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油气之光——何谓油页岩?

2016-7-15 16:21:29 作者:李 锋

油页岩属于非常规油气资源,与煤炭、石油、天然气一样属于化石燃料,是非可再生资源、一次能源,以资源丰富和开发利用的可行性而被列为21世纪非常重要的接替能源。在近200年的开发利用中,其在资源状况、主要性质、开采技术以及应用研究方面都积累了不少经验。

油页岩是一种高灰分含可燃有机质的沉积岩,它和煤的主要区别是灰分超过40%。油页岩经低温干馏可以得到页岩油,页岩油类似原油,可以制成汽油、柴油或作为燃料油。除了单独成藏外,油页岩还经常与煤形成伴生矿藏。据调查,全世界油页岩的储量要比煤、石油或天然气多得多。我国是世界上油页岩储量最丰富的国家之一,油页岩储量位列世界第四位。

油页岩外观多呈褐色泥岩状,相对密度为1.4~2.7。油页岩中的矿物质常与有机质均匀细密地混合,难以用一般选煤的方法进行选矿。含有大量粘土矿物的油页岩,往往形成明显的片理。

目前,世界上大部分油页岩分布区地质勘探程度低,很难对全球的油页岩资源量正确预测,只有部分国家对该国油页岩矿床进行了详细的勘探和评价工作。就目前的勘探情况而言,美国是世界上油页岩资源最丰富的国家,已查明地质资源量为33400亿吨,折合页岩油为3036亿吨。2004年~2006年,我国对油页岩资源进行了首次评价,查明地质资源量为7391亿吨,折合成页岩油为476亿吨。我国在煤炭开采过程中产生的油页岩达近千万吨,仅抚顺西露天矿油页岩每年排弃量就达800万吨,排弃占用大量耕地,严重影响了矿区周围的生态环境。

页岩油很像石油,除了液态的碳、氢物质以外,还含有少量氧、氮和硫的化合物。页岩油经过进一步加工提炼,可以制得汽油、煤油、柴油等液体燃料。在油页岩炼油过程中还能得到许多副产品:硫酸铵可作肥料;酚类和吡啶可用作生产合成纤维、塑料、染料、药物的化工原料;排出的气体如同煤气一样,可作气体燃料;留下的页岩灰渣,可用来制造水泥熟料、陶瓷纤维、陶粒等建筑用材。综合来说,可提炼出各种燃料油类,也可炼制出各种合成燃料气体及化工原料,副产品还可用于制砖、水泥等建筑材料。

油页岩可谓“全身是宝”,归纳起来有三种主要用途:可作为化工产品。若将油页岩打碎并加热至500℃左右,可得到页岩油。一般来说,1吨油页岩可提炼出38公升~378公升(相当于0.3桶~3.2桶)页岩油。页岩油加氢裂解精制后,可获得汽油、煤油、柴油、石蜡、石焦油等多种化工产品。

可以用来发电和运输。利用油页岩发电的形式有两种。一是直接把油页岩用作锅炉燃料,产生蒸汽发电;另一种是把油页岩低干馏,产生气体燃料,然后输送到内燃机燃烧发电,目前普遍采用前一种形式。其次,可以利用油页岩燃烧供暖。在2001/2002年度,爱沙尼亚利用油页岩发电和向居民、工业供暖所创造的效益分别占国家税收的76%和14%,对其国民经济具有重要意义。再次,可以利用油页岩燃烧带动发动机,用于长途运输。

可以作为建材。油页岩干馏和燃烧后的页岩灰主要用于生产水泥、砖等建筑材料。在德国,每年有30万吨油页岩用于生产水泥。在中国,油页岩干馏和燃烧后的半焦灰渣用来制造砌块、砖、水泥、陶粒等建材产品。

此外,油页岩还可以直接用于有机肥料的生产。例如,在我国陕西省就有一家企业拟投资1000万元,利用印台地区现有的油页岩资源,在原有50000吨磷肥生产线的基础上进行技术改造,建设年产50000吨油页岩有机复合肥的生产线。

不同国家对油页岩的使用也有所差异。在爱沙尼亚,油页岩主要用来发电和提炼页岩油;在巴西,油页岩主要用作运输燃料;在德国,油页岩主要用于制造水泥和建筑材料;在中国和澳大利亚,油页岩主要用于提炼页岩油和用作燃料;在俄罗斯和以色列,油页岩主要用于发电。□

(作者单位:中国地质调查局油气资源调查中心)

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