ТОРФ

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 Т. принято отличать
по содержанию в нём органич. соединений (не менее 50% по отношению к абсолютно
сухой массе).



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

Т. имеет сложный хим. состав, к-рый
определяется условиями генезиса, хим. составом растений-торфообразователей
и степенью разложения Т. Элементный состав Т.: 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 органич. массы содержание водорастворимых
веществ 1-5%, битумов 2-10%, легкогидролизуемых соединений 20-40%, целлюлозы
4-10%, гуминовых кислот 15- 50% , лигнина 5-20% .

Т.- сложная полидисперсная многокомпонентная
система; его физ. 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
Т. характерны большое вла-госодержание в естественном залегании (88-96%),
пористость до 96-97% и высокий коэфф. сжимаемости при компрессионных испытаниях.
Текстура Т.- однородная, иногда слоистая; структура обычно волокнистая
или пластичная (сильноразложившийся Т.). Цвет жёлтый или бурый до чёрного.
Слаборазложившийся Т. в сухом состоянии имеет малую плотность
(до 0,3 г/см³), низкий коэффициент теплопроводности и
высокую газопоглотительную способность; Т. 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 Т.- отличный фильтрующий материал, а высокодисперсный
используется как противофильтрационный материал. Т. поглощает и удерживает
значит. количества влаги, аммиака, катионов (особенно тяжёлых металлов).
Коэфф. фильтрации Т. изменяется в пределах неск. порядков.

Краткий исторический очерк. Первые
сведения о Т. как "горючей земле" для нагревания пищи восходят к 46 н.
э. и встречаются у Плиния Старшего. В 12-13 вв. Т. как топливный материал
был известен в Голландии и Шотландии. В 1658 в г. Гронингене вышла первая
в мире книга о Т. на лат. яз. Мартина

Шока "Трактат о торфе". Многочисл.
неправильные представления о происхождении Т. были опровергнуты в 1729
И. Дег-нером, применившим к его изучению микроскоп и доказавшим растительное
происхождение Т. В России впервые сведения о Т. и его использовании появились
в 18 в. в трудах М. В. Ломоносова, И. Г. Лемана, В. Ф. Зуева, В. М. Севергина
и др. В 19 в. Т. посвящены работы В. В. Докучаева, С. Г. Навашина, Г. И.
Танфильева и др. В России исследования природы Т. носили ботанический характер.
После Великой Октябрьской социалистической революции были созданы науч.,
производственные и учебные организации по комплексному изучению Т. и его
использованию в народном хозяйстве (Инсторф, Московский торфяной институт
и др.). Работами сов. учёных выявлены географич. закономерности распространения
торфяных залежей, создана классификация видов Т. и торфяных залежей, составлены
кадастры и карты торфяных месторождений, изучены хим. состав и физ. свойства
Т. (И. Д. Богданов-ская-Гиенэф, Е. А. Галкина, Д. А. Герасимов, В. С. Доктуровский,
Е. К. Иванов, Н. Я. Кац, М. И. Нейштадт, Н. И. Пьявченко, В. Е. Раковский,
В. Н. Сукачёв, С. Н. Тюремнов и др.). Проблемами использования Т. в СССР
занимаются Всесоюзный н.-и. ин-т торфяной пром-сти (Ленинград) с филиалами
в Москве и пос. Радченко в Калининской обл., Ин-т торфа АН БССР, проблемные
лаборатории Калининского, Каунасского и Томского политехнических и др.
ин-тов.



Образование торфа. Т.- предшественник
генетического ряда углей (по мнению ряда учёных). Место образования Т.-
торфяные болота (см. Болото), встречающиеся как в долинах рек (поймы,
террасы), так и на водоразделах (рис. 1).

Происхождение Т. связано с накоплением
остатков отмершей растительности, надземные органы к-рой гумифицируются
и минерализуются в поверхностном аэрируемом слое болота, наз. торфогенным
горизонтом, почвенными беспозвоночными животными, бактериями и грибами.
Подземные
органы, находящиеся в анаэробной среде, консервируются в ней и образуют
структурную (волокнистую) часть Т. Интенсивность распада растений-торфообразователей
в торфогенном слое зависит от вида растения, обводнённости, кислотности
и темп-ры среды, от состава поступающих минеральных веществ. Несмотря на
ежегодный прирост отмершей органич. 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
Т. на разных участках торфяных болот обладает различными свойствами.

Рис. 1. Схема расположения торфяников
по рельефу.

Возраст погребённого Т. исчисляется
десятками тысячелетий; в отличие от современного, погребённый Т. характеризуется
меньшей влажностью.



Классификация торфа. В соответствии
с составом исходного растительного материала, условиями образования Т.
и его физико-хим. свойствами Т. относят к одному из 3 типов: верховому,
переходному и низинному. Каждый тип по содержанию в Т. древесных остатков
подразделяется на три подтипа: лесной, лесо-топя-ной и топяной. Т. разных
подтипов отличается по степени разложения. Т. лесного подтипа имеет высокую
степень разложения (иногда до 80%), у топяного Т.<- минимальная
степень разложения; лесо-топяной Т. занимает промежуточное положение. Подтипы
Т. делятся на группы, состоящие из 4-8 видов (табл. 1). Вид - первичная
таксономич. единица классификации Т. Он отражает исходную растительную
группировку и первичные условия образования Т., характеризуется определённым
сочетанием доминирующих остатков отдельных видов растений (а также характерных
остатков). Пластообразующими видами Т. наз. совокупность неск. первичных
видов Т., 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 климатич. зоны влияют геоморфологич.,
геологич., гидрогеологич., гидрологич. условия каждого конкретного участка
болота. В зависимости от сочетания отдельных

видов торфов по глубине торфяной залежи
последние подразделяются на типы. В пром. классификации торфяных залежей
выделяются 4 типа: низинный, переходный, верховой и смешанный. Первичная
единица классификации <- вид торфяной залежи (рис. 2). В Европ.
части СССР выделяются 25 осн. видов торфяных залежей, в Зап. Сибири <-
32.

Торфяные месторождения <-
пром.
скопления торфа, чётко ограниченные территориально и не связанные с др.
скоплениями. Размер площади, занимаемой торфяными месторождениями и болотами
в мире, составляет ок. 350 млн. га, из них ок. 100 млн.
га имеет
пром. значение. На терр. Зап. Европы расположен 51 млн.
га, Азии
- св. 100 млн. га, Сев. Америки - св. 18 млн. га. Данные о запасах
Т. и его добыче в СССР и за рубежом приведены в табл. 2. Разведанные запасы
Т. в СССР по районам приведены в табл. 3.

Изученность торфяного фонда по
экономич. районам страны неравномерна. Так, в Центральном р-не РСФСР св.
70% фонда разведано детально, а в Западно-Сибирском детальная разведка
составляет 0,6% фонда района и §2,8% - прогнозная оценка.

Поиск торфяных месторождений включает
анализ картографич. и аэрофото-съёмочных материалов, поисково-разведочный
этап дополняется полевыми работами. Предварительная разведка выполняется
на месторождениях площадью свыше 1000 га для определения целесообразности
их использования. Детальная разведка производится с целью получения данных
для составления проекта разработки и использования торфяного месторождения.
Разработка торфяных месторождений.

Разработке Т. предшествуют осушение
и подготовка поверхности. Подготовка поверхности месторождения выполняется
после сооружения осушительной сети и окончания предварит. осушения залежи
(рис. 3). Независимо от того, для каких целей будет использоваться
залежь, с её поверхности удаляется древесная, а иногда и моховая растительность,
разрабатываемый слой залежи на глуб. 25- 40 см освобождается от
древесных включений или они измельчаются на фракции менее 8-25 мм.
Разделённая картовыми канавами и валовыми каналами на определённые участки
(карты) поверхность поля планируется в продольном направлении перпендикулярно
валовым каналам и профилируется с поперечным уклоном в сторону картовых
канав шнековым профилировщиком.

Выполнение этих работ способствует
понижению уровня грунтовых вод и уменьшению влажности торфяной залежи до
86-89%, что обеспечивает производительную работу механизмов по добыче,
сушке и уборке Т. Все операции подготовки поверхности торфяного месторождения
механизированы (см. Торфяные машины). Удаление древесной растительности
при подготовке включает срезку (валку) деревьев и кустарника с одновременным
пакетированием и укладкой деревьев в пакетах на поверхность залежи спец.
машиной (рис. 4). Затем пакеты грузятся на тракторные прицепы-самосвалы
и вывозятся на промежуточные прирельсовые склады. Пни и древесные включения
корчевальными машинами извлекаются из залежи или перерабатываются машинами
глубокого фрезерования (рис. 5) с последующей сепарацией и вывозкой
древесных остатков за пределы полей. Для получения Т. с усреднёнными кондиционными
свойствами применяются машины для перемешивания залежи или дре-нажно-обогатительные
машины, извлекающие фрезами или барами торфяную массу из слоя залежи, перерабатывающие
и расстилающие слой Т. на поверхности поля. Мелкие древесные остатки и
щепа убираются с рабочей поверхности карт машинами с накалывающим или барабанно-цепным
рабочим органом.

В СССР Т. добывается фрезерным (более
95% общей пром. добычи), экскаваторным и бескарьерно-глубинным способами.
Прообраз экскаваторного способа - элеваторный, к-рым до Окт. революции
1917 добывалось ок. 1,3 млн. т (1913) кускового Т. Выемка
Т. осуществлялась вручную. Элеваторные машины транспортировали Т.-сырец
из карьера, перемешивали его и формовали в кирпичи. Операции по сушке,
уборке и погрузке производились вручную. В 20-е гг. был разработан
способ гидравлич. добычи торфа ("гидроторф") с полной механизацией
производств. процессов. Он применялся с 1922 до 1962. Комплексно-механизированный
экскаваторный способ включает выемку Т. из залежи ковшевым устройством,
переработку Т.-сырца, его формование и выстилку торфяных кирпичей на поле
сушки, уборку и складирование. Фрезерная добыча Т. получила развитие в
СССР с кон. 40-х гг. Она полностью механизирована и отличается меньшими
трудоёмкостью, металлоёмкостью и энергоёмкостью. Основные технологические
операции фрезерного способа добычи Т.: измельчение верх. слоя (фрезерование)
залежи
на глубине до 25 мм, сушка сфрезерованного Т., уборка и штабелирование
готового Т. Продолжительность высыхания слоя от 1 до 2
сут. Число
таких циклов в сезоне 20-28; при пневматич. способе уборки до 40-50 циклов.
Для добычи Т. фрезерным способом применяются 3 схемы: уборочно-перевалочная
(рис. 6), бункерная механическая и бункерная пневматическая. Добытый
торфяными машинами Т. в среднем ок. 6 мес хранится в полевых штабелях.
Наиболее эффективный способ хранения и борьбы с самовозгоранием Т.- изоляция
штабелей от атм. воздуха слоем сырого Т.; внедряется (1975)
изоляция
полимерной плёнкой.

Бескарьерно-глубинным способом добывают
кусковой Т. для коммунально-бытовых нужд. Сущность его заключается в экскавации
Т. из узких траншей, переработке, формовании и выстилке торфяных кирпичей
на поле добычи - сушки с одновременным задавливанием траншей добывающей
машиной.

В процессе переработки Т. благодаря
увеличению удельной поверхности диспергируемого материала улучшаются свойства
продукции. Диспергирование Т.-сырца повышает коэфф. объёмной усадки, являясь
предпосылкой получения не только плотной, но и прочной продукции. Переработка
снижает влагоёмкость топливного Т.

Механич. переработка Т. осуществляется
рабочими органами различных типов: шнековыми, шнеково-ножевыми, спирально-конусными,
конусными, щелевыми, дробильными, перетирателями. Комплексное использование
торфа. В 16-17 вв. из Т. выжигали кокс, получали смолу, Т. применяли в
с. х-ве, медицине и т. д. В кон. 19 - нач. 20 вв. началось пром. произ-во
торфяного полукокса и смолы. В 30-50-х гг. Т. стали использовать в энергетике,
а также для произ-ва газа и как коммунально-бытовое топливо. В 50-х гг.
проведены исследования по энерготехнологич. применению Т. Возможность использования
Т. из одного месторождения одновременно для с. х-ва и промышленности привела
к созданию нового направления - комплексного использования Т.; этому способствуют
многообразные свойства различных его видов. Так, в верховом слаборазложившемся
Т. содержание углеводов достигает 40-50% ; в сильноразложившемся Т. гуминовые
кислоты составляют 50% и более. Отдельные виды Т. богаты битумами, содержание
к-рых достигает 2-10%. Малоразложившийся верховой Т. обладает высокой водо-
и газопоглотительной способностью, низким коэфф. теплопроводности.

Т. высокой степени разложения находит
разнообразное применение в с. х-ве (табл. 4). Его используют для приготовления
компостов
(рис. 7), смесей с минеральными туками и известью, для произ-ва торфо-аммиачных
и торфо-минерально-аммиачных удобрений (см. Органо-минералъные удобрения).
Т., содержащий вивианит, применяют как фосфорное удобрение,
известь - как известко-

вое удобрение. Низинный Т., внесённый
в больших дозах (500 т/га и более), способствует окультуриванию
дерново-подзолистых почв, улучшению их физ. и фи-зико-хим. свойств.

В овощеводстве и цветоводстве из Т.
в смеси с др. компонентами (навоз, минеральные удобрения и пр.) готовят
торфо-перегнойные кубики (см. Горшки рассадные) и теплично-парниковые
почвосмеси. Неразложившийся Т. может служить биотопливом ; хорошо
разложившийся проветренный Т. используют для мульчирования посевов.
В животноводстве верховой Т.- хорошая подстилка для кр. рог. скота, птицы
и др. Отдельные виды сильноразложившегося Т. содержат значит. количества
битумов и применяются для производства восков. На торфяном сырье низкой
степени разложения в СССР создан единственный в мире завод (Ленингр. обл.)
по выпуску спирта и фурфурола. Производятся тепло- и звукоизоляционные
торфяные плиты, торфяные полые горшочки и др. Активный уголь из Т. изготовляют
в ФРГ, Нидерландах, СССР. Для коммунально-бытовых целей прессуются торфяные
брикеты (СССР и Ирландия).

Технология переработки Т. развивается
в 2 направлениях. Первое основано на выделении из Т. отдельных составляющих-
битумов, гуминовых кислот, углеводов и др. Эти компоненты извлекаются при
незначит. изменениях исходного вещества и либо являются готовой продукцией,
либо служат сырьём для дальнейшей переработки. Второе направление заключается
в глубоком разложении Т. с превращением его в совершенно новые вещества.
Это продукты термической и окислит, деструкции, гидрирования и т. д. См.
также Торфяная промышленность. Лит.: Успенский Н. Н., Указатель
русской литературы по торфу, М., 1930; Библиографический указатель литературы
по торфу, т. 1 - 11, М.- Калинин, 1960 - 75; Макаров И. К., Нейштадт М.
И., К истории литературы по торфу, "Торф", 1930, № 3-4; Тюремнов С. Н.,
Торфяные месторождения, 2 изд., М.- Л., 1949; Чу ханов 3. Ф., Хитрив Л.
Н., Энерготехнологическое использование топлива, М., 1956; Торфяные месторождения
и их комплексное использование в народном хозяйстве, М., 1970; Использование
торфа и выработанных торфяников и сельском хозяйстве, Л., 1972; Торф в
народном хозяйстве, М., 1968; Лиштван И. И., Король Н. Т., Основные свойства
торфа и методы их определения, Минск, 1975.

Н. Л. Копёнкина (Образование
торфа, Классификация торфа), М. И. Нейштадт (Краткий исторический
очерк), В. П. Чистяков.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я