Таинственность очевидного

Новиков Энергий Алексеевич

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.

В начале 30-х годов в нашей стране стали действовать первые подземные газогенераторы. В Донбассе и Подмосковье были зажжены угольные пласты. Некоторые из них в течение многих лет снабжали народное хозяйство горючими газами. Несколько сотен миллионов кубических метров такого газа получали ежегодно предприятия Тулы. Энергия горящих в недрах углей вращала электрические газовые турбины.

Станции подземной газификации были созданы в Кузбассе и Средней Азии. Работы в этом направлении развернулись в США и Англии, Бельгии и Италии. Казалось бы, пройдет еще несколько лет и на смену многим угольным шахтам придут установки подземной газификации. Тем более что вслед за углем научились зажигать в недрах сланцевые пласты. Ведь сланцы нередко более чем наполовину состоят из негорючих масс. Зачем их поднимать на поверхность, когда можно оставить в недрах?

Пионером в этом деле стала Швеция. Там много сланцев и дешевой электроэнергии. Зато нет природного газа. Поэтому и решили создать под землей своеобразные электропечи. Пробурили скважины, опустили в них электроды. Так в 1942 году начал работать первый в мире сланцеперегонный подземный завод. Он выдавал по трубам горючий газ, сырую смолу для пропитки шпал и другие жидкие продукты, столь необходимые для химической промышленности. Но в послевоенные годы об этом способе стали забывать.

«Настанет, вероятно…»

Это начало пророческого высказывания великого русского химика мы еще продолжим. А пока объясним простую причину отступления энтузиастов подземной газификации. Тут «виноваты» геологи. Они разведали в недрах огромное количество природного газа и нефти. Зачем возиться с углем, когда есть более экономичные соперники. Считалось, что им открыта неограниченная «зеленая» улица.

Однако в начале 70-х годов вспыхнул предупреждающий «желтый» свет. В капиталистических странах разразился энергетический кризис. С тревогой заговорили об исчерпании природных нефтегазовых сокровищ. Тем более что они стали основой и для производства многих синтетических материалов, без которых ныне не обходится почти ни один человек. И тогда вновь вспомнили об угле, его возможностях. США располагают значительными запасами угольных залежей. Лишь 1/10 часть их вполне подходяща для разработки традиционными способами. Как же поступать с месторождениями, залегающими на глубинах 1,5–2 километра? Только бесшахтные способы здесь себя оправдают.

Пока развитие подземной газификации угля сдерживает главный недостаток: получается низкосортный газ. Но уже разработаны и осуществляются проекты вдувания в недра водорода. Газообразные продукты горения угля на глубине искусственно преобразуются в газ, сравнимый по качеству с лучшим природным.

Первой страной в мире, где получило развитие это направление, является родина Д. И. Менделеева, наша страна. Именно у нас американцы закупили способ создания «подземных газогенераторов». Считают, что к 2000 году они станут такими же привычными, как в наши дни атомные электростанции. Поэтому историки науки и техники обязательно будут цитировать строки из статьи с загадочным названием «Будущая сила, покоящаяся на берегах Донца». Приведем эти строки: «Настанет, вероятно, со временем даже такая эпоха, что угля из земли вынимать не будут, и там, в земле, его сумеют превращать в горючие газы и их по трубам будут распределять на далекие расстояния».

Полезное ископаемое по заказу

Разведана новая угольная залежь. Все подготовлено к ее разработке. Но вместо громоздких шахтных сооружений, занимающих большую площадь, стоят компактные баки, насосы, в землю уходят трубы. Итак, месторождение принято в эксплуатацию. На-гора стало поступать… жидкое топливо для двигателей машин. Не удивляйтесь, и это возможно, если из природного угольного месторождения создать искусственное, например путем гидрирования. Для этого пласт угля необходимо насытить водородом при высоких температуре (400–450 °C) и давлении (до 700 кгс/см2). Не правда ли, здесь также заложены основные идеи великого русского химика.

Есть и другие пути. Их наметил академик Александр Евгеньевич Ферсман, когда сказал, что «…сильные кислотные растворы будут растворять природные вещества, давая готовые соли для электролитических труб, извлекающих с разных глубин нужные человеку вещества». Почти любое рудное тело при определенных условиях можно превращать в новое месторождение и последовательно отбирать из него необходимые человеку химические элементы.

Для этого бурят скважины, опускают в них электроды постоянного тока, по трубам подают в залежь специальный растворитель металла, который мы хотим извлечь из руды. Если она проницаема, то ионы химического элемента начнут двигаться от анодов к катодам. Будет накапливаться требуемый металл.