Торф (йому. Torf), горюча корисна копалина, що утворюється в процесі природного відмирання і неповного розпаду болотяних рослин в умовах надлишкового зволоження і утрудненого доступу повітря. Від грунтових утворень Т. прийнято відрізняти за змістом в нім органічних сполук (не менше 50% по відношенню до абсолютно сухої маси).
Загальні відомості. Органічна речовина Т. складається з рослинних залишків, що зазнали різну міру розкладання. Перегній (гумус) додає Т. темне забарвлення. Відносний вміст в загальній масі Т. продуктів розпаду рослинних тканин, що втратили клітинну структуру, називають мірою розкладання торфу. Розрізняють Т. слаборазложівшийся (до 20%), среднеразложівшийся (20—35%) і сильноразложівшийся (понад 35%). За умовами освіти і властивостями Т. підрозділяють на верховий, перехідний і низовинний.
Т. має складний хімічний склад, який визначається умовами генезису, хімічним складом растеній-торфообразователей і мірою розкладання Т. Елементний склад Т.: вуглець 50—60%, водень 5—6,5%, кисень 30—40%, азот 1—3%, сірка 0,1—1,5% (інколи 2,5) на горючу масу. У компонентному складі органічної маси вміст водорозчинних речовин 1—5%, бітумів 2—10%, легкогидролізуємих з'єднань 20—40%, целюлоза 4—10%, гумінових кислот 15— 50% лігніну 5—20%.
Т. — складна полідисперсна багатокомпонентна система; його фізичні властивості залежать від властивостей окремих частин, співвідношень між ними, міри розкладання або дисперсності твердої частини, оцінюваною питомою поверхнею або вмістом фракцій розміром менше 250 мкм . Для Т. характерні велике влагосодержаніє в природному заляганні (88—96%), пористість до 96—97% і високий коефіцієнт стисливості при компресійних випробуваннях. Текстура Т. — однорідна, інколи шарувата; структура зазвичай волокниста або пластична (сильноразложівшийся Т.). Колір жовтий або бурий до чорного. Слаборазложівшийся Т. в сухому стані має малу щільність (до 0,3 г/см 3 ), низький коефіцієнт теплопровідності і високу газовбирну здатність; Т. високої дисперсності (після механічної переробки) утворює при сушці щільні шматки з великою механічною міцністю і теплотворною здатністю 2650—3120 ккал / кг (при 40% вологості). Слаборазложівшийся Т. — відмінний матеріал, що фільтрує, а високодисперсний використовується як протифільтраційний матеріал. Т. поглинає і утримує значні кількості вологи, аміаку, катіонів (особливо важких металів). Коефіцієнт фільтрації Т. змінюється в межах декількох порядків.
Короткий історичний нарис. Перші відомості о Т. як «горючій землі» для нагрівання їжі сходять до 46 р. н.е.(наша ера) і зустрічаються в Плінія Старшого. У 12—13 вв.(століття) Т. як паливний матеріал був відомий в Голландії і Шотландії. У 1658 в м. Гронінгене вийшла перша в світі книга о Т. на латинській мові Мартіна Шоку «Трактат про торф». Багаточисельні неправильні уявлення про походження Т. були спростовані в 1729 І. Дегнером, що застосував до його вивчення мікроскоп і що довів рослинне походження Т. В Росії вперше відомості о Т. і його використанні з'явилися в 18 ст в працях М. Ст Ломоносова, І. Р. Лемана, Ст Ф. Зуєва, В. М. Севергина і ін. У 19 ст Т. присвячені роботи Ст Ст Докучаєва, С. Р. Навашина, Г. І. Танфільева і ін. У Росії дослідження природи Т. носили ботанічний характер. Після Великої Жовтневої соціалістичної революції були створені наукові, виробничі і учбові організації по комплексному вивченню Т. і його використанню в народному господарстві (Інсторф, Московський торф'яний інститут і ін.). Роботами радянських учених виявлені географічні закономірності поширення торф'яних покладів, створена класифікація видів Т. і торф'яних покладів, складені кадастри і карти торф'яних родовищ, вивчені хімічний склад і фізичні властивості Т. (І. Д. Богдановськая-гиенеф, Е. А. Галкина, Д. А. Герасимов, Ст С. Доктуровський, Е. До. Іванов, Н. Я. Кац, М. І. Нейштадт, Н. І. Пьявченко, Ст Е. Раковський, Ст Н. Сукачев, С. Н. Тюремнов і ін.). Проблемами використання Т. в СРСР займаються Всесоюзний науково-дослідний інститут торф'яної промисловості (Ленінград) з філіями в Москві і селищі Радченко в області Калінінськой, інститут торфу АН(Академія наук) БССР, проблемні лабораторії Калінінського, Каунаського і Томська політехнічних і ін. інститутів.
Утворення торфу. Т. — попередник генетичного ряду вугілля (по думці ряду учених). Місце утворення Т.— торф'яні болота> (див. Болото ), зустрічаються як в долинах річок (заплави, тераси), так і на вододілах ( мал. 1 ).
Походження Т. пов'язане з накопиченням залишків відмерлої рослинності, надземні органи якої гуміфікуються і мінералізуются в поверхневому шарі болота, що аерується, званому торфогенним горизонтом грунтовими безхребетними тваринами, бактеріями і грибами. Підземні органи, що знаходяться в анаеробному середовищі, консервуються в ній і утворюють структурну (волокнисту) частину Т. Інтенсивность розпаду растеній-торфообразователей в торфогенном шарі залежить від вигляду рослини, обводнює, кислотності і температури середовища, від складу мінеральних речовин, що поступають. Не дивлячись на щорічний приріст відмерлої органічної маси, торфогенний горизонт не припиняє свого існування, будучи природною «фабрикою» торфообразованія. Оскільки на торф'яних родовищах виростає багато видів рослин, створюючих характерні поєднання (болотяні фітоценози), і умови середовища їх зростання відрізняються по мінералізації, обводнює, реакції середовища, Т., що сформувався, на різних ділянках торф'яних боліт володіє різними властивостями.
Відомий так званий похоронений Т., який відклався в періоди між заледеніннями або виявився перекритим рихлими відкладеннями різної потужності в результаті зміни базису ерозії. Вік похороненого Т. обчислюється десятками тисячоліть; на відміну від сучасного, похоронений Т. характеризується меншою вологістю.
Класифікація торфу. Відповідно до складу вихідного рослинного матеріалу, умовами утворення Т. і його физико-хімічними властивостями Т. відносять до одного з 3 типів: верховому, перехідному і низовинному. Кожен тип за змістом в Т. деревних залишків підрозділяється на три підтипи: лісовий, лесотопяной і топяной. Т. різних підтипів відрізняється по мірі розкладання. Т. лісового підтипу має високу міру розкладання (інколи до 80%), в топяного Т. — мінімальна міра розкладання; лесотопяной Т. займає проміжне положення. Підтипи Т. діляться на групи, що складаються з 4—8 видів (таблиця. 1). Вигляд — первинна таксономічна одиниця класифікації Т. Он відображає вихідне рослинне угрупування і первинні умови утворення Т., характеризується певним поєднанням домінуючих залишків окремих видів рослин (а також характерних залишків). Пластообразующимі видами Т. називають сукупність декількох первинних видів Т., що мало відрізняються один від одного по своїх властивостях і створюючих великі горизонтально залягаючі однорідні шари. Відкладення пластообразующих видів тій або іншій протяжності і потужності (товщина), що закономірно змінялися в певній послідовності, утворюють торф'яний поклад. На характер будови покладу певної кліматичної зони впливають геоморфологичеськие, геологічні, гидрогеологичеськие, гідрологічні умови кожної конкретної ділянки болота. Залежно від поєднання окремих видів торфов по глибині торф'яного покладу останні підрозділяються на типів. У промисловій класифікації торф'яних покладів виділяються 4 типи: низовинний, перехідний, верховий і змішаний. Первинна одиниця класифікації — вигляд торф'яного покладу ( мал. 2 ). У Європейській частині СРСР виділяються 25 основних видів торф'яних покладів, в Західному Сибіру — 32.
Таблиця. 1. — Класифікація видів торфу.
Тип
Лісовий підтип
Лесотопяной підтип
Топяной підтип
Деревна група
Деревинно-трав'яна група
Деревинно-мохова група
Трав'яна група
трав'яно-мохова група
Мохова група
Низовинний
Вільховий
Березовий
Ялиновий
Сосновий низовинний
Вербовий
деревинно-очеретяний
деревинно-осоковий низовинний
деревинно-гіпновий
деревинно-сфагновий низовинний
Хвощевий
Очеретяний
Осоковий
Вахтовий
Шейхцерієвий низовинний
осоково-гіпновий
осоково-сфагновий низовинний
гіпново-низовинний
Сфагновий
низовинний
Переходний
Деревний перехідний
деревинно-осоковий перехідний
деревинно-сфагновий перехідний
Осоковий перехідний
Шейхцерієвий перехідний
осоково-сфагновий перехідний
Гіпновий перехідний
Сфагновий
перехідний
Верховий
Сосновий верховий
Сосново-пушицевий
сосново-сфагновий
Пушицевий
Шейхцерієвий верховий
Пушицево-сфагновій
Шейхцерієво-сфагновій
медіум-торф
Фуськум-торф
Комплексний верховий
Сфагново-мочажінний
Торф'яні родовища — промислові скупчення торфу, чітко обмежені територіально і не пов'язані з ін. скупченнями. Розмір площі, займаної торф'яними родовищами і болотами в світі, складає близько 350 млн. га , з них близько 100 млн. га має промислове значення. На території Західної Європи розташовано 51 млн. га , Азії — понад 100 млн. га , Північної Америки — понад 18 млн. га . Дані про запаси Т. і його видобуток в СРСР і за кордоном приведені в таблиці. 2. Розвідані запаси Т. в СРСР по районах приведені в таблиці. 3.
Вивчена торф'яного фонду по економічних районах країни нерівномірна. Так, в Центральному районі РРФСР понад 70% фонду розвідано детально, а в Західно-сибірському детальна розвідка складає 0,6% фонду району і 82,8% — прогнозна оцінка.
Пошук торф'яних родовищ включає аналіз картографічних і аерофотознімань матеріалів, пошуково-розвідувальний етап доповнюється польовими роботами. Попередня розвідка виконується на родовищах площею понад 1000 га для визначення доцільності їх використання. Детальна розвідка виробляється з метою здобуття даних для складання проекту розробки і використання торф'яного родовища.
Таблиця. 2. — Запаси і видобуток торфу в СРСР і за кордоном (1975).
Країна
Запаси торфу, Млрд. т (40% вологості)
Річний видобуток торфу, Млн. т
СРСР
Фінляндія
Канада
США
Швеція
ПНР
ФРН
Ірландія
162,5
25,0
23,9
13,8
9,0
6,0
6,0
5,0
90,0
1,0
1,0
0,3
0,3
1,3
1,5
5,0
Таблиця. 3. — Розподіл розвіданих запасів торфу в СРСР (1975).
Республіка, економічний район
Загальна площа торф'яних родовищ у межах промислового покладу, млн. га
Запаси торфу, млрд. т
(40% вологості)
РРФСР
Північно-західний
Центральний
центрально-чорноземний
Волго-вятський
Поволжський
Уральський
Західно-сибірський
Східно-сибірський
Далекосхідний
область Калінінграда
Українська РСР
Білоруська РСР
Латвійська РСР
Литовська РСР
Естонська РСР
Грузинська РСР
Вірменська РСР
56,6
8,9
1,4
0,04
0,5
0,1
2,7
34,1
3,1
5,7
0,1
9,9
1,7
0,5
0,3
0,6
0,02
0,001
149,9
19,8
5,2
0,1
2,0
0,3
9,1
103,9
4,0
5,2
0,3
2,3
5,4
1,7
0,8
2,3
0,1
0,0024
Розробка торф'яних родовищ. Розробці Т. передують осушення і підготовка поверхні. Підготовка поверхні родовища виконується після спорудження осушної мережі і закінчення попереднього осушення покладу ( мал. 3 ). Незалежно від того, для яких цілей використовуватиметься поклад, з її поверхні віддаляється деревинна, а інколи і мохова рослинність, шар покладу, що розробляється на глибині 25—40 см звільняється від деревних включень або вони подрібнюються на фракції менше 8—25 мм . Розділена картовимі канавами і валовими каналами на певні ділянки (карти) поверхня поля планується в подовжньому напрямі перпендикулярно валовим каналам і профілюється з поперечним ухилом убік картових канав шнековим профілювальником. Виконання цих робіт сприяє пониженню рівня грунтових вод і зменшенню вологості торф'яної поклади до 86—89%, що забезпечує продуктивну роботу механізмів по видобутку, сушці і прибиранню Т. Все операції підготовки поверхні торф'яного родовища механізовані (див. Торф'яні машини ). Видалення деревної рослинності при підготовці включає ту, що зрізає (валяння) дерев і чагарника з одночасним пакетуванням і укладанням дерев в пакетах на поверхню покладу спеціальною машиною ( мал. 4 ). Потім пакети вантажаться на тракторні причепи-самоскиди і вивозяться на проміжні прирейкові склади. Пні і деревні включення машинами корчувань витягуються з покладу або переробляються машинами глибокого фрезерування ( мал. 5 ) з подальшою сепарацією і вивезенням деревних залишків за межі полів. Для здобуття Т. з усередненими кондиційними властивостями застосовуються машини для перемішування покладу або дренажно-збагачувальні машини, що витягують фрезами або барами торф'яну масу з шару поклади, що переробляють і розстилають шар Т. на поверхні поля. Дрібні деревні залишки і тріска забираються з робочої поверхні карт машинами з робочим органом, що наколює або барабанно-ланцюговим.
В СРСР Т. добувається фрезерним (більше 95% загального промислового видобутку), екскаваторним і беськарьерно-глібіннім способами. Прообраз екскаваторного способу — елеваторний, яким до Жовтневої революції 1917 добувалося близько 1,3 млн. т (1913) кускового Т. Виємка Т. здійснювалася уручну. Елеваторні машини транспортували Т.-сырец з кар'єру, перемішували його і формували в цеглу. Операції по сушці, прибиранню і вантаженню вироблялися уручну. У 20-і рр. був розроблений спосіб гідравлічного видобутку торфу («гидроторф») з повною механізацією виробничих процесів. Він застосовувався з 1922 до 1962. Комплексно-механізований екскаваторний спосіб включає виїмку Т. з покладу ковшевим пристроєм, переробку Т.-сырца, його формування і вистилання торф'яної цегли на поле сушки, прибирання і складування. Фрезерний видобуток Т. отримав розвиток в СРСР з кінця 40-х рр. Вона повністю механізована і відрізняється меншими трудомісткістю, металоємністю і енергоємністю. Основні технологічні операції фрезерного способу видобутку Т.: подрібнення верхнього шару (фрезерування) покладу на глибині до 25 мм , сушка сфрезерованного Т. прибирання і штабелювання готового висихання Т. Продолжітельность шаруючи від 1 до 2 сут . Число таких циклів в сезоні 20—28; при пневматичному способі прибирання до 40—50 циклів. Для видобутку Т. фрезерним способом застосовуються 3 схеми: прибирально-перевалочна ( мал. 6 ), бункерна механічна і бункерна пневматична. Здобутий торф'яними машинами Т. в середньому близько 6 мес зберігається в польових штабелях. Найбільш ефективний спосіб зберігання і боротьби з самозагоранням Т. — ізоляція штабелів від атмосферного повітря шаром сирого Т.; упроваджується (1975) ізоляція полімерною плівкою.
Беськарьерно-глібіннім способом добувають кусковий Т. для комунально-побутових потреб. Суть його полягає в екскавації Т. з вузьких траншей, переробці, формуванні і вистиланні торф'яної цегли на полі видобутку — сушки з одночасним душінням траншей добувною машиною.
В процесі переробки Т. завдяки збільшенню питомої поверхні матеріалу, що диспергує, покращуються властивості продукції. Диспергування Т.-сырца підвищує коефіцієнт об'ємної усадки, будучи передумовою здобуття не лише щільної, але і міцної продукції. Переробка знижує вологоємкість паливного Т. Механічеськая переробка Т. здійснюється робочими органами різних типів: шнековими, шнеково-ножовими, спірально-конусними, конусними, щілинними, дробильними, перетірателямі.
Комплексне використання торфу. В 16—17 вв.(століття) з Т. випалювали кокс, отримували смолу, Т. застосовували в сільському господарстві, медицині і так далі В кінці 19 — початку 20 вв.(століття) почалося промислове виробництво торф'яного напівкоксу і смоли. У 30—50-х рр. Т. стали використовувати в енергетиці, а також для виробництва газу і як комунально-побутове паливо. У 50-х рр. проведені дослідження по енерготехнологічному вживанню Т. Возможность використання Т. з одного родовища одночасно для сільського господарства і промисловості привела до створення нового напряму — комплексного використання Т.; цьому сприяють багатообразні властивості різних його твідів. Так, у верховому слаборазложівшемся Т. вміст вуглеводів досягає 40—50%; у сильноразложівшемся Т. гуміновиє кислоти складають 50% і більш. Окремі види Т. багаті бітумами, вміст яких досягає 2—10%. Верховий Т., що малорозклався, володіє високою водо- і газовбирною здатністю, низьким коефіцієнтом теплопровідності.
Т. високої міри розкладання знаходить всіляке вживання в сільському господарстві (таблиця. 4). Його використовують для приготування компостів ( мал. 7 ), сумішей з мінеральними тукамі і вапном, для виробництва торфоамміачних і торфомінерально-аміачніх добрив (див. Органо-мінеральні добрива ). Т., що містить вівіаніт, застосовують як фосфорне добриво, вапно — як вапняне добриво. Низовинний Т., внесений у великих дозах (500 т / га і більш), сприяє окультуренню дерново-підзолистих грунтів, поліпшенню їх фізичних і физико-хімічних властивостей.
В овочівництві і квітникарстві з Т. в суміші з ін. компонентамі (гній, мінеральні добрива і інше) готують торфо-перегнійні кубики (див. Горщики розсадні ) і теплично-парникові почвосмеси. Т., що не розклався, може служити біопаливом ; провітрений Т., що добре розклався, використовують для мульчування посівів. У тваринництві верховий Т. — хороша підстилка для великої рогатої худоби, птиці і ін. Окремі види сильноразложівшегося Т. містять значне кількості бітумів і застосовуються для виробництва воску. На торф'яній сировині низької міри розкладання в СРСР створений єдиний в світі завод (Ленінградська область) по випуску спирту і фурфуролу. Виробляються тепло- і звукоізоляційні торф'яні плити, торф'яні порожнисті горщики і ін. Активне вугілля з Т. виготовляють у ФРН(Федеральна Республіка Німеччини), Нідерландах, СРСР. Для комунально-побутових цілей пресуються торф'яні брикети (СРСР і Ірландія).
Технологія переробки Т. розвивається в 2 напрямах. Перше засноване на виділенні з Т. окремих складових — бітумів, гумінових кислот, вуглеводів і ін. Ці компоненти витягуються при незначних змінах вихідної речовини і або є готовою продукцією, або служать сировиною для подальшої переробки. Другий напрям полягає в глибокому розкладанні Т. з перетворенням його на абсолютно нові речовини. Це продукти термічної і окислювальної деструкції, гидріровання і так далі Див. також Торф'яна промисловість .
Таблиця. 4. — Агрохімічна характеристика торфу (у % на абсолютно суха речовина торфу).
Тип торфу
Зольність
Вміст органічних речовин
РН (у КСl витягу)
Хімічний склад
N общ.
CAO
P 2 O 5
K 2 O
Fe 2 O 3
Верховий
Перехідний
Низовинний
»
»
1—5
3—8
До 12
12—20
20—50
99—95
97—92
Понад 88
88—80
80—50
2,8—3,6
3,6—4,8
4,8—5,8
4,8—6,6
4—7,0
0,9—2,0
0,9—3
1,1—3,8
1,6—3,9
1,5—3,7
0,1—0,7
0,5—1,7
1,2—4,8
1,2—7,5
0,3—31
0,03—0,2
0,04—0,3
0,05—0,4
0,05—2,0
0,05—7,5
0,05—0,1
0,05—0,1
0,1—0,2
0,2—0,5
0,3—0,9
0,03—0,5
0,1—1,0
0,2—3,0
0,1—9,0
0,2—26,0
Літ.: Успенський Н. Н., Покажчик російської літератури по торфу, М., 1930; Бібліографічний покажчик літератури по торфу, т. 1—11, М. — Калінін, 1960—75; Макаров І. До.. Нейштадт М. І., До історії літератури по торфу, «Торф», 1930 № 3—4; Тюремнов С. Н., Торф'яні родовища, 2 видавництва, М-коди.—Л., 1949; Чуханов З. Ф., Хитрін Л. Н., Енерготехнологічне використання палива, М., 1956; Торф'яні родовища і їх комплексне використання в народному господарстві, М., 1970; Використання торфу і вироблених торф'яників в сільському господарстві, Л., 1972; Торф в народному господарстві, М., 1968; Ліштван І. І., Король Н. Т., Основні властивості торфу і методи їх визначення, Мінськ, 1975.
Н. А. Копенкина (Утворення торфу, Класифікація торфу),
