до определённой степени можно считать возобновляемым ресурсом. У нас много торфа – до 40% всех мировых запасов, или порядка 160-200 млрд. тонн, а ежегодный прирост торфа можно оценить примерно в 500 млн. тонн.
Таким образом, торф может стать одной из основ благосостояния страны.
Исходя из важности темы, мы изучаем наиболее важные характеристики торфа, которые помогут нам в дальнейшем грамотно его использовать.
Основной целью нашей работы является определение зольности и обменной кислотности., Цель работы предполагает решение следующих задач:
- Изучить торф, его основные характеристики и свойства.
- Изучить методы определения зольности и кислотности торфа.
- Определить зольность торфа и его кислотность.
Предметом исследования являются образцы Нижегородского торфа, Курского, Тверского (низинный, верховой) и Латвийского (низинный, верховой).
Образцы представлены в виде сухого торфа и эмульсии.
Торф — горючее полезное ископаемое, образующееся в процессе естественного отмирания и неполного распада болотных растений в условиях избыточного увлажнения и затруднённого доступа воздуха. От почвенных образований торф принято отличать по содержанию в нём органических соединений (не менее 50% по отношению к абсолютно сухой массе).
Общие сведения
Органическое вещество торф состоит из растительных остатков, претерпевших различную степень разложения. Перегной (гумус) придаёт торфу тёмную окраску. Относительное содержание в общей массе торфа продуктов распада растительных тканей, утративших клеточную структуру, называют степенью разложения торфа. Различают торф слаборазложившийся (до 20%), среднеразложившийся (20-35%) и сильноразложившийся (свыше 35%).
По условиям образования и свойствам торф подразделяют на верховой, переходный и низинный.
Торф имеет сложный химический состав, который определяется условиями генезиса, химическим составом растений — торфообразователей и степенью разложения торфа. Элементный состав торфа: углерод 50-60%, водород 5 — 6,5%, кислород 30 — 40%, азот 1 — 3%, сера 0,1 — 1,5% (иногда 2,5) на горючую массу. В компонентном составе органической массы содержание водорастворимых веществ 1 — 5%, битумов 2 — 10%, легкогидролизуемых соединений 20 — 40%, целлюлоза 4 — 10%, гуминовых кислот 15 — 50%, лигнина 5 — 20%.
Характеристики торфов
... влажность, степень разложения, зольность торфа, пнистость и др. [6] Торфяные залежи подразделяются на четыре типа: низинный, переходный, смешанный и верховой. К низинному типу относятся залежи с мощностью низинных торфов свыше половины ...
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 торфа 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 ).
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 1658 в г. Гронингене вышла первая в мире книга о торфе на латинском языке Мартина Шока «Трактат о торфе». Многочисленные неправильные представления о происхождении торфа были опровергнуты в 1729 И. Дегнером, применившим к его изучению микроскоп и доказавшим растительное происхождение торфа. В России впервые сведения о торфе и его использовании появились в 18 в. в трудах М. В. Ломоносова , И. Г. Лемана, В. Ф. Зуева, В. М. Севергина и др. В 19 в. торфу посвящены работы В. В. Докучаева, С. Г. Навашина, Г. И. Танфильева и др. В России исследования природы торфа носили ботанический характер. После Великой Октябрьской социалистической революции были созданы научные, производственные и учебные организации по комплексному изучению торфа и его использованию в народном хозяйстве. 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 торфа. Проблемами использования торфа занимаются Всесоюзный научно-исследовательский институт торфяной промышленности.
1.1. Образование торфа
Место образования торфа — торфяные болота, встречающиеся как в долинах рек (поймы, террасы), так и на водоразделах.
Происхождение торфа связано с ежегодным приростом растений на болотах, их отмиранием, накоплением и неполным распадом фитомассы в условиях избыточного увлажнения и недостаточного доступа кислорода. Отмершая часть растений подвергается в основном биохимическому разложению. Значительная потеря их в весе на первых этапах деструкции происходит вследствие интенсивной деятельности микроорганизмов и выщелачивания. Процесс разложения растений заканчивается в верхнем (глубина 0,2 — 0,9 м) торфогенном слое залежи под воздействием гетеротрофных почвенных организмов-деструкторов, среди которых многочисленны беспозвоночные животные и микроорганизмы (бактерии, грибы).
Торфяные месторождения — как объект рационального природопользования
... исследования этого данной работы являются: торфяные ресурсы России; торфяные залежи юга Западно-Сибирской равнины. Предметом являются: география торфяных залежей; возможности использования торфа как ценного природного сырья для ... бесчисленных, цветущих, зеленеющих и растущих в стоячей воде болотных растений» [23, 49]. Торф – это горючее полезное ископаемое, образовавшееся в условиях переувлажнения ...
Разложение растительных остатков на поверхности и в торфогенном слое происходит преимущественно в тёплый период года, при пониженных уровнях грунтовых вод. Интенсивность и степень разложения биомассы зависит от вида растений, их химического состава (содержание протеинов, азота, кальция, легкогидролизуемых углеводов и водорастворимых органических соединений), кислотности среды, климатических условий, водо — и воздухонасыщенности торфогенного слоя, состава поступающих минеральных веществ и других факторов. От 8 до 33% биомассы превращается в торф. Остальная часть разлагается до полной минерализации, усваивается живыми растениями, улетучивается в атмосферу или вымывается фильтрационным потоком, в т.ч. часть органических веществ в виде гуминовых, фульвокислот и других соединений. Образовавшийся торф захороняется накапливающейся фитомассой, выводится из торфогенного слоя и изолируется от воздушной среды. Разложение растительных остатков в нём почти прекращается, и он сохраняет свои свойства на протяжении тысячелетий. Средняя скорость накопления торфа различна и зависит от преобладающих исходных растительных группировок, географической и климатической зональности, гидрологических и других условий и изменяется от 0,2 — 0,4 мм (болота лесотундры) до 1 мм (хвойно-широколиственная подзона).
Максимальная величина в России 2 мм отмечена для болот Рионской низменности.
Современные отложения торфа сформировались за 10 — 12 тысяч лет. В голоцене на огромной территории России (свыше 100 млн. га) широко развиваются болото- и торфообразовательные процессы. Погребённый торф, накопившийся в периоды между оледенениями, в результате изменения базиса эрозии перекрывался рыхлыми отложениями разной мощности. Его возраст исчисляется десятками тысячелетий; в отличие от современного торфа, погребённый — характеризуется меньшей влажностью и более высокой зольностью.
Торфяная залежь от поверхности до минерального дна или до отложений сапропеля состоит чаще из нескольких видов торфа. На характер строения торфяной залежи определённой климатической зоны влияют геологические, геоморфологические, гидрогеологические, гидрологические условия каждого конкретного участка болота. Классификация торфяных залежей основана на вариантах сочетаний отдельных видов торфа по глубине, в соответствии с которыми выделяют низинную, переходную, верховую и смешанную залежи. Низшая таксономическая единица классификации — вид торфяной залежи. В Европейской части CCCP насчитывается 25 основных видов торфяных залежей, в Западной Сибири — 32.
Поисково-разведочные работы на торф — совокупность взаимосвязанных исследований и операций, направленных на выявление торфяных месторождений, геолого-экономическую их оценку и подготовку к разработке. Конечной целью этих работ является обеспечение народного хозяйства запасами торфа, достаточными для развития добычи в необходимых размерах. Поисково-разведочные работы проводятся в определённой последовательности и делятся на 3 стадии: поисковую, предварительной и детальной разведки. В состав каждой стадии входят подготовительные, полевые и лабораторно-камеральные работы.
Получение вторичных продуктов из торфа и сланцев
... алюмосиликатного компонента учтены в количестве 11,7 млн. т, что обеспечивает работу АО «Цесла» в течение 15-20 лет. ... Гипрошахт» при переработке 1230 тыс. м 3 известняков-отходов можно получить квалифицированный фракционированный щебень в количестве: фракции 20 ... Петербурга и Ленинградской области представляется дос-таточно сложным из-за сокращающегося объема гражданского, промышленного и дорожного ...
Поисковая стадия проводится на крупных мало изученных регионах и предусматривает выявление торфяных месторождений для возможной постановки разведочных работ. Выполняется в 2 подстадии. Во время этой стадии выявляются общие контуры торфяного месторождения, его геоморфологическое положение, тип растительности, гидрография, климатические, почвенные и другие характеристики. В полевых условиях на выделенных аналогах или маршрутах производят определение глубины залежи, отбор проб на ботанический состав, степень разложения, влажность и зольность торфа. Полученные данные принимают в качестве прогнозных на все выявленные торфяные месторождения с одинаковым геоморфологическим положением, сходной типичной растительностью и другими параметрами.
Стадия предварительной разведки осуществляется на торфяных месторождениях площадью свыше 1 тысяч га в границах промышленных глубин 0,7 м для определения целесообразности использования в народном хозяйстве и для обоснования постановки детальной разведки. На этой стадии составляется план торфяного месторождения, даётся его высотное обоснование, производится определение глубин залежи (зондирование) и всевозможные виды опробования (ботанические, гидрологические, гидрогеологические и другие виды исследований); строятся стратиграфические и гидрогеологические разрезы, разрезы сечений водоприёмников. По результатам обработки этих данных даётся оценка разведанных запасов торфа, определяется направление его использования, возможность осушения, обосновывается необходимость и формулируются задачи детальной разведки.
Детальная разведка проводится на месторождениях площадью свыше 10 га для составления проекта освоения торфяного месторождения. Проводятся детальные лесотаксационные и инженерно-геологические исследования, выявляются все водоприёмники и водоисточники. По сравнению с предварительной разведкой увеличивается объём и детальность всех видов исследования. Подробно изучаются растительный покров (состав, полнота, лесотаксационные показатели), пнистость торфяных залежей, химический состав и другие показатели воды с разнотипных участков месторождения (жёсткость, цвет, окисляемость, содержание гуминовых и взвешенных веществ, катионов и анионов), гидрологические показатели водных объектов и гидрогеологические данные (уровни грунтовых вод, состав грунтов) и др. По результатам детальной разведки составляется проект разработки торфяного месторождения. На всех стадиях используются материалы космической и аэрофотосъёмок, топографические карты, а также результаты научных обобщений материалов, отбираются и анализируются пробы торфа, воды. Помимо стандартных методов разработаны и внедряются геофизические методы исследования — электрокаротаж, пенетрация, радиолокационное зондирование и профилирование. При определении количественных и качественных характеристик торфяных месторождений для возможного их промышленного освоения проводятся также исследования в природоохранных целях: устанавливается наличие и продуктивность участков с ягодниками, лекарственными растениями, местами обитания редких и исчезающих видов растений и животных, выявляются залежи торфа и сапропелей для бальнеологического использования, участки и целые месторождения — регуляторы гидрологического режима рек и озёр и др. Проектирование разработки и способа переработки торфа предусматривает дифференцированное и комплексное использование торфяных залежей и выработанных торфяных месторождений.
Торф и его применение
... сильноразложившийся (на 40%) торф низинных болот. Слаборазложившийся торф со степенью разложения ниже 25% используют на подстилку животным. На компосты идет торф со степенью разложения 25—40%. Торф применяют для изготовления ... укладке штабеля в торфонавозные компосты целесообразно добавлять фосфоритную муку — 1, 5—3 кг на 100 кг компостируемого материала, а также калийные удобрения из ...
1.2. Состав и свойства торфа
Состоит из не полностью разложившихся
В ботаническом составе торфа присутствуют остатки древесины, коры и корней деревьев и кустарников, различные части травянистых растений, а также гипновых и сфагновых мхов.
Химический состав и свойства торфа тесно связаны с его типом, ботаническим составом и степенью разложения. Элементный состав (% на органическую массу): С 48-65, О 25-45, Н 4,7-7, N 0,6-3,8, S до 1,2, реже до 2,5. В компонентном составе органической массы содержание битумов (бензольных) 1,2-17 (максимум у верхового торфа высокой степени разложения), водорастворимых и легкогидролизуемых веществ 10-60 (максимум у верхового торфа моховой группы), целлюлозы 2-10, гуминовых кислот 10-50 (минимум у слаборазложившихся верховых и максимум у сильноразложившихся торфов всех типов), лигнина (негидролизуемый остаток) 3-20. Содержание макро- и микроэлементов в торфе зависит от зольности и ботанического состава. Содержание в торфе оксидов достигает (средний %): Si и Ca — 5; Al и Fe 0,2-1,6; Mg 0,1-0,7; R 0,05-0,14; микроэлементов (мг/кг): Zn до 250, Cu 0,2-85, Со и Mo 0,1-10, Mn 2-1000. Максимальное содержание этих элементов выявлено в торфе низинного типа. Содержание общего азота в органической массе торфа варьирует от 0,6 до 2,5% (верховой тип) и от 1,3 до 3,8% (низинный тип).
Торф — сложная полидисперсная многокомпонентная система; его физические свойства зависят от состава твёрдой фазы, степени её разложения или дисперсности и степени увлажнённости. В зависимости от типа и степени разложения цвет торфа варьирует от светло-жёлтого до тёмно-коричневого (верховой) и от cepo-коричневого до землисто-чёрного (низинный).
Структура верхового торфа изменяется от губчатой (моховой торф), губчато-волокнистой до пластично-вязкой (древесный торф), низинных — от войлочной, ленточно-слоистой до зернисто-комковатой. Плотность торфа зависит от влажности, степени разложения, зольности, состава минеральной и органических частей, в естественных условиях залежи достигает 800-1080 кг/м 3 ; плотность сухого вещества 1400-1700 кг/м3 . Влагоёмкость торфа в зависимости от ботанического состава и степени разложения колеблется от 6,4 до 30 кг/кг. Максимальная у верхового торфа моховой группы. Пористость достигает 96-97%, предельное напряжение на сдвиг уменьшается с ростом влагосодержания и степени разложения торфа от 3 до 35 кПа, при пенетрации (зондировании) до 400 кПа. Средняя теплота сгорания торфа 21-25 МДж/кг, увеличивается с повышением степени разложения и содержания битумов. Торф малой степени разложения имеет низкие значения коэффициента теплопроводности и удельной теплоты сгорания (10-12,5 МДж/кг), высокие значения газопоглотительной способности. Коэффициент фильтрации торфа с ненарушенной структурой изменяется от 0,1•10-5 до 4,3•10-5 м/с. Минимальные значения у торфа верхового типа высокой степени разложения, максимальная — у торфа низинного типа. При осушении коэффициент фильтрации уменьшается в несколько раз.
Свойства и состав нефти
... фракционного состава, содержания воды и солей неорганических кислот, механических примесей, парафинов, определение содержания газа ... предварительное разложение образца и определение содержания соответствующего элемента классическим весовым методом. Выбор метода разложения определяется ... Концентрацию вещества в растворе определяют по степени поглощения светового потока, прошедшего через раствор. ...
Сведения о свойствах и составе торфа, выявленные закономерности их изменения и взаимосвязи используются для решения вопросов генезиса, формирования залежей и месторождений торфа, для прогнозирования качества торфа при поисковых работах, создания региональных схем разведки, выяснения направления использования, проектирования технологии добычи и переработки торфа. Методы исследования торфа включают определение ботанического состава, степени разложения, влажности, зольности, кислотности, элементного состава торфа, содержания макро- и микроэлементов, компонентного состава органической массы (битумов, водорастворимых и легкогидролизуемых веществ, гуминовых кислот, целлюлозы, лигнина), теплоты сгорания, физико-механических свойств. Методики анализов унифицированы ГОСТами. При определении ботанического состава и степени разложения торфа используют микроскопический метод и центрифугирование; влажности — типовой метод высушивания в сушильном шкафу при температуре 105-110°С; зольности — метод сжигания в муфельной печи при температуре 800°С с предварительным высушиванием пробы до абсолютно сухого состояния; кислотности — электрометрический метод. Для выяснения элементного состава, содержания макро- и микроэлементов в торфе, состава воды и некоторых других свойств применяют типовые методы качественного и количественного химического анализа, изотопные и др. Компонентный состав органической массы исследуется методом последовательной обработки навески сухого торфа бензолом (для определения содержания битумов), 4%-ным раствором HCl (для анализа содержания водорастворимых и легкогидролизуемых веществ), 0,1 %-ным раствором NaOH (на содержание гуминовых кислот) и 80%-ным раствором H2 SO4 (для определения трудногидролизуемых веществ — целлюлозы и негидролизуемого остатка — лигнина).
Теплота сгорания определяется калориметрическим методом. Дисперсность торфа исследуют ситовым, седиментометрическим и электронно-микроскопическими методами. Предельное напряжение на сдвиг торфа определяется в полевых условиях сдвигомером-крыльчаткой.
1.3. Классификация торфа и его применение
В соответствии с составом исходного растительного материала, условиями образования торфа и его физико-химическими свойствами торф относят к одному из 3 типов: верховому, переходному
Методы и средства защиты работающих от загрязнений,
... и др. Методы и средства защиты атмосферы 7.1. Основные методы защиты атмосферы от ... среды. Ничего непонятно? Попробуй обратиться за помощью к преподавателям Система охраны атмосферного воздуха от загрязнения Включает целый комплекс взаимосвязанных методов, направленных на охрану воздушного ... основных подходов к охране атмосферного воздуха является нормирование загрязнений. Оно может касаться содержания ...
