Завтра в мире Уголь не первой свежести

Программу "Завтра в мире" ведёт Лариса Катышева.

Во второй части программы мы говорим о том, чем занимаются специалисты Научно-учебной испытательной лаборатории "Физико-химии углей" Национального исследовательского технологического университета МИСиС.

Гость в студии – Светлана Абрамовна Эпштейн, заведующая лабораторией.

Ваши учёные разработали новые подходы к изучению механизма окисления углей. И всё это может существенно повлиять на угольную промышленность. Что вы сделали у себя в НИТУ МИСиС?

С. Эпштейн: Может быть, это кажется таким необычным, потому что всё, что касается ископаемых углей, редко попадает на первые полосы и научных журналов, и новостных лент. Как правило, всё, что касается углей, попадает на новостные ленты лишь в том случае, если происходят какие-то катаклизмы типа каких-то техногенных аварий, когда происходит возгорание чего-то, либо когда случаются аварии в угольных шахтах и гибнет большое количество людей. Этим, как правило, и заканчивается знание обычного рядового россиянина о том, что такое уголь.

Ну что такое уголь для простого человека? Это камень чёрного цвета, который способен гореть, когда его бросаешь в печку. Может быть, более продвинутая аудитория знает, что уголь – это одно из древнейших природных топлив, которое сегодня используется для получения тепловой электрической энергии. А ещё более продвинутые люди знают, что уголь является сырьём для получения кокса, без которого не может работать металлургия. Собственно говоря, этим начинаются и заканчиваются самые общие познания о том, что такое уголь.

Первый вопрос, который возникает, когда мы говорим об угле: а любой ли уголь может быть использован для тех целей, которые мы только что перечислили? Ответ: нет, не любой уголь. И здесь возникает такое понятие, как качество угля. Что же подразумевается под качеством угля? Под качеством углей, как правило, понимают комплекс показателей, которые в той или иной мере отражают пригодность тех или иных углей для конкретных видов переработки. А если проще, то качество углей, используемых для энергетического сжигания, – это сколько угля надо, чтобы получить единицу энергии.

Какие основные показатели для определения качества углей используются? Это, как правило, содержание балласта в угле, то есть содержание в нём влаги и минеральных примесей. Плюс такая ещё есть характеристика как калорийность углей. Для того чтобы эффективно перерабатывать угли с хорошим КПД, в нём должно быть определённое содержание влаги и минеральных примесей. И они должны характеризоваться определённой калорийностью или теплотой сгорания, как это принято обычно называть.

Что касается пригодности тех или иных углей для получения кокса, здесь картина немного более сложная. Потому что в отличие от сжигания углей в котельных или на электростанциях, получение кокса – это сложнейший технологический процесс. И никто никогда не использует только один уголь для получения кокса. Используют смесь углей – так называемую "шихту", где каждому из элементов как бы отведена своя роль. Количество показателей, по которым оценивается пригодность того или иного угля, здесь гораздо более широкое, и какими-то прямыми корреляционными взаимосвязями между одним свойством и поведением угля практически невозможно пользоваться.

А в чём состоит ваше изобретение?

С. Эпштейн: Я бы не назвала это изобретением. Мы только что говорили о "качестве угля". Существует такое понятие, не только для углей, но в принципе для любого товара, как сохранность. Мы очень часто называем это "сроком годности". Вот этот срок годности применим и к углям. Как мы пытаемся его определять? Срок годности – это некий временной период, в течение которого уголь сохраняет свои основные потребительские свойства. Такое определение, думаю, всем понятно. Понятно, что срок годности зависит и от условий, в которых мы будем хранить уголь. То есть, он будет зависеть и от условий хранения, и от качества самого угля.

Какой основной фактор, который определяет сохранность углей при хранении? Ведь абсолютно очевидно, что уголь используется не в тот самый момент, когда его вытащили из земли. У угля есть определённый жизненный цикл. И этот жизненный цикл, как правило, не превышает одного года. Вообще-то, то, что формировалось миллионами, десятками, сотнями миллионов лет в земной коре, отражает всю нашу историю. Но жизненный цикл угля крайне короток. Конечно, он частично пролонгируется в металле, частично в той энергии, которая из него получается, но с точки зрения материального угля, его жизненный срок крайне невелик.

Но даже этот небольшой жизненный срок угля определяет достаточно высокую изменчивость его свойств. В первую очередь основным фактором является, как это ни странно, кислород воздуха. Всё-таки надо понимать, что уголь – это органическая субстанция, и, как любая органическая субстанция, она окисляется. Именно окисление (взаимодействие с кислородом, который находится в атмосфере) является причиной ухудшения качества углей при их хранении.

К каким технологическим последствиям это приводит. В одной стороны, падает основное качество угля – его калорийность как топлива. А с другой стороны, ухудшаются свойства углей для коксования.

Есть ещё один аспект данного вопроса. Это пожары на угольных складах, это самонагревание и самовозгорание угля. Что вы хотите, уголь… Так им образом часто пытаются объяснить причины любых катастроф, которые случаются на угольных предприятиях и на предприятиях угольной энергетики. На наш взгляд, причина в первую очередь в окислении угля.

И возникает вопрос, почему тот или иной уголь окисляется в большей или меньшей степени? Почему окисление того или иного угля может привести к резкому ухудшению его свойств и к такому негативному явлению, как возгорание угля? Вот это и является предметом и одним из направлений работы нашей лаборатории.

Я не вижу на сегодняшний момент каких-то необыкновенных открытий. Дело в том, что вопросами окисления углей достаточно серьёзно занимались и занимаются во всём мире. За последние 20-30 лет у нас резко упал уровень научных работ по различным направлениям, особенно традиционным, не прорывным. Ведь добыча и переработка углей не являют прорывным направлением. Существенной новизной того, чем мы занимаемся, является попытка классифицировать угли по их склонности к окислению и самовозгоранию на основании не качественных характеристик, а чётких количественных показателей.

И к чему это приведёт?

С. Эпштейн: Это приведёт к пересмотру правил хранения тех или иных углей, правил их смешивания для различных целей. И в некоторой степени это приведёт к тому, что предприятия, использующие угли, которые сегодня ориентируются в основном на их традиционные качественные показатели (только калорийность или только содержание минеральным примесей), будут ориентироваться на временные промежутки, в течение которых это качество может быть сохранено. То есть, будут учитывать некие показатели, которые дадут возможность прогнозировать изменение качества угля в течение определённого срока хранения.

Полностью программу слушайте в аудиозаписи.