ВРЕМЯ, НЕОБХОДИМОЕ ДЛЯ СОЗДАНИЯ И ВНЕДРЕНИЯ НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Очень важно видеть различие между временем, необходимым для строительства завода с использованием уже отработанной в промышленном масштабе технологии, и временем на разработку новой технологии и доведение ее до стадии, на которой она считается готовой к внедрению в промышленность. Даже обычные теплоэлектростанции, строящиеся в настоящее время в промышленно развитых странах энергетическими блоками мощностью от 400 до 750 МВт, требуют для своего создания 6 - 7 лет, причем непосредственно на строительство станции - около 4 лет. В некоторых случаях общая продолжительность времени от начала проектных работ до завершения строительства достигает 10 лет. Дополнительные временные издержки возникают при необходимости урегулирования проекта с существующим законодательством и согласования в различных административных инстанциях, которое зачастую зависит от общественного мнения.

Опыт показывает, что для разработки принципиально новой, ведущей технологии от появления идеи до получения промышленного варианта требуется около 30 лет, причем на стадии разработки невозможно сделать точный расчет относительно их будущего промышленного использования. Разрабатываемые в настоящее время технологии предполагают использование решений, в свою очередь требующих дополнительных разработок. Более того, сейчас нельзя с должной определенностью утверждать, что современное законодательство будет иметь силу в то время, когда рассматриваемые технологии будут готовы к промышленному использованию.

Время, необходимое для строительства установок газификации угля по существующим, апробированным технологиям, сопоставимо со временем, требуемым для строительства теплоэлектростанций. Аналогичное положение правомерно и для установок по ожижению угля. Хорошо отработанная технология “Фишера - Тропша”, применяемая в ЮАР, может быть внедрена в производство приблизительно за такой же период времени, как и установка для газификации угля в промышленно развитых странах. Внедрение в эксплуатацию крупномасштабных промышленных установок с использованием технологии прямого ожижения угля до 2010 г. не ожидается. Если считать, что до 2020 г. возможно значительное увеличение потребления жидких видов топлива, полученных из угля, уже в настоящее время необходимо принимать решения по разработке программ, основной целью которых будет создание опытных и промышленных установок.

 

глава 19. MАЛЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ В УГЛЯХ

Ископаемые угли содержат широкий комплекс редких элементов и цветных металлов, концентрация которых обычно не превышает 0,1%. Их обозначают условным названием "малые элементы". Различные авторы используют также термины "редкие рассеянные элементы" или "элементы-примеси". Угли и вмещающие их породы содержат около 50 малых элементов, из которых постоянно присутствуют 16-20 (в пределах чувствительности массовых методов анализа), а именно В, Р, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Со, Ni, Zn, Ga, Ge, Sr, As, Y, Zr, Mo, Ba, La, Pb. Для отдельных регионов в пределах чувствительности массовых спектральных анализов отмечаются W, Nb, Ag, Bi. По большинству бассейнов ниже предела чувствительности анализов содержание In, Cd, Tl, Та, Hf, выделяемые по единичным пробам с аномально высоким содержанием. Специальные методы анализа требуются для определения Se, Hg, В, Cs, Re, Au, Pt, Ir, Cl, Br, I, для которых не применим массовый полуколичественный эмиссионный спектральный анализ из-за недостаточной чувствительности.

При изучении малых элементов используется корреляция их фоновых концентраций в угле с петрографическим составом, параметрами, характеризующими стадию метаморфизма, содержанием серы, зольностью и составом золы.

Малые элементы могут входить в состав органической части углей (в сорбированном состоянии, в виде солей органических кислот, в составе комплексных соединений) или минеральных компонентов (обменные катионы, изоморфные примеси, реже собственные минералы). Так, с органическим веществом всегда связаны Ge, W, Be, Y, с минеральной частью - Pb, Zn, Cs. Однако роль основного восстановителя и сорбента, обусловливающего высокую концентрацию малых элементов, играет органическое вещество. С повышением стадии метаморфизма углей и, следовательно, уменьшением активных функциональных групп снижается количество малых элементов, находящихся в солеобразной форме и связанных с органической частью угля. В органическом веществе тощих углей и антрацитов, как правило, не наблюдаются высокие содержания малых элементов.

Петрографический состав не определяет общие содержания малых элементов в угле, но оказывает влияние на их распределение в угольном веществе. В гелифицированных компонентах (витринит) обычно отмечаются более высокие по сравнению с углем в целом концентрации Ge, Be, Y, в отдельных случаях Ga и Sc. Концентрации Ge в витрините в 5-15 раз выше, чем в инертините. Микрокомпоненты группы инертинита содержат пониженные количества малых элементов. Только на стадиях, когда гелифицированные компоненты теряют функциональные группы и способность к сорбции, они вследствие повышенной пористости и сорбционной емкости могут концентрировать некоторые малые элементы (угли Ангренского месторождения). Микрокомпоненты группы липтинита характеризуются наиболее низкими концентрациями малых элементов. Иногда в них встречаются сопоставимые с другими микрокомпонентами концентрации As, Со, Ni, V.

Сульфиды железа диагенетического генезиса обычно обеднены Ge, Be, W, но иногда обогащены Pb, Zn, Mo. Глинистые компоненты содержат повышенные по сравнению с исходным углем количества Ti, Zr, Sc, Ba, Sr, Mn, Pb, Li, Cs.

Содержания малых элементов в углях, а также их характеристика как сопутствующего сырья, вредных или токсичных компонентов, приведены в табл. 32.

В случае локально-высоких концентраций малых элементов в углях их распределение между микрокомпонентами часто бывает иным. Содержание малых элементов в литотипах углей определяется их микрокомпонентным составом.

 

 

Таблица 32

Содержание малых элементов в ископаемых угли.

Элемент	Содержание, г/т угля	Задачи изучения
среднее фоновое	локально-высокое	предельное	подлежащее количествен ной оценке
Li					V
Be	2,5	50-100			II
B		200-500			I, IV
F	100(?)		700?		II
Na(%)	0,2	0,3		VII
P				VII
Cl	150(?)	3000-5000		VII
K(%)	0,2	0,4	0,9	VII
Sc	1,8			по STR	I
Ti		5000-10000		VII
V		100-300			I, II
Cr		50-100			I, 11
Mn		1000-2000			II
Co		20-50			II, V
Ni		50-100			I, II
Cu		30-80			I
Zn		100-500			I, IV
Ga		20-30	100?		I
Ge	1,5	50-3000		3; 10	I
As		100-500			II
Se	5(?)				I
Br	5(?)
Rb		20-50			V
Sr		500-5000			V
Y			600?	по STR	I?
Zr		400-600			V
Nb	1,2	20-200			VI
Mo		50-100			I,VI,VII
Ag	0,1	1-10			I
Cd	0,5	50?
In	0,02
Sn		10-100
Sb	2(?)	50-100		300(?)
I	5(?)
Cs	1,5	5-10			VI
Ba		1000-7000			V
La	1,5	20-50		по STR	I
Ce	-			по STR	I?
Yb	0,9(7)			по STR	I?
Hf	0,5(?)				?
Ta	0,2(?)				?
W	1,5	50-200		SO	I
Re	0,06	0,1-5			I
Au	0,01	1-5		0,1	I(?)
Hg	0,05	5-100			II, I(?)
Tl	0,5	5-15			VI
Pb		50-500			I, II
Bi	0,2		200(?)		I
U	2(?)				I

Условные обозначения: (?) - рассчитанные данные малодостоверны и требуют уточнения; "-" - данных нет; в соответствии с задачами изучения концентраций элементов, I - потенциально ценный компонент; II - потенциально токсичный компонент; III - технологически вредная или полезная примесь; IV - микроэлемент при сельскохозяйственном использовании; V микроэлемент при использовании в геолого-геохимических целях; VI экологически опасные, технологически вредные или полезные и промышленно ценные концентрации элементов пока неизвестны; VII - основной или вспомогательный параметр при углехимическом и технологическом опробовании по основному направлению энергетического или технологического использования углей.

 

Корреляция содержания малых элементов в углях с зольностью отражает формы их нахождения в угле. Корреляция содержания малых элементов с составом золы проводится сопоставлением с содержанием основных золообразующих элементов (Al, Si, Са, Mg), реже сопоставлением с модулями (в основном для бурых и низкометаморфизованных каменных углей). Установлена достаточно четкая корреляция содержаний малых элементов с содержанием серы как для фоновых, так и рудных концентраций.

Малые элементы в углях оцениваются как сопутствующее сырье, токсичные, технологически полезные и вредные компоненты в топливе, иногда как необходимые микроэлементы в сельском хозяйстве.

 

глава 20. ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА, ЗДОРОВЬЕ И БЕЗОПАСНОСТЬ

Значительное увеличение мировой добычи угля и его использования означает, что всем странам придется решать проблемы, связанные с охраной окружающей среды, здоровьем и безопасностью людей. В разных странах накоплен значительный опыт по контролю за охраной окружающей среды при добыче, транспортировании и использовании угля. Уже определен перечень основных проблем и вопросов, требующих рассмотрения для выработки положений по охране окружающей среды, различных стандартов и законов. Проведенные в последнее десятилетие научные исследования позволили более четко определить направления, по которым необходимо вести работы в области совершенствования контроля по охране окружающей среды и выбора разработанных для этого к настоящему времени технологических приемов. К 1979 г. Многие страны наряду с увеличением добычи и использования угля приняли детально разработанное законодательство и системы, регулирующие оптимальный контроль по охране окружающей среды.