Полимерлік битумдық композиция
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
Қ.И.Сәтбаев атындағы Қазақ Ұлттық Техникалық Университеті
Жоғарғы технологиялар және тұрақты даму институты
Қолданбалы химия кафедрасы
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Қасымханов Айбек Бекенұлы
Тақырыбы:Полимерлік битумдық композиция
5В012000 - Кәсіптік білім беру
Алматы 2014
Дипломдық жұмысты дайындау
ГРАФИГІ
Зерттелетін мәселелер тізіміне кіретін тараулар атауы
Жетекшіге көрсету уақыты
Ескертулер
Тәжірибелік бөлім
Еңбекті қорғау және техникалық қауіпсіздік бөлімі
Экономикалық бөлім
Дипломдық жұмысқа кеңес берушілер мен қалып бақылаушының
қолдары
(жұмысқа қарасты тараулардың нұсқауымен)
Тарау
Кеңес беруші (ғылыми дәрежесі, атағы)
Мерзімдері
Қолы
Қауіпсіздік және еңбекті қорғау бөлімі
Бетесова Ф.К.
т.ғ.к., аға оқытушы
Экономикалық бөлім
Биржанова Р.М.
аға оқытушы
Қалып бақылаушы
Құрманалиева Д.Т.
аға оқытушы
Жобаның жетекшісі: ____________________________Абдикар имов М.Н
(қолы)
Жобаны орындауға тапсырма алған студент:_________Қасымханов А.Б
(қолы)
Күні ____ _________2014ж.
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
Қ.И.Сәтбаев атындағы Қазақ Ұлттық Техникалық университеті
Жоғарғы технологиялар және тұрақты даму институты
Қолданбалы химия кафедрасы
ҚОРҒАУҒА ЖІБЕРІЛДІ
Кафедра меңгерушісі
Х.ғ.к. профессор
______ Г.Т.Балакаева
(қолы)
___ _______ 2014ж.
Дипломдық жұмысқа
ТҮСІНІКТЕМЕ ХАТ
Тақырыбы: Полимерлік битумдық композиция
5В012000 - Кәсіптік білім беру мамандығы бойынша
Орындаған А.Б.Қасымханов
Пікір беруші Жетекшісі
х.ғ.д.,профессор х.ғ.д.
_______ А.К.Оспанова _______ М.Н.Абдикаримов
(қолы) (қолы)
___ _________2014ж. _____ ____2014ж.
Алматы 2014
АНДАТПА
Дипломдық жұмыс бес тараудан тұрады:
oo әдеби шолу;
oo зерттеу обьектілерімен әдістері;
oo тәжірибелік бөлім;
oo экономикалық бөлім;
oo қауіпсіздік және еңбекті қорғау бөлім;
Осы дипломдық жұмыста Батыс Қазақстанның Мұнайлы-Мола кен орнының мұнайы қарастырылған.
Тәжірибелік тарауда өндеу объекттері, битумды өндіру тәсілі жайлы мәліметтер және өндірудің жобалық және тәжірибелік көрсеткіштері келтірілген.
Еңбек қорғау және қауіпсіздік техникасы тарауында қоғамның қауыпсіздікті қамтамасыз ету және еңбекті қорғаудың негізгі мақсаты мен міндеті туралы айтылған.
Қоршаған ортаны қорғау және экология тарауында қоршаған ортаға мұнайдан битумды алудың әсері,тиісті сақтану шаралары мен қоршаған ортаны қорғау жайлы мәліметтер келтірілген.
Экономикалық тарауында мұнайбитумның техникалық-экономикалық есебі көрсетілген және де осы жобаның тиімділігі есептелінген.
АННОТАЦИЯ
Дипломная работа состоит из пяти разделов:
-литобзор;
-методы и обьекты иследовани;
-экспериментальная часть;
-экономический отдел;
-охрана труда и техническая безопасность отдел;
В этой дипломной работе изучены нефтебитуминозные породы Западного Казахстана месторождения Мунайлы-Мола.
В экспериментальной части обсуждены объекты исследования,методы выделения битума и изучение информация и полученные результаты.
В разделе охраны труда и техники безопасности обсуждены методы обеспечения безопасности труда и основные цели и обязательства.
В разделе защиты окружающей среды и экологии показано влияние выделеного битума из НБП на окружащую среду, меры предосторожности и информация о защите.
В экономическом разделе приведены технико-экономические расчеты и рассчитано себестоимось работы.
SUMMARY
Diploma thesis consists of five sections :
- litobzor ;
- methods and objects isledovaniyu ;
- eksperimentny - department;
- еconomic department ;
- оccupational safety and technical security division ;
In this research paper treated oil western Kazakhstan birthplace Munaily - Мola .
On the eksperimentny department shows the objects proyzvodstvo method info proyzvodstvo bitumen and display information of experimental pokozatel .
Under occupational health and safety software TELL bezopasnsti society and the main objectives and obyazatelstva OSH .
Under The environment protection and ecology shows influence allocation of bitumen from oil to okruzhaschiyu environment , precautions, and information on the protection of the environment.
In the economic section shows the technical and economic calculations and cost of the project is targeted .
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ
9
1. ӘДЕБИ ШОЛУ
11
1.1 Мұнайбитумды қазбалар-көмірсутек шикізатының альтернативті көздері.
11
1.2 Қазақстанның мұнайбитумды қазбалары және оларды қолданудың келешегі.
12
1.3 Мұнайбитумды қазбадан табиғи битумдарды бөліп алудың әдістері.
20
1.4 Табиғи битумдардың ресурстары және олардың сипаттамасы.
22
1.4.1 Табиғи битумдар және олардың негізгі қасиеттері.
24
1.4.2 Табиғи битумдарды пайдалану(утилизациялау)
28
2. ЗЕРТТЕУ ОБЪЕКТІЛЕРІ МЕН ӘДІСТЕРІ
31
2.1 Зерттеу обьектілері
2.2 Зерттеу әдістері
33
3. ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ
34
3.1 Мұнайбитумды қазбалардан ауыр мұнайларды бөліп алу
34
3.1.1 Мұнайбитумды қазба құрамындағы органикалық бөлігін еріткіш көмегімен экстракциялау.
34
3.1.2 Су-сілтілік экстракция.
36
3.2 Мұнайбитумды қазбаның минералдық бөлігінің фракциялық құрамын зерттеу
36
3.3 Мұнайбитумды қазбаны термиялық айдау әдісімен зерттеу.
38 3.4 Композициялық материалдарды ИҚ-спектроскопиялық зерттеу.
39 4. ЭКОНОМИКАЛЫҚ БӨЛІМ
48 4.1 Мұнай өндірісінің қазіргі жағдайын бағалау.
48 4.2 Көмірсутек шикізат кен орны дамуының негізі.
49 4.3 Негізгі кен орындарының дамуы.
51 5. ҚАУІПСІЗДІК ЖӘНЕ ЕҢБЕКТІ ҚОРҒАУ БӨЛІМІ
54 5.1 Қоғамның қауыпсіздікті қамтамасыз ету және еңбекті қорғаудың негізгі мақсаты мен міндеті.
54 5.2 Өндірістік санитария
55ҚОРЫТЫНДЫ
57ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
59
АНЫҚТАМАЛАР, ШАРТТЫ БЕЛГІЛЕР ЖӘНЕ
ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР
63
КІРІСПЕ
Жұмыстың жалпы сипаттамасы. Берілген жұмыс мұнайбитумды қазбалардан ауыр мұнайларды бөліп алу және бөліп алынған битум мен мұнайбитумды қазбаларды өндіріс қалдықтарымен модификациялау мәселесіне арналды.Жұмыстың бірінші бөлімінде көмірсутектер шикізатының альтернативті көзі ретінде мұнайбитумды қазбалардың Қазақстанда таралуы және оларды қолданудың келешегіне назар аударылды. Мұнайбитумды қазбалардан табиғи битумдарды бөліп алудың өндірістік әдістері қарастырылды. Табиғи битумдар ресурстарының қорларына сипаттама берілді. Битумдардың сапалық құрамы мен физика-химиялық, химиялық және физика-механикалық қасиеттері сипатталды. Табиғи битумдарды өнеркәсіптік пайдаға асырудың тиімді жолдары көрсетілді. Екінші бөлімінде жұмыста қолданыған зерттеу объектілері сипатталды. Мұнайбитумды қазбалардан ауыр мұнайларды бөліп алудың зертхана жағдайындағы әдістеріне орын берілді. Мұнайбитумды қазбадан бөліп алынған битум мен оның негізінде алынған композициялық материалдарға ИҚ- спектроскапиялық зерттеу жүргізілгені атап өтілді.Жұмыстың үшінші бөлімінде тәжірбиелік жұмыстарға орын берілді. Мұнайбитумды қазба құрамынан ауыр мұнайды бөліп алудың экстракциялық әдістеріне, МБҚ минералдық бөлігінің фракциялық құрамын зерттеуге, жынысты термиялық айдау әдісімен зерттеуге талдау жүргізілді. Мұнайбитум мен табиғи МБҚ негізінде композициялық материалдарды модификациялауға, алынған композиттердің қасиеттерін сипаттауға орын берілді. Жұмыстың қорытынды бөлімінде магистрлік зерттеудің нәтижелері бойынша нақты қорытындылар жасалды.
Жұмыстың өзектілігі. Бүкіл әлемде отын-энергетикалық ресурстарды үнемдеуге ерекше көңіл бөлінген. Осыған орай мұнай және мұнай өнімдері тәрізді жоғары сапалы ресурстарды үнемдеу өзекті мәселелердің бірі. Берілген дипломдық жұмыста көмірсутектер шикізатының альтернативті көзі ретінде мұнайбитумды қазбаларды қолданудың келешегі зор мүмкіндіктері қарастырылды. Мұнайбитумды және органикалық бөлігі бөлінбеген табиғи қазбаны өндіріс қалдықтарымен модификациялау арқылы түрлі композициялық материалдар алудың жолдары сипатталды. Сонымен қатар экологиялық мәселелерді шешудің тиімді жолдары ұсынылды.
Жұмыстың мақсаты мұнайбитумды жыныстарды және өндіріс қалдықтарын пайдалана отырып түрлі композициялық материалдар алу. Осыған орай мынадай міндеттер шешімін тапты:
мұнайбитумды қазбалардың құрамынан ауыр мұнайларды бөліп алу;
мұнайбитумды қазбаларыдың фракциялық құрамын зерттеу;
қазба құрамынан бөліп алынған минералдық бөлігіне ол үшін мұнайбитумды қазбаны термиялық айдау әдісімен зерттеу седиментациялық талдау әдісімен зерттеу жүргізу;
мұнайбитумды қазбалардан бөліп алынған битумды өндіріс қалдықтарымен модификициялау және композициялық материалдар алу; олардың қасиеттерін сипаттау;
табиғи мұнайбитумды қазбаны өндіріс қалдықтарымен модифицерлеу және алынған композиттерге сипаттама беру.
Жұмыстың ғылыми жаңашылдығы. Мұнайбитумды қазбалардан бөліп алынған битум мен табиғи қазбаның негізінде және өндіріс қалдықтарын қолдана отырып жаңа композициялық материалдар алынды. Алынған материалдардың қасиеттеріне сипаттама берілді.
Жұмыстың практикалық құндылығы. Мұнайбитумды қазбалардан ауыр мұнайлар бөліп алынды. Алынған битум мен табиғи мұнайбитум қазба негізінде композициялық материалдар алынды. Олардың қасиеттері зерттелді. Алынған композиттердің өнеркәсіпте қолданылу мүмкіндіктері көрсетілді.
1 ӘДЕБИ ШОЛУ
1.1 Мұнайбитумды қазбалар - көмірсутек шикізатының альтернативті көздері.
Барлық әлемде қазіргі таңда химиялық және отын-энергетикалық ресурстарды, әсіресе мұнай және мұнай өнімдері тәрізді жоғарғы сапалы ресурстарды үнемдеуге көп көңіл бөлініп отыр. Оның себептері көп, дегенмен олардың ішіндегі ең бастысы - салыстырмалы түрде алғанда, әсіресе тас көмір, жанғыш сланецтер, мұнайбитумды қазбалар тәрізді пайдалы қазбалармен салыстырғанда мұнайдың әлемдік ресурсы көп емес.
Кейбір елдер бұл жағдайға алаңдаулы, сондықтан көмірсутектер көзі шикізатының әдеттен тыс және альтернативтік көздерін іздестіріп, игеруді қолға алды, ең алдымен табиғи битумдар мен жоғары тұтқыр мұнайлар, жанғыш сланецтер мен көмір араласып келген мұнайбитумды қазбаларды игеруді қолға алды. Бұл пайдалы қазбалардың ресурстары әдеттегі мұнай қорларын біршама арттырады, ал олардың кен орнының жеңіл өндірілетін тереңдікте орналасуы, тіпті беткі қабаттарда жатуы оларды іздеу, барлау және игеру жұмыстарын жеңілдетеді.
Көмірсутек шикізатының қосымша мол көзі ретінде әсіресе табиғи битумдар мен жоғары тұтқыр мұнайлардың келешегі зор. Олар әлемдегі көптеген елдер үшін белгілі. Мұнайбитумды қазбалардың қоры біздің республикамызда өте жоғары.
1987 жылы Хьюстонда (АҚШ) өткен ХII дүниежүзілік мұнай конгресінде ауыр мұнайлар мен табиғи битумның өндірілетін ресурстары, ТМД елдерін қоспағанда, 56,2 млрд м[3] және 70 млрд т.деп бағаланды. Оның ішінде 78% битум - Канаданың үлесіне келеді. Сонымен қатар, конгресте ауыр жоғары тұтқыр мұнайлардың дебиті төмен, тасымалы мен өңделуі күрделі әрі қымбат екендігі де айтылды. Жоғары тұтқыр мұнайлар мен табиғи битумдар кенін игеру барған сайын тиімсіз бола түсуде. Соған қарамастан, битумдар мен жоғары тұтқыр мұнайларды өндіру масштабы әзірге аз болса да, көптеген елдерде (АҚШ, Канада, Венесуэла және т.б) табиғи битумдар мен жоғары тұтқыр мұнайлардың түзілу жағдайлары мен орналасуының геологиялық заңдылықтарын зерттеу масштабы арта түсуде. Оларды өндірудің, тасымалдаудың және өңдеудің тәсілдері жетілдірілуде, битумды қолдану мен қоршаған ортаны қорғау мәселесі бірге қарастырылып, шешімін табуда. Битум мен ауыр мұнайлар кен орнын тиімді пайдаланудың ұқсас техникалық және экономикалық өзекті мәселелерін ТМД елдерінде де қарастырылуда. Дегенмен, көмірсутектер көзінің бұл қуатты әдеттен тыс көзі кең қолданыс таппай отырғанын айтып өтуге тиіспіз. Табиғи битумдар мен жоғары тұтқыр мұнайларды өндірудің өнеркәсіптік игеру күрделі ғылыми-техникалық мәселе болып табылады. Олардың кенін игерудің қиындығы тәжірибенің жетімсіздігінен, жоғары тұтқыр мұнайлар мен табиғи битумдардың кен орнын өңдеу, барлау жасау технологиясы мен техникасының жетімсіздігімен жетілдірілмеуінен туындап отыр.
Ауыр мұнайлар мен табиғи битумдар кәдімгі мұнайлардан сапалық құрамымен, негізгі гетероатомды және көмірсутекті компоненттер құрамымен ажыратыла отырып жаңа технологиялар мен өндіру жолдарын талап етеді. Мұнай кен орындарын пайдалану мәселелерін қарастырған Бүкілресейлік кеңестің нұсқауларында (Альметьевск, 5-8 қыркүйек) битум қорларын әр түрлі геолого-геофизикалық жағдайларда игерудің жаңа тиімді технологиялары мен техникалық құралдарын жасау бойынша тәжірибелік-өнеркәсіптік, конструкциялық және зерттеу жұмыстарын жалғастырудың қажеттілігі атап көрсетілген.
Табиғи битумдар мен жоғары тұтқырлы мұнайлардың Қазақстандағы өнеркәсіптік шоғырланған жері Каспий маңы шұңқырының оңтүстік және оңтүстік шығыс бөліктері мен Маңғыстауда (Бозащы мен Түпқараған аралдарын қоса есептегенде).
Батыс Қазақстанда битуды шикізатты іздеу-барлау жұмыстарының тарихы тереңде жатыр. Олар түрлі субьективті және обьективті себептерге байланысты бірде тоқтатылып, бірде қайта қолға алынып жалғасын тауып отырды. Дегенмен соңғы кездері Республикамызда басшы органдарының отын-энергетикалық, химиялық және жол-құрылыс саласын дамытуға деген қызығушылығына байланысты бұл жұмыстар кеңейтіліп қарқынды дами бастады.
Іс-тәжірибе көрсеткендей, жоғары тұтқыр мұнайлар мен табиғи режимді қолдану тиімсіз. Оларды өндіруде тек термиялық әдістер ғана тиімді нәтиже бермек .
Кенді шығарудың термиялық тәсілі қыздыру кезінде мұнайдың немесе битумның тұтқырлығын төмендетуге негізделген, ал бұл олардың кен қабатында қозғалғыштығын арттырады. Кен қабатына жоғары температуралы жұмысшы реагенттерді (бу, ыстық су, булы газ бен мұнайдың қабатта жану өнімдері) қысып, тығыздау процесінде мұнайды ығыстырып шығарудың барлық белгілі механизмдері көрініс береді.
1.2 Қазақстанның мұнайбитумды қазбалары және оларды қолданудың келешегі.
Табиғи битумдар кенінің орналасу (жату) жағдайына қарай негізгі төрт типін ажыратады: қабатталған, линза тәрізді, жолақ тәрізді және беткі қабаттық кен, дегенмен белгілі бір аймақта кеннің аталған кейбір түрлері ғана дамиды. Қазақстанда битумның жинақталуы негізінен екі жолмен жүзеге асқан.
Бірінші - күмбез тәрізді жайылмай шоғырлана жинақталу қозғалысының нәтижесінде пайда болатын құмтастардың түзілуі .(кирообразование). Бұндай қозғалыстар нәтижесінде бұрын түзілген кен қабаттарында саңлау, қуыстар пайда болып, мұнай тіктен-тік көтеріліп, беткі қабатқа шығып, борпылдақ тұнбаларды сіңіріп, оларды біртіндеп құмтастарға айналдырады. Құмтасты төмпешіктердің біразы ХХ ғасырдың басында-ақ белгілі болған (Мұнайлы, Беке,Талдысай), қалғандары жаңадан түзілген құмтастар болып табылады (Қарашұңғыл, Әлімбай, Шұбарқұдық және т.б) Қазақстанда битумның мұндай түрінің өнеркәсіптік мәні жоқ, ал Сахалинде, Канадада және басқа да кейбір аймақтарда битум түзілудің бұл типі негізгі болып саналады.
Екінші жолы - Мұнайдың қабаттарда біртіндеп азып, нашарлауы, кері кетуі. Алдымен мұнай жеңіл фракцияларынан айрылады және қозғалғыштығын жояды, содан кейін мұнайбитумды жыныстың беткі қабатқа шығып, кен қабатында саңлаулардың пайда болуы нәтижесінде (бұл жер қыртысының тектоникалық қозғалыстарымен байланысты) асфальтиттер мен кериттерге айналады. Каспий маңы шұңқырындағы ( Иманқара, Мортық, Қарамұрат, Қопа, Дөңгелексор, Алашақазған және т.б), Маңғышлақ (Төбежік, Белтұран т.б) тұз үсті қабаттарында табылған табиғи битумдар мен өнеркәсіптік кендердің үлкен бөлігі осы схема бойынша түзілген.
Ауыр мұнайлар мен битумдардың кені қандай жолмен түзілсе де, сірә, олардың бәрі кәдімгі мұнайлардың ұзақ уақыт әрі терең химиялық өзгерістерге түсуі нәтижесінде азып, нашарлауынан пайда болған аналогтары болса керек.
Табиғи битумдар қорының алдын-ала болжанған бағамының қаншалықты шындыққа жанасатыны Батыс Қазақстан мысалынан анық байқалады: Бұдан 25 жыл бұрын онда табиғи битумның 50 көріністері мен кен орны 125-тен 325 млн.т. дейін қоры бар деп болжанып, оның дәлелденгені 14,7 млн.тоннаны құрайды.
Дегенмен 1980 жылы битумды жыныстарды халық шаруашылығында қолданудың келешегін бағалау мақсатымен басталған кешенді зерттеулер Каспий маңының Қазақстандық бөлігі мен Солтүстік Кавказ-Маңғышлақ мұнайгазбитумды - провинциясында 100-ге жуық табиғи битумдар кені мен көріністерінің бар екенін көрсетті,олардың тек сегізі ғана зерттелген. Осыған орай болжанып отырған қорлардың көлемң де артты, авторлардың пікірінше жалпы алғанда 800 млн.т. асады: Маңғышлақта 500-ден аса және Каспий маңы шұңқырында 250 млн.т. жоғары оның үстіне бұл мөлшерлер ақырғы емес, ол белгілі кен орындарында 150-200 м тереңдікке дейін бұрғылау нәтижесінде бұдан да жоғары деңгейге өсуі мүмкін, оның үстіне жаңа кен орындары табылуы да мүмкін.
Қазақстандағы мұнайбитумды жыныстың қорының өсу мүмкіндігі туралы мәселені қарастырғанда кәдімгі мұнай мен битумдардың генетикалық және физико-химиялық жақындығын атап көрсеткен дұрыс. Олардың ұқсастығын осы уақытқа дейін кәдімгі мұнай, ауыр, өте ауыр (жоғары тұтқырлы мұнайлар мен битумдар туралы ұғымдардың бірыңғай жіктелуі жасалмаған. Нафтидтер жағдайын бағалаудың негізгі екі түрлі әдісі бар.
Біріншісі АҚШ, Канада, Венесуэла, Франция, Германияның мемлекеттік және жеке меншік компаниялары мен БҰҰ-на қарасты Институт мамандарының көзқарасын білдіреді. Олардың түсінігі бойынша CFP (Total) француз фирмасының мамандары ауыр мұнайлар Каракаста (Венесуэла) өз жіктеуін жасап ұсынды.Ол мұнайдың 10 Па тұтқырлығы кезінде өзінің тұтқырлығын жойып жартылай қатты өнім-битумға айналу қасиетіне негізделген. Ауыр және кәдімгі мұнайлардың арасындағы шек бұл жағдайда шартты түрде ғана қойылады, өйткені фирма мұнай қабаттардан кәдімгі әдістермен шығару кезінде туындайтын қиындықтар мен соған байланысты мұнай бағасының көтерілу шегін қояды. Мұнайды жеңіл, кәдімгі және ауыр мұнайларға бөлуге деген француздық сызбанұсқадағы ыңғайдың дәлелі бұған да аз. Сондықтан іс жүзіндегі мақсатпен авторлар барлық мұнайларды үш типке бөлуді ұсынды; ал ауыр мұнайларды қосымша тағы да үш класқа бөледі.
Бұл жіктеу бойынша Қазақстанның барлық табиғи битумдары ауыр мұнайлардың 2-ші және 3-ші кластарына жатады. Сонымен қатар ауыр мұнайлардың 1-ші және 4-ші кластарында:
1) Каспий маңы шұңқырының барлық мұнайлы кен орындарының тұз үсті және жартылай тұз үсті кешендері ауыр мұнайлардың жекеленген қабаттары, көкжиектері мен кендері жатады. (Құмшекті, Биікжал, Арансай, Бозоба және басқалары).
2) Каспий маңы шұңқырында көптеп кездесетін жоғары тұтқыр мұнайлардың көріністері мен кен орындары (Қара арна, Тереңөзек, Көкжиде, Құмсай, Мортықасты, Кеңқияқтың жоғарғы жақтағы кендері және т.б; Бозащы түбегінде (Қаражанбас, Солтүстік Бозащы, Жалғызтөбе) бар. Бұл мұнайлардың қасиеттері қоры бойынша кенді игеруге тиімді, (мысалы, Құмай), игеруі бойынша оларды шахталық әдіспен өндіруге болады. Ауыр мұнайлардың бұл түрлері жақын қабатта орналасқан, табиғи битумдардың шикізат ретінде аналогтары болып табылады және олардың шикізаттық қорын есептегенде есепке алынуы тиіс. Осының бәрін есептей отыра Қазақстандағы қарастырылып отырған пайдалы қазбалардың (қоры) ресурсы 1 млрд.тоннадан артады.
Біздің елімізде, бірыңғай көзқарастың болмауына қарамастан, эпинафтидтердің физикалық қасиеттері емес, битумтүзілудің генетикалық бағытын(жолын), сондай-ақ битумның өзінің құрамы мен физико-химиялық қасиеттерін ашып көрсететін жіктеу мойындалған. Бұл жіктеу бойынша эпинафтидтердің негізгі генетикалық бағыты - гипергендік, ал бұл қатардың анағұрлым кең тараған өкілдері - жоғары тұтқыр мұнайлар, малталар, асфальттар, асфальтиттер. Нафтидтердің өзіне тән диагностикалық белгілері олардың құрамындағы май фракциясы болып табылады: құрамында 65%-дан жоғары май фракциясы бар битумдар мұнайларға, 40-тан 65%-ға дейінгілері- мальталарға, 25-тен 40%-ға дейінгілері- асфальттарға жатады. Май фракциясының мөлшері бұдан төмен хлороформда еритін битум асфальтитке жатқызылып диагностикаланады.
Бұл градацияға сәйкес мұнайгаз- және битумды провинцияларда ауыр мұнайлар, ауыр мұнайлардың қалдықтары және битум жиналған жерлердің ұсақ және өнеркәсіптік кендері ауыр (жоғары тұтқыр) мұнайлар, мальталар, асфальттар және сирек асфальтиттер болып бөлінеді. Битумдардың класын анықтау үшін бұл жіктеу анағұрлым қолайлы, дегенмен эпинафтидтердің толыққанды диагностикасы мен генотипін анықтау үшін, авторлардың пікірінше, оны қазіргі гоелогия-геохимиялық және физико-химиялық зерттеулермен, бірінші кезекте молекулалық спектроскопиямен байланыстыра қарау керек.
Табиғи битумдардың химия-генетикалық табиғатын және гипергенді деградациялану деңгейін анықтау мақсатымен Қазақстандық ғалымдар да мұнайбитумды қазбалардың құрамын және минералдық, органикалық бөліктерінің қасиеттерін зерттеудің кешенді әдістерін жасауға тырысты. Маңғышлақ жер көлемі мен Каспий маңы шұңқырындағы битумдік шикізаттың геохимиялық бағасы жасалды және кен орындарынан анағұрлым өнімді қабаттарындағы битумға біртекті қанықпаған (1-2-ден 80%-ға дейін) коллекторлар анықталды.
Битумға біртекті қанықпауына байланысты оларда сұйық, жартылай сұйық және қатты битумды өнімді сіңірген коллекторлардың толып жатқан будақтары және жекеленген қабаттары мен қатпарлары, сондай-ақ битумды қабаттар мен қатпарлардың арасында жолақтар мен дақтар да кездеседі. Битумдардың өнімді қабаттары мен консистенциясының бұлай варияцияланып келуінің себептері де әр түрлі. Оның бір себебі, битум жиналу үрдісінің тектоникалық факторлармен кеңістіктік және генетикалық өзара әсерлесуінен. Биодеградация да аз рөл атқармаған, өйткені мұнайлар мен мальталардың ферментті тотығуы олардың жыныс жатқан булы кеңістіктегі көлемін кішірейтеді, және май фракциясы аз, бірақ гетероэлементті фракциясы,- әсіресе күкірт және оттекті қосылыстардың концентрациясы жоғары асфальттардың түзілуіне себепші болады .
Қазақстан битумдарын физико-химиялық және микробиологиялық терең зерттеулер тіпті бір кеннің бойында химиялық біртекті еместігін дәлелдеді. Бірақ көмірсутекті және гетероатомды компоненттері бойынша битумдар жеке қабаттарының, кеннің және кен орнының тұтастай алғанда прогрессивті тотығу деградациясы нәтижесінде бірін-бірі алмастырып отыратын төрт (IV-I) химиялы-спектральды типке бөлінеді.
Микробиологиялық және геохимиялық зерттеулер көрсеткендей, құрамында гетерокомпоненттерден күрделі эфирлер және басқа да оттекті қосылыстар көбірек болатын битумның IV типі деградациялық үрдіске анағұрлым аз ұшыраған. Биодеградацияның келесі кезеңінде мальталар битумның III және II типін түзеді. Олардың біріншісі салыстырмалы түрде нафтендер мен арендердің кең дамуымен, екіншісі - алифатикалық көмірсутектердің ерекше жоғары концентрациясымен және ішінара циклді мұнай қышқылдары мен сульфооксидтердің болуымен сипатталады. Зерттелген кен орындарында жоғары концентрациялы сульфоксидтері, мұнай қышқылдары, эфирлері және циклді көмірсутектері бар мұнайлардың дамуы (IV-II тип) битумдардың 1-ші типінің дамуымен сәйкес келеді. Сипатталған эпинафтидтердің 2-3-ші түр өзгерістері тығыздығы орташа парафинді-нафтенді мұнайлардың азды-көпті қайта түзілген гипергенді деградациясының өнімдері болып келеді де асфальтендердің аздығымен ерекшеленеді. Сондықтан мұндай органикалық тұтқыр заттар қосымша өңдеусіз тек қана техникалық категориясы төмен жол құрылысында қолданылуы мүмкін.
Сонымен, Батыс Қазақстанның табиғи битумдары жол құрылысы үшін үнемі жарай бермейтін, салыстырмалы түрде төмен сортты шикізат болып табылады. Бірақ, бұл оның өнеркәсіптің басқа салалары үшін шикізат ретіндегі бағасын төмендете алмайды. Мысалы, құрамында қышқылдар, сульфооксидтер (5-10% және одан жоғары) және эфирлердің концентрациясы жоғары 2-ші, 3-ші әсіресе, 1-ші типті битумдардың келешегі зор және мұнайды сусыздандыруда эмульгаторлар мен демульгаторлар ретінде, эмульсиялы майлар, пластификаторлар, полиэфирлік смолалар алуда, гидромелиоративтік және электрооқшаулағыш жұмыстарда, лак бояу өнеркәсібінде үнемдеу коэффициенті жоғары зат ретінде қолдануға болады.
Олар әсіресе қышқыл ортадан сирек кездесетін және асыл металдарды (Pl, Au, Ag және т.б) бөліп алу үшін сульфооксидті экстрагенттер ретінде гидрометаллургияда өте бағалы шикізат болуы мүмкін. Әзірге сульфидтер мен сульфооксидтерді өте үлкен еңбек және қаржы шығынымен мұнайдан бөлек алады, ал мұнайдағы бұл заттардың концентрациясы өте төмен (аз ғана ізден жүздеің бір бөлігіндей %- бен).
Битумның бұл түрінде олефиндер өндірісінің шикізаты - изопарафиндерді алмастыра алатын циклоалкендар мен арендердің мөлшері біршама жоғары. Ауыр ароматты мұнайлар мен битумдарды пиролиздегенде кәдімгі мұнайлардың изопарафиндеріне қарағанда олефиндер анағұрлым көп түзілетіні дәлелденген. Оның үстіне, ауыр ароматты мұнайлар мен битумдарды пиролиздегенде бензол циклопентан, циклопентадиен, изопрен, стирал және тағы басқа қосымша өнімдер алынады, әрі олардың құны мұнайдан дәстүрлі тәсілдермен бөліп алғанға қарағанда 1,5- 2,0 есе аз болады .
Табиғи битумдар сондай-ақ синтетикалық мұнай, мотор отыны және басқа да мұнай өнімдері өндірілгенде қолданыла алады. Және кәдімгі мұнаймен салыстырғанда ауыр биогенді- тотыққан мұнайлар мен битумдардың күлді компоненттері сирек кездесетін және бытыраңқы элементтерге бай (кейде өнеркәсіптік концентрациясында) болып келеді.
Осының барлығы ауыр мұнайлар мен битумдар өте бағалы және өзіндік ерекшелігі бар химиялық және отын-энергетикалық шикізат деп есептеуге мүмкіндік береді.
Табиғи битумдардың көп компонентті құрамды болып келуі оларды халық шаруашылығының түрлі саласында көп-мақсатты қолданылуына мүмкіндік береді. ТБ-ды медициналық препараттар дайындауда, коррозияға қарсы жұмыстарда, сондай-ақ каналсыз жылу трассаларын салуда түрлі көмірсутектік, химиялық,құрылыс және металлургиялық шикізат ретінде қолдану мақсатқа сәйкес, тиімді екендігі дәлелденген.
Қазақстан Республикасында алдын-ала болжам бойынша МБҚ-дың қоры барлық белгілі кен орындарының 1млрд.тоннадан астамын құрайды.100мың тоннадан 16 мың т.дизель отыны, 0,55 мың тонна нафтен қышқылдары, 0,42 мың т.сульфоксидтер, 6 мың т. пластикалық ,76мың тоннадай арнайы битум және лактар алуға болады .
Мұнайбитумды қазбалар аз зерттелген және халық шаруашылығының әр түрлі салаларында тиімді қолданылу келешегі зор. Сондай келешектерінің бірі -
Мұнайбитумды жынысты өндірудің дамытылған тәсілдерін қолдану, ірі кен орындарында олардан битум мен минералдық бөлігін бөліп алуға байланысты. Битумды бөліп алудың мынадай әдістері белгілі:
- қабат ішінде жану;
- қабат ішінде еріткішпен еріту;
- органикалық еріткішпен экстракциялау;
- су экстракциясы;
- флотация;
- термокатализдік крекинг.
Мұнайбитумды қазбадан бөліп алынған, әр түрлі полимерлік байланыстырушылармен синтетикалық каучуктермен, беттік-активті заттармен, басқа да ингредиенттермен модификацияланған битумдар жоғары гидрооқшаулағыш, коррозияға қарсы және адгезионды, тұтқыр-серпімді қасиеттерге ие; жақсарған реологиялық параметрлерге, үйкеліске төзімді. Оларды:
oo жолға төсеніш ретінде полимер-битумды тұтқыр заттар өндірісінде;
oo полимер-битумды рулонды және мастикалық төбе жабатын материалдар өндірісінде;
oo автомобильдер үшін коррозияға қарсы мастиктер(жабын) және спорт алаңдар өндірісінде жабын өндірісінде;
oo полиуретанды-битумды герметиктер өндірісінде,
oo желімдер өндірісі үшін химия өнеркәсібінде;
oo техникалық полимерлі композициялық материалдарда тұрақтандырғыштар ретінде;
oo мұнай трубаларын оқшаулау үшін қолданылатын ПВХ (поливинилхлоридті) жұқа қабық өндірісінде;
oo тотықтырғыштарға қарсы, тозуға қарсы және коррозияға қарсы присадкалар алуда;
oo конверсиялы моторотынын алуда;
oo бояулар өндірісінде;
oo битумды лактар өндірісінде;
oo (ДСП) Ағаш-қатпарлы плиталар және ағаш-талшықты плиталар(ДВП) үшін байланыстырғыштар алуда;
oo ағаш ұнтақтарын брикеттеу үшін;
oo резеңке-битумды плиталар мен материалдардың компоненттері ретінде;
oo құрылыс саласында кафельдер, кірпіштер және тротуар плиталарын дайындауда цемент-құм қоспасына қосатын гидрофобты қосымшалар ретінде қолдануға болады.
Аталған материалдар олардың белгілі аналогтарына қарағанда қасиеттері анағұрлым сапалы, тиімді. Мысалы, суық және ыстық полимер-битумды тұтқыр заттар және минералды құрам бөліктері автомобиль жолын салуда асфальт қоспа ретінде кең масштабта қолдануға болады.
Мұнайбитумды қазба мен құрамында асфальтенді-смолалы компоненттер және күкіртті қосылыстар бар мұнай қалдықтарын бірге тотықтыру негізінде жол құрылысында қолдануға болатын асфальтбетонды қоспалар алынды.
Жабын үшін қолдануға болатын антикоррозиялық гидрооқшаулағыш мастиктердің физико-механикалық сипаттамалары мынадай: Кольцо және Шар әдісі бойынша жұмсару температурасы 80-95[0]С; иненің өту тереңдігі (0,1 мм) 34-38; созылғыштығы, 4,2-4,6 см.
МБҚ-ның минералды бөлігі мынадай заттарды алу үшін қолдануға болады:
oo өңдегіш шыны плиткалар, шыныблоктар, мозаикалы плиткалар;
oo күйдірілген кірпіштер және керамзиттер;
oo шыны және шыныбұйымдар;
oo керамзиттер (МБҚ-дан бөліп алынған саз бен кокстан жасалған).
ҚР-да жасалған мұнайбитумды жыныстарды өңдеу және жаңа битумды композициялар алу тәсілдері байланыстырушы материалдар ассортиментті кеңейтуге және оларды мұнай өндіретін салада, құрылыс индустриясы кәсіпорындарында, лакты бояғыш заттар өнеркәсібінде қолдануға мүмкіндік береді.
Қазіргі кезде мұнайбитумды қазбаларды желімді мастиктер, коррозияға қарсы және жол құрылысы жабынын алу үшін қолдану мәселесі зерттеушілердің көңілін аударып отыр. Полимерлі байланыстырушы зат ретінде полиэтилен балауызы, жоғары және төмен қысымдағы полиэтилен, атактикалы пропилен, әр түрлі кубтік қалдықтар: мысалы, стиролдің ректификациясының кубтік қалдығы, май қышқылдарының кубтік қалдығы, госсиполды смола, резецкенің регенераторы және т.б.
Битумды модификациялау үшін полиизобутиленді, этиленнің пропиленмен сополимерін, сондай-ақ, каучуктерді: изопренді СКИ-3, бутадиенді С.ДБ, бутадиен-стирольді СКС-30,АРКМ-15 немесе ДСТ-30-1 (Ресей) немесе Кратон (Германия), сондай-ақ этиленнің пропиленмен сополимерлі (СКЭП) (екі еселенген), СКЭПТ (үш еселенген) және битумда ісініп онымен берік полимер-битмды немесе каучук-битумды тор түзетін, оның беріктік көрсеткіштерін, айрылу температурасын және сынғыштығын арттыратын резеңке түйіршіктерін қолданады.
Мысалы, полимер-битумды композиция алу үшін модификатор-резеңке өндірісінің қалдығы болып саналатын битумда деструкцияланған резеңке түйіршіктері; полидиенді каучук СКИ-3, жоғары қысымдағы полиэтилен (ЖҚПЭ), үш еселенген этилен-пропиленді сополимер СКЭПТ-40 және минералды май қолданылады .
Гетероатомды полимерлерді де қолданады: хлорлы полимерлер (хлорымен) немесе найрит каучугі; азоты бар полимерлер (полиуретанды), этиленнің винилацетатпен сополимері, күкірті бар полимерлер (тиокол). Қазақстан үшін табиғи битумдарды өңдеудің мәселелері маңызды және оларды өндіру органикалық бөлігін бейорганикалық бөлігінен бөліп алу және оларды халық шаруашылығында қолдану өрісінде одан әрі зерттеуді қажет етеді.
Асфальт-бетонды зауыттарда асфальтбетонды алу үшін битумды активтендіруді 160[0]С та 20 минут жүргізеді және термостаттандыру үрдісінде жұмсару температурасы 2 сағаттан кейін өзінің максимум (жоғары) мәніне жетеді, одан кейінгі 2 сағатта, бірінші сағатта жеткен мәнге дейін қайта төмендейді.
Этиленнің винилацетатпен сополимерінің қалдықтары соққыға жоғары төзімділікті, төмен температурада шытынауға төзімділікті және салыстырмалы түрде бағасының төмен болуын қамтамасыз етеді. Оптималды жағдайлар: 150-160[0]С, араластыру уақыты - 3-4 сағат.
Битумды активтендірудің келешегі зор бағыты - қазіргі таңда қайта өңделмейтің және қоқысқа лақтырып тасталатын немесе қоршаған ортаны ластандырып ірі өнеркәсіпті аймақтар мен адам тұратын алаптардың ауа бассейнін нашарлатып жағылатын өнеркәсіпттік және тұрмыстық полимер қалдықтарын қолдану болып табылады.
Қазақстанда полимербетондар қазіргі кезде жылуоқшаулағыш және жол құрылысы материалы ретінде жеткілікті дәрежеде қолданылмайды, бұл полимерлер өндірісінің болмауымен байланысты, өйткені полиэтилен мен полипропилен шығаратын зауыттар (Атырау) және полистирол шығаратын зауыт (Ақтау) қайта іске қосылу - реанимация кезінде.
Осыған байланысты, 1млрд тонна қоры бар мұнайбитумды қазбаларды және қоқысқа лақтырып тасталатын өнеркәсіптік, тұрмыстық термопластардың қалдықтарын қолдану сөзсіз іс жүзілік әрі экологиялық қызығушылық тудырады. Өйткені климат жағдайы қатал аймақтарда (Астана, Қостанай, Қарағанды, Петропавловск, Өскемен және т.б) үй жылылау және құрылыс үшін жылуоқшаулағыш берік полимербетондар алу мәселесі осы материалдарға деген күн санап өсіп отырған қажеттілік өтелмегендіктен өзекті де шешілмеген мәселе болып қалып отыр.
Спорт алаңдары мен жолдың беткі қабатының жабынын дайындауда (эксплуатациялық) пайдалану көрсеткіштерін көтеру мақсатында суық асфальтбетонды қоспаларда және коррозияға қарсы гидрооқшаулағыш төбе жабатын материалдар алуда, гидрофобты қасиет беру үшін, т.б мақсаттармен битумды латекстер қолданылады. Олардың беріктігін және жоғарыэластикалық қасиетін арттыру үшін каучуктармен, полимерлі және бейорганикалық байланыстырғыш заттармен, резеңкенің қалдықтарымен модификациялап тұтқырсерпімділік, жылуға тұрақтылық, беріктік және суыққа төзімділік қасиеттерін арттырады.
Атактикалы полипропиленді, бутадиеннің стиролмен сополимерін, винилацетаттың этиленмен сополимерін, этилен-пропиленді үшесленген сополимерін (СКЭПТ), поливинилхлоридті, бутадиенді, бутадиен-нитрильді, бутадиен-стирольді изопрен каучуктерін қолдану жағдайлары белгілі.
Дегенмен, бұл ингредиенттерді біртекті күйге келтіріп араластыру мәселесі қиындық туғызады, өйткені бірқатар полимерлердің балқу температуралары олардың айрылу температурасына жақын, ал қатты каучуктердің битуммен қоспада гомогенді жүйеге келуі қиын .
Жұмыста жамылтқы материалдар мен желімдеуші мастиктерге жүргізілген термомеханикалық зерттеулер битумның 0[0]С-та жұмсарып, +20[0]С-та тұтқыр ағатын күйге өтетінін және 100% деструкцияға 40[0]С-та қол жеткізуге болатынын көрсетеді. Жоғары эластикалық информация аймағы болмайды. Гидрооқшаулағыш битум-рубероидты жамылтқылар температураның бір шектен екінші шекке көп қайтара ауысып өзгеруін көтере алмайды, мысалы қыс мезгілден жазға немесе керісінше болғанда, беріктік физико-механикалық параметрлері жоғары емес, бұл полимербитумды - композициялар алу қажеттігін тудырады. Битумды латекстердің сұйық синтетикалық каучуктармен және полимерлі байланыстырғыштармен бірге қосылуы және олардың модификациялануы мәселелерін зерттеу, сөйтіп берік монолитті спорт жамылтқыларын жасау ерекше қызығушылық тудырып отыр.
Қазақстан үшін табиғи битумдарды өндіру, оның органикалық бөлігін минералдық бөлігінен бөліп алу және оларды халық шаруашылығында қолдану үлкен маңызға ие, өйткені бүгінгі күні технико-механикалық көрсеткіштері бойынша табиғи битумдар, жоғары тұтқыр мұнайлар және ауыр мұнайлардың қалдық химиялық және отын-энергетикалық ресурстардың негізгі көздерімен бір қатарда тұр.
1.3 Мұнайбитумды қазбадан табиғи битумдарды бөліп алудың әдістері.
Табиғи битумдар мұнайлардан саналық құрамы және негізгі гетероатомдық және көмірсутектік компоненттерінің концентрациясы бойынша қатты ажыратылады, сондықтан өндірудің тасымалдау, қоймаларда сақтау және қайта өңдеудің жаңа технологиясы мен жолдарын талап етеді.
1) Рудниктік әдіс (карьерлік, шахталар тазарту жұмыстар жүйесімен қоса алғанда) : қазбаны жоғарғы қабатқа шығарады, одан кейін битумды экстракциялайды және жасанды сұйық отынмен басқа да өнімдерді өндіреді.
2) Өндірудің шахталлық (дренажды) жүйесі: кен шығарылып жатқан жерді тесіп, шығарылған скважиналардың дренажды жүйесі арқылы битумды жынысты шығармай-ақ, битумды шахтада өндіреді.
3) Скважиналық қатпарлар ішіндегі әдіс: скважинаның жоғарғы қабатынан шығарылған саңлау арқылы битумды қатпарға термиялық немесе басқа әсермен әсер ету арқылы битумды бөліп алады.
Мұнай мен битум өндірудің кен шығару (рудалық) әдісінің ғасырлық тарихы бар.
Повалжье аудандары мен кавказда құдықтар, штольнялар (кен қазылған жерлер), ұсақ шахталар бұрын да болған ХХ ғасырдың басында Батыс Украина озокеритті шахталық тазарту әдісімен өндірген. 1913 жылдан 1943 жылға дейін Шүгір кен орнында Татарстан асфальттарды 4 штольняда өндіруді жүзеге асырған. Онда тұрғызылған зауыттың битумды құм өндіру өнімділігі 500 мың м[3] жеткен. Битумды жынысты карьерлік әдіспен өндіру 50 жылдардан бастап Әзербайжандағы Қырмаңы кен орнында тәжірибелі түрде жүргізіле бастады. Кен шығару үшін ашылған жердің көлемі 0,8 м, карьердің өнімділігі - тәулігіне 125 м[3] болды [37]. Ижемек кен орнында асфальтитерді (Коми АССР) және кейбір ұсақ кен орындарында озокериттерді ашық түрде өндіру Орта Азияда жүргізілді. Өнім көлемі онша үлкен емес, битумдар жергілікті жердің қажеттілігіне қолданылды.
Қазіргі кезде Оренбург облысында Садкинск кен орнында асфальттарда және Бориславск озокерит кен орны тексеріліп, дайындау үстінде.
Бірнеше Кира (құмдақ тас) қазбасы кен орны Қазақстанда дайындалуда, оның өнімі жол және құрылыс материалы ретінде қолданылады.
Битумды карьерлік әдіспен өндірудің бай тәжірибесі Канадада жинақталған. Атабасканың теңдесі жоқ қоры бар (120 млрд. т) битумды кен орнында жасанды сұйық отын өндіретін екі ірі кешен жұмыс істеуде. Әрқайсысы карьер мен кен байыту зауытынан тұрады. Өңделетін карьердің әрқайсысы 4,2х7,5 км, тереңдігі - 90 м дейін ашылған жердің қалыңдығы 10-20 м. Бірінші кешен - Синкор - 1967 жылдан бастап жұмыс істеп келеді, ол жылына 3 млн.м[3] жасанды сұйық отын, 90 мың т.кокс және 100 мың т кәдімгі күкіртті өндіреді. Екінші кешені - Синкруд,- 1978 жылы іске қосылған өнімділігі жылына 7,3 млн м[3], тәулігіне 1000 т кәдімгі күкірт және 3 млн м[3] тәулігіне отын газын өндіреді. Кешенді кеңейту жоспарлануда, бұл 25 жыл кешен жұмыс істеген кезеңде 160 млн.т ЖСО (жасанды сұйық отын) алуға мүмкіндік береді. Түрлі бағалауға қарағанда оның өнімі 1 тоннаға 153-210 доллар өзіндік құнды құрайды [1,29,30,32].
Шахталық әдіс Францияда, ФРГ, Румыния, Жапонияда қолданылған. Соңғы жылдары мұнайларды шахталық әдіспен өндіруге шет елде қызығушылық артып келеді, оған АҚШ-да Керн-Ривер кен орнында, Канадада, Атабаскада және Румынияда Сарате Монтеору кен орындарында мұнай шығаратын шахталар мен туннельдердің құрылысы туралы жазылған мақалалар дәлел. Канадада жобаланып отырған термошахтаның өндірген битумының өзіндік құны 1т.үшін 35 доллар деп бағаланады.
Жоғары тұтқыр мұнайларды термошахталық әдіспен өнеркәсіптік өндіру масштабы бойынша Коми АССР-дағы Ярегский кен орны ерекшеленеді. Іске қосылғалы бері 8-10 жыл өткеннен кейін де оның жекеленген учаскілерінде мұнай өндірудің жоғары деңгейі (40-50%), сондай-ақ жоғары технико-экономикалық көрсеткіштер сақталынып отыр. Жоғары тұтқыр мұнай өндірудің өзіндік құнымен сәйкес келеді [19].
Табиғи битумдар мен жоғары тұтқыр мұнайларды өндірудің скважиналық әдісі 50-ші жылдардан бастап Канадада, АҚШ-да, Венесуэлада және басқа да бірқатар елдерде (Италия, Мексика, ҚХР) сыналып келеді. 87-сі бу жылу әсерімен түрлі модификацияға ұшыраумен байланысты 120 жоба белгілі. Жобалардың деншілігінде зерттеу обьектісі болып терригенді жыныс болып келген кендер таңдап алынған. Битумды бөліп алу коэффициенті бу-жылумен әсер еткенде 20-45%, қатпар ішіндегі жану кезінде 30-55%, ал жекеленген жағдайларда ол 60-75%-ға жетеді [21,28-30].
Ресейде табиғи битумдарды скважиналық әдіспен шығарудың тәжірибелік сынақтары Татарстанның Сугушминск Мордово-Кармальск кен орындарында жүргізілуде.
Табиғи битумдарды өндіру тәсілдері көбінесе олардың өңдеу әдістерін де анықтап береді. Мұнайбитумды жыныстың 80-90%-ы шығарылатын өндірудің рудниктік тәсілі барлық минералдық шикізатты кешенді түрде қолдануға мүмкіндік береді. Бұл тәсілмен битумды бөліп алудың технологиялық схемасы мынадай түрлерге бөлінеді: а) органикалық еріткішпен) экстракциялау, ә) беткі-активтік заттар ерітіндісімен экстракциялау, б) термиялық бөліп алу, в) комбинациялық әдістер.
Мұнайбитумды қазбаны өңдеудің шахталық және карьерлік тәсілдері тіпті жағымсыз геологиялық жағдайлардың өзінде тас көмірді өндіруден 1,7-2,5 есе тиімдірек .
1.4. Табиғи битумдардың ресурстары және олардың сипаттамасы.
1978 жылы Бүкілодақтық мұнай ғылыми-зерттеу геологиялық барлау институты (ВНИГРИ) және Бүкілодақтық рудалы емес пайдалы қазбалар геологиясы ғылыми-зерттеу институты берген эксперттік бағаға қарағанда ТМД табиғи битумдардың біршама қоры бар. Табиғи битумдардың әр түрлі категорияларының қатынасы мынадай түрде: А+В+С1 категорияларының ресурсы 0,1%-дан төмен, С2 категориясы - 7,7%, Д1 - 92,8%.
Битумдардың болжанып отырған ресурстары мен қорының көлеміне қарай 5 топқа бөлуге болады. Бәрінен де ұсақ және кішігірім топтары көп тараған, олардың үлесі 8,9%-ды құрайды. Ал, үлкен және ірі топтары, Шығыс Сібірде, Коми және Татарияда, Архангельск облысында орналасқан, ТМД-да болжанған барлық табиғи ресурстардың тең жартысынан сәл аз бөлігін құрайды.
Кесте 1- ТМД-дағы табиғи битумдардың қоры мен болжанған ресурстары бойынша жинақталған топтары
Ресурстары
Табиғи битумның жинақтары
Табиғи битум жинақтарының мөлшері%
Табиғи битумдардың ресурстары%
Млн.т
1-ден аз
Ұсақ топтары
38,1
0,7
1-10
Аса үлкен емес
37,6
8,2
10-100
Орташалары
21,8
49,3
100-500
Үлкендері
1,7
10,5
500-ден көбі
Ірі жинақтары
0,8
31,3
Ресурстардың үлкен бөліктер өнімді қатпарлары карбонатты жыныстардан құралған кендерге, үштен бір бөлігі (31%) терригенді жыныстардан құралған кендерде орналасқан. ТМД-ның ресурсының тең жартысы дерлік (43,1%) жердің бетіне шығатын кендерде жатыр. Дегенмен бұл ұсақ және аса үлкен емес кендер. Оларға жатпайтын шығыс Сібір, Колш, Архангельск және Маңғышлақ облыстарының табиғи битумдар жинақтары.
ТМД-ның ТБ ресурстары мен қорлары (87,2) төмен (1-3%) және орташа
(3-5%) мөлшерлі битумы бар жыныстардың құрамында. Оның үстіне битум көп жинақталған Шығыс Сібір және Колш тәрізді аудандарда, барлық болжанған битумдар мөлшері төмен коллекторлармен байланысты (3-кесте).
Битумның мөлшері жоғары (ТМД-ның ТБ ресурстары мен қорлары (87,2) төмен (1-3%) және орташа (3-5%) мөлшерлі битумы бар жыныстардың құрамында. Оның үстіне битум көп жинақталған Шығыс Сібір және Колш тәрізді аудандарда, барлық болжанған битумдар мөлшері төмен коллекторлармен байланысты (3-кесте).
Битумның мөлшері жоғары (10%-дан жоғары) жинақтар Оренбург, Куйбышев, Маңғышлақ, Гурьев, Ақтөбенің және Сахалиннің территориясында, бірақ олар ұсақ және кішігірім топтарға жатады.
Табиғи ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Қ.И.Сәтбаев атындағы Қазақ Ұлттық Техникалық Университеті
Жоғарғы технологиялар және тұрақты даму институты
Қолданбалы химия кафедрасы
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Қасымханов Айбек Бекенұлы
Тақырыбы:Полимерлік битумдық композиция
5В012000 - Кәсіптік білім беру
Алматы 2014
Дипломдық жұмысты дайындау
ГРАФИГІ
Зерттелетін мәселелер тізіміне кіретін тараулар атауы
Жетекшіге көрсету уақыты
Ескертулер
Тәжірибелік бөлім
Еңбекті қорғау және техникалық қауіпсіздік бөлімі
Экономикалық бөлім
Дипломдық жұмысқа кеңес берушілер мен қалып бақылаушының
қолдары
(жұмысқа қарасты тараулардың нұсқауымен)
Тарау
Кеңес беруші (ғылыми дәрежесі, атағы)
Мерзімдері
Қолы
Қауіпсіздік және еңбекті қорғау бөлімі
Бетесова Ф.К.
т.ғ.к., аға оқытушы
Экономикалық бөлім
Биржанова Р.М.
аға оқытушы
Қалып бақылаушы
Құрманалиева Д.Т.
аға оқытушы
Жобаның жетекшісі: ____________________________Абдикар имов М.Н
(қолы)
Жобаны орындауға тапсырма алған студент:_________Қасымханов А.Б
(қолы)
Күні ____ _________2014ж.
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
Қ.И.Сәтбаев атындағы Қазақ Ұлттық Техникалық университеті
Жоғарғы технологиялар және тұрақты даму институты
Қолданбалы химия кафедрасы
ҚОРҒАУҒА ЖІБЕРІЛДІ
Кафедра меңгерушісі
Х.ғ.к. профессор
______ Г.Т.Балакаева
(қолы)
___ _______ 2014ж.
Дипломдық жұмысқа
ТҮСІНІКТЕМЕ ХАТ
Тақырыбы: Полимерлік битумдық композиция
5В012000 - Кәсіптік білім беру мамандығы бойынша
Орындаған А.Б.Қасымханов
Пікір беруші Жетекшісі
х.ғ.д.,профессор х.ғ.д.
_______ А.К.Оспанова _______ М.Н.Абдикаримов
(қолы) (қолы)
___ _________2014ж. _____ ____2014ж.
Алматы 2014
АНДАТПА
Дипломдық жұмыс бес тараудан тұрады:
oo әдеби шолу;
oo зерттеу обьектілерімен әдістері;
oo тәжірибелік бөлім;
oo экономикалық бөлім;
oo қауіпсіздік және еңбекті қорғау бөлім;
Осы дипломдық жұмыста Батыс Қазақстанның Мұнайлы-Мола кен орнының мұнайы қарастырылған.
Тәжірибелік тарауда өндеу объекттері, битумды өндіру тәсілі жайлы мәліметтер және өндірудің жобалық және тәжірибелік көрсеткіштері келтірілген.
Еңбек қорғау және қауіпсіздік техникасы тарауында қоғамның қауыпсіздікті қамтамасыз ету және еңбекті қорғаудың негізгі мақсаты мен міндеті туралы айтылған.
Қоршаған ортаны қорғау және экология тарауында қоршаған ортаға мұнайдан битумды алудың әсері,тиісті сақтану шаралары мен қоршаған ортаны қорғау жайлы мәліметтер келтірілген.
Экономикалық тарауында мұнайбитумның техникалық-экономикалық есебі көрсетілген және де осы жобаның тиімділігі есептелінген.
АННОТАЦИЯ
Дипломная работа состоит из пяти разделов:
-литобзор;
-методы и обьекты иследовани;
-экспериментальная часть;
-экономический отдел;
-охрана труда и техническая безопасность отдел;
В этой дипломной работе изучены нефтебитуминозные породы Западного Казахстана месторождения Мунайлы-Мола.
В экспериментальной части обсуждены объекты исследования,методы выделения битума и изучение информация и полученные результаты.
В разделе охраны труда и техники безопасности обсуждены методы обеспечения безопасности труда и основные цели и обязательства.
В разделе защиты окружающей среды и экологии показано влияние выделеного битума из НБП на окружащую среду, меры предосторожности и информация о защите.
В экономическом разделе приведены технико-экономические расчеты и рассчитано себестоимось работы.
SUMMARY
Diploma thesis consists of five sections :
- litobzor ;
- methods and objects isledovaniyu ;
- eksperimentny - department;
- еconomic department ;
- оccupational safety and technical security division ;
In this research paper treated oil western Kazakhstan birthplace Munaily - Мola .
On the eksperimentny department shows the objects proyzvodstvo method info proyzvodstvo bitumen and display information of experimental pokozatel .
Under occupational health and safety software TELL bezopasnsti society and the main objectives and obyazatelstva OSH .
Under The environment protection and ecology shows influence allocation of bitumen from oil to okruzhaschiyu environment , precautions, and information on the protection of the environment.
In the economic section shows the technical and economic calculations and cost of the project is targeted .
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ
9
1. ӘДЕБИ ШОЛУ
11
1.1 Мұнайбитумды қазбалар-көмірсутек шикізатының альтернативті көздері.
11
1.2 Қазақстанның мұнайбитумды қазбалары және оларды қолданудың келешегі.
12
1.3 Мұнайбитумды қазбадан табиғи битумдарды бөліп алудың әдістері.
20
1.4 Табиғи битумдардың ресурстары және олардың сипаттамасы.
22
1.4.1 Табиғи битумдар және олардың негізгі қасиеттері.
24
1.4.2 Табиғи битумдарды пайдалану(утилизациялау)
28
2. ЗЕРТТЕУ ОБЪЕКТІЛЕРІ МЕН ӘДІСТЕРІ
31
2.1 Зерттеу обьектілері
2.2 Зерттеу әдістері
33
3. ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ
34
3.1 Мұнайбитумды қазбалардан ауыр мұнайларды бөліп алу
34
3.1.1 Мұнайбитумды қазба құрамындағы органикалық бөлігін еріткіш көмегімен экстракциялау.
34
3.1.2 Су-сілтілік экстракция.
36
3.2 Мұнайбитумды қазбаның минералдық бөлігінің фракциялық құрамын зерттеу
36
3.3 Мұнайбитумды қазбаны термиялық айдау әдісімен зерттеу.
38 3.4 Композициялық материалдарды ИҚ-спектроскопиялық зерттеу.
39 4. ЭКОНОМИКАЛЫҚ БӨЛІМ
48 4.1 Мұнай өндірісінің қазіргі жағдайын бағалау.
48 4.2 Көмірсутек шикізат кен орны дамуының негізі.
49 4.3 Негізгі кен орындарының дамуы.
51 5. ҚАУІПСІЗДІК ЖӘНЕ ЕҢБЕКТІ ҚОРҒАУ БӨЛІМІ
54 5.1 Қоғамның қауыпсіздікті қамтамасыз ету және еңбекті қорғаудың негізгі мақсаты мен міндеті.
54 5.2 Өндірістік санитария
55ҚОРЫТЫНДЫ
57ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
59
АНЫҚТАМАЛАР, ШАРТТЫ БЕЛГІЛЕР ЖӘНЕ
ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР
63
КІРІСПЕ
Жұмыстың жалпы сипаттамасы. Берілген жұмыс мұнайбитумды қазбалардан ауыр мұнайларды бөліп алу және бөліп алынған битум мен мұнайбитумды қазбаларды өндіріс қалдықтарымен модификациялау мәселесіне арналды.Жұмыстың бірінші бөлімінде көмірсутектер шикізатының альтернативті көзі ретінде мұнайбитумды қазбалардың Қазақстанда таралуы және оларды қолданудың келешегіне назар аударылды. Мұнайбитумды қазбалардан табиғи битумдарды бөліп алудың өндірістік әдістері қарастырылды. Табиғи битумдар ресурстарының қорларына сипаттама берілді. Битумдардың сапалық құрамы мен физика-химиялық, химиялық және физика-механикалық қасиеттері сипатталды. Табиғи битумдарды өнеркәсіптік пайдаға асырудың тиімді жолдары көрсетілді. Екінші бөлімінде жұмыста қолданыған зерттеу объектілері сипатталды. Мұнайбитумды қазбалардан ауыр мұнайларды бөліп алудың зертхана жағдайындағы әдістеріне орын берілді. Мұнайбитумды қазбадан бөліп алынған битум мен оның негізінде алынған композициялық материалдарға ИҚ- спектроскапиялық зерттеу жүргізілгені атап өтілді.Жұмыстың үшінші бөлімінде тәжірбиелік жұмыстарға орын берілді. Мұнайбитумды қазба құрамынан ауыр мұнайды бөліп алудың экстракциялық әдістеріне, МБҚ минералдық бөлігінің фракциялық құрамын зерттеуге, жынысты термиялық айдау әдісімен зерттеуге талдау жүргізілді. Мұнайбитум мен табиғи МБҚ негізінде композициялық материалдарды модификациялауға, алынған композиттердің қасиеттерін сипаттауға орын берілді. Жұмыстың қорытынды бөлімінде магистрлік зерттеудің нәтижелері бойынша нақты қорытындылар жасалды.
Жұмыстың өзектілігі. Бүкіл әлемде отын-энергетикалық ресурстарды үнемдеуге ерекше көңіл бөлінген. Осыған орай мұнай және мұнай өнімдері тәрізді жоғары сапалы ресурстарды үнемдеу өзекті мәселелердің бірі. Берілген дипломдық жұмыста көмірсутектер шикізатының альтернативті көзі ретінде мұнайбитумды қазбаларды қолданудың келешегі зор мүмкіндіктері қарастырылды. Мұнайбитумды және органикалық бөлігі бөлінбеген табиғи қазбаны өндіріс қалдықтарымен модификациялау арқылы түрлі композициялық материалдар алудың жолдары сипатталды. Сонымен қатар экологиялық мәселелерді шешудің тиімді жолдары ұсынылды.
Жұмыстың мақсаты мұнайбитумды жыныстарды және өндіріс қалдықтарын пайдалана отырып түрлі композициялық материалдар алу. Осыған орай мынадай міндеттер шешімін тапты:
мұнайбитумды қазбалардың құрамынан ауыр мұнайларды бөліп алу;
мұнайбитумды қазбаларыдың фракциялық құрамын зерттеу;
қазба құрамынан бөліп алынған минералдық бөлігіне ол үшін мұнайбитумды қазбаны термиялық айдау әдісімен зерттеу седиментациялық талдау әдісімен зерттеу жүргізу;
мұнайбитумды қазбалардан бөліп алынған битумды өндіріс қалдықтарымен модификициялау және композициялық материалдар алу; олардың қасиеттерін сипаттау;
табиғи мұнайбитумды қазбаны өндіріс қалдықтарымен модифицерлеу және алынған композиттерге сипаттама беру.
Жұмыстың ғылыми жаңашылдығы. Мұнайбитумды қазбалардан бөліп алынған битум мен табиғи қазбаның негізінде және өндіріс қалдықтарын қолдана отырып жаңа композициялық материалдар алынды. Алынған материалдардың қасиеттеріне сипаттама берілді.
Жұмыстың практикалық құндылығы. Мұнайбитумды қазбалардан ауыр мұнайлар бөліп алынды. Алынған битум мен табиғи мұнайбитум қазба негізінде композициялық материалдар алынды. Олардың қасиеттері зерттелді. Алынған композиттердің өнеркәсіпте қолданылу мүмкіндіктері көрсетілді.
1 ӘДЕБИ ШОЛУ
1.1 Мұнайбитумды қазбалар - көмірсутек шикізатының альтернативті көздері.
Барлық әлемде қазіргі таңда химиялық және отын-энергетикалық ресурстарды, әсіресе мұнай және мұнай өнімдері тәрізді жоғарғы сапалы ресурстарды үнемдеуге көп көңіл бөлініп отыр. Оның себептері көп, дегенмен олардың ішіндегі ең бастысы - салыстырмалы түрде алғанда, әсіресе тас көмір, жанғыш сланецтер, мұнайбитумды қазбалар тәрізді пайдалы қазбалармен салыстырғанда мұнайдың әлемдік ресурсы көп емес.
Кейбір елдер бұл жағдайға алаңдаулы, сондықтан көмірсутектер көзі шикізатының әдеттен тыс және альтернативтік көздерін іздестіріп, игеруді қолға алды, ең алдымен табиғи битумдар мен жоғары тұтқыр мұнайлар, жанғыш сланецтер мен көмір араласып келген мұнайбитумды қазбаларды игеруді қолға алды. Бұл пайдалы қазбалардың ресурстары әдеттегі мұнай қорларын біршама арттырады, ал олардың кен орнының жеңіл өндірілетін тереңдікте орналасуы, тіпті беткі қабаттарда жатуы оларды іздеу, барлау және игеру жұмыстарын жеңілдетеді.
Көмірсутек шикізатының қосымша мол көзі ретінде әсіресе табиғи битумдар мен жоғары тұтқыр мұнайлардың келешегі зор. Олар әлемдегі көптеген елдер үшін белгілі. Мұнайбитумды қазбалардың қоры біздің республикамызда өте жоғары.
1987 жылы Хьюстонда (АҚШ) өткен ХII дүниежүзілік мұнай конгресінде ауыр мұнайлар мен табиғи битумның өндірілетін ресурстары, ТМД елдерін қоспағанда, 56,2 млрд м[3] және 70 млрд т.деп бағаланды. Оның ішінде 78% битум - Канаданың үлесіне келеді. Сонымен қатар, конгресте ауыр жоғары тұтқыр мұнайлардың дебиті төмен, тасымалы мен өңделуі күрделі әрі қымбат екендігі де айтылды. Жоғары тұтқыр мұнайлар мен табиғи битумдар кенін игеру барған сайын тиімсіз бола түсуде. Соған қарамастан, битумдар мен жоғары тұтқыр мұнайларды өндіру масштабы әзірге аз болса да, көптеген елдерде (АҚШ, Канада, Венесуэла және т.б) табиғи битумдар мен жоғары тұтқыр мұнайлардың түзілу жағдайлары мен орналасуының геологиялық заңдылықтарын зерттеу масштабы арта түсуде. Оларды өндірудің, тасымалдаудың және өңдеудің тәсілдері жетілдірілуде, битумды қолдану мен қоршаған ортаны қорғау мәселесі бірге қарастырылып, шешімін табуда. Битум мен ауыр мұнайлар кен орнын тиімді пайдаланудың ұқсас техникалық және экономикалық өзекті мәселелерін ТМД елдерінде де қарастырылуда. Дегенмен, көмірсутектер көзінің бұл қуатты әдеттен тыс көзі кең қолданыс таппай отырғанын айтып өтуге тиіспіз. Табиғи битумдар мен жоғары тұтқыр мұнайларды өндірудің өнеркәсіптік игеру күрделі ғылыми-техникалық мәселе болып табылады. Олардың кенін игерудің қиындығы тәжірибенің жетімсіздігінен, жоғары тұтқыр мұнайлар мен табиғи битумдардың кен орнын өңдеу, барлау жасау технологиясы мен техникасының жетімсіздігімен жетілдірілмеуінен туындап отыр.
Ауыр мұнайлар мен табиғи битумдар кәдімгі мұнайлардан сапалық құрамымен, негізгі гетероатомды және көмірсутекті компоненттер құрамымен ажыратыла отырып жаңа технологиялар мен өндіру жолдарын талап етеді. Мұнай кен орындарын пайдалану мәселелерін қарастырған Бүкілресейлік кеңестің нұсқауларында (Альметьевск, 5-8 қыркүйек) битум қорларын әр түрлі геолого-геофизикалық жағдайларда игерудің жаңа тиімді технологиялары мен техникалық құралдарын жасау бойынша тәжірибелік-өнеркәсіптік, конструкциялық және зерттеу жұмыстарын жалғастырудың қажеттілігі атап көрсетілген.
Табиғи битумдар мен жоғары тұтқырлы мұнайлардың Қазақстандағы өнеркәсіптік шоғырланған жері Каспий маңы шұңқырының оңтүстік және оңтүстік шығыс бөліктері мен Маңғыстауда (Бозащы мен Түпқараған аралдарын қоса есептегенде).
Батыс Қазақстанда битуды шикізатты іздеу-барлау жұмыстарының тарихы тереңде жатыр. Олар түрлі субьективті және обьективті себептерге байланысты бірде тоқтатылып, бірде қайта қолға алынып жалғасын тауып отырды. Дегенмен соңғы кездері Республикамызда басшы органдарының отын-энергетикалық, химиялық және жол-құрылыс саласын дамытуға деген қызығушылығына байланысты бұл жұмыстар кеңейтіліп қарқынды дами бастады.
Іс-тәжірибе көрсеткендей, жоғары тұтқыр мұнайлар мен табиғи режимді қолдану тиімсіз. Оларды өндіруде тек термиялық әдістер ғана тиімді нәтиже бермек .
Кенді шығарудың термиялық тәсілі қыздыру кезінде мұнайдың немесе битумның тұтқырлығын төмендетуге негізделген, ал бұл олардың кен қабатында қозғалғыштығын арттырады. Кен қабатына жоғары температуралы жұмысшы реагенттерді (бу, ыстық су, булы газ бен мұнайдың қабатта жану өнімдері) қысып, тығыздау процесінде мұнайды ығыстырып шығарудың барлық белгілі механизмдері көрініс береді.
1.2 Қазақстанның мұнайбитумды қазбалары және оларды қолданудың келешегі.
Табиғи битумдар кенінің орналасу (жату) жағдайына қарай негізгі төрт типін ажыратады: қабатталған, линза тәрізді, жолақ тәрізді және беткі қабаттық кен, дегенмен белгілі бір аймақта кеннің аталған кейбір түрлері ғана дамиды. Қазақстанда битумның жинақталуы негізінен екі жолмен жүзеге асқан.
Бірінші - күмбез тәрізді жайылмай шоғырлана жинақталу қозғалысының нәтижесінде пайда болатын құмтастардың түзілуі .(кирообразование). Бұндай қозғалыстар нәтижесінде бұрын түзілген кен қабаттарында саңлау, қуыстар пайда болып, мұнай тіктен-тік көтеріліп, беткі қабатқа шығып, борпылдақ тұнбаларды сіңіріп, оларды біртіндеп құмтастарға айналдырады. Құмтасты төмпешіктердің біразы ХХ ғасырдың басында-ақ белгілі болған (Мұнайлы, Беке,Талдысай), қалғандары жаңадан түзілген құмтастар болып табылады (Қарашұңғыл, Әлімбай, Шұбарқұдық және т.б) Қазақстанда битумның мұндай түрінің өнеркәсіптік мәні жоқ, ал Сахалинде, Канадада және басқа да кейбір аймақтарда битум түзілудің бұл типі негізгі болып саналады.
Екінші жолы - Мұнайдың қабаттарда біртіндеп азып, нашарлауы, кері кетуі. Алдымен мұнай жеңіл фракцияларынан айрылады және қозғалғыштығын жояды, содан кейін мұнайбитумды жыныстың беткі қабатқа шығып, кен қабатында саңлаулардың пайда болуы нәтижесінде (бұл жер қыртысының тектоникалық қозғалыстарымен байланысты) асфальтиттер мен кериттерге айналады. Каспий маңы шұңқырындағы ( Иманқара, Мортық, Қарамұрат, Қопа, Дөңгелексор, Алашақазған және т.б), Маңғышлақ (Төбежік, Белтұран т.б) тұз үсті қабаттарында табылған табиғи битумдар мен өнеркәсіптік кендердің үлкен бөлігі осы схема бойынша түзілген.
Ауыр мұнайлар мен битумдардың кені қандай жолмен түзілсе де, сірә, олардың бәрі кәдімгі мұнайлардың ұзақ уақыт әрі терең химиялық өзгерістерге түсуі нәтижесінде азып, нашарлауынан пайда болған аналогтары болса керек.
Табиғи битумдар қорының алдын-ала болжанған бағамының қаншалықты шындыққа жанасатыны Батыс Қазақстан мысалынан анық байқалады: Бұдан 25 жыл бұрын онда табиғи битумның 50 көріністері мен кен орны 125-тен 325 млн.т. дейін қоры бар деп болжанып, оның дәлелденгені 14,7 млн.тоннаны құрайды.
Дегенмен 1980 жылы битумды жыныстарды халық шаруашылығында қолданудың келешегін бағалау мақсатымен басталған кешенді зерттеулер Каспий маңының Қазақстандық бөлігі мен Солтүстік Кавказ-Маңғышлақ мұнайгазбитумды - провинциясында 100-ге жуық табиғи битумдар кені мен көріністерінің бар екенін көрсетті,олардың тек сегізі ғана зерттелген. Осыған орай болжанып отырған қорлардың көлемң де артты, авторлардың пікірінше жалпы алғанда 800 млн.т. асады: Маңғышлақта 500-ден аса және Каспий маңы шұңқырында 250 млн.т. жоғары оның үстіне бұл мөлшерлер ақырғы емес, ол белгілі кен орындарында 150-200 м тереңдікке дейін бұрғылау нәтижесінде бұдан да жоғары деңгейге өсуі мүмкін, оның үстіне жаңа кен орындары табылуы да мүмкін.
Қазақстандағы мұнайбитумды жыныстың қорының өсу мүмкіндігі туралы мәселені қарастырғанда кәдімгі мұнай мен битумдардың генетикалық және физико-химиялық жақындығын атап көрсеткен дұрыс. Олардың ұқсастығын осы уақытқа дейін кәдімгі мұнай, ауыр, өте ауыр (жоғары тұтқырлы мұнайлар мен битумдар туралы ұғымдардың бірыңғай жіктелуі жасалмаған. Нафтидтер жағдайын бағалаудың негізгі екі түрлі әдісі бар.
Біріншісі АҚШ, Канада, Венесуэла, Франция, Германияның мемлекеттік және жеке меншік компаниялары мен БҰҰ-на қарасты Институт мамандарының көзқарасын білдіреді. Олардың түсінігі бойынша CFP (Total) француз фирмасының мамандары ауыр мұнайлар Каракаста (Венесуэла) өз жіктеуін жасап ұсынды.Ол мұнайдың 10 Па тұтқырлығы кезінде өзінің тұтқырлығын жойып жартылай қатты өнім-битумға айналу қасиетіне негізделген. Ауыр және кәдімгі мұнайлардың арасындағы шек бұл жағдайда шартты түрде ғана қойылады, өйткені фирма мұнай қабаттардан кәдімгі әдістермен шығару кезінде туындайтын қиындықтар мен соған байланысты мұнай бағасының көтерілу шегін қояды. Мұнайды жеңіл, кәдімгі және ауыр мұнайларға бөлуге деген француздық сызбанұсқадағы ыңғайдың дәлелі бұған да аз. Сондықтан іс жүзіндегі мақсатпен авторлар барлық мұнайларды үш типке бөлуді ұсынды; ал ауыр мұнайларды қосымша тағы да үш класқа бөледі.
Бұл жіктеу бойынша Қазақстанның барлық табиғи битумдары ауыр мұнайлардың 2-ші және 3-ші кластарына жатады. Сонымен қатар ауыр мұнайлардың 1-ші және 4-ші кластарында:
1) Каспий маңы шұңқырының барлық мұнайлы кен орындарының тұз үсті және жартылай тұз үсті кешендері ауыр мұнайлардың жекеленген қабаттары, көкжиектері мен кендері жатады. (Құмшекті, Биікжал, Арансай, Бозоба және басқалары).
2) Каспий маңы шұңқырында көптеп кездесетін жоғары тұтқыр мұнайлардың көріністері мен кен орындары (Қара арна, Тереңөзек, Көкжиде, Құмсай, Мортықасты, Кеңқияқтың жоғарғы жақтағы кендері және т.б; Бозащы түбегінде (Қаражанбас, Солтүстік Бозащы, Жалғызтөбе) бар. Бұл мұнайлардың қасиеттері қоры бойынша кенді игеруге тиімді, (мысалы, Құмай), игеруі бойынша оларды шахталық әдіспен өндіруге болады. Ауыр мұнайлардың бұл түрлері жақын қабатта орналасқан, табиғи битумдардың шикізат ретінде аналогтары болып табылады және олардың шикізаттық қорын есептегенде есепке алынуы тиіс. Осының бәрін есептей отыра Қазақстандағы қарастырылып отырған пайдалы қазбалардың (қоры) ресурсы 1 млрд.тоннадан артады.
Біздің елімізде, бірыңғай көзқарастың болмауына қарамастан, эпинафтидтердің физикалық қасиеттері емес, битумтүзілудің генетикалық бағытын(жолын), сондай-ақ битумның өзінің құрамы мен физико-химиялық қасиеттерін ашып көрсететін жіктеу мойындалған. Бұл жіктеу бойынша эпинафтидтердің негізгі генетикалық бағыты - гипергендік, ал бұл қатардың анағұрлым кең тараған өкілдері - жоғары тұтқыр мұнайлар, малталар, асфальттар, асфальтиттер. Нафтидтердің өзіне тән диагностикалық белгілері олардың құрамындағы май фракциясы болып табылады: құрамында 65%-дан жоғары май фракциясы бар битумдар мұнайларға, 40-тан 65%-ға дейінгілері- мальталарға, 25-тен 40%-ға дейінгілері- асфальттарға жатады. Май фракциясының мөлшері бұдан төмен хлороформда еритін битум асфальтитке жатқызылып диагностикаланады.
Бұл градацияға сәйкес мұнайгаз- және битумды провинцияларда ауыр мұнайлар, ауыр мұнайлардың қалдықтары және битум жиналған жерлердің ұсақ және өнеркәсіптік кендері ауыр (жоғары тұтқыр) мұнайлар, мальталар, асфальттар және сирек асфальтиттер болып бөлінеді. Битумдардың класын анықтау үшін бұл жіктеу анағұрлым қолайлы, дегенмен эпинафтидтердің толыққанды диагностикасы мен генотипін анықтау үшін, авторлардың пікірінше, оны қазіргі гоелогия-геохимиялық және физико-химиялық зерттеулермен, бірінші кезекте молекулалық спектроскопиямен байланыстыра қарау керек.
Табиғи битумдардың химия-генетикалық табиғатын және гипергенді деградациялану деңгейін анықтау мақсатымен Қазақстандық ғалымдар да мұнайбитумды қазбалардың құрамын және минералдық, органикалық бөліктерінің қасиеттерін зерттеудің кешенді әдістерін жасауға тырысты. Маңғышлақ жер көлемі мен Каспий маңы шұңқырындағы битумдік шикізаттың геохимиялық бағасы жасалды және кен орындарынан анағұрлым өнімді қабаттарындағы битумға біртекті қанықпаған (1-2-ден 80%-ға дейін) коллекторлар анықталды.
Битумға біртекті қанықпауына байланысты оларда сұйық, жартылай сұйық және қатты битумды өнімді сіңірген коллекторлардың толып жатқан будақтары және жекеленген қабаттары мен қатпарлары, сондай-ақ битумды қабаттар мен қатпарлардың арасында жолақтар мен дақтар да кездеседі. Битумдардың өнімді қабаттары мен консистенциясының бұлай варияцияланып келуінің себептері де әр түрлі. Оның бір себебі, битум жиналу үрдісінің тектоникалық факторлармен кеңістіктік және генетикалық өзара әсерлесуінен. Биодеградация да аз рөл атқармаған, өйткені мұнайлар мен мальталардың ферментті тотығуы олардың жыныс жатқан булы кеңістіктегі көлемін кішірейтеді, және май фракциясы аз, бірақ гетероэлементті фракциясы,- әсіресе күкірт және оттекті қосылыстардың концентрациясы жоғары асфальттардың түзілуіне себепші болады .
Қазақстан битумдарын физико-химиялық және микробиологиялық терең зерттеулер тіпті бір кеннің бойында химиялық біртекті еместігін дәлелдеді. Бірақ көмірсутекті және гетероатомды компоненттері бойынша битумдар жеке қабаттарының, кеннің және кен орнының тұтастай алғанда прогрессивті тотығу деградациясы нәтижесінде бірін-бірі алмастырып отыратын төрт (IV-I) химиялы-спектральды типке бөлінеді.
Микробиологиялық және геохимиялық зерттеулер көрсеткендей, құрамында гетерокомпоненттерден күрделі эфирлер және басқа да оттекті қосылыстар көбірек болатын битумның IV типі деградациялық үрдіске анағұрлым аз ұшыраған. Биодеградацияның келесі кезеңінде мальталар битумның III және II типін түзеді. Олардың біріншісі салыстырмалы түрде нафтендер мен арендердің кең дамуымен, екіншісі - алифатикалық көмірсутектердің ерекше жоғары концентрациясымен және ішінара циклді мұнай қышқылдары мен сульфооксидтердің болуымен сипатталады. Зерттелген кен орындарында жоғары концентрациялы сульфоксидтері, мұнай қышқылдары, эфирлері және циклді көмірсутектері бар мұнайлардың дамуы (IV-II тип) битумдардың 1-ші типінің дамуымен сәйкес келеді. Сипатталған эпинафтидтердің 2-3-ші түр өзгерістері тығыздығы орташа парафинді-нафтенді мұнайлардың азды-көпті қайта түзілген гипергенді деградациясының өнімдері болып келеді де асфальтендердің аздығымен ерекшеленеді. Сондықтан мұндай органикалық тұтқыр заттар қосымша өңдеусіз тек қана техникалық категориясы төмен жол құрылысында қолданылуы мүмкін.
Сонымен, Батыс Қазақстанның табиғи битумдары жол құрылысы үшін үнемі жарай бермейтін, салыстырмалы түрде төмен сортты шикізат болып табылады. Бірақ, бұл оның өнеркәсіптің басқа салалары үшін шикізат ретіндегі бағасын төмендете алмайды. Мысалы, құрамында қышқылдар, сульфооксидтер (5-10% және одан жоғары) және эфирлердің концентрациясы жоғары 2-ші, 3-ші әсіресе, 1-ші типті битумдардың келешегі зор және мұнайды сусыздандыруда эмульгаторлар мен демульгаторлар ретінде, эмульсиялы майлар, пластификаторлар, полиэфирлік смолалар алуда, гидромелиоративтік және электрооқшаулағыш жұмыстарда, лак бояу өнеркәсібінде үнемдеу коэффициенті жоғары зат ретінде қолдануға болады.
Олар әсіресе қышқыл ортадан сирек кездесетін және асыл металдарды (Pl, Au, Ag және т.б) бөліп алу үшін сульфооксидті экстрагенттер ретінде гидрометаллургияда өте бағалы шикізат болуы мүмкін. Әзірге сульфидтер мен сульфооксидтерді өте үлкен еңбек және қаржы шығынымен мұнайдан бөлек алады, ал мұнайдағы бұл заттардың концентрациясы өте төмен (аз ғана ізден жүздеің бір бөлігіндей %- бен).
Битумның бұл түрінде олефиндер өндірісінің шикізаты - изопарафиндерді алмастыра алатын циклоалкендар мен арендердің мөлшері біршама жоғары. Ауыр ароматты мұнайлар мен битумдарды пиролиздегенде кәдімгі мұнайлардың изопарафиндеріне қарағанда олефиндер анағұрлым көп түзілетіні дәлелденген. Оның үстіне, ауыр ароматты мұнайлар мен битумдарды пиролиздегенде бензол циклопентан, циклопентадиен, изопрен, стирал және тағы басқа қосымша өнімдер алынады, әрі олардың құны мұнайдан дәстүрлі тәсілдермен бөліп алғанға қарағанда 1,5- 2,0 есе аз болады .
Табиғи битумдар сондай-ақ синтетикалық мұнай, мотор отыны және басқа да мұнай өнімдері өндірілгенде қолданыла алады. Және кәдімгі мұнаймен салыстырғанда ауыр биогенді- тотыққан мұнайлар мен битумдардың күлді компоненттері сирек кездесетін және бытыраңқы элементтерге бай (кейде өнеркәсіптік концентрациясында) болып келеді.
Осының барлығы ауыр мұнайлар мен битумдар өте бағалы және өзіндік ерекшелігі бар химиялық және отын-энергетикалық шикізат деп есептеуге мүмкіндік береді.
Табиғи битумдардың көп компонентті құрамды болып келуі оларды халық шаруашылығының түрлі саласында көп-мақсатты қолданылуына мүмкіндік береді. ТБ-ды медициналық препараттар дайындауда, коррозияға қарсы жұмыстарда, сондай-ақ каналсыз жылу трассаларын салуда түрлі көмірсутектік, химиялық,құрылыс және металлургиялық шикізат ретінде қолдану мақсатқа сәйкес, тиімді екендігі дәлелденген.
Қазақстан Республикасында алдын-ала болжам бойынша МБҚ-дың қоры барлық белгілі кен орындарының 1млрд.тоннадан астамын құрайды.100мың тоннадан 16 мың т.дизель отыны, 0,55 мың тонна нафтен қышқылдары, 0,42 мың т.сульфоксидтер, 6 мың т. пластикалық ,76мың тоннадай арнайы битум және лактар алуға болады .
Мұнайбитумды қазбалар аз зерттелген және халық шаруашылығының әр түрлі салаларында тиімді қолданылу келешегі зор. Сондай келешектерінің бірі -
Мұнайбитумды жынысты өндірудің дамытылған тәсілдерін қолдану, ірі кен орындарында олардан битум мен минералдық бөлігін бөліп алуға байланысты. Битумды бөліп алудың мынадай әдістері белгілі:
- қабат ішінде жану;
- қабат ішінде еріткішпен еріту;
- органикалық еріткішпен экстракциялау;
- су экстракциясы;
- флотация;
- термокатализдік крекинг.
Мұнайбитумды қазбадан бөліп алынған, әр түрлі полимерлік байланыстырушылармен синтетикалық каучуктермен, беттік-активті заттармен, басқа да ингредиенттермен модификацияланған битумдар жоғары гидрооқшаулағыш, коррозияға қарсы және адгезионды, тұтқыр-серпімді қасиеттерге ие; жақсарған реологиялық параметрлерге, үйкеліске төзімді. Оларды:
oo жолға төсеніш ретінде полимер-битумды тұтқыр заттар өндірісінде;
oo полимер-битумды рулонды және мастикалық төбе жабатын материалдар өндірісінде;
oo автомобильдер үшін коррозияға қарсы мастиктер(жабын) және спорт алаңдар өндірісінде жабын өндірісінде;
oo полиуретанды-битумды герметиктер өндірісінде,
oo желімдер өндірісі үшін химия өнеркәсібінде;
oo техникалық полимерлі композициялық материалдарда тұрақтандырғыштар ретінде;
oo мұнай трубаларын оқшаулау үшін қолданылатын ПВХ (поливинилхлоридті) жұқа қабық өндірісінде;
oo тотықтырғыштарға қарсы, тозуға қарсы және коррозияға қарсы присадкалар алуда;
oo конверсиялы моторотынын алуда;
oo бояулар өндірісінде;
oo битумды лактар өндірісінде;
oo (ДСП) Ағаш-қатпарлы плиталар және ағаш-талшықты плиталар(ДВП) үшін байланыстырғыштар алуда;
oo ағаш ұнтақтарын брикеттеу үшін;
oo резеңке-битумды плиталар мен материалдардың компоненттері ретінде;
oo құрылыс саласында кафельдер, кірпіштер және тротуар плиталарын дайындауда цемент-құм қоспасына қосатын гидрофобты қосымшалар ретінде қолдануға болады.
Аталған материалдар олардың белгілі аналогтарына қарағанда қасиеттері анағұрлым сапалы, тиімді. Мысалы, суық және ыстық полимер-битумды тұтқыр заттар және минералды құрам бөліктері автомобиль жолын салуда асфальт қоспа ретінде кең масштабта қолдануға болады.
Мұнайбитумды қазба мен құрамында асфальтенді-смолалы компоненттер және күкіртті қосылыстар бар мұнай қалдықтарын бірге тотықтыру негізінде жол құрылысында қолдануға болатын асфальтбетонды қоспалар алынды.
Жабын үшін қолдануға болатын антикоррозиялық гидрооқшаулағыш мастиктердің физико-механикалық сипаттамалары мынадай: Кольцо және Шар әдісі бойынша жұмсару температурасы 80-95[0]С; иненің өту тереңдігі (0,1 мм) 34-38; созылғыштығы, 4,2-4,6 см.
МБҚ-ның минералды бөлігі мынадай заттарды алу үшін қолдануға болады:
oo өңдегіш шыны плиткалар, шыныблоктар, мозаикалы плиткалар;
oo күйдірілген кірпіштер және керамзиттер;
oo шыны және шыныбұйымдар;
oo керамзиттер (МБҚ-дан бөліп алынған саз бен кокстан жасалған).
ҚР-да жасалған мұнайбитумды жыныстарды өңдеу және жаңа битумды композициялар алу тәсілдері байланыстырушы материалдар ассортиментті кеңейтуге және оларды мұнай өндіретін салада, құрылыс индустриясы кәсіпорындарында, лакты бояғыш заттар өнеркәсібінде қолдануға мүмкіндік береді.
Қазіргі кезде мұнайбитумды қазбаларды желімді мастиктер, коррозияға қарсы және жол құрылысы жабынын алу үшін қолдану мәселесі зерттеушілердің көңілін аударып отыр. Полимерлі байланыстырушы зат ретінде полиэтилен балауызы, жоғары және төмен қысымдағы полиэтилен, атактикалы пропилен, әр түрлі кубтік қалдықтар: мысалы, стиролдің ректификациясының кубтік қалдығы, май қышқылдарының кубтік қалдығы, госсиполды смола, резецкенің регенераторы және т.б.
Битумды модификациялау үшін полиизобутиленді, этиленнің пропиленмен сополимерін, сондай-ақ, каучуктерді: изопренді СКИ-3, бутадиенді С.ДБ, бутадиен-стирольді СКС-30,АРКМ-15 немесе ДСТ-30-1 (Ресей) немесе Кратон (Германия), сондай-ақ этиленнің пропиленмен сополимерлі (СКЭП) (екі еселенген), СКЭПТ (үш еселенген) және битумда ісініп онымен берік полимер-битмды немесе каучук-битумды тор түзетін, оның беріктік көрсеткіштерін, айрылу температурасын және сынғыштығын арттыратын резеңке түйіршіктерін қолданады.
Мысалы, полимер-битумды композиция алу үшін модификатор-резеңке өндірісінің қалдығы болып саналатын битумда деструкцияланған резеңке түйіршіктері; полидиенді каучук СКИ-3, жоғары қысымдағы полиэтилен (ЖҚПЭ), үш еселенген этилен-пропиленді сополимер СКЭПТ-40 және минералды май қолданылады .
Гетероатомды полимерлерді де қолданады: хлорлы полимерлер (хлорымен) немесе найрит каучугі; азоты бар полимерлер (полиуретанды), этиленнің винилацетатпен сополимері, күкірті бар полимерлер (тиокол). Қазақстан үшін табиғи битумдарды өңдеудің мәселелері маңызды және оларды өндіру органикалық бөлігін бейорганикалық бөлігінен бөліп алу және оларды халық шаруашылығында қолдану өрісінде одан әрі зерттеуді қажет етеді.
Асфальт-бетонды зауыттарда асфальтбетонды алу үшін битумды активтендіруді 160[0]С та 20 минут жүргізеді және термостаттандыру үрдісінде жұмсару температурасы 2 сағаттан кейін өзінің максимум (жоғары) мәніне жетеді, одан кейінгі 2 сағатта, бірінші сағатта жеткен мәнге дейін қайта төмендейді.
Этиленнің винилацетатпен сополимерінің қалдықтары соққыға жоғары төзімділікті, төмен температурада шытынауға төзімділікті және салыстырмалы түрде бағасының төмен болуын қамтамасыз етеді. Оптималды жағдайлар: 150-160[0]С, араластыру уақыты - 3-4 сағат.
Битумды активтендірудің келешегі зор бағыты - қазіргі таңда қайта өңделмейтің және қоқысқа лақтырып тасталатын немесе қоршаған ортаны ластандырып ірі өнеркәсіпті аймақтар мен адам тұратын алаптардың ауа бассейнін нашарлатып жағылатын өнеркәсіпттік және тұрмыстық полимер қалдықтарын қолдану болып табылады.
Қазақстанда полимербетондар қазіргі кезде жылуоқшаулағыш және жол құрылысы материалы ретінде жеткілікті дәрежеде қолданылмайды, бұл полимерлер өндірісінің болмауымен байланысты, өйткені полиэтилен мен полипропилен шығаратын зауыттар (Атырау) және полистирол шығаратын зауыт (Ақтау) қайта іске қосылу - реанимация кезінде.
Осыған байланысты, 1млрд тонна қоры бар мұнайбитумды қазбаларды және қоқысқа лақтырып тасталатын өнеркәсіптік, тұрмыстық термопластардың қалдықтарын қолдану сөзсіз іс жүзілік әрі экологиялық қызығушылық тудырады. Өйткені климат жағдайы қатал аймақтарда (Астана, Қостанай, Қарағанды, Петропавловск, Өскемен және т.б) үй жылылау және құрылыс үшін жылуоқшаулағыш берік полимербетондар алу мәселесі осы материалдарға деген күн санап өсіп отырған қажеттілік өтелмегендіктен өзекті де шешілмеген мәселе болып қалып отыр.
Спорт алаңдары мен жолдың беткі қабатының жабынын дайындауда (эксплуатациялық) пайдалану көрсеткіштерін көтеру мақсатында суық асфальтбетонды қоспаларда және коррозияға қарсы гидрооқшаулағыш төбе жабатын материалдар алуда, гидрофобты қасиет беру үшін, т.б мақсаттармен битумды латекстер қолданылады. Олардың беріктігін және жоғарыэластикалық қасиетін арттыру үшін каучуктармен, полимерлі және бейорганикалық байланыстырғыш заттармен, резеңкенің қалдықтарымен модификациялап тұтқырсерпімділік, жылуға тұрақтылық, беріктік және суыққа төзімділік қасиеттерін арттырады.
Атактикалы полипропиленді, бутадиеннің стиролмен сополимерін, винилацетаттың этиленмен сополимерін, этилен-пропиленді үшесленген сополимерін (СКЭПТ), поливинилхлоридті, бутадиенді, бутадиен-нитрильді, бутадиен-стирольді изопрен каучуктерін қолдану жағдайлары белгілі.
Дегенмен, бұл ингредиенттерді біртекті күйге келтіріп араластыру мәселесі қиындық туғызады, өйткені бірқатар полимерлердің балқу температуралары олардың айрылу температурасына жақын, ал қатты каучуктердің битуммен қоспада гомогенді жүйеге келуі қиын .
Жұмыста жамылтқы материалдар мен желімдеуші мастиктерге жүргізілген термомеханикалық зерттеулер битумның 0[0]С-та жұмсарып, +20[0]С-та тұтқыр ағатын күйге өтетінін және 100% деструкцияға 40[0]С-та қол жеткізуге болатынын көрсетеді. Жоғары эластикалық информация аймағы болмайды. Гидрооқшаулағыш битум-рубероидты жамылтқылар температураның бір шектен екінші шекке көп қайтара ауысып өзгеруін көтере алмайды, мысалы қыс мезгілден жазға немесе керісінше болғанда, беріктік физико-механикалық параметрлері жоғары емес, бұл полимербитумды - композициялар алу қажеттігін тудырады. Битумды латекстердің сұйық синтетикалық каучуктармен және полимерлі байланыстырғыштармен бірге қосылуы және олардың модификациялануы мәселелерін зерттеу, сөйтіп берік монолитті спорт жамылтқыларын жасау ерекше қызығушылық тудырып отыр.
Қазақстан үшін табиғи битумдарды өндіру, оның органикалық бөлігін минералдық бөлігінен бөліп алу және оларды халық шаруашылығында қолдану үлкен маңызға ие, өйткені бүгінгі күні технико-механикалық көрсеткіштері бойынша табиғи битумдар, жоғары тұтқыр мұнайлар және ауыр мұнайлардың қалдық химиялық және отын-энергетикалық ресурстардың негізгі көздерімен бір қатарда тұр.
1.3 Мұнайбитумды қазбадан табиғи битумдарды бөліп алудың әдістері.
Табиғи битумдар мұнайлардан саналық құрамы және негізгі гетероатомдық және көмірсутектік компоненттерінің концентрациясы бойынша қатты ажыратылады, сондықтан өндірудің тасымалдау, қоймаларда сақтау және қайта өңдеудің жаңа технологиясы мен жолдарын талап етеді.
1) Рудниктік әдіс (карьерлік, шахталар тазарту жұмыстар жүйесімен қоса алғанда) : қазбаны жоғарғы қабатқа шығарады, одан кейін битумды экстракциялайды және жасанды сұйық отынмен басқа да өнімдерді өндіреді.
2) Өндірудің шахталлық (дренажды) жүйесі: кен шығарылып жатқан жерді тесіп, шығарылған скважиналардың дренажды жүйесі арқылы битумды жынысты шығармай-ақ, битумды шахтада өндіреді.
3) Скважиналық қатпарлар ішіндегі әдіс: скважинаның жоғарғы қабатынан шығарылған саңлау арқылы битумды қатпарға термиялық немесе басқа әсермен әсер ету арқылы битумды бөліп алады.
Мұнай мен битум өндірудің кен шығару (рудалық) әдісінің ғасырлық тарихы бар.
Повалжье аудандары мен кавказда құдықтар, штольнялар (кен қазылған жерлер), ұсақ шахталар бұрын да болған ХХ ғасырдың басында Батыс Украина озокеритті шахталық тазарту әдісімен өндірген. 1913 жылдан 1943 жылға дейін Шүгір кен орнында Татарстан асфальттарды 4 штольняда өндіруді жүзеге асырған. Онда тұрғызылған зауыттың битумды құм өндіру өнімділігі 500 мың м[3] жеткен. Битумды жынысты карьерлік әдіспен өндіру 50 жылдардан бастап Әзербайжандағы Қырмаңы кен орнында тәжірибелі түрде жүргізіле бастады. Кен шығару үшін ашылған жердің көлемі 0,8 м, карьердің өнімділігі - тәулігіне 125 м[3] болды [37]. Ижемек кен орнында асфальтитерді (Коми АССР) және кейбір ұсақ кен орындарында озокериттерді ашық түрде өндіру Орта Азияда жүргізілді. Өнім көлемі онша үлкен емес, битумдар жергілікті жердің қажеттілігіне қолданылды.
Қазіргі кезде Оренбург облысында Садкинск кен орнында асфальттарда және Бориславск озокерит кен орны тексеріліп, дайындау үстінде.
Бірнеше Кира (құмдақ тас) қазбасы кен орны Қазақстанда дайындалуда, оның өнімі жол және құрылыс материалы ретінде қолданылады.
Битумды карьерлік әдіспен өндірудің бай тәжірибесі Канадада жинақталған. Атабасканың теңдесі жоқ қоры бар (120 млрд. т) битумды кен орнында жасанды сұйық отын өндіретін екі ірі кешен жұмыс істеуде. Әрқайсысы карьер мен кен байыту зауытынан тұрады. Өңделетін карьердің әрқайсысы 4,2х7,5 км, тереңдігі - 90 м дейін ашылған жердің қалыңдығы 10-20 м. Бірінші кешен - Синкор - 1967 жылдан бастап жұмыс істеп келеді, ол жылына 3 млн.м[3] жасанды сұйық отын, 90 мың т.кокс және 100 мың т кәдімгі күкіртті өндіреді. Екінші кешені - Синкруд,- 1978 жылы іске қосылған өнімділігі жылына 7,3 млн м[3], тәулігіне 1000 т кәдімгі күкірт және 3 млн м[3] тәулігіне отын газын өндіреді. Кешенді кеңейту жоспарлануда, бұл 25 жыл кешен жұмыс істеген кезеңде 160 млн.т ЖСО (жасанды сұйық отын) алуға мүмкіндік береді. Түрлі бағалауға қарағанда оның өнімі 1 тоннаға 153-210 доллар өзіндік құнды құрайды [1,29,30,32].
Шахталық әдіс Францияда, ФРГ, Румыния, Жапонияда қолданылған. Соңғы жылдары мұнайларды шахталық әдіспен өндіруге шет елде қызығушылық артып келеді, оған АҚШ-да Керн-Ривер кен орнында, Канадада, Атабаскада және Румынияда Сарате Монтеору кен орындарында мұнай шығаратын шахталар мен туннельдердің құрылысы туралы жазылған мақалалар дәлел. Канадада жобаланып отырған термошахтаның өндірген битумының өзіндік құны 1т.үшін 35 доллар деп бағаланады.
Жоғары тұтқыр мұнайларды термошахталық әдіспен өнеркәсіптік өндіру масштабы бойынша Коми АССР-дағы Ярегский кен орны ерекшеленеді. Іске қосылғалы бері 8-10 жыл өткеннен кейін де оның жекеленген учаскілерінде мұнай өндірудің жоғары деңгейі (40-50%), сондай-ақ жоғары технико-экономикалық көрсеткіштер сақталынып отыр. Жоғары тұтқыр мұнай өндірудің өзіндік құнымен сәйкес келеді [19].
Табиғи битумдар мен жоғары тұтқыр мұнайларды өндірудің скважиналық әдісі 50-ші жылдардан бастап Канадада, АҚШ-да, Венесуэлада және басқа да бірқатар елдерде (Италия, Мексика, ҚХР) сыналып келеді. 87-сі бу жылу әсерімен түрлі модификацияға ұшыраумен байланысты 120 жоба белгілі. Жобалардың деншілігінде зерттеу обьектісі болып терригенді жыныс болып келген кендер таңдап алынған. Битумды бөліп алу коэффициенті бу-жылумен әсер еткенде 20-45%, қатпар ішіндегі жану кезінде 30-55%, ал жекеленген жағдайларда ол 60-75%-ға жетеді [21,28-30].
Ресейде табиғи битумдарды скважиналық әдіспен шығарудың тәжірибелік сынақтары Татарстанның Сугушминск Мордово-Кармальск кен орындарында жүргізілуде.
Табиғи битумдарды өндіру тәсілдері көбінесе олардың өңдеу әдістерін де анықтап береді. Мұнайбитумды жыныстың 80-90%-ы шығарылатын өндірудің рудниктік тәсілі барлық минералдық шикізатты кешенді түрде қолдануға мүмкіндік береді. Бұл тәсілмен битумды бөліп алудың технологиялық схемасы мынадай түрлерге бөлінеді: а) органикалық еріткішпен) экстракциялау, ә) беткі-активтік заттар ерітіндісімен экстракциялау, б) термиялық бөліп алу, в) комбинациялық әдістер.
Мұнайбитумды қазбаны өңдеудің шахталық және карьерлік тәсілдері тіпті жағымсыз геологиялық жағдайлардың өзінде тас көмірді өндіруден 1,7-2,5 есе тиімдірек .
1.4. Табиғи битумдардың ресурстары және олардың сипаттамасы.
1978 жылы Бүкілодақтық мұнай ғылыми-зерттеу геологиялық барлау институты (ВНИГРИ) және Бүкілодақтық рудалы емес пайдалы қазбалар геологиясы ғылыми-зерттеу институты берген эксперттік бағаға қарағанда ТМД табиғи битумдардың біршама қоры бар. Табиғи битумдардың әр түрлі категорияларының қатынасы мынадай түрде: А+В+С1 категорияларының ресурсы 0,1%-дан төмен, С2 категориясы - 7,7%, Д1 - 92,8%.
Битумдардың болжанып отырған ресурстары мен қорының көлеміне қарай 5 топқа бөлуге болады. Бәрінен де ұсақ және кішігірім топтары көп тараған, олардың үлесі 8,9%-ды құрайды. Ал, үлкен және ірі топтары, Шығыс Сібірде, Коми және Татарияда, Архангельск облысында орналасқан, ТМД-да болжанған барлық табиғи ресурстардың тең жартысынан сәл аз бөлігін құрайды.
Кесте 1- ТМД-дағы табиғи битумдардың қоры мен болжанған ресурстары бойынша жинақталған топтары
Ресурстары
Табиғи битумның жинақтары
Табиғи битум жинақтарының мөлшері%
Табиғи битумдардың ресурстары%
Млн.т
1-ден аз
Ұсақ топтары
38,1
0,7
1-10
Аса үлкен емес
37,6
8,2
10-100
Орташалары
21,8
49,3
100-500
Үлкендері
1,7
10,5
500-ден көбі
Ірі жинақтары
0,8
31,3
Ресурстардың үлкен бөліктер өнімді қатпарлары карбонатты жыныстардан құралған кендерге, үштен бір бөлігі (31%) терригенді жыныстардан құралған кендерде орналасқан. ТМД-ның ресурсының тең жартысы дерлік (43,1%) жердің бетіне шығатын кендерде жатыр. Дегенмен бұл ұсақ және аса үлкен емес кендер. Оларға жатпайтын шығыс Сібір, Колш, Архангельск және Маңғышлақ облыстарының табиғи битумдар жинақтары.
ТМД-ның ТБ ресурстары мен қорлары (87,2) төмен (1-3%) және орташа
(3-5%) мөлшерлі битумы бар жыныстардың құрамында. Оның үстіне битум көп жинақталған Шығыс Сібір және Колш тәрізді аудандарда, барлық болжанған битумдар мөлшері төмен коллекторлармен байланысты (3-кесте).
Битумның мөлшері жоғары (ТМД-ның ТБ ресурстары мен қорлары (87,2) төмен (1-3%) және орташа (3-5%) мөлшерлі битумы бар жыныстардың құрамында. Оның үстіне битум көп жинақталған Шығыс Сібір және Колш тәрізді аудандарда, барлық болжанған битумдар мөлшері төмен коллекторлармен байланысты (3-кесте).
Битумның мөлшері жоғары (10%-дан жоғары) жинақтар Оренбург, Куйбышев, Маңғышлақ, Гурьев, Ақтөбенің және Сахалиннің территориясында, бірақ олар ұсақ және кішігірім топтарға жатады.
Табиғи ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz