В Кемерове создана структура, где собрана наиболее полная в России коллекция пластовых пород угля практически со всей территории Кузбасса. Сегодня она насчитывает более 130 проб, их детальное изучение позволит сформулировать стандарты для большинства угольных марок.
Цель создания банка углей — проведение глубоких систематических научных исследований образцов углей, добываемых на территории Кузнецкого угольного бассейна, современными физико-химическими методами для их стандартизации. «Стандарт — как контрольная гиря в магазине, — рассказывает ведущий научный сотрудник Института углехимии и химического материаловедения ФИЦ угля и углехимии СО РАН кандидат технических наук Анатолий Николаевич Заостровский. — Чтобы подтвердить какую-либо научную методику, нужно взять стандарт, эталон и сравнить с ним результаты своего исследования. Если вы хотите узнать, чем отличаются рядом стоящие марки угля и какими свойствами обладают, можете воспользоваться образцами из нашего банка. Часто бывает: ученые по своим каналам находят пробы с давно не функционирующих разрезов и тратят годы на их изучение, а когда всё под рукой, можно проводить уже не случайные, а систематические исследования».
Отбор проб на шахтах и разрезах проводится Анатолием Заостровским с 2014 года. Каждая проба угля находится в пластиковой емкости с инертным газом, обеспечивающим надежную сохранность образца без потери первоначальных свойств и качеств. Сотрудницы ИУХМ ФИЦ УУХ СО РАН кандидат химических наук Наталья Ивановна Фёдорова и заведующая лабораторией Екатерина Сергеевна Михайлова на каждый образец угля заводят расширенный паспорт: физико-химические характеристики, полученные инструментальными аналитическими методами Центра коллективного пользования ФИЦ УУХ СО РАН. Подробная информация о каждом образце позволяет оценить возможные пути рационального применения угля с конкретного месторождения. Кроме того, подробная характеристика делает коллекцию чрезвычайно ценным активом для составления комплексных научно-технических программ (КНТП) и проектов полного инновационного цикла с расширением вклада технологий глубокой переработки угля.
Изучение твердых горючих ископаемых начинается с определения их генетических параметров — петрографии. Это отрасль геологии, которая изучает свойства горных пород, их минералогический и химический составы, структуру и текстуру, условия залегания, закономерности распространения, происхождения и изменения в земной коре и на поверхности Земли. Основной параметр, определяющий степень метаморфизма углей, — отражательная способность витринита (наиболее распространенного и поэтому важнейшего органического микрокомпонента, различимого только под микроскопом по характерным петрографическим признакам). Отражательная способность витринита углей определяется интенсивностью отраженного луча монохроматического света, падающего перпендикулярно на поверхность отшлифованного образца, или аншлиф-брикета (отполированной с одной стороны заготовки из проб измельченного угля).
Аншлиф-брикет помещается под микроскоп, и с помощью компьютерной программы изучаются его петрографические компоненты и минеральные включения (группа витринита, группа семивитринита, группа липтинита, группа инертинита). Точность исследования зависит от оператора: не только от его владения техникой, но и от знаний в области петрологии углей. Примечательно, что раньше результаты этого исследования зависели от объективных и субъективных навыков специалиста, так как изучение образца проводилось визуальным методом: по цвету, блеску, излому, структуре и трещиноватости. Появление же автоматизированных петрографических комплексов, таких как SIAMS 620, позволило объективно и беспристрастно оценивать все необходимые параметры на самом современном уровне.
В последние годы актуальность добычи угля как для энергетики, так и для производства металлургического кокса и коксохимии, возрастает. В свете документов Парижского соглашения и активного «раскручивания» тематики низкоуглеродной экономики появились особые требования к качеству добываемого угля и к исследованию его свойств. Эти данные необходимы для прогнозирования и реализации новых угольных технологий.
Сегодня в Кузбассе зарегистрировано около 120 угледобывающих предприятий. Общие запасы каменного угля в регионе составляют порядка 52,5 млрд тонн. И если в прошлом году было добыто более 241 млн тонн угля, то в этом речь уже идет о 270 млн тонн. А к 2035 году ожидаются цифры на уровне 370 млн тонн.
Единый банк углей был создан в 2013 году по инициативе директора ИУХМ ФИЦ УУХ СО РАН члена-корреспондента РАН Зинфера Ришатовича Исмагилова. С самого начала это решение было активно поддержано департаментом угольной промышленности администрации Кемеровской области.
Банк углей продолжает пополняться новыми образцами, для которых уже оборудуются новое специализированное хранилище и демонстрационное помещение. «Когда мы только начинали создание этой коллекции, даже не представляли, насколько это важно. К нам обращаются люди со всего региона. Возможно, когда мы наберем несколько сотен образцов, охватив все угольные месторождения, эта многотрудная работа будет в полной мере оценена», — высказывают предположение ученые.
Юлия Клюшникова
Фото автора
