Таинственность очевидного - Новиков Энергий Алексеевич
Горняки думают о будущем горного дела, ищут и изобретают новые способы механической добычи, но подчас не замечают, что оно может рождаться в совсем далеких от шахт лабораториях микробиологов.
Рождается новая наука
Она еще в младенческом возрасте. Поэтому о возможностях геомикробиологии чаще говорят в будущем времени.
Мы добываем из недр марганец. Более 1/3 его оставляем в шахтах или в «хвостах» (так называют отходы обогатительных фабрик). Почти 1/10 часть содержания «хвостов» — это металл, который можно извлечь с помощью микроорганизмов.
В химических лабораториях уже научились создавать геомикробиологическую среду. Она позволяет извлекать из различных руд многие ценные элементы, например висмут, свинец, сурьму, литий и германий. С каждым годом возрастает роль алюминия. Николай Гаврилович Чернышевский предсказал ему великое будущее, назвав металлом социализма. В начале прошлого века алюминий ценился наравне с золотом, да и теперь он недешев, в 3 раза дороже железа. Хотя почти 1/10 часть земной коры сложена им. Это миллиарды миллиардов тонн. Однако извлекать алюминий из горных пород известными способами сложно. Чаще всего его выплавляют в электропечах. А вот микробиологи утверждают, что в скором времени недра смогут отдавать людям алюминий почти бесплатно. Существуют бактерии, разлагающие породы, в которых много соединений алюминия.
Сера — также необходимый нам химический элемент. Но ее присутствие в виде примеси часто нежелательно. Например, в коксующихся углях. Окисление серы угольных залежей бактериями — вполне реальная возможность.
О потерях в отвалах ряда ценных металлов уже упоминалось. Теперь минеральные отходы все чаще называют вторичными полезными ископаемыми. Только с небольшим содержанием оставшихся там ценных компонентов. Их можно «добыть» с помощью бактерий. Для этого не нужно конструировать и строить мощные механизмы. Тут работа тонкая, чем-то напоминающая труд селекционеров, годами создающих урожайный сорт пшеницы или породу животных с необычной окраской шерсти.
Микроорганизмы выращивают в специальной питательной среде, отбирают наиболее активных, приспособленных к быстрому преобразованию и разложению каменных пород. Так человек учится у природы. Тысячелетиями многие микроорганизмы способствовали возникновению рудных залежей. Особенно на дне морей и океанов, где и теперь железо-марганцевые конкреции рождаются подобным путем. Только человек сумел ускорить природные процессы. Найдены бактерии, которые в десятки раз убыстряют растворение и окисление ряда полезных ископаемых. Эти невидимые рудокопы создают условия для перевода металлов в раствор.
Сомневающийся может сказать: «Это разговор в основном о будущем. Я признаю то, что реально сейчас». Нет, это уже реальность. Такой способ добычи применяют в нашей стране на рудниках Урала и Казахстана. В Югославии микроорганизмы помогают переводить в раствор уран. Ныне каждую двадцатую тонну меди в мире, а также немало цинка получают с помощью бактерий. Их изучают и выращивают для горняков геомикробиологи — представители новой отрасли знаний.
Судьба открытия
Он учился в Лесном земледельческом институте. Самым любимым предметом была химия. Когда К. Патка-нов окончил институт, то, где бы ни служил, всегда создавал для себя маленькую химическую лабораторию. В ней и «колдовал» как любитель-химик. Некоторое время он работал на Северном Кавказе в качестве лесного ревизора. Здесь ему преподнесли необычный подарок — огромную глыбу серной руды. Ее привезли из Каракумов, из района Кирх-чулба. Эта глыба более чем наполовину состояла из серы, смешанной с барханным песком и кристаллическим гипсом.
Однажды К. Патканов бросил кусок от глыбы в нагретую серную кислоту. Руда растворилась. «…Выделила из себя серу, которая, слившись в общую массу, стала плавать, словно яичный желток, окруженный песком и мелким кристаллическим гипсом». Исследователь слил кислоту, вынул из сосуда комок чистой серы. Увидел, что к нему не прилипла ни одна песчинка. Потом изучал и другие руды. И пришел к выводу: использование кислоты не обязательно. Она служит лишь для нагревания и расплавления полезного ископаемого. Тогда-то у Патканова и зародилась идея применять для получения серы обыкновенную воду, только нагретую.
Потом последовали опыты в лабораториях Московского университета и Лесного института. Пришло время для окончательного вывода: «…сера в серной руде, расплавленная в воде, нагретой под давлением до известной температуры, отделяется от сопровождающих ее пород и, затвердевая, не соединяется уже с ними, раз таковые смочены водою».
К. Патканов изобрел несложный аппарат для выплавки серы. Так в 1883 году в России были заложены основы нового метода добычи. Однако в то время в России им никто не заинтересовался. Зато предприимчивый американец Г. Фрэш быстро сумел применить этот способ. Он нанял группу бурильщиков, которые пробурили скважины до залежей самородной серы, открытых в районе Мексиканского залива. В 1894 году под восторженные крики присутствующих из недр земли вырвалась золотисто-коричневая струя полезного ископаемого.
А в 1897 году К. Патканов опубликовал небольшую заметку в «Горном журнале», в которой писал, что спешит сообщить об открытии, «…искренне желая, чтобы оно стало достоянием русской печати, прежде чем появиться в каком-либо иностранном специальном органе». Но… было уже поздно. Весь мир, да и отечественная литература при описании этого способа добычи теперь чаще упоминает имя американца Г. Фрэша, а не нашего соотечественника. Такова история зарождения бесшахтного способа добычи серы. Его называют методом подземной выплавки серы или коротко ПВС. В чем суть ПВС?
В конце 60-х годов в нашей стране на Украине начала работать Яворовская «подземка». Ничто здесь не напоминает привычный рудник. Только переплетения труб с горячей водой, влажный воздух с сероводородным запахом и темно-коричневая струя расплавленной в недрах серы, текущая из скважины. Подземная выплавка этого минерала, возможность которой впервые открыл русский химик-любитель К. Патканов, стала реальной на его родине. Теперь ПВС применяется и на других месторождениях.
И вот тут можно задать вопрос: «Почему самые удивительные и перспективные открытия в области разработки полезных ископаемых нередко принадлежат исследователям, казалось бы далеким от проблем горного дела? Может быть, потому, что им со школьной скамьи не твердили упорно, что разрабатывать месторождение можно только шахтным способом?». Традиционное не было закреплено в их мышлении однозначно. Путь к новому был открыт разносторонностью знаний, умением в известном отыскать нечто необычное. Разве другое открытие не пример тому?
Подземные газогенераторы
Однажды читатели петербургского издания «Северный вестник» обратили внимание на статью с загадочным названием «Будущая сила, покоящаяся на берегах Донца». Автор публикации — великий ученый Дмитрий Иванович Менделеев. Так в 1888 году впервые была высказана мысль о создании подземных газогенераторов для эксплуатации угольных месторождений. Что же предлагалось? Пробурить в «пласту несколько отверстий, одно из них должно назначаться для введения, даже вдувания, воздуха, другие — для выхода, даже вытягивания, горючих газов». Идея очень заманчива. Уголь добывают в шахтах, чтобы потом бросать в топки на поверхности земли и получать тепловую энергию. Это известный путь. А можно уголь сразу сжигать в недрах и по трубам выводить наверх горючий газ. Это необычный путь.
Его преимущества понятны и не требуют разъяснений. Достаточно, например, с помощью взрывов раздробить под землей угольный пласт, поджечь и начать нагнетать в глубинную печь воздух или кислород, обеспечивающие непрерывное горение, тогда по скважинам, куда надо, пойдет горючий газ. Эту идею поддержал еще в 1913 году Владимир Ильич Ленин. Он даже написал статью «Одна из великих побед техники». Позже, когда с ее содержанием ознакомились бойцы 78-го кавалерийского полка Рабоче-Крестьянской Красной Армии, они обратились ко всем ученым и студентам страны с письмом. Призвали горняков приступить к реализации поистине социалистического метода использования ресурсов угля.
