ПРАЗДНИК -- КАК ПОВОД ДЛЯ РАЗГОВОРА
Денис Корнилов.
г. Кемерово.
В последнее воскресенье августа традиционно отмечается День
шахтера. Этот праздник прямое отношение к Институту угля и
углехимии СО РАН не только потому, что его деятельность
направлена на решение проблем добычи и переработки углей. Многие
сотрудники Института работали на шахтах и разрезах Кузбасса и
других угольных бассейнов России и бывшего Советского Союза.
Огромный опыт Героя социалистического труда, в прошлом
генерального директора объединения "Южкузбассуголь", а ныне
главного научного сотрудника Института, доктора технических наук
Владлена Даниловича Ялевского позволяет реализовывать научные
разработки в области теории проектирования угольных шахт при
освоении новых угольных районов Восточного Кузбасса. Кавалер трех
орденов Трудового красного знамени, ордена Ленина, в 70-80 годы
генеральный директор объединения "Северокузбассуголь", заведующий
лабораторией ресурсосберегающих технологий угледобычи, кандидат
технических наук Всеволод Модестович Станкус успешно решает
проблемы оценки состояния, эффективности и потенциальных
возможностей разработки угольных месторождений Кузбасса.
16 сотрудников Института являются кавалерами знака "Шахтерская
слава", четверо отмечены знаком "Заслуженный работник
Минтопэнерго".
Работы многих ученых Института отмечены правительственными и
ведомственными наградами, научными премиями. В 1984 г. за
разработку и создание моделей геомеханических процессов с
использованием эквивалентных материалов и применение этих моделей
при ведении горных работ и подземном строительстве директор ИУУ,
член-корреспондент Г.Грицко стал Лауреатом Государственной премии
СССР. В настоящее время Институтом проводятся фундаментальные
исследования по основным научным направлениям исследований: В
июне 1999 г. за многолетнюю плодотворную научную работу
награждены орденом Дружбы Г.Грицко, медалью ордена "За заслуги
перед Отечеством" II степени главный научный сотрудник, д.т.н.
Г.Альтшулер.
На вопрос нашего корреспондента о важнейших направлениях и
результатах научной деятельности Института угля и углехимии СО
РАН ответили заместитель Председателя Президиума КемНЦ СО РАН,
к.т.н. В.Кочетков и зам.директора Института угля и углехимии СО
РАН, д.т.н. В.Потапов.
-- Это непростой вопрос, так как в науке не всегда возможно
определить важность получаемых результатов. Поэтому уделим
внимание лишь некоторым, наиболее актуальным для практики
направлениям. В институте разработан метод оценки уровня
энергетической безопасности государства -- применительно к роли
угля. В качестве условий оценки использованы показатели доли угля
в общем объеме потребления энергоресурсов и в общем объеме
производства электроэнергии в стране. Предложен метод условной
классификации государств по уровню их энергетической
безопасности, в соответствии с которой Россия должна быть
охарактеризована как государство, имеющее "опасно низкий" уровень
энергетической безопасности по фактору углепотребления.
Возможность повышения уровня энергетической безопасности России
связана с необходимостью пересмотра энергетической политики
страны и значительного увеличения доли угля в
топливно-энергетическом балансе России.
Использование теории комбинированной открыто-подземной технологии
добычи угля, обеспечивает эффективное освоение запасов новых
угленосных месторождений Восточного Кузбасса и безопасную их
отработку безвзрывной технологией. Методами технологического
прогнозирования установлены основные параметры угледобывающего
комплекса модульной структуры для вскрытия и подготовки угольных
месторождений. Способ отработки угольных пластов слоями
реализован на АО "Сибирга" и в проекте реконструкции разреза
"Томусинский".
Использование нового подхода к диагностике уникальных объектов
горной техники и базисный набор моделей координатных составляющих
вибраций на опорах, а также структур динамических систем, которые
формируют типы траекторий осей гибких роторов позволяет объяснить
и систематизировать аномальные изменения компонент вибрации,
перераспределения амплитуд между высшими гармониками,
проявляющиеся в практической вибродиагностике. Для модельных
состояний, определяемых инвариантными критериями, получены
наглядные механические интерпретации и исследованы
фундаментальные характеристики: энергия, энтропия, эффективная
частота и т.д., что обеспечивает в конкретных случаях инженерную
трактовку диагнозов.
Для создания динамических цифровых моделей, описывающих свойства
и состояния массива горных пород, разработан базис, включающий в
себя комплекс из аналитических, экспериментальных и дискретных
моделей, реализуемый в форме специальных корпоративных
информационных систем -- хранилищ данных, интегрируемых с
проблемно-ориентированными ГИС -- технологиями и содержащий в
себе представительный объем информации, наиболее полно отражающей
состояние горнотехнического комплекса угольной промышленности
Кузбасса.
Разработана математическая модель комплекса газогеомеханических и
аэрогазодинамических процессов при проведении выработки по
угольному пласту в составе модулей, описывающих состояние
приконтурной части пласта, призабойного и общего объема горной
выработки. Установлена связь между газогеомеханическими
процессами в угольном пласте и аэрогазодинамическими процессами в
выработке, интегрирующая кинетику газовыделения из угля и
технологические режимы проведения выработки.
Общеизвестно, что основными направлениями использования углей,
как в России, так и в мире, является производство электроэнергии
и тепла. Коксующиеся угли традиционно перерабатываются в кокс и
продукты коксохимии.
В Институте угля и углехимии в настоящее время развиваются
подходы решения проблем углепереработки путем рационального
использования химического потенциала углей на основе глубокого
изучения структурных особенностей и реакционной способности
различных видов каменноугольного сырья и нахождение селективных
методов воздействия и многостадийной переработки с получением
широкого круга ценных продуктов на каждом технологическом
переходе.
Отражением данного подхода являются исследования состава и
структуры продуктов экстракции и гидротермального разложения
сапропелитовых углей. Проведено экспериментальное моделирование
процесса окислительно-полимеризационных превращений липидного
вещества -- вероятного источника сапропелитового керогена.
"Синтетический" кероген , полученный на основе лецитиновых
липосом, по данным ИК-, УФ-, ЯМР-спектроскопических исследований
и результатов гидротермального разложения структурно
соответствует реальному керогену. Углеводороды (олефины,
полициклические ароматические соединения), идентифицированные в
продуктах гидротермального разложения модельного вещества,
типичны для гидротермальных нефтей, что также свидетельствует о
структурной близости полученной модели и природного керогена.
Полученные данные представляют практическую ценность при решении
проблемы адаптации промышленных процессов нефтепереработки к
продуктам ожижения угля, а также при выборе рациональных схем
переработки различных углей. В частности предложена схема
комплексной переработки ряда низкосортных углей и углеотходов
Кузбасса.
Разрабатываются пути использования компонентов угля и продуктов
его переработки, обогащенных углеродом, для создания углеродных
материалов. Так из каменноугольного среднетемпературного пека
выделен и модифицирован высокочистый изотропный волокнообразующий
пек. Выявлены ядро, оболочка и приповерхностная ориентированная
зона в углеродном волокне из изотропного пека. Установлено, что
плоскости углеродных слоев приповерхностной зоны ориентированы
перпендикулярно оси волокна. Получены металлсодержащие углеродные
волокна путем импрегнирования исходного пека ионами металлов с
целью получения углеродно-волокнистых адсорбентов и
катализаторов. Показана возможность регулирования морфологической
структуры таких волокон. Основным принципом получения углеродных
материалов при термообработке высокомолекулярных органических
структур является подавление процессов деполимеризации
(деструкции с образованием низкомолекулярных углеродсодержащих
продуктов) и развитие процессов структурирования (образования
пространственно-сшитых структур), приводящих к увеличению выхода
углеродного остатка. В Институте отработана методология изучения
термических превращений высокомолекулярных углеродных систем,
включающая анализ летучих продуктов деструкции методами
термопрограммируемой масс-спектрометрии и ступенчатой
пиролитической газовой хроматографии в сочетании с комплексом
методов исследования состава и структуры твердого остатка
пиролиза. Создана установка непрерывного анализа основных
компонентов летучих продуктов при термопрограммируемом
динамическом нагреве образца. Эффективность развитой методологии
подтверждена получеными новыми данными о влиянии соединений
переходных металлов на термодеструкцию целлюлозы, послужившей
моделью природного органического полимера -- предшественника
углей.
Другим развиваемым в институте направлением в использовании
ископаемых углей для получения углеродных адсорбентов является
химическое модифицирование полимерных структур угля. Разработан
нетрадиционный метод получения активированного угля из
сапропелитовых углей, заключающийся в химическом модифицировании
последних кислотными реагентами с последующим так называемым
химическим активированием (обработка щелочью и термообработка).
Метод позволяет получать адсорбенты с достаточным выходом и
высокими значениями удельной поверхности (до 1600 м2/г) из
сапропелитовых углей, которые ранее не рассматривались как
перспективные источники сырья для получения активированных углей.
В 1999 г. в составе Кемеровского научного центра СО РАН создан и
зарегистрирован Научно-производственный центр глубокой
переработки угля СО РАН на базе Ленинск-Кузнецкого завода
полукоксования
Членами-учредителями Центра являются: Объединенный институт
катализа СО РАН, Институт угля и углехимии СО РАН, Кемеровский
научный центр СО РАН, Новосибирский институт органической химии
СО РАН, Институт теплофизики СО РАН, Институт химии и химической
технологии СО РАН.
В настоящее время резервные мощности ГУП "Завода полукоксования"
уже используются для реализации ряда проектов
"Научно-производственного центра глубокой переработки углей СО
РАН". На ГУП "Завод полукоксования" отработана технология
получения малодымного топлива на основе угля и одного из
продуктов пиролиза углей -- полукокса. Проект по малодымному
топливу, как наиболее актуальный для шахтерских городов Кузбасса,
в частности для г.Ленинск-Кузнецкого, где находится 54 котельных,
поддержан и курируется Администрацией Ленинск-Кузнецкого.
Сотрудниками Института теплофизики СО РАН и Института угля и
углехимии СО РАН проведены опытно-промышленные испытания
малодымного топлива на районной котельной г.Ленинск-Кузнецкого.
Анализ опытно-промышленных испытаний показал, что при
использовании на котельных города в качестве топлива смеси угля и
полукокса значительно уменьшаются выбросы пыли, окислов серы и
азота. Таким образом, в результате первого этапа эксперимента по
использованию новой топливной смеси, была отработана рецептура
смеси и показано, что при использовании ее в качестве топлива на
районных котельных достигается значительный экологический эффект.
Для оценки экономической целесообразности использования новой
топливной смеси в настоящее время ведется оснащение котельной
соответствующими измерительными средствами и оборудованием по
проведению второго этапа опытнопромышленных испытаний.
Институтом химии и химической технологии СО РАН предложен проект
по организации производства брикетированного топлива для
коммунально-бытовых целей. Предлагается технология производства
качественного полукокса и брикетов коммунально-бытового топлива
из отсевов угля и смолы полукоксования ГУП "Завода
полукоксования". В настоящее время изучается рынок сбыта
брикетированного топлива с целью определения объемов
производства. Завод имеет предварительную договоренность на
поставку брикетов топлива в Монголию. Высказало свою
заинтересованность в пробных поставках брикетированного топлива
МПС.
Результаты научно-исследовательских работ ученых Института
(только за последние 5 лет) представлены в 9 монографиях, более
чем в 100 статях в отечественных и зарубежных журналах. В
Институте, за 17 лет работы, получено более 150 авторских
свидетельств и патентов на изобретения.
Сказанное выше не является отчетом о научных исследованиях
Института. Мы хотели лишь прикоснуться к тому многообразию
проблем, которые ставит перед обществом угольная отрасль, и
решение которых берет на себя академическая наука. Преклоняясь
перед людьми этой непростой, опасной профессии, мы желаем
шахтерам успеха в труде, социального оптимизма, творческого и
делового взаимодействия с учеными. Это должно стать залогом
высокопроизводительной, экономически оправданной, безопасной и
социально значимой деятельности горняков на благо становления и
развития России.
стр.
|