Nr 3 - 4 (189 - 190) Marzec - Kwiecień 2011 r.

Współtwórca sukcesów GIG
Pasje Profesora

Rozmowa z prof. dr. hab. inż. Janem Wachowiczem,
zastępcą naczelnego dyrektora
Głównego Instytutu Górnictwa ds. badań i wdrożeń.

-Główny Instytut Górnictwa bez wątpienia jest wiodącą palcówką badawczo-rozwojową, która zdobyła sobie niekwestionowaną pozycję w świecie nauki, zarówno w Polsce, jak i w świecie. Instytut, jak również Pan Profesor osobiście, doznaliście wielu wyrazów uznania. W jaki sposób zostaliście ostatnio uhonorowani?

- Nie sposób wymienić wszystkie nagrody i wyróżnienia, które ostatnio otrzymał Instytut, a właściwie jego pracownicy. Zawsze podkreślam, że gwarantem wysokiej jakości usług oferowanych przez GIG jest wykwalifikowana kadra z „otwartymi głowami” na wszelkie nowatorskie osiągnięcia w dziedzinie nauki. Póki co, w tym roku Instytut otrzymał: wyróżnienie Związku Pracodawców Górnictwa Węgla Kamiennego OSKARD 2011 za wszechstronne i twórcze kształtowanie nowoczesnego przemysłu węglowego; tytuł Górniczy Sukces Roku 2010 w kategorii INNOWACYJNOŚĆ, wyróżnienie Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego za działalność wynalazczą podczas XVIII Giełdy Polskich Wynalazków nagrodzonych na światowych wystawach w Warszawskim Muzeum Techniki. Sięgając rok wstecz- lista nagród jest również satysfakcjonująca. Wymienię kilka: wyróżnienie w konkursie Panteon Polskiej Ekologii w kategorii projekt za HUGE - podziemne zgazowanie węgla ukierunkowane na produkcję wodoru; Srebrny Medal na Światowych Targach Wynalazczości, Badań Naukowych i Nowych Technik, BRUSSELS INNOVA 2010 za przyrząd do mierzenia emisji ditlenku węgla z hałd kopalnianych; Złoty Medal z Wyróżnieniem Międzynarodowej Warszawskiej Wystawy Innowacji IWIS 2010 nadany przez Jury Konkursowe za "Górniczy laser typu EW-3"; Medal INTARG oraz tytuł "LIDER INNOWACJI" za wspólny wynalazek Uniwersytetu Śląskiego, Głównego Instytutu Górnictwa i Politechniki Śląskiej pt. "Sposób otrzymywania polimerowych materiałów fotoluminescencyjnych" 

-Jest Pan Profesor współtwórcą sukcesów GIG-u, w którym w 1971 roku, podjął Pan pracę w Zakładzie Urabiania i Obudowy Głównego Instytutu Górnictwa w Katowicach, i z którym związany jest po dziś dzień. Uczestniczył Pan wówczas w pracach zespołu zajmującego się problematyką cieczy hydraulicznych dla obudów zmechanizowanych i gospodarką smarową w górnictwie. Czego konkretnie dotyczyły te badania? 

- Moje zainteresowania naukowo-badawcze koncentrowały się na zagadnieniu trudno palnych cieczy hydraulicznych, które nabrało szczególnego znaczenia po tragicznym pożarze w kopalni „Lenin” w roku 1972, spowodowanym zapaleniem się oleju hydraulicznego. Brałem udział w pracach dotyczących opracowania trudno palnych cieczy hydraulicznych dla górnictwa, które zostały wdrożone do przemysłowej produkcji i stosowania. Były to oleje emulgujące, płyn do testowania i konserwacji obudów POLIKON – test oraz cała gama trudno palnych cieczy hydraulicznych typu mikroemulsji i roztworowych. Część tych wyników została opublikowana w czasopismach krajowych i zagranicznych. Opracowane zostały również metody badania i kryteria oceny właściwości omawianych cieczy i uszczelnień odpornych na ich działanie. Wykorzystano je do ustanowienia norm branżowych, na podstawie których badano i oceniano wyroby dopuszczane do stosowania w górnictwie. Jednak okazało się w praktyce, że zastosowanie nowych, nie znanych kompozycji cieczy hydraulicznych było przyczyną poważnych zakłóceń pracy urządzeń hydraulicznych spowodowanych nadmiernym zużyciem elementów trących. Podjęliśmy zatem badania zmierzające do wyeliminowania tego zjawiska poprzez opracowanie nowych, uszlachetnionych cieczy hydrauliczno-smarowych oraz środków poprawiających ich właściwości smarne. Jako członek zespołu rozwiązującego tę problematyką jestem współtwórcą szeregu oryginalnych rozwiązań, z których trzynaście zostało opatentowanych i wdrożonych do przemysłu. Właśnie wyniki badań dotyczących nowej grupy cieczy hydraulicznych i smarownych otrzymanych przy użyciu estrów alkiloarylofosforowych były podstawą pracy doktorskiej, którą obroniłem w marcu 1979 roku na Uniwersytecie Śląskim, a jej wyniki opublikowano w biuletynie Institute of Petroleum w Wielkiej Brytanii. Kiedy zostałem kierownikiem Laboratorium Nowych Materiałów dla Górnictwa w Samodzielnym Zakładzie Inżynierii Materiałowej, wraz ze swoim zespołem, skupiliśmy się na pracach, które dotyczyły opracowań, badań i oceny właściwości materiałów oraz wyrobów z materiałów niemetalowych przeznaczonych dla górnictwa. W rezultacie prowadzonych w Zakładzie badań, przy współpracy z Instytutem Ciężkiej Syntezy Organicznej, opracowana została technologia wytwarzania i stosowania emulgującego koncentratu Emulkop S, do otrzymywania trudno palnych cieczy hydraulicznych dla obudów zmechanizowanych oraz koncentrat mikroemulsyjny Alkop do sporządzania cieczy hydraulicznych, szczególnie przydatnych dla obudów ze sterowaniem pilotowym. Rozwiązania te zostały opatentowane i wdrożone na szeroką skalę w kopalniach. Natomiast w roku 1996 opracowaliśmy technologię oleju emulgującego na bazie recyklatów olejów przepracowanych, umożliwiającego stosowanie go do sporządzania cieczy hydraulicznej wód dołowych o twardości do 40 st. N. Kolejnym wyzwaniem były badania nad nowymi wyrobami z materiałów niemetalowych dla górnictwa, w stosunku do których poza zgodna z przeznaczeniem funkcjonalnością, wymagane było uzyskanie odpowiednich właściwości antyelektrostatycznych i trudno palnych. Ich efektem były m.in. receptura trudnopalnych mieszanek gumowych TMG – 2, technologia specjalnych, opatentowanych środków do obniżania palności wyrobów z tworzyw sztucznych i gumy (antypiren FUM-S i FUM-R, antypiren boranowo-cynkowy), których produkcja uruchomiona została w Zakładach Chemicznych „Tarnowskie Góry”. Antypiren FUM-S znalazł przede wszystkim zastosowanie jako środek służący do obniżenia palności tkaniny lutniowej, a jego wodorozcieńczalna modyfikacja FUM-R jako impregnat przeciwogniowy do drewna kopalnianego. Opracowana, przy współpracy z Instytutem Metali Nieżelaznych, technologia otrzymywania antypirenu boranowo-cynkowego przeznaczonego do uniepalniania mieszanek gumowych dla taśm przenośnikowych wykorzystywała produkty odpadowe przemysłu chemicznego. Przełomem w zakresie bezpieczeństwa w kopalniach węgla kamiennego było opracowanie, w latach osiemdziesiątych, technologii produkcji trudno palnych taśm przenośnikowych z PCW. Mój udział w tym przedsięwzięciu obejmował badania palności i właściwości fizyko-chemicznych taśm oraz badania atestacyjne w celu dopuszczenia ich do stosowania w górnictwie. Podobny zakres prac był także moim udziałem w opracowanej i wdrożonej w 1992 r. do produkcji w Fabryce Taśm Transportowych „Stomil” w Wolbromiu, technologii produkcji taśm przenośnikowych chloroprenowych. Stosowanie w kopalniach wyrobów z tworzyw sztucznych wiąże się z dużym zagrożeniem pożarowym. Dlatego jednym z podstawowych działań, kierowanego przeze mnie zespołu, były badania palności materiałów. Na ich podstawie opracowane zostały metody badania i kryteria oceny palności materiałów, które zostały zatwierdzone przez Wyższy Urząd Górniczy jako obowiązujące przy atestacji. 

- Zebrane przez Pana doświadczenia i osiągnięcia badawcze w zakresie problematyki palności taśm przenośnikowych stały się podstawą pracy, która jest pierwszym w świecie opracowaniem naukowym przedstawiającym w sposób kompleksowy owe zagadnienia. Na czym opierają się jej nowatorskie wartości? 

- Publikacja pt. „Palność taśm przenośnikowych jako czynnik zagrożenia pożarowego w kopalniach węgla kamiennego” stanowiła podstawę mojej rozprawy habilitacyjnej. W pracy tej, w sposób. szczegółowy, przedstawiłem zagadnienia zagrożenia pożarowego wynikającego ze stosowania do transportu urobku w kopalniach przenośników taśmowych. W większości przypadków przyczyną powstania pożaru taśmy było tarcie, a w szczególności tarcie nieuruchomionej taśmy o bęben napędowy przenośnika. Najskuteczniejszą metodą przeciwdziałania powstawaniu tego zjawiska, okazało się stosowanie taśm trudnopalnych. Ocena trudnopalności taśm przenośnikowych przeprowadzana był w Polsce na podstawie wyników badań pięciu testów” płomieniowego, sztolni modelowej, wskaźnika tlenowego, ciernego i sztolni pożarowej. Wykazano, że pomiędzy wynikami tych testów nie występuje korelacja co uniemożliwia ich porównanie. Na podstawie badań palności taśm z wykorzystaniem kalorymetrii zużycia tlenu opracowałem metodę prognozowania wyników badania palności taśm w sztolni pożarowej przy użyciu kalorymetru stożkowego. Określiłem kryteria, na podstawie których możliwe jest, wykorzystując wyniki badań taśm metodą kalorymetru stożkowego, dokonanie oceny ich palności na dotychczas obowiązującym poziomie. Istotne jest wskazanie korelacji pomiędzy ilością ciepła wydzielonego podczas spalania taśmy w sztolni pożarowej a ciepłem obliczanym na podstawie parametrów palności (THR, HOC) oznaczanych przy pomocy kalorymetru stożkowego. Nowością jest również wykorzystanie kalorymetrii zużycia tlenu w opracowaniu metody prognozowania zjawiska palenia się taśmy w pełnej skali na podstawie laboratoryjnych wyników badań uzyskiwanych za pomocą aparatu o nazwie kalorymetr stożkowy. Odkryte zależności stanowiły podstawę opracowania nowej metody badania palności taśm przenośnikowych. Konsekwencją badań było opracowanie sposobu obliczania krytycznej temperatury powierzchni, która pozwala na, zgodną z teorią spalania, interpretację zjawiska zapłonu (jednego z podstawowych parametrów palności taśm przenośnikowych) oraz odkrycia zależności pomiędzy krytyczną temperaturą powierzchni taśmy a długością odcinak taśmy spalanej w sztolni pożarowej. Oryginalny charakter, w skali światowej, mają również wyniki badań palności taśm przenośnikowych dotyczące zjawiska nagrzewania się ścierów gumowych z okładek trudno palnych chloroprenowych taśm przenośnikowych powstających podczas tarcia taśmy o ruchome elementy oraz konstrukcję nośną przenośnika. Odkrycie tego zjawiska zwraca uwagę na możliwość zapalenia się węgla gdyż ściany w strumieniu przepływającego powietrza ulegają samo nagrzaniu do temperatury 600 st. C i stanowią potencjalne źródło powstania pożaru egzogenicznego. 

- Kolejną Pana pasją jest ochrona ekosystemu, działającego według zasad zrównoważonego rozwoju. Na czym konkretnie skupił Pan Profesor swoje naukowe zainteresowania? 

- Drugim kierunkiem moich zainteresowań, które w znaczącym stopniu wynikają z omówionych wcześniej zagadnień dotyczących bezpiecznego stosowania wyrobów z materiałów organicznych, jest problematyka wpływu ich stosowania na środowisko oraz zagadnienia związane z tematyką czystych technologii węglowych. W tym zakresie wraz z kierowanym przeze mnie zespołem rozwinąłem metodę wykonywania oceny oddziaływania na środowisko w oparciu o obliczanie ekowskaźników oraz ocenę cyklu życia produktów i procesów technologicznych związanych z ich wytwarzaniem. Uczestniczę w pracach instytutu obejmujących zagadnienia czystych technologii węglowych. Jestem członkiem Rady programowej projektu realizowanego w ramach programu Ministerstwa Środowiska pt. „Rozpoznanie formacji i struktur do bezpiecznego geologicznego składowania CO2 wraz z ich programem monitorowania”, koordynowanego przez Państwowy Instytut Geologiczny. Od października 2007 roku kieruję projektem rozwojowym dotyczącym bezpiecznego składowania dwutlenku węgla na terenie aglomeracji śląskiej. W ostatnim okresie poszerzyłem moje zainteresowania o problematykę dotyczącą ekologicznych sposobów wykorzystania węgla, do których zalicza się przyszłościowe technologie podziemnego zgazowania węgla. Zainicjowałem w tym zakresie współpracę z naukowcami ukraińskimi z Narodowego Uniwersytetu Górniczego w Dniepropietrowsku, dysponującymi znaczącymi osiągnięciami w dziedzinie modelowania procesu zgazowania węgla oraz prowadzenia eksperymentów w warunkach przemysłowych. W wyniku prowadzonych pod moim kierunkiem prac studialnych, mających na celu poznanie przebiegu zgazowania węgla , opracowany został model matematyczny podziemnego reaktora do zgazowania węgla. Podstawą do utworzenia modelu były opisy formalne procesów fizykochemicznych, które zachodzą w trakcie zgazowania oraz parametry określające jego przebieg uzyskane podczas prowadzonych w GIG-u eksperymentów w skali wielkolaboratoryjnej (projekt HUDGE). Na podstawie wyznaczonego współczynnika korelacji można stwierdzić satysfakcjonującą, dla większości przypadków, zgodność modelu z danymi doświadczalnymi. Wyznaczenie na podstawie modelu matematycznego wartości zmiennych wyjściowych pozwalają na prostszą i łatwiejszą interpretację fenomenologiczną zjawisk zachodzących podczas procesu zgazowania węgla, co daje podstawę do sterowania całym procesem.

- Dziekuję za rozmowę.

Rozmawiała: Mira Borkiewicz