Про уголь подробно и на пальцах. Интересно.
Самое важное. Самое полезное. Самое интересное...
Про уголь подробно и на пальцах. Интересно.
Уважаемые читатели! Сегодня у Аналитического онлайн-журнала Геоэнергетика.ru очень приятное событие – мы знакомим вас с первой для нас статьей нашего нового автора – Сергея Савчука.
Но давайте по порядку. Если заглянуть на главную страницу нашего сайта, то легко можно увидеть рубрику «Уголь», и, заглянув на нее, убедиться в том, что обновляется она крайне редко. Причин для этого достаточно много. Прежде всего, для нас уголь никогда, ни при каких обстоятельствах не может быть вне поля зрения, и это совершенно логично. Многочисленные поклонники «зеленой энергетики» и борцы за чистоту экологии могут рассказывать про уголь истории, леденящие кровь покруче фильмов Хичкока – зола, углекислый газ, пыль, пепел и так далее. Но никакие рассказы, извините, не согреют – Россия была, есть и в обозримом будущем будет оставаться страной, которая, как мягко высказываются метеорологи, «расположена в зоне рискованного земледелия».
Климат у нас такой, какой он есть – с морозами под 40, с заморозками посреди весны или осени, с резкими падениями температуры даже в летний период. Мерзнуть в своих квартирах нам не нравится, мы привыкли к определенному уровню комфорта. Детский вопрос – а как обеспечивается тепло в случаях резкого падения температуры? ТЭЦ, сжигающая природный газ – это, конечно, очень экологично, но в случае мороза диаметр трубы, подводящей газ к топкам, не увеличивается, а строить собственные газовые хранилища каждому городу и поселку как-то накладно. Гринпис и его заединщики могут лютовать как угодно, но пиковые котельные в городах России были, есть и будут. И уголь будет оставаться единственным энергетическим ресурсом, который будет мирно лежать в своем бункере и ждать момента, когда без него никак, когда без него – сосульки рядом со шторами. Свитер с ватником по вечерам и волосы, примерзшие к наволочке по утрам.
Россия и энергетический уголь – братья навек, так распорядилась матушка-природа, а ее законы никакие экологи отменить не в силах. В наше время уголь обеспечивает до 45% мировой электрогенерации, цифра эта снижается, но в России она никогда не будет равна нулю. Логичен и следующий не менее детский вопрос: а прилично ничего не знать про энергоресурс, который является аварийной подушкой безопасности для наших городов и весей? Конечно, нет. Можно доверить рассказы об угле, его удивительных свойствах, о многообразии его сортов и марок человеку, который мало с ним знаком, который не умеет рассказывать о нем простым и доступным языком? Снова нет.
Могли мы доверить рассказы об угле нашему главному редактору, который норовит все больше про атом, углеводороды да гидроэнергетику? Вы присмотритесь внимательно, что он тут вытворяет! Вот были рассказы о Сахалине и его энергетике. «Южно-Сахалинская ГРЭС будет работать на местных сортах угля», «Востокуголь добывает уголь в Кузбассе и в Новосибирской области, а сейчас начинает осваивать угли Таймыра», «Германия решила закрыть все свои АЭС, но вынуждена строить электростанции, которым предстоит работать на углях Рура» и даже «Краматорский завод "Энергомашспецсталь" отлил заготовку для нового корпуса атомного реактора».
Уголь «разбросан» по множеству статей, но ни разу еще не было подробного рассказа о том, какие именно угли помянуты тихим добрым словом. Уголь – он ведь очень разный, он может использоваться не только в энергетике, но и в сталелитейной промышленности, в химической промышленности, он совсем разный в разных регионах планеты, его по-разному добывают, перерабатывают, да даже сжигают его не всегда одинаково!
В общем, с самого первого дня своего появления журнал искал специалиста, который возьмет на себя труд поднять эту непростую, но увлекательную тему. И вот в конце года то ли звезды на небе сошлись, то ли какая-то солнечная буря дала дополнительную энергию поискам – нас сумел разыскать в дебрях интернета Сергей Савчук – техник-маркшейдер по образованию с хорошим стажем в горной промышленности России – он знает про уголь, про угли если не все, то почти все. Нам остается только надеяться, что его сотрудничество с нами понравится и вам, и ему самому. В общем, под Новый год – новое рождение рубрики «Уголь». Почитаем!
Сегодня уже совершенно понятно, что Россия вернулась в Арктику, что называется, всерьёз и надолго. Невооруженным взглядом видно развитие атомного ледокольного флота, восстановление военного присутствия в регионе, аэродромов, береговых баз, постройки «с нуля» комплексов, вроде «Трилистника». Естественно, что все эти работы выполняют живые люди, своими работящими и теплыми руками, а для того чтобы эти самые конечности оставались теплыми, трудятся целые корпорации и группы компаний.
Недавно мы комплексно рассмотрели основные реперные точки и возможные направления развития арктических регионов, а также работающих там крупных промышленных и энергетических игроков.
Особое внимание, как водится, было уделено углеводородам, которые тотально доминируют в современном медиа пространстве, вытесняя, причем совершенно незаслуженно, такие классические отрасли, как, например, добыча и обогащение углей. Многочисленные статьи в сетевом пространстве сформировали у читателей, далеких от реалий горной работы и данной отрасли, устойчивое (и ошибочное) мнение, что век угля на исходе – мол, не сегодня-завтра его добыча полностью прекратится и наступит светлое углеводородное и экоэнергетическое будущее. Угля в топку данного заблуждения добавляет наш огромный восточный сосед – Китай и его государственная программа ежегодного уменьшения добычи и сжигания углей. Мы, как люди отслеживающие тенденции данной отрасли, вынуждены всех приверженцев экологической энергогенерации сильно разочаровать. Человечество добывало и использовало угли многие сотни, если не тысячи, лет и продолжит это делать в обозримом будущем. То есть, как пел великий бард, «чёрное надёжное золото» не утратит своей актуальности.
Но давайте вернёмся к теме нашего разговора – освоению Арктики и работе в этом регионе добывающих компаний. Один из подобных представителей рынка, компания Востокуголь, которая заявляет о поистине наполеоновских планах в развитии добычи углей на Таймыре. Трезвомыслящие люди задаются логичным вопросом – при критической удаленности региона, сложной логистике, насыщенности рынка аналогичными и сходными предложениями, чем собираются «брать» отечественные бизнесмены? Неужели действуют наобум? Как и в любом транснациональном бизнесе, конечно же, нет. Руководители подобных промышленных гигантов априори не глупы, все их действия подчиняются многоуровневому анализу. Так чем же Востокуголь собирается завоёвывать рынок?
Полуостров Таймыр (Россия), Фото: fotki.yandex.ru
Начнём с того, что же хранит в своём теле вечная мерзлота Таймыра. Под её застывшей холодной поверхностью спят гигантские запасы углей, да не простых, а «самых что ни на есть» – антрацитов. Грамотный человек опять пожмёт плечами и скажет – подумаешь, в мире десятки месторождений такого высококлассного угля. Так, да не совсем. Арктическая Горная Компания, входящая в состав Востокугля, добывает в своих суровых краях антрациты марок SG (Standard Grade), HG (High Grade) и UHG (Ultra High Grade). Чтобы не забегать вперёд, просто отметим, что это одни из самых лучших марок угля. Но и это еще не всё. Угольное месторождение «Малолемберовское» дарит крепким духом полярным горнякам, можно сказать, уникальную марку угля – арктический карбон (S-UHD). В настоящий момент это крайне редкое предложение на мировом рынке, поэтому продукция Востокугля покупается даже такими странами, как ЮАР и Бразилия, которые на добыче собственных полезных ископаемых не один десяток собак съели.
Некоторые наши читатели, возможно, резонно упрекнут нас – да что же такого особенного в этом антраците, вы можете внятно пояснить так, чтобы стало понятно даже тем, кто уголь видел только в телевизоре? Можем, точнее, мы очень постараемся. С вашего позволения, небольшой угольный ликбез.
Все угли представляют собой твёрдые горючие горные породы осадочного типа. Сформировались они из останков представителей растительного и животного мира, как высших, так и низших. Тут нужно сразу отметить что:
Согласно общемировой классификации, предложенной в 1888 году немецким учёным Г. Потонье, угли, как и природный газ и нефть, относятся к каустобиолитам, т.е. горючим полезным ископаемым органического происхождения. Залежи различных типов углей обнаружены и разведаны на всех без исключения континентах нашей планеты, чаще всего это мощные пласто- и линзообразные формации осадочных толщ земной поверхности. Общемировые запасы оцениваются в 14,8 триллионов тонн в натуральном выражении или 12 трлн тонн условного топлива. Россия и в этой области полезных ископаемых входит в число мировых лидеров, в наших недрах спят и ждут своего часа почти 5 трлн. тонн, правда, тут нужно сделать ремарку, что почти 3,7 трлн тонн находятся в малоизученных и трудных для освоения бассейнах-гигантах — Тунгусском, Ленском и Таймырском. В других странах разведанные запасы составляют (млрд тонн): США – 3’600, KHP – 1’465, Австралии – 783, Канаде – 582. Как ни парадоксально, но в Британии, кардиффский уголь которой благодаря книгам и сверхактивной рекламе знаком большинству из нас, запасы более чем скромные – всего 189 млрд тонн.
Транспортировка угля (США), Фото: rg.ru
Но давайте вернёмся к тому, что такое уголь и как он формируется. Как мы уже упоминали, в основе будущего угля лежат останки древних растений и животных. Отмирая и опадая, они накапливались слоями, а затем покрывались наносами почв и грунтов. С течением миллионов лет поверх грунтов наносились или оседали дополнительные горные породы, создавая некую «крышку», которая надёжно запечатывала будущий уголь в недрах. Нужно обязательно упомянуть, что известное нам горючее полезное ископаемое могло сформироваться только там, где процесс накопления осадочных слоёв протекал быстрее, чем происходило их гниение под воздействием микробов.
Следующим ключевым фактором образования углей является нахождение в анаэробной среде, то есть без доступа кислорода под чудовищным давлением земной толщи и при очень высоких температурах. Наиболее благоприятными местами с указанной совокупностью факторов стали доисторические болота – именно под их малоподвижной толщей десятки и сотни миллионов лет вызревало то, что мы сегодня называем углём. Чем дольше исходное сырьё находилось без доступа кислорода, тем выше качество угля на выходе. Тут, да простят нас читатели, весьма уместным сравнением будет банальный коньяк – чем дольше благородный напиток спит в дубовой бочке, тем богаче его букет и выше стоимость. Угли, конечно, созревают чуть дольше сока виноградной лозы, самые старые добываемые угли датируются 200-300 млн лет. Процесс естественного физического и химического превращения углей называется метаморфизмом.
Химический состав всех углей относительно прост: органическое вещество, различные примеси и влага. Самое ценное – органическая составляющая, именно она является носителем ценных свойств. В химическом отношении мы ведём речь о высокомолекулярных соединениях, изучение которых активно ведётся и по сей день. В элементном составе преобладает углерод, в значительно меньших объёмах представлен кислород, водород и сера; в крайне малых количествах присутствуют соли органических кислот и металлоорганические соединения. Масса органического вещества в сухом угле колеблется в пределах 50-97%.
Ключевым фактором качества угля считается степень его углефикации, то есть объем содержащегося в нём углерода. Чем выше степень метаморфизма, тем, как правило, выше степень углефикации.
Для упрощения понимания, давайте разделим угли как раз по степени их углефикации, ведь именно такой подход практикуется во всём мире.
На четвёртом месте у нас находятся торфы. Да-да, мы не ошиблись, торфы являются «самым младшим братом» среди углей и точно также относятся к каустобиолитам, ведь они используются в качестве топлива как в чистом виде, так и в виде добавок к различным топливным брикетам и концентратам. С точки зрения науки, торф состоит из слаборазложившихся органических остатков, гумуса, минеральных частиц, но с технической точки зрения главное то, что он содержит чересчур много воды – до 95%.
Третью строчку нашего хит-парада занимают бурые угли (БУ). Со времён СССР у нас принято считать их переходной формой между торфами и каменными углями. В этом буром семействе в изобилии детей, носящих имена мягких, землистых, матовых, лигнитовых и плотных (блестящих). Согласно еще советскому ГОСТу 21489-76 БУ подразделяются по степени метаморфизма (углефикации) на три стадии: О1, О2, и О3 и классы 01, 02, 03. Чтобы раньше времени не пугать цифрами и научной заумью, скажем только, что сегодня БУ используются как бытовое топливо, а также в брикетировании, газификации угля и производстве углещелочных реагентов. Будущим бурых углей считается получение жидкого топлива, полукокса и термоугля.
На второй ступеньке нашего пьедестала непоколебимо стоят каменные угли (КУ). Это уже очень качественное топливо, достаточно лишь упомянуть, что он содержит до 90% углерода, до 5% водорода и до 15% кислорода. Естественно, что данные значения взаимосвязаны и определяют качество конечного продукта. Максимальная теплота сгорания КУ также весьма радует сердце и радиаторы отопления, ведь она достигает 36 МДж/кг, что в разы превышает аналогичное значение для бурых углей и уж, конечно же, торфов. В своё время мы вернёмся к каменным углям и рассмотрим их гораздо подробнее, а пока лишь ограничимся коротким описанием сферы их применения, она впечатляет. КУ используется как сырьё при производстве кокса и полукокса. Попутно с этим мы получаем большое количество химических продуктов (нафталин, фенолы, пек и др.), на основе которых производятся удобрения, пластмассы, синтетические волокна, лаки, краски и т.п. Наиболее перспективное направление использования каменных углей — сжижение (гидрогенизация) угля с получением жидких типов топлива. При переработке каменных углей получают также активные угли, искусственные графиты и т.д.; в промышленных масштабах извлекается ванадий, германий и сера; разработаны методы получения галлия, молибдена, цинка, свинца.
Ну и неоспоримым чемпионом-тяжеловесом с пожизненной золотой медалью у нас числится антрацит. Напомним, что именно его и добывают горняки Таймыра, с которых мы и начали сегодняшнюю статью. В органической массе антрацита содержится до 97% углерода и до 3% водорода. Содержание серы и других вредных веществ минимально.
Уголь антрацит
А теперь, собственно, почему руководство Востокугля и других наших угледобывающих компаний смотрит в будущее с оптимизмом. Антрацит применяется не только как банальное, пусть и высококачественное бездымное топливо. Он чрезвычайно востребован в чёрной и цветной металлургии, химпроме, электротехнической промышленности. На основе нашего подземного императора производятся термоантрациты, углеграфитовые блоки, электроды, электрокорунды, термокарбид, микрофонные порошки и еще столько всего, что только одно перечисление займёт пару страниц и стаканов чая в рабочее время.
В настоящее время достоверных данных о стоимости этой марки угля нет, однако, тут стоит сразу упомянуть, три четверти добычи на ближайший год уже зафрахтовано представителями Поднебесной, страны, которая в последнее время демонстрирует просто ураганный рост по большинству отраслей. Выходит, китайские товарищи уже посчитали все свои личные прибыли и пришли к выводу, что покупать антрацит с уровнем качества «супер-ультра» (S-UHG) в любом случае выгодно и перспективно. Даже с Таймыра, даже с доставкой по СМП.
Естественно, что с учётом госпрограммы (по снижению добычи и сжигания угля) внутри самой КНР арктический гость будет с вероятностью 99% не просто пережигаться, а перерабатываться, обогащаться и использоваться в самом широком спектре отраслей промышленности. О чём это говорит? О том, что Китай планирует на базе русского карбона получать комплексные конечные продукты с высокой добавленной стоимостью. России, чего греха таить, об этом тоже подумать совсем бы не помешало, но пока на повестке дня вопрос, который решить проще, чем создавать целую цепочку производств. Востокуголь прекрасно понимает, что угли Тайбаса будут уходить по Северному морскому пути как в Европу, так и в Юго-Восточную Азию, видит логистику этих поставок. Руковоители компании уже говорили о том, что они готовы «по пути» обеспечить углем все населенные пункты Арктики, что очень сильно снизит ежегодные затраты на северный завоз.
Вот только есть одна чисто техническая проблема – котельные и ТЭЦ, работающие в городах и поселках, не рассчитаны на уголь S-UHG. Экологически значительно более чистый из-за чрезвычайно малой зольности – это хорошо. Высокая температура сгорания – тоже замечательно, поскольку такого угля понадобится намного меньше, чем угля энергетических сортов. Но дело как раз в температуре – арктический карбон просто сожжет колосники топок, требуется техническое перевооружение всех городков и поселков от Мурманска до Камчатки. Возьмется ли кто-то за решение этой проблемы? Удивительно, но надежды приходится связывать с … Росатомом. Решение о том, что СМП и побережье Арктики получит единое управление под руководством атомной энергетической корпорации, находящееся на рассмотрении администрации президента, может прекратить межведомственную неразбериху, изрядно тормозящую развитие всего региона. Арктике нужен «хозяин» или, если угодно, «главный менеджер» и было бы логично, если бы им стала компания, которая из Арктики не уходила никогда – Росатом и его Атомфлот.
Подводя кратенький итог нашей ознакомительной статьи, хотелось бы сказать, что уголь никуда не денется из жизни ещё как минимум следующие 5-6 поколений. Его добыча, переработка и продажа будут рентабельны ещё очень долго, то есть у наших горняков будет работа и зарплаты, а у нас с вами – тёплые батареи.
Батюшки святы, за всей этой научной пургой мы совсем забыли вам сказать, что цвет угля варьируется от оливкового до привычной антрацитовой черноты. А ещё он спекается, коксуется, его можно шихтовать, газифицировать. А ещё там есть какой-то орех и семечка. Короче, уголь – это целый мир. Не переключайтесь, скучно не будет.
Фото: kursiv.kz
© 2009 Технополис завтра
Перепечатка материалов приветствуется, при этом гиперссылка на статью или на главную страницу сайта "Технополис завтра" обязательна. Если же Ваши правила строже этих, пожалуйста, пользуйтесь при перепечатке Вашими же правилами.
