«Принцы» и «нищие» в царстве минералов - Лев Абрамович Барский
Выяснилось, что практически все вредные компоненты, образующиеся при добыче, переработке и сжигании угля, могут быть использованы. Особенно цепными являются компоненты внешней и внутренней золы.
Золы различных углей отличаются по своему составу. Некоторые из них содержат значительные промышленные количества рассеянных элементов. Например, это один из основных источников германия. В других золах имеются галлий, молибден, бериллий. Почти все золы содержат значительное количество алюминия. Правда, так называемый кремниевый модуль (отношение Al2O3/SiO2) низок, но для получения кремнеалюминиевых сплавов они вполне пригодны. Такая установка сооружается в Экибастузе.
Отходы углеобогащения и зола после сжигания еще содержат 8—10 % углерода. Поэтому производство стройматериалов, требующих обжига, возможно из этих отходов без затрат дополнительного топлива. Уже работают заводы по производству кирпича и аглопорита.
В углях содержится сера двух видов: в органической части горючей массы и в виде сульфида железа — пирита. Пирит может извлекаться из угля методами обогащения — в этом случае пирит может быть использован для производства серной кислоты, а железистый пиритный огарок применяется как добавка в цемент. Чтобы не допустить сгорания серы с углем, отчего образуется сернистый газ низкой концентрации и поэтому сложно утилизируемый, большую часть серы можно извлекать из угля с помощью специальных бактерий. Этот процесс еще не вышел из стадии опытно-промышленных исследований, но весьма перспективен.
Резко уменьшается количество вредных отходов сжигания при переработке угля в жидкое топливо. Технология этого процесса известна давно, и даже существуют природные аналоги. Вот что опубликовала газета «Социалистическая индустрия» 16 августа 1986 г.
В верховьях р. Чыбыда, к западу от Якутска, местные жители обнаружили месторождение… керосина. Таков удивительный сюрприз дикой северной природы. В недрах вечной мерзлоты ею создан уникальный завод по сухой перегонке каменного угля. Обширный пласт бурого угля на большой глубине самовозгорелся — это случается нередко. Тление продолжается уже длительное время. Под воздействием высокой температуры и колоссального давления начала выделяться темная маслянистая жидкость. По вертикальным микроскопическим разломам опа вытесняется наверх и на отдельных участках выплескивается на поверхность, источая характерный запах керосина. Если поднести к ней горящую спичку, вспыхивает коптящее пламя.
Подобная промышленная установка, в которой процесс гидрогенизации угля ускоряется действием катализаторов, строится на КАТЭКе. Энергия будет поступать отсюда в другие районы страны в виде не только электричества, по и жидкого топлива.
Научно-исследовательские работы показали высокую эффективность использования газификации угля не автономно, а в комбинированных энерготехнологических установках. Использование низкокалорийного газа в комбинированном цикле увеличивает КПД топлива до 50 % (вместо 38 % в традиционной энергетике) и обеспечивает глубокую переработку попутных продуктов. Технология безотходна и безвредна для окружающей среды. Выброс пыли на такой установке в 75 раз меньше, чем на обычной, окислов серы — в 10 раз, окислов азота — в 3 раза. Короче говоря, парогенераторная установка на угле чище теплофикационного блока, сжигающего газ. Таковы перспективные направления использования угля.
Еще Д. И. Менделеев в 1888 г. высказал идею подземной газификации угля. Позднее, в 1912 г., то же предложил английский химик У. Рамзай. В угольный пласт через специально пробуренные скважины вдувается воздух, и пласт поджигается. С другого конца отводится образующийся газ, содержащий главным образом окись углерода. Этот газ пригоден как энергетическое топливо, а также для синтеза углеводородов или аммиака.
В 1933 г. группа советских инженеров — И. С. Коробчанский, В. А. Матвеев, В. П. Скафа и Д. И. Филиппов — разработали проект подземной газификации угля бесшахтным способом. Газогенератор представляет собой горизонтальный канал в угольном пласте; воздушное и кислородно-воздушное дутье подается через наклонные и вертикальные скважины. По мере сгорания угля реакционные зоны перемещаются, и под действием горного давления выгоревшие участки заполняются породой. Хотя часть теплотворной способности угля расходуется в пласте, стоимость извлечения минимальна: исключаются строительство шахты, добыча и транспортировка угля, вся зола остается под землей. Это был первый процесс, совместивший добычу и переработку полезного ископаемого, получивший название «геотехнология». Но процесс подземной газификации угля пока считается неэкономичным. Причина в том, что получаемый таким способом газ хуже и дороже природного. Однако во многих случаях подземную газификацию можно сочетать с обычной добычей, извлекая этим способом уголь из менее доступных и бедных участков месторождения. Метод перспективен и для горючих сланцев.
При подземной газификации возможно получение и некоторых химических веществ — фенолов, бензолов, пиридина и т. д. Это уже целый химико-энергетический комбинат. Но пока это задача будущего.
Сульфиды — ненавидящие воду
Пора чудес прошла, и нам
Приходится подыскивать причины
Всему, что совершается на свете.
Шекспир
Блеск с обманкой
Трудно сказать, откуда у древних возникли представления о том, что в глубинах Земли расположены котлы с кипящей лавой, насыщенные серой, но они близки к истине. Едва уловимый запах сульфидных соединений, видимо, пробивается на поверхность Земли. Например, сообщалось, что в Финляндии геологи использовали собаку — немецкую овчарку Лари — для поиска месторождений, содержащих серный колчедан. На площади 3 км2 Лари нашла в 5 раз больше образцов, чем специалист-геолог.
Расплавленная магма является источником большинства рудных месторождений. В частности, наиболее важные образования сульфидов цветных металлов связаны с гидротермальными минеральными телами, которые возникли из растворов металлов, содержащих также сероводород, сернистый натрий и другие соединения серы. Растворы под давлением двигались к поверхности Земли, и при снижении температуры из них кристаллизовались соединения PbS — галенит, ZnS — сфалерит, CuFeS2 — халькопирит и другие сульфиды цветных металлов.
Так образовались полиметаллические месторождения, в которых свинцу, цинку и меди сопутствуют золото, серебро, мышьяк, висмут, а иногда олово, барит, ртуть, никель, кобальт, селен, теллур, молибден и другие ценные компоненты.
Первоначальные названия сульфидным минералам дали по внешним признакам еще средневековые горняки. Сульфиды с металлическим блеском, хорошей спайностью получили названия: свинцовый блеск (галенит), медный блеск (халькозин — Cu2S), сурьмяный блеск Sb2S3 (антимонит), кобальтовый блеск (кобальтин — CoAsS).
Сульфиды с полуметаллическим или алмазным блеском, чуть прозрачные в тонком сколе, получили название обманок: серебряная обманка (прустит), цинковая обманка (сфалерит), они мало похожи на другие рудные минералы. Сульфиды, содержащие железо, получили название колчеданов: медный колчедан (халькопирит), железный колчедан (пирит — FeS2), мышьяковый (арсенопирит— FeAsS), никелевый (пентландит — (Fe, Ni)9S8), оловянный (станнин — Cu2FeSnS4).
Всего известно около 200 сульфидных
