大型油页岩露天开采 (Oil Shale)

文摘   教育培训   2024-12-15 10:52   内蒙古  

1. 引言

由于处在金属采矿行业,因而很少接触非金属采矿,但有意思的是近期接触到的一个项目报告是油页岩铁矿,从字面上来看,这似乎是不可能事件,因为油页岩是沉积岩,而铁矿石的形成通常情况下不是由于沉积产生的,因而共生或伴生的可能性几乎为零,尽管油页岩中可能含有铁矿物,但其含量应该非常少,理论上不会超过10%,所以很好奇这种油页岩铁矿是如何形成的


带着这种好奇心阅读了项目报告,结果发现,所谓的油页岩铁矿实质是相邻的两种矿床,不是之前想象中的共生或伴生,油页岩采用露天开采,而铁矿采用地下开采,但由于缺少地质学知识,仍然好奇这两种看似风马牛不相及的矿床是如何在同一个地方产生出来的。


2. 油页岩的特征
油页岩是一种富含有机物、尚未成熟且未大量生烃的沉积岩,主要由未成熟的生油母质(kerogen)构成,具有潜在的石油生成能力,但目前并不包含大量可提炼的石油,它的形成通常与低等植物和矿物质在特定的沉积环境中,如内陆湖泊或滨海潟湖,经过长期的地质过程而成

油页岩主要由油母质、石英、长石、黏土和碳酸盐等组成,通常还含有少量的铀、铁、钒、镍和钼等元素,其有机物质通常不溶于常规有机溶剂,且在热裂解过程中能够转化为液态碳氢化合物,即合成油,油页岩的含油量一般为4%至20%,部分高达30%。

油页岩的开发通常需要通过加热或其他化学方法来促使其中的有机物转化为液态燃料,这一过程称为干馏或热解。常见的方法包括:

(1) 地上干馏法:通过加热将油母质转化为可用的合成原油。

(2) 内部燃烧法:在地下直接加热以促进生烃过程。

尽管油页岩被视为潜在的重要能源来源,但其开采和提炼成本较高,同时也可能对环境造成影响,因此在开发过程中需谨慎考虑其经济性和可持续性。


3. 露天开采
该矿区面积约为3.33平方公里,设计生产能力为400万立方米/年,设计服务期限41年至2062年,开采深度约为85m,露天采场如下图所示,

油页岩露天开采(2022年9月)

露天采场占地面积约为51万平方米,采场周长约为3km,当前开采标高为350-207m,台阶高度10m,目前共有14级台阶,台阶坡角为63°,安全平台宽度6m,清扫平台宽度 12m,工作台阶坡面角为70°。采场的北西侧有部分滑坡。
西南侧边坡
北侧边坡
4. 排土场
(1) 1#排土场位于采场外西北处,用于堆放开采剥离的岩土,占地面积约为22万平方米,排土场高度为10~40m,东侧边坡局部大于40m,最大高度约为48m,边坡角为27°~32°,东侧部分边坡约45°,对高边坡部分已进行了部分治理。
1#排土场
(2) 废渣场位于露天采坑西北角,用于堆放开采剥离的岩土,现状占地面积约为2万平方米,边坡未发生崩塌和滑坡地质灾害。
距离采坑最近的废渣场
(3) 1#表土堆放场位于废渣场北侧,用于堆放开采剥离的岩土,占地面积约为2万平方米,排土场高度约为40m,边坡角为30°~35°,已经进行了部分治理。

5. 结束语
本文真正感兴趣的是为啥油页岩(oil shale)与铁矿能在一个特定的区域内共生,油页岩是非常规油气资源,而铁矿石是典型的金属矿床,理论上,油页岩形成的缺氧环境可能适合某些金属矿物的沉积,但这种大规模的油页岩和铁矿共生的矿床很少遇到。此外,与油页岩(oil shale)类似的一种油物质是油砂(oil sands),本质上油砂的formation也是页岩(shale),加拿大阿尔伯塔省北部的阿萨巴斯卡(Fort McMurray)拥有全球最发达的油砂项目,但没听说同时发现过金属矿床。


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