по восстановлению выработанного торфяного болота следует рассмотреть нерегулярные признаки разработки болота как официально допустимых, так и произвольно возникающих по разным часто случайным причинам.

К нерегулярным признакам разработки отнесем такие, наличие которых имеет влияние на восстановление болот, но не является обязательным и не имеет пространственного упорядочения в соответствии со способом разработки. Их отличие от косвенно регулярных признаков состоит в том, что нерегулярные признаки могут отсутствовать или наоборот отражать сумму причин, вызывающих их появление. Главное их отличие, что они превосходят по размерам регулярные и косвенно регулярные признаки разработки торфяных болот, то есть не являются регламентированными.

К нерегулярным признакам, прежде всего, относятся искривление технологических участков и их элементов: карьеров и полей. Все признаки можно разделить на искривление отдельных карьеров и полей вместе с искривлением сезонных карьеров, например, в соответствии с формой границ торфяника, границ смежных сезонных карьеров и технологических участков, на которых нет разработки (рис. 9).

Таблица 2. Регулярные признаки способов промышленной разработки торфяных болот в России для топливно-энергетической отрасли

Источник