Раздельный 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

Добыча торфа

Торф — это самое молодое полезное ископаемое, которое образовалось 10 000-12 000 лет назад. Процесс его накопления продолжается до сих пор. Торф представляет собой остатки растений, которые разлагаются в среде с ограниченным доступом кислорода. В нем содержится более 50% органических веществ и до 85-95% влаги.

Промышленная добыча торфа началась в XII-XIII веках. В Голландии и Шотландии его использовали в качестве топлива, так как на этих территориях не хватало леса и, соответственно , древесины. В XVI-XVII столетиях месторождения начали разрабатывать во Франции, Швеции и Германии.

В России торфяная промышленность возникла относительно поздно. Первые разработанные месторождения появились в 1789 году под Санкт-Петербургом. Но лишь в середине XIX века использование торфа в роли топлива стало выгодным. Началась масштабная промышленная разработка месторождений.

«Золотым веком» отечественной торфодобывающей промышленности считается первая половина ХХ столетия. В 20-30-х годах в СССР до 40% электростанций работали на этом полезном ископаемом. Именно тогда и было изобретено большинство методов его получения и переработки.

Позднее торф начал вытесняться другими энергоресурсами – углем, газом и нефтью. В начале нулевых годов ряд стран (Финляндия, Швеция, Ирландия) вновь стали наращивать добычу этого полезного ископаемого. Возрождалась в это время торфяная промышленность и в России. Сейчас темпы роста приостановились, но объемы добычи остаются более-менее стабильными.

В нашей статье мы ответим на два главных вопроса:

• Какие этапы и технологии добычи торфа существуют
• Какие объемы торфа добываются в России и мире в настоящее время

В первой главе нашей статьи мы подробно расскажем о технологиях добычи , способах разведки и подготовки торфяных месторождений.

Технология добычи торфа

Добыча торфа – это сложный технологический процесс, который состоит из множества этапов. Он начинается с разведки запасов полезного ископаемого и заканчивается складированием готового, частично переработанного материала. После этого торф отвозят непосредственно потребителю или на заводы для дальнейшей переработки.

Процесс добычи торфа состоит из следующих этапов:

1. Поиска и подготовки месторождений
2. Непосредственной добычи
3. Постобработки

Дальше вы узнаете детали каждого из этапов.

Поиск и подготовка месторождений

Перед описанием методов разведки запасов торфа мы в нескольких словах расскажем, чем отличается торфяная залежь и месторождение.

Торфяная залежь – это напластования торфа разных видов. Тип ее определяется способом питания (грунтовые воды, осадки, периодическое затопление реками и озерами) и степенью минерализации воды. Вид зависит от торфа, который входит в состав залежи.

Разделяют 4 основных типа залежей:

• Верховые (питание водами со скудной минерализацией, в основном осадками)
• Низинные (питание грунтовыми водами с высокой минерализацией)
• Переходные (питание грунтовыми водами и осадками в одинаковой мере)
• Смешанные

Торфяное месторождение – это территория с очерченными границами, в состав которой входит одна или несколько залежей. Месторождение отличается высокой влажностью , покрыто болотной растительностью. В нем содержатся промышленные запасы торфа. После подготовки здесь можно начинать добычу.

А теперь мы поговорим о том, как проводится поиск месторождений.

Поиск и разведка торфяных месторождений

Разведка месторождений и запасов торфа состоит из нескольких этапов:

• Общий поиск
  На этом этапе изучаются геологические карты, проводится аэрофото- и космическая съемка. По собранным данным определяют, где находятся месторождения и какую территорию они занимают.
• Детальный поиск
  Тут месторождение изучается по более детальным картам, намечаются его контуры. Профиль залежи определяется зондированием в нескольких точках с расстоянием не менее 100 м одна от другой. Детальный поиск позволяет приблизительно спрогнозировать, сколько запасов торфа есть в месторождении.
• Поисково-оценочные работы
  На этом этапе анализируются данные поисковых работ и делается оценка промышленного значения месторождения.
• Предварительная разведка
  Она проводится на месторождениях площадью свыше 300 га. На всей территории зондируют залежь, определяют типы и виды торфа в разных пластах. Также оценивают влажность, количество древесной растительности, пней. Этот этап дает возможность спланировать подготовительные работы и более точно оценить рентабельность промышленной добычи на данном торфяном месторождении.
• Детальная разведка
  Она проводится на месторождениях или участках площадью до 10 га. Цель этого этапа такая же, как и у предыдущего. Но на малой площади есть возможность более детально провести исследование месторождения.
• Доразведка
  Она проводится на уже освоенных месторождениях или тех , где добыча была прекращена. Доразведка дает возможность оценить, сколько еще полезного ископаемого осталось, стоит ли продолжать (начинать заново) его добычу.

После завершения разведки переходят к подготовке месторождения к дальнейшей эксплуатации.

Подготовка торфяного месторождения

При подготовке торфяного месторождения к добыче нужно решить три главные проблемы:

1. Уменьшить влажность
2. Убрать деревья, кустарники и пни
3. Выровнять рельеф

Давайте подробнее разберемся с каждым пунктом.

Осушение месторождения

Естественная влажность торфяных залежей – 88-92%. Для добычи торфа определенными методами ее нужно снизить до 82-86%, а в некоторых случаях – до 75-81%. Чтобы получить такие показатели, необходимо осушить месторождение.

Основные задачи осушения:

• Понижение уровня грунтовых вод (до 0,8 м от поверхности земли для низинной залежи и до 1 м – для верховой)
• Обеспечение быстрого отвода влаги после весеннего паводка и дождей
• Уплотнение торфа и увеличение его несущей способности (для проезда техники)
• Увеличение продуктивности месторождения (повышение выхода воздушно-сухого торфа)

Для осушения месторождения прокладывается система открытых каналов. Непосредственно из залежи вода собирается в картовые каналы, расположенные на расстоянии 20-40 м друг от друга. Они впадают в валовые, а те – в соединительные и магистральные. Все каналы соединяются между собой под углом 90°. Для проезда техники в каналах устанавливают мостики в форме трубы, чтобы вода могла свободно проходить через них.

Кроме основных каналов существуют дополнительные – ловчие и нагорные. Первые предназначены для перехвата грунтовых вод, вторые расположены по краю месторождения и вбирают стоки с возвышенностей. На полях для сушки торфа и в сильно заболоченных местах устанавливают систему закрытых дренажей с подземными трубами. Самостоятельно она не используется и всегда комбинируется с открытыми каналами.

Все каналы собираются в водоприемники. Чаще всего это естественные реки и озера, но иногда возле торфяников обустраивают искусственные пруды. На месторождениях, где добыча ведется экскаваторным методом , роют карьерные каналы. Они соединяются с магистральными, впадающими в водоприемники.

Очистка от деревьев и кустарников

На торфяниках редко растет густой лес со старыми деревьями. Поэтому очистка территории от пней и кустарников проводится путем корчевания. С помощью специальной техники дерево вынимают из земли вместе с корнем, дополнительно обрезают крону. Затем его погружают в автомобиль и увозят.

После удаления кустов и деревьев выявляют и выкорчевывают большие пни, очищают торфяник от веток. Ведь верхние слои залежи всегда содержат полуразложившиеся куски древесины. Их удаляют путем глубокого фрезерования. Машина с фрезой врезается в торф на 40 см. Путем измельчения она превращает в стружку любую древесину. Затем верхний слой убирается. Качество такого торфа невысокое, но и его можно использовать для отопления.

Выравнивание рельефа

Большинство торфяников находятся на равнинной или слегка холмистой местности. Но их поверхность может быть покрыта кочками, высота которых достигает 60-70 см. Для нормальной работы техники нужно выровнять поверхность месторождения. Делают это с помощью нескольких проходов бульдозера.

На торфяниках без высоких кочек выравнивать поверхность нет необходимости. Это происходит само собой во время глубокого фрезерования при удалении древесных остатков.

Подготовка торфяного месторождения длится 3-4 года. В течение первых 2-3 лет залежь осушается. Еще год идет на очистку от растительности, деревьев и кустарников.

В следующей части статьи мы познакомим вас со способами добычи этого полезного ископаемого.

Методы добычи торфа

Много столетий торф добывали вручную, с помощью примитивных приспособлений (лопаты, кирки, топора, тесака). С появлением современной техники процесс стал полностью механизированным.

Существует много способов добычи торфа. И единой классификации тут нет.

В зависимости от полученного материала, методы разделяют на:

В ГОСТ 21123-85 описаны такие способы добычи торфа как:

• Фрезерный
• Скрепер-бульдозерный
• Экскаваторный
• Фрезформовочный
• Кусковой

Но наиболее полная, на наш взгляд, классификация методов добычи торфа была предложена в монографии «Перспективное использование выработанных торфяных болот», выпущенной в 20 1 3 году в Твери под редакцией В. В. Панова. В ней учитывается все, вплоть до особенностей механизации процесса и состава технологий.

Согласно этой монографии, способы добычи можно поделить на четыре большие группы:

• Фрезерный
• Машиноформовочный
• Гидравлический
• Резной

Каждый из перечисленных видов добычи имеет свои подвиды, включая те, которые описаны в ГОСТ 21123-85. О них мы и расскажем далее.

Фрезерный метод добычи торфа

Фрезерный способ добычи торфа является самым популярным. Этим методом получают 80-90% продукции. Полезное ископаемое не только извлекается из залежи, но и частично перерабатывается (измельчается, просушивается, иногда брикетируется).

Метод начал использоваться сравнительно недавно, в 50-60 годах прошлого века. Сейчас он почти вытеснил все другие. Основные его преимущества – простота, высокая степень механизации и экономическая выгода.

Фрезерный способ добычи состоит из таких этапов:

1. Фрезерование верхних слоев залежи
   Вращающаяся фреза, прикрепленная к трактору, врезается на 5-20 см в толщу залежи. Она не только срезает слой породы, но и измельчает ее. Фреза прикреплена к трактору. После ее прохождения на поле остается слой торфяной крошки толщиной 10-20 см.
2. Рыхление и ворошение
   С помощью прикрепленных к тракторам ворошилок (вращающихся железных лопастей) проводят рыхление торфа 2-3 раза с перерывами в несколько часов. Это ускоряет сушку полезного ископаемого.
3. Валкование
   Длинным лопатовидным ковшом (валкователем) сухой торф собирается прямо на поле в валки. Этап начинается, когда влажность торфа достигнет 45-58%. Валки имеют треугольную пирамидальную форму и расположены параллельно картовым каналам.
4. Сбор и штабелирование готовой продукции
   Уборка проводится разными способами: с помощью бороны лежачего типа, бульдозера, специальной уборочной машины. При сборе бороной или бульдозером торф перегружается на трактор с прицепом и отвозится в штабеля. Машина для механической уборки оборудована бункером для перевозки.

Весь цикл сборки занимает 1-2 дня. Машины работают по картам – участкам торфяника , разделенным между собой каналами. Ширина одной карты 20 м (на низинных залежах) или 40 м (на всех остальных). Стандартная длина карты – 500 м. На одном участке работают 2-3 трактора.

Существует несколько модификаций добычи фрезерного торфа:

• Селективный
  Метод применяется для добычи конкретного вида торфа. На месторождении определяются горизонтальные и вертикальные границы пласта, и добыча идет исключительно на этом участке.
• Раздельный с укрупнением валков
  При таком способе добычи валки укрупняются и убираются после 5-6 циклов фрезерования. Метод позволяет сократить потерю торфа на 20-30%, уменьшить время эксплуатации уборочной техники, увеличить количество добытого за сезон полезного ископаемого на 10-15%.
• Механический
  Уборка производится машинами с бункерами, из которых торф отгружается в штабеля. Это позволяет уменьшить потерю продукта при перегрузке в кузов.
• Пневматический
  Здесь для уборки торфа используются пневматические машины. Они собирают фрезерованную крошку непосредственно с поля. Гораздо реже уборка проводится из валков. С помощью такого оборудования можно собирать очень тонкие слои торфа. Производительность увеличивается на 50%, уменьшаются потери продукции, а уборочный цикл сокращается до 1 дня.
  Пневматические машины состоят из нескольких сопел и циклона, создающего поток воздуха. Торф засасывается вместе с воздухом в сопло, где под воздействием центробежной силы прилипает к стенкам. При снижении скорости воздушного потока продукт попадает в бункер, откуда отгружается в штабель.
  При пневматической сборке идет частичная сортировка торфа. Самые мелкие и сухие частицы улетают в атмосферу. Таким образом сокращаются потери продукта при непосредственной доставке потребителю. Метод оптимален при добыче фрезерного торфа для топливных брикетов и подстилки.
• Фрезформовочный
  При этом способе добычи фрезерный торф сразу формируется в брикеты. Фрезерование проводится щелевым способом, при котором торф извлекается из небольших канавок глубиной 40 см. Машина с фрезой (фрезформовочный комбайн) оснащен шнековым прессом. Торфяная крошка сразу после фрезерования направляется в этот пресс. В нем она продавливается через специальные мундштуки и выходит наружу в форме цилиндрической ленты. Опускаясь на землю позади комбайна, спрессованная лента разламывается на куски.
  Брикетированный торф просушивается на поле , после чего собирается трактором с элеватором и отгружается в штабеля. Материал используется для отопления частных домов, хозяйственных построек и небольших котельных. Недостаток таких брикетов – низкая прочность и повышенная ломкость.
• Скрепер-бульдозерный метод
  После фрезерования и рыхления торфяная крошка не собирается в валки, а сразу убирается бульдозером со скреперным ковшом. Метод подходит для небольших месторождений.

К преимуществам фрезерной добычи торфа относят:

• Высокую степень механизации при доступной цене оборудования для добычи фрезерного торфа
• Возможность селективной выработки небольших участков и месторождений с получением продукта определенного состава и характеристик
• Получение частично переработанной продукции – измельченного торфа с пониженной влажностью
• Высокий процент выхода продукта
• Низкую себестоимость торфа

К недостаткам метода относят:

• Необходимость проводить осушение месторождения перед началом эксплуатации
• Пожароопасность торфяных выработок
• Зависимость от погодных условий – сбор торфа нельзя проводить в дождливую и слишком жаркую погоду
• Окисление торфа во время сушки, что ведет к снижению содержания углерода и некоторых ценных органических веществ
• Потерю продукции при сушке (развевается ветром), транспортировке и складировании (штабеля могут размываться осадками)

Модифицированные методы добычи фрезерного торфа позволяют нивелировать некоторые недостатки. Например, при повторном наращивании валков и прессовании брикетов продукт не так чувствителен к смене погоды, уменьшаются потери от ветра. Пневматический способ позволяет сократить цикл , предотвращает окисление органических веществ. Ведь просушка проходит не естественным способом под солнцем, а под воздействием потоков воздуха.

Машиноформовочный метод добычи торфа

Этот метод добычи торфа еще называют экскаваторным, хотя определение не совсем верное. Ведь для получения продута используются и другие типы техники. Основная отличительная черта машиноформовочного способа – получение кускового торфа.

Появились машиноформовочные методы в начале ХХ века и долгое время являлись основными. Но со второй половины столетия они начали вытесняться фрезерным способом торфодобычи.

Основное оборудование, которое используется при этих методиках, – экскаватор, элеватор и прессовая машина. Выемка проводится в карьерах на всю глубину залежи. После завершения работ остаются рвы глубиной до 4 м и шириной 6-7 м.

Этапы машиноформовочного метода добычи торфа следующие:

1. Извлечение торфяной массы из карьера
2. Передача породы на пресс
3. Прессование торфа и нарезка на куски
4. Сушка на поле или в валках
5. Штабелирование готовой продукции

В зависимости от видов техники, которая используется при торфодобыче, выделяют такие разновидности машиноформовочного метода:

• Элеваторный
  При этом способе торф подавался на элеватор вручную. Затем он транспортировался на пресс, где формировались брикеты. Готовые куски просушивались на солнце.
  Сейчас элеваторный метод не используется.
• Экскаваторный багерный (многоковшовый)
  Для добычи торфа используются многоковшовые экскаваторы, которые ворошат породу, а затем извлекают ее из карьера. Транспортировка на поля сушки проводится канатным транспортером или стилочной машиной на гусеничном ходу. В первом случае брикеты прессуются уже в ходе транспортирования, во втором – на полях сушки.
• Экскаваторный одноковшовый
  Методика такая же, как и в предыдущем случае. Только вместо многоковшовой машины используется одноковшовая. Метод менее эффективный и применяется только на небольших месторождениях.
• Скреперно-элеваторный
  Это самый популярный и современный метод. Порода с глубины 50 см вырезается специальной фрезой. Ее диск соединен с гидравлическим цилиндром. Уже на этом этапе формируются куски торфа, которые по элеватору передаются в пресс. После прессования и сушки получаются брикеты весом 0,5-1 кг.
• Экскаваторный с временными отвалами
  Данный метод является комбинацией фрезерного и машиноформовочного. В зимнее время экскаватором формируют отвалы торфа. Порода в отвалах не подмачивается грунтовыми водами и лучше подсыхает. Когда начинается сезон, торф измельчают и рыхлят фрезой. Затем материал собирают формовочными машинами, делают брикеты и подсушивают. Уборка может проводиться и более простым способом, со штабелированием торфяной крошки.

Машиноформовочный метод добычи торфа имеет много преимуществ. Но его недостатки (прежде всего – высокие материальные затраты) не позволяют сделать его основным.

Достоинства метода:

• Меньшая зависимость от климатических условий и возможность добывать торф в северных районах, где сезон начинается ранней весной и заканчивается поздней осенью (в отвалы породу складируют даже зимой)
• Качество кускового торфа выше, он меньше окисляется и сохраняет свой состав, поэтому сырье для химической промышленности чаще всего добывают таким способом
• Насыпная плотность продукта выше, что дает возможность экономить на транспортировке
• Торф в кусках, из-за его высокой пористости, можно высушить на поле до влажности 35% без потери качественных характеристик
• Кусковой торф намного меньше склонен к самовозгоранию
• За один цикл можно собрать больше продукции с единицы площади, что делает выгодной добычу на малых месторождениях
• Влажность кусков ниже, а плотность выше , чем у фрезерной крошки; в результате повышается теплота сгорания брикетов
• Ниже потеря продукции с пылью

К недостаткам метода можно отнести:

• Более высокую влажность исходного материала, что увеличивает время сушки
• Сложность и энергозатратность оборудования для добычи торфа машиноформовочным методом
• Более низкая рентабельность по сравнению с фрезерным способом
• Образование глубоких рвов и карьеров после завершения разработки месторождения, что усложняет рекультивацию и негативно влияет на экологию

Машиноформовочные методы добычи торфа используются на небольших месторождениях. Таким способом добывают продукцию для химической промышленности. Брикеты также поступают в розничную торговлю для отопления загородных домов, небольших построек, ферм.

Гидравлические методы добычи торфа

Гидравлический способ добычи торфа был изобретен в 1914 году. Он был одним из первых промышленных методов, позволяющих добывать большие объемы полезного ископаемого. Наибольшего распространения гидравлическая добыча достигла в 20-30 годах прошлого столетия. На ее долю приходилось около 50% всех разработок. Начиная с 50-х годов, метод начал вытесняться фрезерным, и сейчас он занимает лишь незначительную долю в добыче торфа.

Гидравлический способ добычи подходит для крупных месторождений. Он требует довольно высоких затрат электроэнергии и обустройства больших площадей для просушки торфа. Но разработку таким методом можно вести даже на участках, засоренных пнями и остатками древесины.

Сначала месторождение освобождается от крупной растительности (кустов и деревьев). Осушение проводится лишь на тех участках, по которым будет проезжать техника. Исходная влажность торфяника может оставаться на уровне 89-92%.

Разработку ведут на картах, разделенных между собой укрепленными переходами для техники. После размывания образуются карьеры шириной 120-200 м. Глубина карьеров зависит от мощности торфяной залежи.

Последовательность работ при гидравлической добыче торфа:

1. Размыв залежи
   Цель размыва – повысить влажность торфа до 95-97%, разрушить структуру залежи и сделать возможной транспортировку полезного ископаемого на поля для сушки. Делают это струей под сильным напором. Она поступает через трубы с электрическими насосами или переносные брандспойты. На поверхности залежи образуется жидкая гидромасса или торфяная пульпа.
2. Устранение древесных остатков
   После размыва пни и куски дерева всплывают на поверхность. Их захватывают ковшами, прикрепленными к кранам, которые передвигаются по краям участка.
3. Сбор гидромассы
   Сбор гидромассы проводят торфососом, прикрепленным к крану. Он передвигается по краю разрабатываемого участка на гусеницах или скатах. Внутри торфососа есть растиратель, измельчающий торф и древесные остатки. Дальше по гибким трубам с диаметром 440 мм жидкая масса поступает в аккумуляторы.
4. Перекачка на поля сушки
   Из аккумуляторов жидкая пульпа поступает через магистральные трубопроводы с диаметром 750 мм, 675 мм и 570 мм на поля сушки. Длина магистральных трубопроводов – от нескольких сотен метров до 2-3 км. Для перекачки используют торфососы или стационарные электрические насосы.
   Из магистральных трубопроводов гидромасса попадает в картовые и распределятся на полях сушки тонким слоем (18-22 см).
5. Сушка торфяной гидромассы
   На первом этапе, который длится 5-15 дней, происходит обезвоживание торфа. Часть воды уходит в грунт, часть испаряется. Добытый материал превращается в пластичную массу. Ее нарезают кусками в форме кирпичей. Раньше операция проводилась вручную, сейчас используются тракторы с особым строением гусениц. Они проезжают по полю , оставляя за собой торфяные кирпичики определенного размера. Сушка кусков продолжается 30-40 дней, пока они не достигнут влажности 40-45%.
6. Уборка торфа в штабели
   Сухой кусковой торф убирают бульдозером. Затем его погружают в кузов автомобиля либо на элеватор и отправляют в штабеля.

В результате добычи получают измельченный гидроторф в виде прочных брикетов. Их в готовом виде отправляют потребителю. Чаще всего материал используется в энергетике.

Существует несколько модификаций гидравлического метода добычи:

• Гидроскреперный, или экскаваторный
  Гидроторф из размытой залежи извлекают с помощью экскаватора и передают на шнекер, в котором происходит измельчение породы. Из шнекера масса поступает в бункер для просушки, а затем – в формовочную машину. Метод подходит для разработки небольших месторождений.
• Скваженный
  Размывка залежи идет в глубину, с образованием глубокой скважины. Одновременно происходит засасывание торфяной пульпы и транспортировка ее по трубам в перерабатывающий цех. Там материал разделяют на фракции, отжимают из него воду и формируют в брикеты.
  Метод абсолютно не зависит от погодных условий, позволяет осваивать до 90% мощности месторождения (при фрезерном способе добычи торфа осваивается только 50%). Но способ дорогостоящий, требует строительства вблизи месторождений высокотехнологичных цехов.
• С использованием плавающих земснарядов
  Таким методом торф можно извлекать из болот без предварительного осушения. Земснаряды представляют собой плавучие установки с торфососами, которые извлекают жидкий торф из-под воды. Одновременно пульпа измельчается и передается по системе трубопроводов на поля сушки.
  На небольших глубинах используются обычные экскаваторные ковши на понтонах или самоходных плавающих машинах. Они извлекают торф и передают его на шнекеры. Оттуда по трубопроводам масса поступает на поля сушки.
• Гидроэлеваторный
  Размытая гидромасса самостоятельно подтекает к элеватору, который вычерпывает ее из карьера и передает на поля сушки. Метод считается устаревшим и сейчас не используется.

Гидравлический метод добычи торфа – это высокотехнологичный процесс. У него есть целый ряд достоинств. Но существенные недостатки позволили другим способам добычи его вытеснить.

К преимуществам метода относятся:

• Полная механизация: для разработки крупного месторождения требуется минимальное количество персонала (такое преимущество было особенно важным в начале прошлого века, так как в то время торфяное производство базировалось в основном на ручном труде)
• Независимость от климата и погодных условий: работу можно вести круглосуточно на протяжении всего года, на полях сушки пульпа может пребывать даже зимой
• Возможность разработки залежей, сильно загрязненных остатками древесины и пнями
• Минимизация работ по осушению залежи: необходимо осушать только те участки, по которым будет передвигаться техника
• Возможность разрабатывать месторождения с мощными залежами , глубина которых достигает десятков и даже сотен метров
• Пожарная безопасность: увлажненный торф не воспламеняется даже на полях сушки

Недостатками гидравлического метода добычи торфа являются:

• Большие затраты на технику и трубопроводы для пульпы
• Значительный расход электроэнергии для работы насосов и торфососов, необходимость электрификации месторождений
• Большой расход воды для размыва
• Образование торфяных коллоидов в воде, с которыми теряется часть ценных веществ торфа; воды загрязняются и с трудом поддаются очистке (попадая в водоемы, такие стоки вызывают цветение и заболачивание)
• Низкий выход твердого вещества из пульпы
• Необходимость оборудования больших площадей для сушки гидроторфа; для этого земли выводятся из сельскохозяйственного использования, вырубаются леса и нарушается экология

В связи с большим количеством недостатков гидравлический способ добычи торфа потерял свою актуальность. Но некоторые его модификации все же выгодно использовать. Например, в северных регионах можно применять скважинный метод, который абсолютно не зависит от погодных условий. Добыча торфа скреперами из-под воды не нарушает экологию и дает возможность осваивать болотные торфяники без предварительного осушения.

Резной метод добычи торфа

Резной метод добычи торфа – самый старый. Сейчас он практически не используется. Способ полностью построен на ручном человеческом труде. С помощью лопат или специальных секачей из толщи торфяника извлекались куски прямоугольной формы. Затем они расстилались на поверхности залежи для сушки.

Раньше порода транспортировалась тачками и конными тележками. Со временем на месторождениях появились первые элеваторы. Порода на них погружалась вручную и передавалась на поля сушки. На небольших месторождениях для транспортировки использовали гусеничные тракторы с прицепами.

Существует две разновидности ручной добычи:

• Послойная
  Проводится слоями на поверхности залежи, без заглубления.
• Карьерная
  Торф срезается с образованием ямы, затем карьера. Разработка идет на стенках с постоянным углублением.

Резным способом разрабатываются только очень маленькие месторождения. На них не должно быть пней, мощного травяного начеса. Торф должен быть достаточной степени разложения, плотный , не распадаться на куски. В современных условиях метод применяется лишь для кустарной добычи. В некоторых регионах таким способом получают брикеты для отопления собственных домов, дач, коровников.

К плюсам резной добычи торфа можно отнести низкую себестоимость и незначительное влияние на экологию. Но малая продуктивность и необходимость использовать ручной труд полностью нивелируют эти достоинства.

Дальше вы узнаете, как сортируют и обрабатывают торф перед отправкой потребителю.

Сортировка и постобработка торфа

После добычи торф можно сразу отправлять потребителю. Но многие предприятия предпочитают сортировать и частично обрабатывать полезное ископаемое на месте. Это повышает цену продукта, снижает расходы на транспортировку.

Сортировка торфа проводится несколькими способами:

• Просеиванием через грохот
• Разделением на фракции воздушными потоками
• Разделением в водной суспензии с дальнейшим просушиванием

На грохоте из торфа удаляются крупные включения – куски древесины, камни, крупные стебли растений. В дальнейшем они могут поступать в дробильные механизмы, измельчаться и повторно сортироваться. Вместо грохота иногда используют специальные ковши с механизмом для измельчения породы и отверстиями в дне. Они применяются при погрузке фрезерного торфа или при добыче экскаваторным способом.

Фракционирование воздушными потоками происходит следующим образом:

1. Торф из бункера поступает в специальную камеру с ячеистыми перегородками
2. Потоком воздуха он прогоняется через перегородки с разными размерами ячеек
3. В камерах между перегородками оседают крупные , средние и мелкие фракции

При сортировке воздушными потоками торфяная масса дополнительно просушивается.

Гидроторф или торфяная суспензия прогоняются через грохот с ситами, где от них отделяются крупные частицы. Затем масса оправляется в отстойники для удаления лишней воды. Из отстойников она поступает в центрифугу с отбойниками, где измельчается и избавляется от влаги. Дальнейшая сортировка и просушка идут потоками воздуха.

В результате сортировки торфа получают несколько фракций – 0-5, 0-10, 0-20, 0-40, 5-20, 15-40 и фракции с частицами, превышающими 40 мм. Мелкие фракции чаще всего используются в химической промышленности и сельском хозяйстве. Средние идут на изготовление брикетов, а крупные – на подстилку.

После сортировки торф перерабатывается.

Существует несколько методов переработки полезного ископаемого:

• Обогащение
  К торфу добавляют азот, калий, фосфор, вермикулит и другие минеральные вещества. Из такого материала делают сельскохозяйственные удобрения и почвосмеси. Для топлива торф могут смешивать с угольной пылью, продуктами переработки нефти, опилками.
• Прессование
  Из прессованного торфа делают топливные брикеты или гранулы.
• Пиролиз (нагревание до высоких температур с ограниченным доступом кислорода)
  При нагревании до 1400°С из полезного ископаемого можно получить водород, метан и некоторые другие газообразные продукты. Они идут на отопление и производство электроэнергии.
• Гидролиз
  При гидролизе в водную суспензию попадают аминокислоты, битумы, воски, полисахариды, гуминовые кислоты и другие органические вещества. Этот метод используется в химической промышленности, при производстве удобрений.

Подробнее о переработке и применении переработанного полезного ископаемого вы можете прочитать в нашей статье Виды торфа.

В завершении статьи мы поговорим о том, какой объем торфа добывают в разных странах.

Объем добычи торфа в России и в мире

Торфяники в мире занимают площадь около 3,7 миллиона квадратных километров. В них сконцентрировано от 250 до 500 миллиардов тонн полезного ископаемого. Большинство торфяников находится в Северной Америке (32%), Европе (12%), Южной Азии (11%).

Максимальные объемы торфодобычи в мире фиксировались в средине и второй половине прошлого века. Они достигли пика в конце 70-х годов. А уже с начала 90-х добыча этого полезного ископаемого начала резко снижаться. Но после повышения цен на энергоресурсы некоторые страны (Финляндия, Швеция, Ирландия) вновь увеличили добычу этого мате р иала.

Ниже мы разместили сравнительную таблицу объемов добычи торфа в 2013, 2019 и 2020 годах в разных странах.

Сравнительная таблица объемов добычи торфа в 2013, 2019 и 2020 годах по странам

Страна	Добыча в 2013 году (тыс. т)	Добыча в 2019 году (тыс. т)	Добыча в 2020 году (тыс. т)
Финляндия	7 470	11 000	10 000
Ирландия	6 600	1 730	2 000
Швеция	3 300	3 000	2 500
Германия	3 000	4 200	4 000
Беларусь	2 970	2 670	2 600
Россия	1 500	909	800
Латвия	1 380	2 200	1 900
Канада	1 295	1 260	1 300
Эстония	927	890	900
Польша	760	870	700
США	46 5	456	430
Литва	386	500	500
Украина	380	685	680
Другие страны	около 1 700	730	730
Мир в целом	около 32 100	31 900	29 000

Для вашего удобства, ниже мы разместили эту же самую таблицу в виде картинки:

Как видно из таблицы, за последние десятилетия добыча торфа увеличилась в Финляндии, Германии, Латвии, Литве, Украине. В балтийских и скандинавских странах основная масса полезного ископаемого используется в энергетике и для отопления частных домов. Германия занимает одно из ведущих мест по производству торфяных сельскохозяйственных смесей.

В России добыча полезного ископаемого, после кризиса 90-х годов, начала частично восстанавливаться лишь в 2000-х. Около 90% продукции идет на сельскохозяйственные нужды. Наша страна экспортирует торф в такие страны как Германия, Нидерланды, Дания, Япония, на Ближний Восток (в Бахрейн, Саудовскую Аравию). Там материал используют для изготовления питательных смесей для растений, топливных брикетов.

В 2016 году правительством было принято постановление, в котором ТЭЦ, работающие на торфе, приравнивались к объектам зеленой энергетики. За это они получали дотации. Поэтому количество таких электростанций выросло. Это породило дополнительный спрос на торф. Но в 2019 году постановление отменили. В результате ТЭЦ опять стали переходить на другие источники энергии. Добыча и спрос стали падать.

Самые большие запасы торфа в России находятся в Западной Сибири (около 90%). Площадь залежей там превышает 50 тыс. га. Но добыча в этом регионе идет слабо. Торф в основном используется местным сельским хозяйством, небольшими котельными и ТЭЦ. Гораздо интенсивнее торфяники разрабатываются в приморских областях , откуда по морю материал отправляется в другие страны.

Процент экспорта торфа в России по областям:

• Калининградская область – 58%
• Ленинградская область – 19%
• Сахалин – 12%
• Карелия – 6%
• Псковская область – 3%

Средняя цена торфа в 2018 году составляла 150 долларов за тонну. Эксперты прогнозируют подорожание полезного ископаемого. К 2023 году стоимость его может подскочить до 180 долларов за тонну.

Торф – это полезное ископаемое с большим потенциалом. Раньше его в основном использовали для производства электроэнергии. Сейчас это популярное экологическое топливо. Например, его выгоднее использовать в малых котельных, чем уголь. Особенно это актуально для тех регионов, где есть торфяники. Ведь уголь обходится дороже в первую очередь из-за расходов на т р анспортировку.

Все большее значение торф приобретает в сельском хозяйстве. Он является ценным источником органических веществ, часто используется в качестве субстрата для тепличных культур. Удобрения на основе торфа предотвращают деградацию плодородных грунтов.

Но существуют и проблемы добычи торфа. При разработке месторождений нарушаются болотные биоценозы и страдает экология. Высушивание залежей становится основной причиной лесных пожаров. Поэтому темпы роста торфодобывающей промышленности не такие уж быстрые. В последние 10 лет проводится разведка новых месторождений, но многие из них так и не разрабатываются.

Источник