25.2. Промышленная классификация торфов

Промышленная классификация торфа непосредственно связана с использованием торфа и продуктов его переработки в народном хозяйстве.

В настоящее время торф находит широкое применение в народном хозяйстве не только в качестве топлива и химико-технологического сырья, но и в качестве удобрения, подстилочного сырья, субстрата для парниково-тепличного грунта, удобрений, компоста и т.

Торф как топливо используется главным образом на электростанциях. Качество торфа как топлива определяется в основном следующими показателями: теплотой сгорания, зольностью и влажностью.

Теплота сгорания и зольность зависят исключительно от природы торфа. Влажность торфяного топлива складывается под влиянием природных особенностей исходного материала и, в основном, технологического процесса торфяного производства. По показателю теплоты сгорания органической массы торфа все типы залежи дают довольно близкие цифры.

Естественная зольность торфа имеет большие колебания, иногда далеко выходящие за пределы, установленные для торфа как топлива. В соответствии с ГОСТ Р 50902-96 «Торф топливный для пылевидного сжигания. Технические условия» максимальная допустимая зольность торфяного топлива определяется в 23%.

Влажность торфяного топлива обусловлена технологическим процессом торфяного производства и в большей степени определяет качество торфа как топлива. Рабочая влажность для фрезерного торфа, предназначенного для пылевидного сжигания, установлена 52% (табл. 25.2).

Таблица 25.2 – Показатели качества торфа, предназначенного для пылевидного сжигания

Торф для производства брикетов.

К фрезерному торфу, предназначенному для брикетирования, в соответствии с ГОСТ 13672-76 «Торф фрезерный для производства брикетов. Технические требования», предъявляются следующие требования: зольность его должна быть не выше 15%, массовая доля влаги в рабочем состоянии – не более 50%, насыпная плотность при условной влажности 40 % - не менее 200 кг/м³.

Лучшим сырьём для производства брикетов является торф низинного типа: залежи лесного и лесо-топяного подтипов, из топяного подтипа – тростниковый, осоковый вид строения. Из верхового типа – сосново-пушицевый.

Коммунально-бытовое топливо. Для коммунально-бытовых нужд может быть использован также кусковой топливный торф. Требования к его качеству определяются ГОСТ Р 51062-2011 «Торф кусковой топливный для коммунально-бытовых нужд. Технические условия». Для этих целей используется торф зольностью не более 23% высокой степени разложения, отличающийся большой насыпной плотностью и теплотой сгорания: для низинного торфа R более 15%, для верхового торфа – R не менее 20%. Низшая теплота сгорания Q_i^r – не менее 12,9 МДж/кг.

Для коммунально-бытовых нужд используются преимущественно торфа низинного типа: осоковый, сфагновый, гипновый; верхового типа: шейхцериевый, сосново-пушицевый, сфагново-мочажинный.

Газификация торфа. Газификацией торфа называется непрерывное превращение твёрдого торфяного топлива в газообразное. Это превращение достигается в газогенераторах в результате взаимодействия раскаленного торфа с кислородом воздуха, водяным паром или их смесью. Газогенераторный газ отличается невысоким содержанием сернистых соединений.

Для газификации употребляется кусковой торф со степенью разложения не менее 20%, влажностью не более 45% и зольностью не выше 12%. Вид торфа здесь существенной роли не играет: более или менее одинаково ведут себя и верховые и низинные торфяные залежи.

Коксование торфа – процесс облагораживания торфяного топлива путём сухой перегонки в торфококсовальных печах. В результате сухой перегонки получаются твёрдый остаток – торфяной кокс и побочные продукты (подсмольная вода и смолы), которые могут служить ценным сырьем для последующей химической переработки с целью получения воска, парафинов, фенолов, уксусной кислоты и др.

Качество торфяного кокса зависит от происхождения и свойств исходного материала и степени его переработки. Лучшим сырьем для коксования является торф хорошей степени переработки.

Для коксования пригоден торф, содержащий не более 5% золы, степень разложения его должна быть не ниже 35%. Сырьевой базой для коксования могут служить только залежи верхового типа с повышенной степенью разложения.

Торф как химическое сырье. Торф является богатейшим сырьем для получения ценных химических продуктов – спирта, битумов, гуминовых кислот, кормовых дрожжей и др.

Для получения качественных продуктов гидролиза (кормовые дрожжи, спирт, фурфурол и др.) лучшим сырьем являются верховые торфа степенью разложения не более 10-20%, формирующие малоразложившиеся фускум и комплексные верховые залежи.

Гуминовые кислоты получают из торфов всех типов с содержанием гуминовых кислот ≥30 % на органическое вещество, зольностью до 10%. Они находят широкое применение в промышленности (при изготовлении защитных коллоидов металлов, для увеличения емкости аккумуляторов, в керамической и силикатной промышленности и т. д.). В сельском хозяйстве гуминовые кислоты могут служить как стимуляторы роста растений.

Битумы получают только из торфов верхового типа высокой степени разложения. Такой характеристикой обладают сосновый, сосново-пушицевый, пушицевый, пушицево-сфагновый и шейхцериевые виды торфа со степенью разложения с R ≥ 30%, А^d < 10%.

Торф в строительстве. Торф как строительный материал имеет применение в гидротехническом и дорожном строительствах (приканальные дамбы, антифильтры, дорожные насыпи).

Для изготовления торфоизоляционных плит добывается торф на участках торфяных месторождений с фускум-торфом и комплексным верховым торфом. Магелланикум-торф пригоден лишь при отсутствии в нем прослоек хорошо разложившегося торфа в верхнем слое.

Торф в сельском хозяйстве. В сельском хозяйстве торфяные месторождения используются в нескольких направлениях. При соответствующей агромелиоративной обработке месторождения торфа весьма перспективно использовать в качестве сельскохозяйственных угодий для возделывания тех или иных культур. Для этой цели лучшими являются торфяные месторождения пойменные, первых надпойменных террас и овражные, низинные окрайки крупных месторождений, карьерные площади и выработанные фрезерные поля.

Торф может быть широко использован в качестве удобрения. Для производства органических и органо-минеральных удобрений используются верховые торфы с R ≥ 20% и низинные с R ≥ 15%, ограниченные по зольности пределом А^d ≤ 30%. Для торфо-минерально-аммиачных удобрений заводского производства ограничения на сырье более жесткие: R ≥ 20% и А^d ≤10 % – верховой торф; R ≥ 30 % и А^d ≤12 % – низинный при содержании Fe₂O₃ не более 5 % на сухой торф.

Для приготовления различных торфяных компостов считается пригодным торф зольностью до 40% и с R ≥ 15%, а также низинный осоковый торф с R до 25%. Зольность ограничена 10 и 15% в зависимости от категории подстилки.

Торф низинного типа используется для мульчирования почвы, в качестве биотоплива и парниковой земли. Среднеразложившиеся торфа низинных и переходных торфяных месторождений являются хорошим материалом для приготовления, торфоперегнойных горшочков и питательных брикетов, нашедших широкое распространение в овощеводстве для выращивания рассады овощных культур.

Торф как упаковочный материал. Сфагновый торф малой степени разложения (15-20%) в порошкообразном состоянии используется как упаковочный материал, особенно при хранении и перевозке овощей и фруктов. Для изготовления торфяной подстилки и порошка лучшим сырьем является неразложившийся верхний слой верховых и смешанных залежей, состоящих почти нацело из сфагновых мхов с небольшой (не более 15%) примесью других растений.

Воздушно-сухой моховой торф обладает высокими консервирующими свойствами, так как его антисептические свойства не дают развиваться гнилостным и плесневым грибкам.

Торф в медицине. В медицинской практике торф находит широкое применение вместо грязей при внекурортном лечении целого ряда заболеваний. Для этого используются торфа (низинные – лесные, верховые – пушицевый, сосновый, сосново-пушицевый) высокой степени разложения (50-70%). Такие торфа богаты органическими коллоидами – гуматами торфа, которые составляют преобладающую массу и придают ему важные лечебные свойства: пластичность, большую теплоемкость, низкую теплопроводность, бактерицидность, гигроскопичность и др.

Основываясь на направлениях использования различных видов торфа В. Е. Раковским была разработана промышленно-химическая классификация, которая в зависимости от ботанического состава и степени разложения разделяет торф на 5 групп, различных по химическому составу.

Первая группа – верховые малоразложившиеся виды торфа (R =10-20%) с высоким содержанием легкогидролизуемых углеводов (до 40%) и целлюлозы (8-10%) – рекомендуется к использованию путём кислотного гидролиза для производства кормовых дрожжей и кормовых добавок, торфяных питательных сред, щавелевой кислоты, фурфурола, спиртов, гликолей и др. продуктов.

Вторая группа – верховые торфа средней степени разложения (R = 25-35%), содержащие 6-8% бензольного битума, до 25% гуминовых кислот, с небольшой зольностью (3-5%).

Третья группа – верховые торфа со степенью разложения выше 35% отличается повышенной битуминозностью и высоким содержанием гуминовых кислот. Они применяются в основном для производства восков, для получения активных углей, гуминовых красителей, преобразователей ржавчины, медицинских препаратов, а остаток является хорошим сырьём для получения сорбентов различного назначения.

Четвёртая группа – низинные торфа средней степени разложения (R = 25-35%), содержащие до 30-35% гуминовых кислот и до 3,5% азота – широко используются для газификации и производства брикетов, в сельском хозяйстве в качестве органических удобрений, грунтов различного назначения при получении биологически активных препаратов.

Пятая группа – низинные торфа высокой степени разложения (50-60%) с большим содержанием гуминовых кислот и азота представляют интерес для получения ростовых и биологически активных веществ, ингибиторов коррозии металлов, а также для производства органических удобрений.

Рассматривая эту классификацию, можно отметить, что предложенное деление исходит из реально достигнутого уровня промышленного использования торфа к 1950 г. В настоящее время разработаны схемы получения новых продуктов, существование которых не отражено в предложенной промышленно-химической классификации торфа.

Для оценки пригодности торфа для различных производств с учетом современных технических требований разработана промышленная классификация, в которой в качестве основных показателей применяют общетехнические свойства (степень разложения, зольность, ботанический состав).

При разведке торфяных месторождений для оценки торфа и разделения запасов по зольности выделяется 6 групп, а именно малозольный торф (до 5% и 6-10%), среднезольный торф (11-15% и 16-23%) и высокозольный торф (24-35 и 36-50%). Для оценки торфа по степени разложения при производстве различных видов продукции вводятся три класса, а по ботаническому составу торф делится на три типа (верховой, переходный и низинный).

При разделении запасов на категории сырья по степени разложения в пределах каждого типа выделяется три класса (1 класс – малоразложившийся торф со степенью разложения от 0 до 15%, 2 класс – среднеразложившийся торф со степенью разложения от 16 до 34% для низинного торф, от 21 до 34% для переходного и верхового торфа, 3 класс – сильно разложившийся торф со степенью разложения 35% и более для всех типов торфа (таблица 25.3).

Таблица 25.3 – Классы торфяного сырья по степени разложения

По зольности деление в каждом типе торфа осуществляется по шести группам (табл. 25.4).

При таком подходе при оценке запасов торфа на месторождении выделяется до 33-х видов торфяного сырья, что обеспечивает возможность оценки запасов практически для всех основных направлений использования торфа в промышленности и сельском хозяйстве.

Таблица 25.4 – Группы торфа по зольности

Виды торфяного сырья обозначают индексами. Например, В-1-2: буква (В) обозначает тип торфа, первая цифра – класс торфа по степени разложения, вторая цифра – группа торфа по зольности. Для сокращения виды торфяного сырья переводятся в категории торфяного сырья для устранения излишней дифференциации оценки запасов, которая для производственных условий не требуется. Для этого объединяются первая и вторая группа по зольности для торфа с зольностью до 10% и объединяются второй и третий классы по степени разложения для торфа с зольностью более 10%. Таким образом, количество категорий сырья составляет 17 вместо 33 видов торфяного сырья (табл. 25.5).

Таблица 25.5 – Промышленная классификация категорий торфяного сырья