Что такое торф: добыча, применение, переработка. Торфяная залежь. Где применяется торф

Массив торфа

Торф - сложная полидисперсная многокомпонентная система; его физические свойства зависят от свойств отдельных частей, соотношений между ними, степени разложения или дисперсности твёрдой части, оцениваемой удельной поверхностью или содержанием фракций размером менее 250 мкм. Для Т. характерны большое влагосодержание в естественном залегании (88-96%), пористость до 96-97% и высокий коэффициент сжимаемости при компрессионных испытаниях. Текстура торфа. - однородная, иногда слоистая; структура обычно волокнистая или пластичная (сильноразложившийся торф). Цвет жёлтый или бурый до чёрного.

Слаборазложившийся торф в сухом состоянии имеет малую плотность (до 0,3 г/см 3), низкий коэффициент теплопроводности и высокую газопоглотительную способность; торф высокой дисперсности (после механической переработки) образует при сушке плотные куски с большой механической прочностью и теплотворной способностью 2650-3120 ккал/кг (при 40% влажности). Слаборазложившийся торф - отличный фильтрующий материал, а высокодисперсный используется как противофильтрационный материал. Торф поглощает и удерживает значительные количества влаги, аммиака , катионов (особенно тяжёлых металлов). Коэффициент фильтрации торфа изменяется в пределах нескольких порядков.

Краткий исторический очерк

Первые сведения о торфе как «горючей земле» для нагревания пищи восходят к 46 г. н. э. и встречаются у Плиния Старшего . В 12-13 вв. Т. как топливный материал был известен в Голландии и Шотландии . В в г. Гронингене вышла первая в мире книга о Т. на латинском языке Мартина Шока «Трактат о торфе». Многочисленные неправильные представления о происхождении Т. были опровергнуты в И. Дегнером, применившим к его изучению микроскоп и доказавшим растительное происхождение Т. В России впервые сведения о Т. и его использовании появились в в. в трудах М. В. Ломоносова , И. Г. Лемана, В. Ф. Зуева, В. М. Севергина и др. В 19 в. Т. посвящены работы В. В. Докучаева, С. Г. Навашина, Г. И. Танфильева и др. В России исследования природы Т. носили ботанический характер. После Великой Октябрьской социалистической революции были созданы научные, производственные и учебные организации по комплексному изучению Т. и его использованию в народном хозяйстве (Инсторф, Московский торфяной институт и др.). Работами советских учёных выявлены географические закономерности распространения торфяных залежей, создана классификация видов торфа и торфяных залежей, составлены кадастры и карты торфяных месторождений, изучены химический состав и физические свойства Т. (И. Д. Богдановская-Гиенэф, Е. А. Галкина, Д. А. Герасимов, В. С. Доктуровский, Е. К. Иванов, Н. Я. Кац, М. И. Нейштадт, Н. И. Пьявченко, В. Е. Раковский, В. Н. Сукачев, С. Н. Тюремнов и др.). Проблемами использования Т. в СССР занимаются Всесоюзный научно-исследовательский институт торфяной промышленности (Ленинград) с филиалами в Москве и посёлке Радченко в Калининской области, институт торфа АН БССР, проблемные лаборатории Калининского, Каунасского и Томского политехнических и др. институтов.

Образование торфа

Рис. 1. Схема расположения торфяников по рельефу

Торф - предшественник генетического ряда углей (по мнению ряда учёных). Место образования Т.- торфяные болота (см. Болото), встречающиеся как в долинах рек (поймы, террасы), так и на водоразделах (рис. 1).

Происхождение Т. связано с накоплением остатков отмершей растительности, надземные органы которой гумифицируются и минерализуются в поверхностном аэрируемом слое болота, называемом торфогенным горизонтом, почвенными беспозвоночными животными, бактериями и грибами . Подземные органы, находящиеся в анаэробной среде, консервируются в ней и образуют структурную (волокнистую) часть Т. Интенсивность распада растений-торфообразователей в торфогенном слое зависит от вида растения, обводнённости, кислотности и температуры среды, от состава поступающих минеральных веществ. Несмотря на ежегодный прирост отмершей органической массы, торфогенный горизонт не прекращает своего существования, являясь природной «фабрикой» торфообразования. Поскольку на торфяных месторождениях произрастает много видов растений, образующих характерные сочетания (болотные фитоценозы), и условия среды их произрастания отличаются по минерализации, обводнённости, реакции среды, сформировавшийся Т. на разных участках торфяных болот обладает различными свойствами.

Известен так называемый погребённый Т., который отложился в периоды между оледенениями или оказался перекрытым рыхлыми отложениями разной мощности в результате изменения базиса эрозии. Возраст погребённого Т. исчисляется десятками тысячелетий; в отличие от современного, погребённый Т. характеризуется меньшей влажностью.

Классификация торфа

Рис. 2. Основные виды строения торфяной залежи.

В соответствии с составом исходного растительного материала, условиями образования Т. и его физико-химическими свойствами Т. относят к одному из 3 типов: верховому , переходному и низинному . Каждый тип по содержанию в Т. древесных остатков подразделяется на три подтипа: лесной , лесотопяной и топяной . Т. разных подтипов отличается по степени разложения. Т. лесного подтипа имеет высокую степень разложения (иногда до 80%), у топяного Т. - минимальная степень разложения; лесотопяной Т. занимает промежуточное положение. Подтипы Т. делятся на группы, состоящие из 4-8 видов (табл. 1). Вид - первичная таксономическая единица классификации Т. Он отражает исходную растительную группировку и первичные условия образования Т., характеризуется определённым сочетанием доминирующих остатков отдельных видов растений (а также характерных остатков). Пластообразующими видами Т. называют совокупность нескольких первичных видов Т., мало отличающихся друг от друга по своим свойствам и образующих большие горизонтально залегающие однородные слои. Отложения пластообразующих видов той или иной протяжённости и мощности (толщины), закономерно сменяющиеся в определённой последовательности, образуют торфяную залежь. На характер строения залежи определённой климатической зоны влияют геоморфологические, геологические, гидрогеологические, гидрологические условия каждого конкретного участка болота. В зависимости от сочетания отдельных видов торфов по глубине торфяной залежи последние подразделяются на типы. В промышленной классификации торфяных залежей выделяются 4 типа: низинный, переходный, верховой и смешанный. Первичная единица классификации - вид торфяной залежи (рис. 2). В Европейской части СССР выделяются 25 основных видов торфяных залежей, в Западной Сибири - 32.

Табл. 1. - Классификация видов торфа.

Тип	Лесной подтип	Лесотопяной подтип		Топяной подтип
	Древесная группа	Древесно-травяная группа	Древесно-моховая группа	Травяная группа	Травяно-моховая группа	Моховая группа
Низинный	Ольховый Берёзовый Еловый Сосновый низинный Ивовый	Древесно-тростниковый Древесно-осоковый низинный	Древесно-гипновый Древесно-сфагновый низинный	Хвощёвый Тростниковый Осоковый Вахтовый Шейхцериевый низинный	Осоково-гипновый Осоково-сфагновый низинный	Гипновый-низинный Сфагновый низинный
Переходный	Древесный переходный	Древесно-осоковый переходный	Древесно-сфагновый переходный	Осоковый переходный Шейхцериевый переходный	Осоково-сфагновый переходный	Гипновый переходный Сфагновый переходный
Верховой	Сосновый верховой	Сосново-пушицевый	Сосново-сфагновый	Пушицевый Шейхцериевый верховой	Пушицево-сфагновый Шейхцериево-сфагновый	Медиум-торф Фускум-торф Комплексный верховой Сфагново-мочажинный

Торфяные месторождения

Торфяные месторождения - промышленные скопления торфа, четко ограниченные территориально и не связанные с др. скоплениями. Размер площади, занимаемой торфяными месторождениями и болотами в мире, составляет около 350 млн. га, из них около 100 млн. га имеет промышленное значение. На территории Западной Европы расположен 51 млн. га, Азии - свыше 100 млн. га, Северной Америки - свыше 18 млн. га. Данные о запасах Т. и его добыче в СССР и за рубежом приведены в табл. 2. Разведанные запасы Т. в СССР по районам приведены в табл. 3.

Изученность торфяного фонда по экономическим районам страны неравномерна. Так, в Центральном районе РСФСР свыше 70% фонда разведано детально, а в Западно-Сибирском детальная разведка составляет 0,6% фонда района и 82,8% - прогнозная оценка.

Поиск торфяных месторождений включает анализ картографических и аэрофотосъёмочных материалов, поисково-разведочный этап дополняется полевыми работами. Предварительная разведка выполняется на месторождениях площадью свыше 1000 га для определения целесообразности их использования. Детальная разведка производится с целью получения данных для составления проекта разработки и использования торфяного месторождения.

Табл. 2. - Запасы и добыча торфа в СССР и за рубежом (1975).

Страна	Запасы торфа, Млрд. т (40% влажности)	Годовая добыча торфа, Млн. т
СССР	162,5	90,0
Финляндия	25,0	1,0
Канада	23,9	1,0
США	13,8	0,3
Швеция	9,0	0,3
ПНР (Польша)	6,0	1,3
ФРГ (Германия)	6,0	1,5
Ирландия	5,0	5,0

Табл. 3. - Распределение разведанных запасов торфа в СССР (1975).

Республика, экономический район	Общая площадь торфяных месторождений в границах промышленной залежи, млн. га	Запасы торфа, млрд. т (40% влажности)
РСФСР	56,6	149,9
Северо-Западный	8,9	19,8
Центральный	1,4	5,2
Центрально-чернозёмный	0,04	0,1
Волго-Вятский	0,5	2,0
Поволжский	0,1	0,3
Уральский	2,7	9,1
Западно-Сибирский	34,1	103,9
Восточно-Сибирский	3,1	4,0
Дальневосточный	5,7	5,2
Калининградская область	0,1	0,3
Украинская ССР	9,9	2,3
Белорусская ССР	1,7	5,4
Латвийская ССР	0,5	1,7
Литовская ССР	0,3	0,8
Эстонская ССР	0,6	2,3
Грузинская ССР	0,02	0,1
Армянская ССР	0,001	0,0024

Разработка торфяных месторождений

Рис. 3. Машина для предварительного осушения залежи.

Разработке Т. предшествуют осушение и подготовка поверхности. Подготовка поверхности месторождения выполняется после сооружения осушительной сети и окончания предварительного осушения залежи (рис. 3). Независимо от того, для каких целей будет использоваться залежь, с её поверхности удаляется древесная, а иногда и моховая растительность, разрабатываемый слой залежи на глубине 25-40 см освобождается от древесных включений или они измельчаются на фракции менее 8-25 мм. Разделённая картовыми канавами и валовыми каналами на определённые участки (карты ) поверхность поля планируется в продольном направлении перпендикулярно валовым каналам и профилируется с поперечным уклоном в сторону картовых канав шнековым профилировщиком. Выполнение этих работ способствует понижению уровня грунтовых вод и уменьшению влажности торфяной залежи до 86-89%, что обеспечивает производительную работу механизмов по добыче, сушке и уборке Т.

Рис 4. Машина для сведения леса и пакетирования древесины

Все операции подготовки поверхности торфяного месторождения механизированы (см. Торфяные машины). Удаление древесной растительности при подготовке включает срезку (валку) деревьев и кустарника с одновременным пакетированием и укладкой деревьев в пакетах на поверхность залежи специальной машиной (рис. 4). Затем пакеты грузятся на тракторные прицепы-самосвалы и вывозятся на промежуточные прирельсовые склады.

Рис. 5. Машина для подготовки полей методом глубокого фрезерования.

Пни и древесные включения корчевальными машинами извлекаются из залежи или перерабатываются машинами глубокого фрезерования (рис. 5) с последующей сепарацией и вывозкой древесных остатков за пределы полей. Для получения Т. с усреднёнными кондиционными свойствами применяются машины для перемешивания залежи или дренажно-обогатительные машины, извлекающие фрезами или барами торфяную массу из слоя залежи, перерабатывающие и расстилающие слой Т. на поверхности поля. Мелкие древесные остатки и щепа убираются с рабочей поверхности карт машинами с накалывающим или барабанно-цепным рабочим органом.

Рис. 6. Уборочная перевалочная машина.

В СССР Т. добывается фрезерным (более 95% общей промышленной добычи), экскаваторным и бескарьерно-глубинным способами. Прообраз экскаваторного способа - элеваторный, которым до Октябрьской революции 1917 добывалось около 1,3 млн. т (1913) кускового Т. Выемка Т. осуществлялась вручную. Элеваторные машины транспортировали Т.-сырец из карьера, перемешивали его и формовали в кирпичи. Операции по сушке, уборке и погрузке производились вручную. В 20-е гг. был разработан способ гидравлической добычи торфа («гидроторф ») с полной механизацией производственных процессов. Он применялся с до . Комплексно-механизированный экскаваторный способ включает выемку Т. из залежи ковшевым устройством, переработку Т.-сырца, его формование и выстилку торфяных кирпичей на поле сушки, уборку и складирование. Фрезерная добыча Т. получила развитие в СССР с конца 40-х гг. Она полностью механизирована и отличается меньшими трудоёмкостью, металлоёмкостью и энергоёмкостью. Основные технологические операции фрезерного способа добычи Т.: измельчение верхнего слоя (фрезерование) залежи на глубине до 25 мм, сушка сфрезерованного Т., уборка и штабелирование готового Т. Продолжительность высыхания слоя от 1 до 2 сут. Число таких циклов в сезоне 20-28; при пневматическом способе уборки до 40-50 циклов. Для добычи Т. фрезерным способом применяются 3 схемы: уборочно-перевалочная (рис. 6), бункерная механическая и бункерная пневматическая. Добытый торфяными машинами Т. в среднем около 6 мес хранится в полевых штабелях. Наиболее эффективный способ хранения и борьбы с самовозгоранием Т. - изоляция штабелей от атмосферного воздуха слоем сырого Т.; внедряется (1975) изоляция полимерной плёнкой.

Погрузка торфа в вагоны для перевозки торфа в Радовицком

Бескарьерно-глубинным способом добывают кусковой Т. для коммунально-бытовых нужд. Сущность его заключается в экскавации Т. из узких траншей, переработке, формовании и выстилке торфяных кирпичей на поле добычи - сушки с одновременным задавливанием траншей добывающей машиной.

В процессе переработки торфа благодаря увеличению удельной поверхности диспергируемого материала улучшаются свойства продукции. Диспергирование Т.-сырца повышает коэффициент объёмной усадки, являясь предпосылкой получения не только плотной, но и прочной продукции. Переработка снижает влагоёмкость топливного Т. Механическая переработка Т. осуществляется рабочими органами различных типов: шнековыми, шнеково-ножевыми, спирально-конусными, конусными, щелевыми, дробильными, перетирателями.

Комплексное использование торфа

В 16-17 вв. из торфа выжигали кокс , получали смолу, Т. применяли в сельском хозяйстве, медицине и т.д. В конце 19 - начале 20 вв. началось промышленное производство торфяного полукокса и смолы. В 30-50-х гг. Т. стали использовать в энергетике, а также для производства газа и как коммунально-бытовое топливо. В 50-х гг. проведены исследования по энерготехнологическому применению Т. Возможность использования торфа из одного месторождения одновременно для сельского хозяйства и промышленности привела к созданию нового направления - комплексного использования Т.; этому способствуют многообразные свойства различных его видов. Так, в верховом слаборазложившемся Т. содержание углеводов достигает 40-50%; в сильноразложившемся Т. гуминовые кислоты составляют 50% и более. Отдельные виды Т. богаты битумами , содержание которых достигает 2-10%. Малоразложившийся верховой Т. обладает высокой водо- и газопоглотительной способностью, низким коэффициентом теплопроводности.

Рис. 7. Приготовление торфяных компостов на месторождении.

Торф высокой степени разложения находит разнообразное применение в сельском хозяйстве (табл. 4). Его используют для приготовления компостов (рис. 7), смесей с минеральными туками и известью, для производства торфоаммиачных и торфоминерально-аммиачных удобрений (см. Органо-минеральные удобрения). Торф, содержащий вивианит , применяют как фосфорное удобрение, известь - как известковое удобрение. Низинный Т., внесённый в больших дозах (500 т/га и более), способствует окультуриванию дерново-подзолистых почв, улучшению их физических и физико-химических свойств.

Советский Союз располагает крупнейшими в мире запасами торфа. На территории СССР сосредоточено более 60% мировых торфяных ресурсов. Торфяная промышленность нашей страны превратилась в комплексно-механизированную отрасль и обеспечивает добычу торфа для энергетики, сельского хозяйства, коммунально-бытовых и других нужд.

Торфяные месторождения являются важным природным потенциалом нашей страны. Они распространены на значительной территории - от Кольского полуострова на севере до Закавказья на юге, от районов Прибалтики и Белоруссии на западе до Камчатки и Сахалина на востоке.

К настоящему времени разведано более 60 тысяч торфяных месторождений общей площадью около 50 млн. га (в границах промышленной залежи), с запасами торфа 162 млрд. т.

Торфяные месторождения в пределах территории СССР залегают преимущественно на отложениях четвертичного периода, гораздо реже на отложениях неогена и палеогена, а в отдельных случаях, например в Карелии, часто непосредственно на кристаллических породах Балтийского щита. Наиболее крупные скопления торфяных запасов сосредоточены на территории обширных аллювиальных равнин.

Торфяные месторождения, представляя собой значительную ценность для комплексного использования в биохимическом, энерго — и агрохимическом направлениях, в то же время являются важным резервом потенциально-плодородных земель.

Разнообразие торфяных месторождений по типам залежи, видам торфа, их генезису и сырьевым свойствам обусловливает необходимость всесторонних знаний о происхождении и природных особенностях торфа.

Решениями нашей партии и правительства поставлены задачи дальнейшего наиболее прогрессивного и комплексного использования торфяных ресурсов. Подчеркнута водоохранная и водорегулирующая роль торфяных месторождений.

Таким образом, торфяные ресурсы приобретают все более важное значение для различных отраслей народного хозяйства. В этой связи необходимо совершенствовать и углублять исследования торфяных месторождений, выявляя не только общие запасы торфа, но и, подвергая тщательному анализу стратиграфические особенности торфяной залежи, характер торфообразователей, виды торфа, содержание микровключений, наличие гуминовых и других кислот, их молекулярной структуры, свойств и т. д.

В отличие от других геологических образований торфяное месторождение имеет свою особенность, обусловливающую, с одной стороны - необходимость его исследования как геологического тела (торфяной залежи), возможного к использованию для различных целей (производства топлива, удобрений, химических продуктов), с другой, как участка поверхности - почвы, способной к освоению в качестве плодородной земли для сельскохозяйственной мелиорации и лесомелиорации.

Расширение масштабов промышленного торфяного производства, все возрастающие объемы использования торфа в сельском хозяйстве и комплексное освоение новых заторфованных районов страны требуют быстрейшего углубленного проведения геологоразведочных работ на торфяных месторождениях.

Возникла необходимость совершенствования методов и повышения научно-технического уровня разведки и картирования торфяных месторождений, более широкого использования материалов аэрофотосъемки, средств механизаций и наиболее рациональных схем производства полевых работ при разведке торфяных месторождений и целых торфяных регионов.

Чем глубже и всестороннее будут изучены торфяные ресурсы, тем успешнее будут осуществляться задачи широкого вовлечения торфа для нужд народного хозяйства.

Громадные богатства торфа до революции почти не использовались. В царской России торф в незначительном количестве потреблялся только на топливо, и единственными способами разработки торфяных массивов были элеваторный и резной.

После Великой Октябрьской социалистической революции задача по восстановлению, а затем и расширению промышленности и народного хозяйства в целом требовала создания мощной энергетической базы. По сравнению с 1913 г. в СССР добыча топливного воздушно-сухого торфа увеличилась более чем в 40 раз.

Особенно выявилось значение торфа как местного топлива во время Великой Отечественной войны, когда крупные угольные и нефтяные бассейны находились во временной оккупации или были отрезаны от важнейших жизненных центров нашей Родины.

По сравнению с дореволюционным временем произошел громадный сдвиг в области механизации добычи торфа: от тяжелого подуручного элеваторного способа перешли полностью к механизированному - фрезерному способу.

Фрезерная крошка, получаемая при этом способе добычи, используется не только для непосредственного сжигания и брикетирования, но и в сельском хозяйстве для приготовления удобрений и для химической переработки.

Другим видом использования торфа является изготовление фасонной изоляции высокого качества из торфа малой степени разложения, парниково-тепличных грунтов и другой продукции.

Из малоразложившегося влагоемкого верхового торфа изготовляется подстилка для скота, являющаяся, после его использования прекрасным удобрением. Сильно минерализованный низинный торф используется на удобрение.

В медицинской практике торф применяется при внекурортном грязевом лечении многих заболеваний.

Научно-исследовательская мысль продолжает напряженную работу в изучении возможностей всестороннего использования торфа и дальнейшей механизации его добычи. Торфяные месторождения изучаются наряду с другими ландшафтными единицами с целью установления причинной обусловленности их природными факторами. Основным отличием торфяного месторождения является избыточно увлажненный пласт торфа, подстилающий растительный покров, состоящий из взаимно связанных фитоценозов влаголюбивой растительности.

В настоящее время стоит важная задача глубокого и всестороннего изучения причин и условий образования торфа. В области познания генезиса процесса торфообразования сделано особенно много в последние десятилетия и главным образом советскими химиками и биологами в содружестве с болотоведами. В основном сущность его сводится к тому, что органические растительные и животные остатки, поступающие в почву, в условиях избыточного увлажнения и затрудненного доступа воздуха не подвергаются полному распаду и минерализации, а превращаются в результате биохимических и физико-химических процессов в своеобразный комплекс органических соединений, относительно устойчивых против дальнейшего разложения и минерализации.

Торф - органическая горная порода, содержащая не более 50% минеральных веществ (от абсолютно сухого вещества торфа), образовавшаяся в результате отмирания и неполного распада болотных растений в условиях повышенной влажности при недостатке кислорода. По внешнему виду торф в естественном его состоянии представляет более или менее однородную по составу и окраске массу черного или коричневого цвета различных оттенков. Естественная влажность его составляет 86-95%.

Сухое вещество торфа в основном состоит из: 1) не полностью разложившихся растительных остатков; 2) продуктов разложения растительных тканей в виде потерявшего клеточную структуру темного аморфного вещества (гумуса); 3) минеральных веществ, остающихся после сгорания торфа в виде золы.

Растительный покров на разных торфяниках и даже на отдельных участках одного и того же торфяника часто различен, различны условия его произрастания и распада (перехода в торф).

Вид торфа - первичная таксономическая единица классификации торфов. Он отражает исходную группировку растительности и условия своего образования, характеризуется более или менее определенным ботаническим составом, зольностью, содержанием гумуса и другими свойствами.

Торфяная залежь - закономерное вертикальное напластование торфов отдельных видов от поверхности до минерального дна торфяного месторождения или подстилающих озерных отложений. Торфяные залежи послеледникового времени (голоцена) - наиболее молодые геологические отложения земной коры; максимальный возраст их составляет 10-12 тыс. лет.

Торфяные залежи отличаются от других органических отложений земной коры тем, что процесс торфообразования наблюдается и в настоящее время. Изучая этот процесс, можно восстановить историю растительности для отдельных торфяно-болотных районов в связи с изменением климатических условий в голоцене. Поскольку для своего образования торф требует определенных условий, распределение торфяных месторождений на земной поверхности неравномерно. В частности, южная часть СССР имеет сравнительно небольшой процент заторфованности. Для средней и северной частей Советского Союза процент заторфованности значительно выше.

Основное условие процесса торфообразования - избыточная влажность. Воды, питающие торфяные залежи, различаются по степени минерализованности; атмосферные воды бедны минеральными солями, грунтовые и речные воды богаты ими.

В зависимости от характера питающих вод различна растительность торфяного месторождения: на торфяниках преимущественно атмосферного питания произрастают растения олиготрофного (верхового) типа, не требующие богатого минерального питания, например, сосна, пушица, сфагновые мхи. На торфяниках грунтового и речного питания - растения евтрофного (низинного) типа, нуждающиеся для своего произрастания в большем количестве минеральных солей, например, береза, ольха, осоки, зеленые мхи.

Торфы, отлагаемые в основном верховой растительностью, называются верховыми, низинной растительностью - низинными. Эти же названия, верховой и низинный, присвоены двум основным типам торфяной залежи в зависимости от преобладания в них торфов того или иного типа.

Болотом называется избыточно увлажненный участок земной поверхности, покрытый слоем торфа глубиной не менее 30 см в неосушенном виде.

Избыточно увлажненные участки земной поверхности, покрытые слоем торфа мощностью менее 30 см в неосушенном состоянии или вовсе лишенные его, называются заболоченными землями.

Заболоченность - процентное отношение общей площади всех болот и заболоченных земель к площади территории; заторфованность - процентное отношение площади болот в границах промышленной залежи к общей площади территории.

Определение болота и заболоченных земель исходит из производственного признака и граница между ними весьма условна. Определение болота как природной единицы остается в болотоведении дискуссионным и граница между болотом и торфяником, болотом и заболоченными лугами или лесами до сих пор не установлена. Как природное образование болото характеризуется обильным и продолжительным увлажнением почвенного слоя застойной водой, растительным покровом из болотной растительности и торфонакоплением.

Торфяное месторождение - это геологическое образование, состоящее из напластований видов торфа и характеризующееся в своих естественных границах избыточным увлажнением и специфическим растительным покровом.

Торф представляет собой комплексное полезное ископаемое, один из важных видов природных ресурсов, образующийся в процессе естественного отмирания и неполного распада болотных растений в условиях избыточного увлажнения и затрудненного доступа воздуха. Он используется как удобрение, топливо, сырье для , строительный материал, а также для медицинских целей (так называемая торфотерапия).

По запасам и площади торфяных залежей, ценности и разновидности их ресурсов не имеет себе равных в мире. Мировые запасы торфа оцениваются около 500 млрд т, из которых около188 млрд т (более 37%) приходится на долю России.

Торфяные ресурсы нашей страны распределены крайне неравномерно. Более 80% их расположены в Сибири, остальная часть - в Европейской части страны. Особенно много торфяных месторождений в Западной Сибири. Здесь учтено 5004 месторождения, общие ресурсы которых составляют более 100 млрд т, то есть более 20% мировых и более 50% российских запасов.

Огромные ресурсы торфа Западной Сибири (почти 90%) представлены крупными залежами площадью более 50 тыс. га, из которых выделяются месторождения, расположенные на Васюганском болоте Томской области: Васюганское (2310,4 тыс. га), Коноваловское-Юголовское-Карасье (373,5 тыс. га), Пасол и Когот (210,3 тыс. га), Малое Васюганское (141,7 тыс. га), Лебяжье-Исанское (53,3 тыс. га). Другие крупные торфяные месторождения Томской области - Кулай (72 тыс. га), Андрюшкино II (77,7), Александровское (75), Озерное большое (572,4 тыс. га).

Основные залежи торфа в стране сформировались в за последние 7–10 тыс. лет. Толща торфяного пласта ежегодно нарастает на 0,2–2,0 мм (то есть на площади в 80,5 млн га ежегодно формируется более 100 млн т торфа стандартной влажности). По принятым стандартам 96% торфа пригодны для производства компостов и 90% - топлива.

Торф - это природная кладовая гуминовых веществ, составляющих от 20 до 70% органической массы, а также азота, содержание которого в среднем составляет: в верховом торфе -1,5% (от 0,6 до 2,5%), в низинном - 2,6% (от 1,3 до 3,8%).
Различают следующие виды торфов: низинный, переходный и верховой. Верховые торфяники расположены на водоразделах; низинные - на понижениях рельефа, чаще всего в поймах. Поэтому низинный торф считают лучшим для производства удобрений; однако из-за меньшей влагоемкости он уступает верховому при производстве подстилочного навоза. Особенно широко торф используется в Нечерноземной зоне страны.

На топливно-энергетические цели за последнее столетие в России использовано около 1 млрд т торфа, что равноценно 400 млн т каменного угля. До недавнего времени страна являлась самым крупным потребителем топливного торфа. В настоящее время она занимает лишь четвертое место в мире, уступая , и , где вклад торфа в производство энергии составляет от 10 до 20%.
Энергетический потенциал торфяных ресурсов России, оцениваемый в 49,5 млрд т условного топлива, свидетельствует о недостаточности его использования в энергетическом балансе страны. Запасы торфа только на разрабатываемых месторождениях позволяет довести объем его добычи до 10–11 млн т в год, что теоретически эквивалентно 7% объема ежегодно потребляемого в России угля.

Следует отметить важное обстоятельство, повышающее конкурентоспособность торфяного топлива, - его экологическую безопасность, простоту утилизации торфяной золы (по сравнению с угольными шлаками), снижение вредных выбросов в , в первую очередь оксидов серы и азота.

Для торфотерапии обычно используют торф, соответствующий санитарно-гигиеническим требованиям, - высокой (более 60 %) степени разложения и подогретый до 42–52°С. Торфолечение переносится легче, чем лечение иловой грязью.

Кризис последних лет особенно сказался на сельскохозяйственном использовании торфа. В предреформенные годы - период интенсивной сельского хозяйства, доля торфа в органических удобрениях России достигала 12–15 %, а в некоторых районах, особенно Нечерноземья, до 50–60 %. Среднегодовое внесение торфа в 1986–1990 гг. составило около 92 млн т, в 1994 г. - 29 млн т, в 1997 г. - менее 5 млн т. Доля торфа, используемого в качестве органического удобрения, резко упала во всех экономических районах страны.

Любая почва со временем истощается, поэтому необходимо её удобрять, иначе выращивание на ней разнообразных культурных растений становится процессом затруднительным, а порой даже невозможным. Чаще всего огородники в роли подкормки для улучшения качественных показателей состояния почвы используют органические удобрения.

Одним из таких удобрений является торф, который образуется из частиц болотных отмерших и перегнивших растений. Как полезное ископаемое он добывается в руслах рек, болотах или других водоёмах. С древних времён этот вид сырья используется в сельском хозяйстве, а также во многих других сферах деятельности человека.

Образование торфа в природе

Торф – горючее природное полезное ископаемое растительного происхождения. По внешнему виду этот материал представляет собой массу тёмно-коричневого или чёрного цвета плотного состава, состоящую из частично разложившихся под действием воздуха остатков болотных растений, смешанных с земельным грунтом.

Наличие высокой влажности и отсутствие кислорода препятствует разложению болотной растительности. Считается, что залежи сырья являются первой стадией образования каменного угля. Как полезное ископаемое он образуется на границах водораздела, в долинах рек и чаще всего на торфяных болотах. Там же и происходит его накопление на протяжении многих тысячелетий.

Залегание ископаемого может происходить на небольших (до десяти метров) глубинах либо на поверхности почвы, что очень упрощает его добычу.

По оценкам мировых учёных, торфяники занимают почти 3% поверхности суши земли, а залежи их могут насчитывать от 250 до 500 миллиардов тонн.

Виды и характеристики материала

В зависимости от условий происхождения и произрастания растений, а также характера их накопления, образующих ценный природный материал, сырьё условно делят на три типа:

Каждый торфяной тип в свою очередь делится на следующие подтипы, которые обусловлены видом растений, служащих основным составом:

• Топяной.
• Лесотопяной.
• Лесной.

А также можно выделить шесть групп сырья, из которого может получаться торф:

В сельскохозяйственной деятельности условно этот природный материал разделяют на две группы: тяжёлый (тёмный), лёгкий (светлый).

Для того чтобы досконально разобраться с природными особенностями этого полезного ископаемого продукта, необходимо ознакомиться с его составом и свойствами. Основными составными компонентами является:

• Гумус (частично разложившиеся органические продукты).
• Вода.
• Минеральные вещества.

В состав его входит:

• Водород – 5%.
• Кислород – 2–3%.
• Углерод – 40–60%.
• Фосфор, сера, калий в незначительном количестве.

Структура, свойства и внешний вид этого природного ископаемого способны изменяться по мере разложения веществ, входящих в его состав. Так, изменение цвета продукта может происходить от светло-жёлтого окраса до чёрного оттенка. В зависимости от степени разложения также изменяется и структура материала - она может быть аморфной либо волокнообразной. Изменяется и пористость ископаемого.

С увеличением разложения в составе торфа становится большее количество остатка, который не поддаётся гидролизу, а также увеличивается процентное содержание гуминовых кислот, при этом уменьшается содержание легко гидролизуемых и водорастворимых веществ.

Основной особенностью материала считается способность к накоплению продуктов фотосинтеза и углерода. Добавление торфа в состав почвы улучшает её влаго- и воздухопроницаемость, а также питательный и микробиологический состав. Кроме того, продукты торфа способны ослаблять действие пестицидов в почве, оздоровлять её, снижая уровень нитратов.

Метод определения величины разложения

Качественные показатели оцениваются по следующим критериям: влажность, зольность, теплота сгорания и величина разложения.

Чтобы правильно провести подкормку почвы на участке, в первую очередь необходимо знать степень разложения торфяного состава. Простейшим способом определения величины может воспользоваться любой владелец огородного участка. Для этого нужно горстью торфа, зажатой в кулаке, провести по листку белой бумаги.

Если:

Применение торфа

В настоящее время с развитием науки и техники появляется широкая возможность рационального использования этого природного ископаемого во многих сферах народного хозяйства.

Топливо

В качестве топлива торфяная смесь используется главным образом на электрических станциях. Теплота сгорания продукта, его зольность и влажность считаются основными качественными показателями при использовании.

Количество теплоты, выделяемой при сгорании торфяных продуктов, а также их размер зольности, целиком зависят от природы возникновения торфа. Влажность топлива из торфа образуется под влиянием природных особенностей материала и технологического характера его производства. Именно от качества технологического оборудования, на котором изготавливается топливный материал, и соблюдения процесса его изготовления в основном и зависят показатели теплоты сгорания торфа.

Торфяная естественная зольность имеет огромные колебания. Максимальная зольность, которая допускается для отопительного торфа, допустима до 23%. А рабочий показатель влажности торфа приближается к 40%.

Брикеты

Брикет – это вид бытового облагороженного топлива. Брикет изготавливается из торфяной фрезерной крошки, которая имеет влажность не выше 15%, путём уплотнения торфа на специальном прессовочном оборудовании.

Для проведения операции по брикетированию к фрезерному торфу предъявляются следующие требования: разложение материала должно быть более 20% при использовании торфов верхового типа, а для низинного типа этот показатель не должен быть ниже 15%, зольность торфа для брикета не ниже 20%.

Для производства брикетного топлива лучшим сырьём считается торф типа низинного и подтипа – лесотопяного или лесного. Из верхового типа лучше использовать сосновый торф.

Газификация

Газификацией считается непрерывный процесс превращения твёрдого топлива на основе торфа в газообразное состояние. Это превращение осуществляется в специальных газогенераторах путём взаимодействия разогретого до раскалённого состояния торфа с кислородом, водяного пара или их совмещённого состава. Получившийся таким способом газогенераторный газ характеризуется низким содержанием сернистых активных соединений.

Для газификации в основном употребляется торф твёрдой кусковой формы с влажностью не более 45%, степенью разложения более 20% и уровнем зольности менее 12%.

Коксование

Коксование – это процесс обработки торфяного топлива методом сухой перегонки в печах. В результате процесса сухой перегонки торфа образовывается остаток твёрдого типа, который называется торфяным коксом. Кроме того, получаются побочные продукты (различные смолы, смольная вода). Эти продукты служат в дальнейшем ценным сырьём для получения парафина, воска, уксусной кислоты, фенолов и многих других полезных веществ.

Степень технологической переработки торфа и свойства исходного материала существенно влияют на качественные показатели торфяного кокса. Для проведения процесса коксования пригоден торф со степенью разложения не менее 35% и зольностью не более 5%. Основным источником для коксования могут служить залежи верхового торфа с высокой степенью разложения.

Химическая переработка

Торф считается богатейшим сырьём для производства ценных химических продуктов: битумов, спирта, кормовых дрожжей, кислот гуминовых и прочих веществ.

Для выработки качественных гидролизных продуктов (спирт, кормовые дрожжи, фурфурол и пр.) лучшим материалом является торф верхового типа степенью разложения 10–15%.

Из торфов низинного типа с высокой степенью разложения получаются качественные гуминовые кислоты, которые применяются в промышленности при изготовлении керамики, силиката, для увеличения ёмкости аккумуляторных батарей. Гуминовые кислоты в сельском хозяйстве являются прекрасным стимулятором роста растений. Верхний тип торфа является отличным сырьём для приготовления битума.

Строительство

Как материал для строительства, торф имеет широкое применение в дорожной и гидротехнической отрасли (дорожные насыпи, приканальные дамбы). При строительстве технических сооружений специального назначения часто используются торфяные панели и торфоизоляционные плиты. Лучшим материалом для этих целей считается сфагновый торф с разложением 5–12%.

А вот изоляционные плиты изготавливаются из материала, добытого на участках специальных месторождений с комплексным видом залежи.

Сельское хозяйство

Торфяные месторождения в сельском хозяйстве могут использоваться во многих направлениях деятельности. Весьма перспективным считается применение месторождений торфа, конечно, при соответствующей агротехнической обработке, в качестве сельскохозяйственных полезных угодий, для выращивания различных культур. Лучшими для такого использования являются пойменные и овражные месторождения, а также выработанные фрезерные участки и карьерные площади.

Кроме того, очень широкое использование этот бесценный материал получил в медицинской области. Как надёжный и прекрасный материал для упаковки может применяться во время транспортировки и хранения различных овощей и фруктов.

Как видим из статьи, область применения природного ископаемого весьма разнообразна и многогранна.

Торф - природный органический материал, горючее полезное ископаемое; образовано остатком скопления растений, подвергшихся неполному разложению в условиях болот. Содержит 50 - 60% углерода. Теплота сгорания (максимальная) 24 МДж/кг. Используется комплексно как топливо, удобрение, теплоизоляционный материал и др. Запасы торфа в России составляют свыше 186 млрд. тонн.

Решаются проблемы интенсификации и повышения эффективности производства в добывающих отраслях промышленности, которые имеют здесь особенную форму проявления, связанную с наличием и такого важного фактора производства, как земля, с её запасами полезных ископаемых.

Это касается и такого полезного ископаемого, как торф, который, кроме традиционного своего применения в качестве энергетического и бытового топлива, основы в органо-минеральных удобрениях и т.д.

Значение торфяной промышленности в России обусловлено взглядом на торф как один из видов местного топлива. Помимо топливных целей, возрастает внимание к торфу как компоненту органических удобрений. Торф можно использовать в виде подстилки для скота, тепличных грунтов, хорошего антисептического средства для хранения фруктов и овощей, для изготовления тепло и звукоизоляционных плит, в качестве сырья для производства физиологически активных веществ; известны высокие качества торфа как фильтрующего материала.

Впервые в России добыча торфа для топливных целей была начата в Санкт-Петербурге в 1789 г., а в 1893 г. его уже широко разрабатывали в Смоленской губернии. Периодом наиболее активного использования торфа как топлива в промышленных масштабах считается довоенный. К 1940 г. все электростанции Ярославской, Ивановской, Владимирской, Кировской и Калининской областей работали на торфяном топливе. Кроме того, торфяное топливо достигло 20 - 40% в топливных балансах энергосистем Мосэнерго и Ленэнерго.

В связи с прогрессом в разведке и разработке природного газа и нефти доля торфа в топливном балансе страны уменьшается (рис.). Однако это не означает уменьшения абсолютных размеров добычи торфа в качестве топлива.

Наша страна обладает большими запасами торфа, которые составляют более 60% мировых ресурсов. Исследования показывают, что в ряде районов торф как топливо успешно конкурирует не только с бурым, но и с каменным углём.

Развитие торфяной промышленности осуществляется по двум основным направлениям:

1. добыча и использование торфа в топливно-энергетических целях и в сельском хозяйстве;
2. производство новых видов торфяной продукции путём энерго-технологической, химической и биохимической переработки торфа.

Следует отметить, что по мере выработки торфяных ресурсов в ряде районов европейской части России будут вовлекаться в производство торфяные месторождения на Северо-западе и в Западной Сибири - в экономических районах, отличающихся преимущественно худшими природно-климатическими условиями добычи торфа. Это следует рассматривать как фактор экстенсивного развития отрасли, который тем не менее должен сопровождаться интенсификацией процесса добычи торфа.

Непревзойденными преимуществами торфа и торфяной продукции являются:

1. чистота и стерильность, полностью отсутствуют патогенная микрофлора, болезнетворные микроорганизмы, техногенные загрязнения и семена сорных трав;
2. влагоёмкость и воздухоемкость (рыхлость и сыпучесть материала) при высокой ионообменной способности позволяет адсорбировать и удерживать оптимальное соотношение влага-воздух, постепенно отдавать растениям элементы минерального питания);
3. содержание в составе натуральных природных гуминовых кислот, обладающих стимулирующим действием на развитие растений и полезной микрофлоры.

Месторождения торфа: Архангельская, Владимирская, Ленинградская, Московская, Нижегородская, Пермская, Тверская области. Всего в России насчитывается 7 крупных торфяных баз с эксплуатационными запасами 45 млрд.т.