Образование торфа, температурно-осмотические, структурно-образовательные, электрокинетические и другие явления, возникающие при его фильтрации. Водные свойства, состав и строение его твердых и жидких компонентов. Методы определения связанной воды в торфе.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАННИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ТЕМА

ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ВИДЫ ВОДЫ В ТОРФЕ

Студент гр 2Д03 Абдыкадыр Н.

Научный руководитель УИРС

канд. техн. наук, доц. В.С. Архипов

Принял

канд. хим. наук, доц. Е. В. Бешагина

Томск 2014 г.



Введение

Торф (нем. Torf), горючее полезное ископаемое, образующееся в процессе естественного отмирания и неполного распада болотных растений в условиях избыточного увлажнения и затруднённого доступа воздуха. От почвенных образований торф принято отличать по содержанию в нём органических соединений (не менее 50% по отношению к абсолютно сухой массе).

Общие сведения. Органическое вещество торфа состоит из растительных остатков, претерпевших различную степень разложения. Перегной (гумус) придаёт торфу тёмную окраску. Относительное содержание в общей массе торфа продуктов распада растительных тканей, утративших клеточную структуру, называют степенью разложения торфа. Различают торф слаборазложившийся (до 20%), среднеразложившийся (20--35%) и сильноразложившийся (свыше 35%). По условиям образования и свойствам торф подразделяют на верховой, переходный и низинный.

Торф имеет сложный химический состав, который определяется условиями генезиса, химическим составом растений-торфообразователей и степенью разложения торфа. Элементный состав торфа: углерод 50--60%, водород 5--6,5%, кислород 30--40%, азот 1--3%, сера 0,1--1,5% (иногда 2,5) на горючую массу. В компонентном составе органической массы содержание водорастворимых веществ 1--5%, битумов 2--10%, легкогидролизуемых соединений 20--40%, целлюлозы 4--10%, гуминовых кислот 15-- 50%, лигнина 5--20%. Торф -- сложная полидисперсная многокомпонентная система; его физические свойства зависят от свойств отдельных частей, соотношений между ними, степени разложения или дисперсности твёрдой части, оцениваемой удельной поверхностью или содержанием фракций размером менее 250 мкм. Для торфа характерны большое влагосодержание в естественном залегании (88--96%), пористость до 96--97% и высокий коэффициент сжимаемости при компрессионных испытаниях. Текстура торфа -- однородная, иногда слоистая; структура обычно волокнистая или пластичная (сильноразложившийся торф). Цвет жёлтый или бурый до чёрного. Слаборазложившийся торф в сухом состоянии имеет малую плотность (до 0,3 г/см3), низкий коэффициент теплопроводности и высокую газопоглотительную способность; торф высокой дисперсности (после механической переработки) образует при сушке плотные куски с большой механической прочностью и теплотворной способностью 2650--3120 ккал/кг (при 40% влажности). Слаборазложившийся торф -- отличный фильтрующий материал, а высокодисперсный используется как противофильтрационный материал. Торф поглощает и удерживает значительные количества влаги, аммиака, катионов (особенно тяжёлых металлов) [1].



1. Происхождение и виды воды в торфе.

1.1 Образование торфа

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

Происхождение торфа связано с накоплением остатков отмершей растительности, надземные органы которой гумифицируются и минерализуются в поверхностном аэрируемом слое болота, называемом торфогенным горизонтом, почвенными беспозвоночными животными, бактериями и грибами. Подземные органы, находящиеся в анаэробной среде, консервируются в ней и образуют структурную (волокнистую) часть торфа. Интенсивность распада растений-торфообразователей в торфогенном слое зависит от вида растения, обводнённости, кислотности и температуры среды, от состава поступающих минеральных веществ. Несмотря на ежегодный прирост отмершей органической массы, торфогенный горизонт не прекращает своего существования, являясь природной «фабрикой» торфообразования. Поскольку на торфяных месторождениях произрастает много видов растений, образующих характерные сочетания (болотные фитоценозы), и условия среды их произрастания отличаются по минерализации, обводнённости, реакции среды, сформировавшийся торф на разных участках торфяных болот обладает различными свойствами. Известен так называемый погребённый торф, который отложился в периоды между оледенениями или оказался перекрытым рыхлыми отложениями разной мощности в результате изменения базиса эрозии. Возраст погребённого торфа исчисляется десятками тысячелетий; в отличие от современного, погребённый торф характеризуется меньшей влажностью [1].



1.2 Классификация торфа

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

В Европейской части СССР выделяются 25 основных видов торфяных залежей, в Западной Сибири -- 32 [1].

Табл. 1. -- Классификация видов торфа [1].

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

Торфяные месторождения -- промышленные скопления торфа, четко ограниченные территориально и не связанные с др. скоплениями. Размер площади, занимаемой торфяными месторождениями и болотами в мире, составляет около 350 млн. га, из них около 100 млн. га имеет промышленное значение. На территории Западной Европы расположен 51 млн. га, Азии -- свыше 100 млн. га, Северной Америки -- свыше 18 млн. га.



Табл. 2. -- Распределение разведанных запасов торфа...