油頁巖定義
油頁巖(又稱)是一種高灰分的含可燃有機質的沉積巖,它和煤的主要區別是灰分超過40%,與碳質頁巖的主要區別是含油率大于3.5%。油頁巖經低溫干餾可以得到頁巖油,頁巖油類似原油,可以制成汽油、柴油或作為燃料油。除單獨成藏外,油頁巖還經常與煤形成伴生礦藏,一起被開采出來。
油頁巖主要是由藻類等低等浮游生物經腐化作用和煤化作用而生成。一些微小動物、高等水生或陸生植物的殘體,如孢子、花粉、角質等植物組織碎片,也參與油頁巖的生成。
油頁巖是一種富含有機質、具有微細層理、可以燃燒的細粒沉積巖。油頁巖中有機質的絕大部分是不溶于普通有機溶劑的成油物質,俗稱“油母”。因此,油頁巖又稱“油母頁巖”。
油頁巖是一種能源礦產,屬于低熱值固態化石燃料。一般地,國際上常以每噸油頁巖能產出0.25桶(即0.034噸)以上頁巖油的油頁巖稱為“油頁巖礦”,或者將產油率高于4%者的油頁巖稱為礦。過去,我國將含油率在5%以上的油頁巖定為富礦,并計算儲量;含油率在5%以下的油頁巖定為貧礦,不計算儲量;也有將油頁巖產油率低于6%者定為貧礦,高于10%者定為富礦。
油頁巖物理性狀
油頁巖外觀多呈褐色泥巖狀,其相對密度為1.4~2.7。油頁巖中的礦物質常與有機質均勻細密地混合,難以用一般選煤的方法進行選礦。含有大量粘土礦物的油頁巖,往往形成明顯的片理。
油頁巖組成
主要包括油母、水分和礦物質。
油母:含量約10%~50%(干基),是復雜的高分子有機化合物,富含脂肪烴結構,而較少芳烴結構。油母的元素組成主要為碳、氫,以及少量的氧、氮、硫;其氫碳原子比為1.25~1.75。油母含量高,氫碳原子比大,則油頁巖產油率高。
水分:為4%~25%不等,與礦物質顆粒間的微孔結構有關。茂名油頁巖的水分含量較高,熱加工過程中消耗較多的熱量,且在干燥時易崩碎。
礦物質:主要有石英、高嶺土、粘土、云母、碳酸鹽巖以及硫鐵礦等。含量通常高于有機質。
油頁巖識別參數
頁巖油很像石油,除了液態的碳、氫物質外,還含有少量氧、氮和硫的化和物。頁巖油經過進一步加工提煉,可以制得汽油、煤油、柴油等液體燃料,具有與石油相同的作用。
油頁巖的識別參數包括含油率(ω)、灰分(Ag)、發熱量(QgDW)、全硫含量(SgQ)等。
含油率(ω):油頁巖含油率是指油頁巖中頁巖油所占的質量分數,是界定油頁巖礦產資源概念的指標,也是油頁巖品位評價的關鍵參數,是為了評價油頁巖的煉油適合性以及在低溫干餾工業中鑒定油頁巖性質,并預測各種產品產率。
灰分(Ag):灰分是指1g油頁巖分析樣品在800±10℃條件下完全燃燒后剩余的殘渣重量。它既是區別高含碳油頁巖與煤資源的關鍵指標,又是衡量油頁巖質量的參數。該參數越低,油頁巖的含油率增高,油頁巖的質量越好。
發熱量(QgDW):發熱量是指單位重量的油頁巖完全燃燒后所放出的全部熱量,是評價油頁巖作為工業燃料價值的重要參數。
全硫含量(SgQ):全硫含量是指油頁巖中這種硫分的總和,它是評價油頁巖利用時潛在環境污染程度的重要指標。
油頁巖用途
油頁巖不但可提煉出各種燃料油類,而且還可煉制出各種合成燃料氣體及化工原料,副產品還可用于制磚、水泥等建筑材料。歸納起來,油頁巖有三種主要用途:
干餾制取頁巖油及相關產品
若將油頁巖打碎并加熱至500℃左右,就可以得到頁巖油。我國常稱頁巖油為人造石油。一般來說,1噸油頁巖可提煉出38至378公升(相當于0.3至3.2桶)頁巖油。頁巖油加氫裂解精制后,可獲得汽油、煤油、柴油、石蠟、石焦油等多種化工產品。
作為燃料用來發電、取暖和運輸
首先是用來發電。利用油頁巖發電的形式有兩種。一是直接把油頁巖用作鍋爐燃料,產生满堂彩發電;另一種是把油頁巖低溫干餾,產生氣體燃料,然后輸送到內燃機燃燒發電。目前普遍采用前一種形式。其次,可以利用油頁巖燃燒供暖。再次,可以利用油頁巖燃燒帶動發動機,用于長途運輸。
生產建筑材料、水泥和化肥
作為附加品,油頁巖干餾和燃燒后的頁巖灰主要用于生產水泥、磚等建筑材料。此外,油頁巖還可以直接用于有機肥料的生產。