Стан і перспективи розвитку вуглехімії в Україні

Стан і перспективи розвитку вуглехімії в Україні

Початок XXI століття ознаменувався в Україні інтенсифікацією вуглехімічних досліджень у порівнянні з рівнем 90-х років XX століття. Ця тенденція пов'язана зі збільшенням обсягу виробництва коксу, хімічних продуктів і зростанням проблеми техногенних відходів. Ця проблема особливо актуальна для Донбасу, оскільки він є провідним промисловим регіоном України.

У цей час коксохімічні заводи України перетворені в акціонерні товариства, що підвищило вимоги до асортименту й якості продукції, екологічних аспектів й утилізації відходів переробки вугілля. Це привело до збільшення фінансування дослідницьких і проектних інститутів.

У проведенні вуглехімічних досліджень в Україні беруть участь більше 40 різних організацій, серед яких 9 академічних інститутів, 11 ВНЗ, 8 галузевих науково-дослідних і проектних організацій. Роботи проводять на 11 промислових підприємствах.

Якщо простежити розподіл робіт за напрямками, то можна відзначити, що близько 65% робіт присвячені дослідженню шихти для коксування (~35%) і продуктів коксування. У цей напрямок включені питання підбору шихт із вугілля різних басейнів, використання при коксуванні добавок, таких як відходи коксохімічного виробництва й полімери. Вивчається також вплив різних факторів на склад, кількість і властивості продуктів коксування (кокс, газ, рідкі продукти).

Велика частина робіт - близько 20% - присвячена розробці нових процесів переробки вугілля й удосконаленню вже існуючих. Сюди входять розробки способів одержання синтетичного рідкого палива й синтезу-газу з вугілля, виробництво вуглецевих сорбентів й ін.

Велика увага приділяється питанням збагачення й перезбагачення вугілля, екологічним проблем, питанням ефективної утилізації відходів.

Основним напрямком досліджень залишається коксохімія. При видобутку вугілля в 2004 році 80,15 млн. тонн близько 30 млн. тонн іде на коксування. Виробництво коксу становить 19-20 млн. тонн у рік (2003-2004 р.). Основними проблемами коксохімії є застаріле обладнання, недостатньо широка сировинна база. Широкі можливості відкриває використання техногенних відходів (смола, шлами) як добавок у шихту.

Український вуглехімічний інститут разом з Гіпрококсом проводить дослідження, спрямовані на вдосконалювання процесу коксування в умовах обмеженої кількості добре спікливого вугілля, підвищення якості коксу й хімічних продуктів коксування. На Ясиновському коксохімічному заводі закінчується будівництво коксової батареї для коксування ущільненої шихти, ведуться роботи з реконструкції й будівництва шести коксових батарей. Ці роботи виконуються за проектами Українського вуглехімічного інституту, Гіпрококсу й ВАТ «Коксохімпроект».

На Авдіївскому коксохімічному заводі разом з ДонНТУ виконано цикл промислових і лабораторних досліджень стосовно процесів піролізу вугілля і шихти. Першим етапом роботи є промисловий експеримент по виміру температур усередині вугільного завантаження безпосередньо в камері коксування й відбору із цієї камери зразків твердого залишку при різних температурах. Для проведення цього експерименту було розроблено спеціальне устаткування. Отримані дані дозволили простежити зміну структурних параметрів у процесі коксування [1,2], дослідити зміну параметрів підсводового простору [3]. Другий етап - дослідження факторів вторинного піролізу [4]. Третім етапом стало вивчення в лабораторній установці газовиділення з вугілля Донецького басейну різного метаморфізму. Проведені роботи дозволили дати рекомендації з найбільш ефективних параметрів технологічного режиму.

Одним з найбільш перспективних напрямків переробки кам'яновугільної смоли є виділення значної кількості цінних хімічних продуктів. Результати багаторічних досліджень кам'яновугільної смоли й пеку узагальнені в монографіях Ковальова Е.Т. [5] і Питюліна И.Н. [6]. Ці дослідники працюють в Українському вуглехімічному інституті, більшість робіт якого виконується разом із ученими Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут».

Науковці ІнФОВ НАНУ та ДонНТУ продовжують дослідження взаємодії вугілля із водою при тривалому зберіганні в шламонакопичувачах. За результатами роботи запропоновані способи флотації відходів з ілонакопителів, що дозволить не тільки істотно зменшити кількість відходів, але й збільшити сировинну базу для енергетичних і технологічних цілей. На основі продуктів коксохімії розроблені найбільш ефективні реагенти для флотації коксівного вугілля і шламів [7].

ІнФОВ разом з ДонНТУ й ДонФТІ НАН України продовжили дослідження зі зниження вмісту сірчистих сполук у вугіллі і коксі й впливу сірки на структуру й властивості кам'яного вугілля. Метод кріомагнітної сепарації, розглянутий у даній роботі, є дуже ефективним для видалення мінеральних домішок і сірчистих речовин із вугілля, що дозволяє вирішувати завдання його перезбагачення [8].

У монографії Т.Г. Шендрик і В.І. Саранчука «Соленые угли» [9] узагальнені результати багаторічних досліджень, проведених в ІнФОВ НАНУ. У ході досліджень були розглянуті структурні особливості «солоного вугілля», характер взаємодії органічних і мінеральних складових цього вугілля і запропоновані екологічно зважені шляхи їхнього комплексного використання.

Співробітники ІнФОВ НАНУ разом з російськими колегами і вуглехіміками далекого зарубіжжя в рамках міжнародних програм (Инко-коперникус, ИНТАС, НАТО в ім'я миру) продовжують дослідження, спрямовані на розробку методів одержання пористих матеріалів (вуглецевих сорбентів різного призначення) з низькосортних різновидів вугілля й вуглеродвмістких відходів різного походження (нафтошлами, відходи біомаси). Виконуються дослідження структурно-модифікованого вугілля, антрацитів і графітів як прекурсорів сорбентів і каталітичних підкладок.

Триває взаємодія з вуглехіміками Польщі, Болгарії, направляються зусилля на розширення співробітництва із Чехією. До образливого малим стало співробітництво із ФГУП Інституту горючих копалин в Москві. Дотепер ще не організовано спільних досліджень із фахівцями хімічного факультету МГУ. Ці недоліки необхідно терміново усунути на благо наших країн і науки в цілому.

У цей час в Україні діють три стандарти якості вугілля. Продовжує діяти ДЕРЖстандарт 25543-88, тому що частина вугілля для коксування надходить із Росії. Введений ДСТУ-3472-96 та ДЕРЖстандарт 30317-95, що відповідає міжнародному стандарту по кодифікації вугілля середнього й високого рангів. Розбіжність між ними, недосконалість української класифікації є однією з основних тем, які обговорюються в українських виданнях. Розробка нового стандарту якості вугілля України є дотепер першим завданням фахівців.

За роки занепаду нашої економіки призупинився випуск фахівців необхідного рівня, число аспірантів знизилося до мінімуму. На даний момент ситуація змінюється в кращу сторону. Для забезпечення необхідним навчальним матеріалом довелося прикласти чимало зусиль. Уже в XXI столітті в Україні видано 5 монографій [5,6,9-11] і три підручника [12-14] у різних напрямках вуглехімії.