Интересная винтажная статья, которая, думаю, заинтересует коллег.
Недра земли – чудесная и, можно сказать, неисчерпаемая кладовая полезных ископаемых. Закон о пятилетием плане восстановления и развития народного хозяйства СССР ставит грандиозные задачи разведывания и добычи полезных ископаемых. К разрешению этих задач призываются геологи, горняки, металлурги, химики и другие специалисты.
В непрерывном техническом развитии наблюдаются такие ступени: вчера-фантазия, сегодня – возможность, завтра – действительность. Иначе говоря: вчера – мысль, идея, зерно изобретения; сегодня – поиски научной возможности осуществления мысли на моделях или в лаборатории; завтра – техническое, реальное воплощение мысли, облечение ее в техническую форму, практически применимую и полезную в действительности.
Что же мы имеем в добывающей промышленности сегодня и что предстоит разработать и осуществить в грядущем завтра?
Какие проблемы, какие практические задачи стоят перед техниками-изобретателями в добыче полезных ископаемых?
В 1888 году гениальный русский ученый Д. И. Менделеев предложил новый замечательный способ разработки каменноугольных месторождений – подземную газификацию.
Ученый доказал расчетами, что гораздо выгоднее превратить угольный пласт в горючие газы, вместо того чтобы извлекать уголь из шахты.
Для того чтобы превратить шахту в огромный подземный газогенератор, надо прежде всего поджечь угольный пласт. (В том, что угольные пласты способны гореть, Менделеев убедился во время своей поездки по Уралу). После того как пласт загорится, в шахту надо подавать воздух. Если воздух подавать в недостаточном количестве, то уголь, сгорая неполностью, будет превращаться в горючий газ, который будет подниматься из шахты на поверхность.
Выходящие из шахты газы можно будет по газопроводам направить в топки котлов, в металлургические печи, на химические заводы для дальнейшей переработки и т. д..
Предложение Менделеева перенесло технологические процессы переработки полезных ископаемых под землю. Такие процессы можно назвать геотехнологическими.
Владимир Ильич Ленин, познакомившись с идеей подземной газификации, в своей статье «Одна из великих побед техники», написанной в 1913 году, дал блестящую оценку этого нового способа разработки каменноугольных залежей.
В царской России проект Менделеева не был осуществлен: шахтовладельцы предпочитали добывать уголь по-старому.
Первые шахты для подземной газификации были построены только после Октябрьской революции. Советскими инженерами было разработано несколько способов подземной газификации. Самый совершенный из них, целиком освобождающий людей от подземного труда, будет осуществляться пробуриванием скважин до угольного пласта, с последующей сбойкой их между собой при помощи водяных струй высокого давления. Зажигание пласта предположено производить с помощью электрического тока, подаваемого в скважины и нагревающего спираль, расположенную внутри пласта.
До войны была построена и пущена в эксплуатацию Горловская станция подземной газификации. Война прервала работы по совершенствованию и внедрению этого нового метода. В новой пятилетке развитию подземной газификации отводится весьма важное место.
Преимуществ у подземной газификации много. Она помогает свести к минимуму подземные работы, освобождая шахтеров от тяжелого труда под землей. С помощью подземной газификации можно разрабатывать даже очень тонкие угольные пласты, которые шахтным способом разработать невозможно. Низкосортные пласты с большими включениями породы, разрабатывать которые шахтами неэкономично, с помощью подземной газификации можно будет превратить в высококалорийное топливо.
Газообразное топливо, получаемое при подземной газификации, транспортировать гораздо легче, чем уголь. В этом тоже большое преимущество указанного способа угледобычи. Газ, кроме того, обладает гораздо большей теплотворной способностью, чем уголь, а использовать его гораздо удобнее, чем твердое топливо.
В настоящее время подземная газификация – далеко не единственный геотехнологический процесс, осуществимый в промышленном масштабе.
Рассмотрим те из геотехнологических процессов, которые достаточно продуманы и подготовлены сегодня, чтобы войти в практику добывающей промышленности завтра.
Известен опыт «гидрогенизации» каменного угля, или, иначе говоря, превращения естественного твердого топлива в искусственное жидкое при помощи пропускания через уголь горячего водорода под большим давлением. В настоящее время такая перегонка, приобретающая все большее значение, могла бы производиться непосредственно под землей.
Кроме гидрогенизации каменного угля, интересно указать на получение жидкого топлива из горючих сланцев. Уже имеется, опыт, когда этот процесс был проведен непосредственно под землей. Для этой цели в скважины, пробуравленные до встречи с пластом сланца, были введены электрические нагревательные приборы. Из сланцев начали выделять жидкие смолы и горючие газы.
В большинстве нефтяных месторождений мы имеем песчаные массивы, пропитанные нефтью. При откачивании нефти через буровые скважины часто до 80 процентов ее остается в песчаных грунтах и никак не может быть выкачено из песчаного окружения. Специалисты-нефтяники давно уже задумались над тем, как бы повысить добычу нефти из песчаной породы.
Предложен такой способ: пропускать через пески, пропитанные нефтью, какой-либо горячий газ. От прогревания песков нефть испарится » выйдет в виде паров через скважины на поверхность земли. Можно так организовать производство, чтобы для испарения нефти использовать теплоту; получаемую от сжигания части нефти, пропитывающей пески месторождения.
Подобные опыты производились у нас в СССР еще до Великой Отечественной войны.
Там, где имеются месторождения поваренной соли, можно пользоваться растворимостью соли для добычи ее через буровые скважины.
Производство добычи соли организуется так. В скважины, пробуренные с поверхности, подают воду. Полученный при этом раствор выкачивают на поверхность земли через те же или другие скважины. Далее, для получения соли раствор испаряют в бассейнах.
Таким же путем можно добывать и калийную селитру – ценное удобрение, имеющее огромное значение в сельском хозяйстве. Только для добычи калийной селитры геотехнологическим способом в скважины, пробуренные с поверхности земли, нужно подавать подогретую воду: селитра хорошо растворяется лишь в теплой воде.
Для химической и оборонной промышленности имеет громадное значение сера. Геотехнологический процесс применим и при добыче этого ценного ископаемого.
Как известно, сера плавится при температуре около 115°. В скважины, пробуравленные над месторождением серы, подается под давлением перегретая вода или пар. Расплавленная сера подымается наверх через скважины при помощи простых приспособлений.
Таким же приемом можно добывать горный воск, асфальт в другие легкоплавкие полезные ископаемые. В природе встречаются некоторые мышьяковистые, сурьмянистые и другие соединения, отличающиеся особыми свойствами. При нагревании каждого такого соединения до определенной температуры оно способно возгоняться, то есть переходить из твердого состояния сразу в парообразное, минуя жидкое.
Подземную добычу этих ископаемых можно вести, сообразуясь с их свойствами, указанными выше. С помощью скважины через месторождение пропускается какой-либо горячий газ, не вступающий в химическое соединение с ископаемыми. Последние превращаются в пар к улетучиваются через скважины на поверхность земли вместе с горячим газом. После охлаждения газа в специальном приспособлении добываемые химические соединения выпадают в виде кристаллов.
Очень интересны перспективы будущей «подземной металлургии».
Предположим, что вместо того чтобы добывать медную руду из-под земли, мы поступим следующим образом. На месторождении сверлятся широкие скважины. В них опускаются толстые медные штанги – проводники электрического тока. В скважины наливается какой-либо химический растворитель медной руды. Им может быть раствор серной или соляной кислоты. Теперь мы располагаем подземной гальванической ванной огромного размера. При пропускании электрического тока на одной из штанг, служащей катодом будет наращиваться металлическая медь. Время от времени штанги придется поднимать на поверхность земли и удалять с них отложившийся металл.
По указанной схеме можно будет добывать, кроме меди, серебро и некоторые другие цветные металлы.
Совершенно очевидно, что цветная металлургия, вступив в эпоху подземной добычи, коренным образом изменит свое лицо. Значительно упростится и намного удешевится производство. Отпадает проходка шахт для добычи руды, отпадет сооружение транспортных устройств для перевозки руды с рудников на металлургические заводы, отпадет и сооружение этих заводов. Все производственные предприятия в этом случае будут состоять ив буровых скважин, из источников тока и электролинии; для подвода этого тока к скважинам. Из сырья для такого производства потребуется сравнительно небольшое количество кислоты, для растворения руды; причем при благоприятных местных условиях производство необходимой серной кислоты можно будет организовать тут же при помощи подземного обжига серных колчеданов.
В этом кратком очерке описана только часть наиболее характерных примеров, когда добывающая промышленность в целях облегчения людского труда и упрощения производства может быть налажена непосредственно под землей.
Некоторые из этих примеров уже находятся в стадии, научной и практической разработки. Некоторые же, как, например, подземная электрометаллургия, стоят в плане будущих изысканий.
Выть может, недалек тот день, когда человечество сумеет использовать при помощи геотехнологических способов и такие глубокие залежи, которые недоступны для шахт.
источник: проф. Л. МИЩЕНКО «Окно в будущее. Геотехнология» «Техника-молодежи» 03/1947
