油頁(yè)巖的利用

油頁(yè)巖的利用

油頁(yè)巖是干燥劑形成的巖石，可以通過(guò)干燥提取，也可以用作燃料、加熱和運(yùn)輸。他的灰渣具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。它可以用來(lái)生產(chǎn)建筑材料或原料提取、金屬提取和環(huán)保農(nóng)業(yè)應(yīng)用。對(duì)其進(jìn)行合理的綜合利用,將是一種“吃干榨盡”的資源。因此,人們又將它與煤層氣、油砂等合稱為非常規(guī)能源。人類對(duì)油頁(yè)巖的認(rèn)識(shí)近200年,在開(kāi)采利用方面日趨成熟,從傳統(tǒng)的地上直接開(kāi)采發(fā)展到地下轉(zhuǎn)化工藝,從單一的能源利用發(fā)展到綜合利用,提高了油頁(yè)巖的利用率,降低了成本,減少了環(huán)境污染。1油頁(yè)巖礦帶的勘探方向中國(guó)油頁(yè)巖資源十分豐富,資源量?jī)H次于美國(guó)、巴西、愛(ài)沙利亞,位居世界第四。新疆的油頁(yè)巖主要分布在準(zhǔn)噶爾盆地,為全國(guó)三大含油頁(yè)巖盆地之一。據(jù)2006年首次全國(guó)性油頁(yè)巖資源評(píng)價(jià),僅準(zhǔn)噶爾盆地東南緣油頁(yè)巖資源為548億t,查明資源4.59億t。國(guó)外學(xué)者卡洛爾(2007)認(rèn)為,在克拉瑪依、準(zhǔn)噶爾盆地及吐魯番盆地西部的廣大地區(qū),可能蘊(yùn)藏著極其豐富的油頁(yè)巖資源,甚至比美國(guó)綠河油頁(yè)巖儲(chǔ)量還多。這表明,新疆油頁(yè)巖資源潛力十分巨大。準(zhǔn)噶爾盆地油頁(yè)巖發(fā)現(xiàn)已久且資源量豐富,但受到經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、政策等因素影響,其開(kāi)發(fā)利用幾乎還是空白,研究程度也較低。對(duì)該油頁(yè)巖礦帶的勘探始于20世紀(jì)40年代末,當(dāng)時(shí)高平等人對(duì)東天山進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查時(shí),就論述了油頁(yè)巖的分布、地層和構(gòu)造;50年代中后期,胡厚文等對(duì)妖魔山勘查區(qū)進(jìn)行了詳查勘探,對(duì)蘆草溝和水磨溝勘查區(qū)進(jìn)行了普查勘探,并簡(jiǎn)單論述了油頁(yè)巖特征,對(duì)油頁(yè)巖資源量進(jìn)行了預(yù)測(cè),初步估計(jì)具有工業(yè)開(kāi)采價(jià)值的紙狀油頁(yè)巖資源量約有50億t。王慎余等(1990)預(yù)測(cè)油頁(yè)巖資源量為1458億t。但隨著大慶、勝利等大油田的發(fā)現(xiàn),新疆油頁(yè)巖的研究停滯下來(lái)。直到2004年以來(lái),才對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地東南緣進(jìn)行了大量的勘查工作,并獲得了大量油頁(yè)巖礦的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。2控礦作礦模式新疆準(zhǔn)噶爾盆地油頁(yè)巖呈弧形帶狀分布于盆地與博格達(dá)山盆山轉(zhuǎn)換部位,礦帶西起烏魯木齊市妖魔山,東至奇臺(tái)白楊溝,可分為5個(gè)礦區(qū),特征見(jiàn)表1,斷續(xù)延長(zhǎng)143km,寬10～20km。油頁(yè)巖多為黑色、黑灰色、棕黃色,呈紙狀、薄層狀或致密狀產(chǎn)出,具韌性,刀刮易卷。該區(qū)經(jīng)歷了從晚二疊世博格達(dá)山初次隆升,到喜山運(yùn)動(dòng)不同時(shí)期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的疊加,其構(gòu)造十分復(fù)雜,褶皺十分發(fā)育,并發(fā)育多組逆沖斷層,導(dǎo)致油頁(yè)巖伴隨博格達(dá)山系的形成而出露地表。博格達(dá)山前褶皺帶構(gòu)成了該區(qū)的基本構(gòu)造骨架,控制了油頁(yè)巖含礦地層的空間展布。李成博指出,聚礦中心在三工河一帶,厚度可達(dá)281m,并且是進(jìn)一步勘探和開(kāi)發(fā)最有利的地區(qū)。該礦帶油頁(yè)巖賦存在早二疊世的蘆草溝組,一些學(xué)者又將蘆草溝組分為四個(gè)巖性段。李成博通過(guò)層序地層學(xué)的觀點(diǎn)認(rèn)為,博格達(dá)山北麓油頁(yè)巖的主要巖性段第三、第四巖性段形成于閉塞滯留的深湖相高水位體系域。李婧婧、王東營(yíng)對(duì)大黃山地區(qū)進(jìn)行了沉積特征和層序地層分析,建立了該礦區(qū)相控成礦模式,表明該區(qū)蘆草溝組為一近乎完整的三級(jí)層序,從下自上為低位體系域-水進(jìn)體系域-高位體系域-水退體系域,分別對(duì)應(yīng)4個(gè)巖性段,2、3巖性段油頁(yè)巖發(fā)育最好。這與李成博所得的結(jié)果有出入,可能是劃分的方案不一樣。其他學(xué)者也對(duì)沉積環(huán)境進(jìn)行了研究,王東營(yíng)對(duì)大黃山油頁(yè)巖的常量元素、微量元素和稀土元素進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,得出該區(qū)沉積環(huán)境以淡水為主,間或有海水介入的非海相的弱還原環(huán)境,古鹽度較高,并且總體上為近陸源相沉積。李婧婧通過(guò)地化特征得出,該礦區(qū)油頁(yè)巖發(fā)育于裂谷型陸相湖盆,沉積介質(zhì)環(huán)境顯著特征是深湖-半深湖的還原和弱還原環(huán)境、咸水-半咸水狀態(tài)。對(duì)該區(qū)油頁(yè)巖的成因類型也做了不少工作,李成博根據(jù)有機(jī)元素分析和熱解分析,得出油頁(yè)巖的成因類型為腐泥型(Ⅰ型)和腐殖腐泥型(Ⅱ1型)。李婧婧針對(duì)博格達(dá)山北麓油頁(yè)巖成因,提出三類四相的有機(jī)相識(shí)別劃分方案,其中半深湖環(huán)境是油頁(yè)巖的發(fā)育的最佳環(huán)境。3地下轉(zhuǎn)化利用在高油價(jià)的時(shí)代背景下,干餾油頁(yè)巖制取頁(yè)巖油在技術(shù)上變得可行,在經(jīng)濟(jì)上變?yōu)橛欣?沉寂多年的油頁(yè)巖又迎來(lái)了發(fā)展的春天。新疆油頁(yè)巖也將迎來(lái)發(fā)展的機(jī)會(huì)。其開(kāi)發(fā)的可能性為:經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要以消耗石油為代價(jià)的,但石油日漸匱缺,人們不得不尋找新的能源;區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡,新疆經(jīng)濟(jì)相對(duì)于內(nèi)地落后很多,并且資源已大量開(kāi)發(fā),更需要大量的資源來(lái)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。然而,新疆油頁(yè)巖資源豐富,并且具備有利的地質(zhì)、外部開(kāi)采條件,因此其開(kāi)發(fā)利用的可能性很高。(1)油頁(yè)巖的開(kāi)采利用從資源賦存狀況、資源潛力上來(lái)看,新疆是我國(guó)油頁(yè)巖資源最豐富的地區(qū)之一,也是未來(lái)油頁(yè)巖勘探取得重大突破的關(guān)鍵地區(qū)。該礦區(qū)含油頁(yè)巖礦層較穩(wěn)定,構(gòu)造雖復(fù)雜但埋深淺,矸層薄,資源規(guī)模大且品位高。可以采用與煤、油砂及其他礦石開(kāi)采的方法,使用露天開(kāi)采,這是當(dāng)前基礎(chǔ)設(shè)施條件下最經(jīng)濟(jì)的方式。若開(kāi)采時(shí)解決好相關(guān)的環(huán)保問(wèn)題,其進(jìn)一步勘探開(kāi)發(fā)的當(dāng)前價(jià)值和潛在價(jià)值十分顯著。但是,地下轉(zhuǎn)化工藝將是發(fā)展的主要趨勢(shì)。對(duì)油頁(yè)巖的利用主要有三個(gè)方面:干餾產(chǎn)油、燃燒發(fā)電產(chǎn)熱、灰渣利用。針對(duì)各個(gè)地區(qū)的或同一地區(qū)不同特征的油頁(yè)巖,應(yīng)該進(jìn)行不同方式的利用,才能充分得到油頁(yè)巖帶來(lái)的各種效益。新疆油頁(yè)巖特征見(jiàn)表2,其含油率最高可達(dá)28%,平均含油率8%,屬中含油率油頁(yè)巖,比率可占到一半,低含油率和高含油率比例相當(dāng),大約各占1/4,高于我國(guó)油頁(yè)巖總體水平,可生產(chǎn)頁(yè)巖油,并且見(jiàn)效快。新疆油頁(yè)巖的發(fā)熱量較低,因此燃燒用于產(chǎn)熱的意義不大。但油頁(yè)巖與煤聯(lián)合燃燒,可以減少燃煤對(duì)環(huán)境的影響。烏魯木齊是世界上污染最嚴(yán)重的城市之一,特別是每年冬天燃煤供暖產(chǎn)生的空氣污染物,更是令人擔(dān)憂。所以,用油頁(yè)巖與煤聯(lián)燒這一方法,可以部分減輕燃煤對(duì)城市的大氣污染壓力。新疆油頁(yè)巖的灰分含量也較高,若開(kāi)采后不進(jìn)行有效地處理,將對(duì)環(huán)境造成很大的污染。然而,灰渣是一種良好的建筑材料,可以用作生產(chǎn)水泥、砌磚和陶粒等。生產(chǎn)水泥加油頁(yè)巖,對(duì)節(jié)約燃煤、提高水泥質(zhì)量、減少大氣污染都有重要作用,這樣既提高了經(jīng)濟(jì)效率,又有環(huán)保之效。油頁(yè)巖灰渣在化工、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、提取金屬元素等方面,也有廣泛的應(yīng)用前景。以生產(chǎn)頁(yè)巖油為目的開(kāi)發(fā)油頁(yè)巖時(shí),僅從有機(jī)質(zhì)的豐度、類型、成熟度等宏觀標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)油頁(yè)巖還不夠全面,了解油頁(yè)巖干餾產(chǎn)物的組成,對(duì)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)油頁(yè)巖的價(jià)值有重要的意義。李婧婧通過(guò)熱解氣相色譜研究了大黃山油頁(yè)巖的熱解產(chǎn)物以正構(gòu)烴為主,約占熱解產(chǎn)物的90%。該地區(qū)油頁(yè)巖熱解產(chǎn)物絕大部分為高蠟石蠟基原油。并且鏡質(zhì)體的熱演化程度較低,油頁(yè)巖還處于低成熟階段。另外,值得注意的是,美國(guó)率先將地理信息系統(tǒng)應(yīng)用到油頁(yè)巖的評(píng)價(jià)工作中,開(kāi)始采用ArcGIS平臺(tái)對(duì)油頁(yè)巖進(jìn)行資源評(píng)價(jià),并且還證實(shí)了油頁(yè)巖的密度測(cè)井、聲波測(cè)井及熱解參數(shù)等與油頁(yè)巖的含油率存在很好的相關(guān)性。這樣將可以形成一套地球物理、地球化學(xué)與傳統(tǒng)地質(zhì)方法相結(jié)合的油頁(yè)巖資源綜合評(píng)價(jià)方法。同時(shí),對(duì)油頁(yè)巖灰渣的綜合利用,將成為解決油頁(yè)巖帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題的必由之路,還可以大大提高經(jīng)濟(jì)效益。一些學(xué)者還提出了相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈條,如構(gòu)建包括油頁(yè)巖礦、煉油廠、發(fā)電廠和建材廠主體企業(yè)在內(nèi)的煉油-發(fā)電-供熱-建材油頁(yè)巖發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈及其他油頁(yè)巖綜合利用集成技術(shù)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式,其經(jīng)濟(jì)效益比單純煉油或單純發(fā)電倍增,而環(huán)境和社會(huì)效益更好。4結(jié)論(1)油頁(yè)巖勘探程度低由于新疆資源豐富,油氣資源正處于發(fā)展的蓬勃時(shí)期,煤、石油等資源不但可以供給本省的發(fā)展利用,還有剩余量輸送內(nèi)地。所以,在能源的耗竭還沒(méi)波及阻礙經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新疆,對(duì)油頁(yè)巖這種成本高、污染大、收油率低的非常規(guī)油氣資源還不是很關(guān)注,加之新疆油頁(yè)巖資源的勘探起步晚,理論不成熟、導(dǎo)致勘探程度較低。新疆油頁(yè)巖還未進(jìn)行開(kāi)采利用的可能主要原因,有新疆其他資源(如石油、煤炭、非金屬材料等)還比較充足、目前對(duì)油頁(yè)巖開(kāi)采利用技術(shù)還不成熟、基礎(chǔ)研究不深入(油頁(yè)巖成礦理論研究薄弱,賦存規(guī)律不清等)、對(duì)環(huán)境的破壞較大等不利因素。(2)根據(jù)資源特點(diǎn),開(kāi)展經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)對(duì)其開(kāi)采的方式和利用的途徑也不同,因此應(yīng)該對(duì)現(xiàn)有研究和地質(zhì)資料加以分析,總結(jié)規(guī)律、創(chuàng)新理論技術(shù)。根據(jù)其特點(diǎn),結(jié)合新疆的實(shí)際情況,進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià),研究開(kāi)發(fā)相應(yīng)的開(kāi)發(fā)配套特色工藝技術(shù),不能盲目的加以開(kāi)采。