ХИМИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА, 2009, № 6, с. 3-6
ИНСТИТУТУ ГОРЮЧИХ ИСКОПАЕМЫХ - 75 ЛЕТ
Ведущее научно-исследовательское учреждение нашей страны в области углехимии — Институт горючих ископаемых (в настоящее время ФГУП ИГИ — научно-исследовательский центр по комплексной переработке твердых горючих ископаемых) был организован в 1934 г. академиком И.М. Губкиным в составе Академии наук СССР в качестве головной организации, проводящей и координирующей исследования в СССР по геохимии, химии, строению и технологиям переработки всех видов твердых и жидких горючих ископаемых (нефтей, углей, торфов, горючих сланцев и сапропелей).
В период Великой Отечественной войны многие сотрудники Института работали в составе правительственных комиссий и комиссии АН СССР по мобилизации ресурсов Урала, Сибири и Казахстана на нужды обороны. Большое значение для увеличения выпуска металла на восточных заводах имели интенсификация коксохимического производства, а также внедрение разработанного в ИГИ метода массового экспрессного контроля спекающихся углей.
После войны в 1949—1954 гг. на базе нескольких лабораторий, выделенных из ИГИ, в системе АН СССР был организован Институт нефти (в настоящее время Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН), а также отделы в Энергетическом институте им. Г.М. Кржижановского (ЭНИН), в институте геологии и разработки горючих ископаемых (ИГИРГИ) и Институте высоких температур РАН.
В 40-50-х годах прошлого столетия в Институте сформировались научные школы в основных областях изучения твердых горючих ископаемых (ТГИ) под руководством чл.-корр. АН СССР Н.М. Караваева, профессора Г.Л. Стадникова (химия ТГИ, их генезис, классификация, методы анализа каустобиолитов), чл.-корр. АН БССР Б.К. Климова (термическая переработка твердых топлив), академика АН СССР Н.П. Чижевского (расширение сырьевой базы коксования, конструкция коксовых печей), чл.-корр. АН СССР А.Б. Чернышева (газификация торфа, подземная газификация углей, энергохимическое использование углей), чл.-корр. АН СССР Л.М. Сапожни-кова (методики оценки коксующихся углей, непрерывный процесс коксования углей), профессора Е.М. Тайца (приборы и методики характеристики углей и коксов), профессора В.А. Ланина (химия сапропелей, торфа и горючих сланцев), профессоров В.И. Забавина и Е.И. Казакова (химия твердых горючих ископаемых и жидких продуктов их переработки), профессоров И.И. Аммосо-ва и И.В. Еремина (происхождение, петрология и
классификация углей), профессора К.Н. Сыскова (коксование углей), профессора В.И. Касаточкина (изучение структуры углей физическими и физико-химическими методами), профессора ТА. Кухарен-ко (состав и свойства гуминовых веществ), академика АН УзССР Н.В. Лаврова, профессоров Р.Н. Питина и И.Л. Фарберова (подземная газификация углей), профессора Б.В. Канторовича (теория горения углей), профессоров В.С. Альтшуллера и Н.В. Шишакова (газификация углей), профессора
A.З. Юровского (изучение серы в углях и использование минеральных компонентов углей), профессоров А.В. Лозового и М.К. Дьяковой (гидрогени-зационные процессы переработки и термическое растворение углей), профессора И.Е. Кубынина (технологии получения специальных высокотемпературных материалов), академика АН СССР
B.Н. Глушко, профессоров Л.В. Гурвича и В.А. Медведева (расчет термодинамических констант и равновесий химических реакций).
На основе фундаментальных исследований в области происхождения и химии углей и нефтей Г.Л. Стадников разработал так называемую естественную классификацию углей, подразделяющую их в зависимости от происхождения на классы, внутри которых выделены стадии превращения (химического изменения). С.М. Григорьевым была предложена классификация всех типов газообразных, жидких и твердых горючих ископаемых, параметрами которой являются содержания в атомных процентах С, Н, О. Эта классификация была уточнена Н.М. Караваевым с использованием дополнительного параметра Н : С, определяющего направленность химических процессов образования ископаемых топлив.
И.И. Аммосовым и его учениками (И.В. Ереминым, Н.П. Гречишниковым, Г.С. Калмыковым, С.А. Мусял, Я.М. Аммосовой и др.) разработаны количественные методы оценки петрографического состава углей. Итогом многолетних исследований этого коллектива стала классификационная схема образования углей, учитывающая совокупное влияние на процесс основных геолого-генетических факторов (исходного растительного материала, условий накопления, обводненности, химического характера среды и метаморфизма). Была накоплена обширная и разносторонняя информация по взаимосвязи вещественного состава углей и их технологических свойств. В результате этих работ, координируемых ИГИ и проведенных во многих институтах России и стран СНГ (ВУХИН, УХИН, ИОТТ, Кузнииуглеобогащение, КНИУИ, ВТИ, Печор-ниипроект и др.) и в производственных геологических объединениях в содружестве с учеными
других стран, была предложена промышленно-генетическая классификация, позволяющая выбрать рациональные направления использования углей в энергетике, металлурии, химической и других отраслях промышленности. Следствием данных работ явилось создание Международной кодификации каменных углей и антрацитов, одобренная специалистами России и стран СНГ и ЕЭК ООН, а также отечественного ГОСТа "Угли бурые, каменные и антрациты. Классификация по генетическим и технологическим параметрам" (И.В. Еремин, Т.М. Броновец). Эти работы позволили расширить сырьевую базу коксования, а также и за счет более широкого использования фюзенизированных углей Сибири производства термоантрацитов (профессор И.В. Еремин, профессор Г.Б. Скрипченко, М.И. Рогайлин, В.П. Иванов).
Была разработана методика определения толщины пластического слоя (Л.М. Сапожников), которая используется до сих пор в качестве критерия классификации каменных углей всех бассейнов России и стран СНГ и является основой всех современных стандартов при оценке коксуемости углей и их технологической ценности на металлургических и коксохимических предприятиях, шахтах и обогатительных фабриках.
Цикл исследований по изучению физическими и физико-химическими методами структуры углей и их поведения в термохимических процессах (В.И. Касаточкин с сотр.) явился основой новых методик изучения строения и свойств углей и продуктов их переработки, широко используемых в лабораториях многих институтов, а также общей концепции химического строения углей. Согласно этим представлениям, структура органической части углей представляется как совокупность неоднородных по размерам конденсированных ароматических слоев углерода, частично упорядоченных в приблизительно параллельные пачки и связанных разнообразными радикалами насыщенной природы в пространственный полимер нерегулярного строения. В состав боковых радикалов входят разные углеводородные группировки с гетероатомами (кислорода, серы, азота). Таким образом, предполагается наличие структур с различной химической и термической устойчивостью, в которых атомы углерода имеют валентные гибридизации зр2 (в ядре) и зр3 (в боковых цепях). На основе данных представлений была открыта новая модификация углерода — карбин (соавтор открытия — профессор В.И. Касаточкин).
В дальнейшем эта гипотеза строения углей была развита концепцией двухфазной надмолекулярной структуры органической массы углей (Г.Б. Скрипченко) и дополнена представлениями о структуре как самоассоциированного "мульти-мера, в котором структурные единицы нерегулярного строения связаны между собой непрочными внутримолекулярными валентными связями и слабыми электроно-донорными межмолекулярными
взаимодействиями (профессор А. А. Кричко, С.Г. Гагарин).
В последние годы успешно развиваются работы по уточнению структуры органических веществ ТГИ и моделированию оптимальных путей их термической переработки с привлечением методов квантовой химии, химической термодинамики и кинетики, статистического анализа (профессор А.М. Гюльмалиев, С.Г. Гагарин). Разработаны математические модели основных стадий гидрогенизации, коксования, газификации и других процессов переработки ТГИ.
При активном участии ИГИ разработаны современные методики определения состава, физических, химических и технологических свойств углей (сланцев, торфов) и угольсодержащих отходов, их добычи и переработки, многие из которых гостированы и нашли широкое применение в России и за рубежом.
В 1970—1990-х годах в Институте выполнен цикл работ (Г.Б. Скрипченко, З.С. Смуткина, М.Е. Казаков) по изучению механизмов формирования структуры и свойств волокнистых углеродных материалов, разработке критериев оптимизации технологии их производства, а также композитов на их основе, нашедших применение в материалах для ракетных систем и системы "Буран" (в том числе впервые в стране разработаны основы технологии получения углеродных волокон из нефтяных и каменноугольных пеков), установлены принципы формирования мезофаз-ных структур в угольных и пековых продуктах. Разработана и внедрена (М.И. Рогайлин) технология производства композиционных углеродных материалов из углеродных тканей и волокон с пироуглеродной матрицей.
Исследования, выполненные в ИГИ по выявлению теоретических закономерностей термического растворения и гидрогенизации углей и жидких продуктов коксования, привели к созданию и внедрению в промышленность ряда эффективных процессов, важных для нефтехимии (профессора А.А. Кричко и А.Б. Воль-Эпштейн), в частности для гидрооблагораживания газообразных и жидких продуктов пиролиза нефтепродуктов в производстве этилена, пропилена, бензола и компонентов моторных топлив. Предложен процесс переработки тяжелых нефтяных остатков в присутствии активирующих добавок (угли, сланцы, циолиты) с получением >50% светлых нефтепродуктов или вяжущих материалов для строительства дорог (профессора Е.Г. Горлов и Б.К. Нефедов).
Разработаны научные основы синтеза и технологии применения микрокомпозиций псевдогомогенных активных катализаторов (профессор М.Я. Шпирт, профессор А.А. Кричко, Л.А. Зе-кель), имеющих размеры частиц, соизмеримые с величиной ассоциатов угольных мультимеров. Применение таких каталитич
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.