Без горючих ископаемых не могут существовать промышленность, сельское хозяйство и особенно транспорт.
Основные виды горючих ископаемых — торф, бурые и каменные угли, горючие сланцы, нефть и горючие газы. Горючие ископаемые часто называют каустобиолитами1.
С древних времен известен торф как горючий материал. Крупные разработки торфа были предприняты еще в XII — XIII вв. в Шотландии и Нидерландах. Значительно позднее (XVI — XVII вв.) добыча торфа началась во Франции, Швеции и Германии.
В России первые попытки организовать добычу торфа относятся к XVIII в.
1 Это название происходит от трех греческих слов: «каустос»— горючий, «биос»— жизнь и «литое»— камень; дословно — это горючие камни, образовавшиеся в результате жизнедеятельности организмов.
Торф представляет собой полуперегнившую растительную массу, образовавшуюся на дне болот или заболоченных озер. Торф состоит из неполностью разложившихся растений (осоки, тростника, камыша, бо-лотного разнотравья, мха), часто остатков различных деревьев (ели, ольхи, березы), продуктов полного разложения растительных остатков, называемых гумусом, и минеральных веществ — песка, глины, ила.
В естественном состоянии торф содержит много воды (примерно 80— 90%). Чем выше степень разложения растительных остатков, тем торф богаче углеродом, а следовательно, и калорийность его выше. Лучшие сорта торфа дают только 2% золы.
По количеству выделяемого тепла торф превосходит дрова, но значительно уступает каменному углю и нефти, поэтому перевозить его на дальние расстояния экономически невыгодно. Удобнее сжигать его на месте в топках электростанций, заводов и фабрик.
В Российском Союзе имеется много электростанций, которые используют в качестве топлива торф. К их числу, например, относятся такие электростанции, как Шатурская имени В. И. Ленина под Москвой, «Красный Октябрь» и «Дубровская» вблизи Ленинграда, Балахнинская у г. Горького и некоторые другие.
За последние годы у нас и за рубежом уделяется большое внимание химической переработке торфа. Из него получают много ценных продуктов: газ, кокс1, бензин, керосин, деготь, древесный спирт, аммиак, карболовую и уксусную кислоты, масло для пропитки железнодорожных шпал, воск и другие вещества. Торф применяют на строительстве как теплоизоляционный материал и в сельском хозяйстве (подстилка для скота, удобрение и т. п.).
Торфяники распространены почти повсюду (за исключением пустынь). Обычная мощность торфяных залежей 2—3 м, но иногда она достигает 10—12 м. Торф обладает замечательным качеством — запасы его в природе восстанавливаются. Этим он отличается от других горючих ископаемых. Ежегодный прирост торфа на всей площади торфяника равен
1 Кокс — горючий материал, получаемый путем сухой перегонки каменного угля и торфа без доступа воздуха.
Как используется торф.
1 —3 мм. Мировые запасы торфа пока не учтены. Ориентировочно считается, что на территории РОССИИ сосредоточено более 60% мировых ресурсов торфа.
Наиболее богаты торфяными залежами Сибирь и Европейский Север. Добыча торфа в РОССИИ полностью механизирована.
Ископаемый уголь как топливо был известен человеку еще в каменном веке. Упоминания о каменном угле встречаются в сочинении знаменитого философа древней Греции Аристотеля, жившего в IV в. до н. э.
В широких масштабах добыча каменного угля в европейских странах началась примерно в XVII в. В нашей стране основные каменноугольные бассейны были открыты в XVIII в. В 1721 г. Григорий Капустин нашел уголь в Донбассе, а Иван Палицын — в Подмосковном бассейне. Годом позже Михаил Волков открыл уголь Кузбасса.
Первооткрывателями самых крупных в России каменноугольных бассейнов были простые русские люди.
С тех пор как изобрели паровую машину и нашли способ плавить руды вместо древесного угля на каменном, последний стал одним из самых важных горючих ископаемых. В наше время ежедневно тысячи поездов везут каменный уголь на металлургические заводы, где его сжигают в коксовых печах и домнах.
Схема расположения главных месторождений угля на земном шаре.
Каменный уголь сжигают в топках паровозов, пароходов, тепловых электростанций и других паросиловых установок. Из каменного угля получают бензин, смолу, пластмассы, светильный газ, аммиак и многие сотни других ценных продуктов.
Цвет ископаемых углей изменяется от светло-бурого до черного. Угли бывают матовые и блестящие, рыхлые и твердые, как камень. Химический состав ископаемых углей тоже различен. Все свойства углей зависят от материала, из которого они образовались, и от дальнейших изменений. Одни угли образовались из остатков древесной и травянистой растительности, другие — из водорослей, спор и остатков микроорганизмов.
Великий русский ученый М. В. Ломоносов первый в геологической науке пришел к выводу, что каменный уголь образовался из древних торфяников при участии «подземного огня».
Залежи каменных углей образовывались во многие периоды жизни Земли — в каменноугольный, пермский, юрский, а также в третичное время. По химическому составу, внешним признакам, теплотворной способности и некоторым другим особенностям ископаемые угли разделяются на бурые, каменные и антрациты.
Бурые угли встречаются как в форме плотных, так и землистых рыхлых масс; цвет их темно-бурый или почти черный. Блеск в изломе обычно матовый или тусклый. Твердость небольшая. Нередко в изломе глыбы бурого угля можно невооруженным глазом увидеть растительные остатки.
Калорийность бурых углей от 2000 до 6200 калорий. В большинстве своем бурые угли дают много золы (до 40%) и содержат много серы (1 — 2%).
Каменные угли — черные, реже буровато-черные массы; иногда они обладают жирным или смоляным блеском. Излом — раковистый или занозистый. Угли пачкают руки. В микроскоп видно, что они также образовались из растений.
В техническом отношении каменные угли разделяются на спекающиеся (коксовые угли), слабоспекающиеся (слабококсовые угли) и неспекающиеся (тощие порошковатые угли). Калорийность каменных углей колеблется в пределах 6600—8750 калорий.
Антрациты — это плотные смоляносерые или железо-черные массы с металлическим блеском. Иногда на поверхности скола наблюдаются радужные переливы. Руки антрациты не пачкают. Твердость значительно выше, чем у каменных углей. Антрацит загорается очень трудно и горит только при сильной тяге. Калорийность его достигает 8650 калорий. Россия по запасам угля — богатейшая страна мира.
За последние 50—60 лет очень важное промышленное значение приобрели горючие сланцы.
Горючими сланцами называют любые сланцевые глинистые породы, которые содержат в своем составе горючие органические вещества и имеют зольность свыше 30—40%. Горючие сланцы обладают невысокой теплотворной способностью — 1500—3000 калорий. Они сравнительно легко перерабатываются в искусственное жидкое топливо — нефть, бензин.
Горючие сланцы образовались в разное геологическое время, и некоторые из них — самые древние пред-ставители твердых горючих ископаемых на Земле (например, шунгитовые сланцы в Карелии и кукерские сланцы в Эстонии). Цвет горючих сланцев различный — от желтоватого до коричневого и синевато-серого. Хороший горючий сланец обычно легко загорается от спички коптящим желтым пламенем, распространяя характерный запах смолы. Главная масса добываемых горючих сланцев поступает на сухую перегонку, при которой получается сырое сланцевое масло, газ и аммиачная вода. Из сырого масла извлекаются нефть или бензин и различные минеральные масла. Газ используется для освещения, отопления и в энергетике. Образующаяся при сжигании зола идет на изготовление различных строительных материалов — цемента, кирпича и т. д.
Мировые запасы горючих сланцев (в пересчете на жидкое топливо) во много раз больше запасов природной нефти и других ее заменителей.
Нефть человечество знает давно. Еще древние египтяне употребляли нефть как средство для бальзамирования тел умерших. В древней Греции нефть также применяли, и она называлась «сицилийским маслом». В нашей стране еще в VIII в. жители Апшеронского п-ова, не имея дров, использовали для отопления своих жилищ землю, пропитанную нефтью. Земля эта горела и спасала людей от холода.
Хотя нефть уже давно была знакома человеку, однако широко ее использовать начали только со второй половины прошлого столетия. Особое значение нефть и ее продукты получили теперь.
Нефть — маслоподобная жидкость, вероятно, органического происхождения. Цвет ее обычно темный, но встречаются нефти светлых и светло-желтых, зеленовато-коричневых или красновато-коричневых оттенков. Запах нефти керосиновый, иногда со слабым или сильным сернистым «душком».
Теплотворная способность нефти очень высока — 1 кГ при сжигании дает 10 тыс. калорий.
Как используется уголь.
Как используется нефть.
В этом отношении она выше антрацитов и к тому же еще сгорает без остатка. В химическом составе нефти основное место занимает сложная смесь углеводородов, причем углерода в нефти от 84 до 88%, а водорода — около 14%. Кроме того, в состав нефти входят также кислородные, сернистые, азотистые соединения и некоторые неорганические (минеральные) примеси. Нефти различных месторождений часто имеют и раз-личный химический состав.
Месторождения нефти встречаются во всех отложениях, начиная с кембрия до третичных включительно. Нефть залегает в пористых осадочных породах морского происхождения — песках и песчаниках, часто изогнутых в складки, в форме свода. Встречается нефть и в известняках, где заполняет пустоты и трещины. Залежи нефти часто находятся под большим
давлением газа; поэтому, если при бурении не принять предохранительных мер, может образоваться мощный нефтяной фонтан и огромное количество нефти и газа безвозвратно потеряется. Открытый фонтан нефти считается катастрофой на нефтяном промысле.
Трудно найти такую отрасль народного хозяйства, где бы не применяли нефть и продукты ее переработки. И действительно, нефть служит источником энергии, тепла и света, сырьем для химической промышленности и т. д.
Из нефти вырабатывается много продуктов: бензин, газолин, керосин, мазут, различные смазочные масла, спирт, синтетический каучук, пластмассы и т. д.
Россия по запасам нефти занимает первое место в мире (больше половины мировых запасов).
В сотни городов и многие тысячи районных поселков и колхозных деревень нашей страны пришел природный горючий газ. Сейчас миллионы квартир газифицированы. На газ переведено большое число промышленных предприятий Москвы, Ленинграда, Харькова, Киева, Саратова и других городов.
Горючий природный газ — важный источник для получения бензина и ценное сырье для многих отраслей химической промышленности — производства пластмасс, искусственных тканей и т. д.
Горючие природные газы — это смесь различных газообразных углеводородов, азота, окиси углерода, углекислого газа, кислорода и водорода с некоторой примесью сероводорода и фосфористого водорода. Теплотворная способность горючего газа очень большая и достигает 11 400 калорий.
Горючий газ доставляется с мест добычи в районы потребления по газопроводам, длина которых иногда превышает 2 тыс. км (например, Бухара — Урал).
Наша страна обладает огромными запасами природных горючих газов — самого дешевого высококалорийного топлива и ценнейшего источника сырья для химической промышленности.
Схема расположения главных месторождений черных металлов на земном шаре.
1. Распределение газа, нефти и воды в антиклинали.
2. Ловушка для нефти в разбитых трещинами известняках с пустотами.
3. Слои песка переходят в глины. В местах их выклинивания образуется ловушка для нефти.
