Факторы распределения токсичных элементов в угольном пласте c10в блока № 1 шахты им. Героев Космоса
Досліджено геохімічні розподіли ванадію, цинку, хрому та нікелю у вугільному пласті с10в блока № 1 шахти ім. Героїв Космосу. За даними спектрального методу аналізу вугільного керну були побудовані геохімічні карти, в яких встановлен тектонічний фактор накопичування розглянутих елементів. Geochemical...
Saved in:
| Published in: | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2010
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99603 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Факторы распределения токсичных элементов в угольном пласте c10в блока № 1 шахты им. Героев Космоса / П.А. Власов, О.Л. Шалованов, С.А. Шурховецкий, Д.Ю. Николаев, Д.И. Мирошников, А.Л. Костюченко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2010. — № 6. — С. 124-139. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99603 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Власов, П.А. Шалованов, О.Л. Шурховецкий, С.А. Николаев, Д.Ю. Мирошников, Д.И. Костюченко, А.Л. 2016-04-30T18:28:28Z 2016-04-30T18:28:28Z 2010 Факторы распределения токсичных элементов в угольном пласте c10в блока № 1 шахты им. Героев Космоса / П.А. Власов, О.Л. Шалованов, С.А. Шурховецкий, Д.Ю. Николаев, Д.И. Мирошников, А.Л. Костюченко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2010. — № 6. — С. 124-139. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99603 550.884:552.87 Досліджено геохімічні розподіли ванадію, цинку, хрому та нікелю у вугільному пласті с10в блока № 1 шахти ім. Героїв Космосу. За даними спектрального методу аналізу вугільного керну були побудовані геохімічні карти, в яких встановлен тектонічний фактор накопичування розглянутих елементів. Geochemical distributions of vanadium, zinc, chrome and nickel in a coal layer с10в of the block № 1 of mine by it Geroyev Kosmosa are researched. According to a spectral method of the analysis of a coal core geochemical cards have been constructed where the tectonic factor of accumulation of the considered elements was established. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Наукові праці УкрНДМІ НАН України Факторы распределения токсичных элементов в угольном пласте c10в блока № 1 шахты им. Героев Космоса Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Факторы распределения токсичных элементов в угольном пласте c10в блока № 1 шахты им. Героев Космоса |
| spellingShingle |
Факторы распределения токсичных элементов в угольном пласте c10в блока № 1 шахты им. Героев Космоса Власов, П.А. Шалованов, О.Л. Шурховецкий, С.А. Николаев, Д.Ю. Мирошников, Д.И. Костюченко, А.Л. |
| title_short |
Факторы распределения токсичных элементов в угольном пласте c10в блока № 1 шахты им. Героев Космоса |
| title_full |
Факторы распределения токсичных элементов в угольном пласте c10в блока № 1 шахты им. Героев Космоса |
| title_fullStr |
Факторы распределения токсичных элементов в угольном пласте c10в блока № 1 шахты им. Героев Космоса |
| title_full_unstemmed |
Факторы распределения токсичных элементов в угольном пласте c10в блока № 1 шахты им. Героев Космоса |
| title_sort |
факторы распределения токсичных элементов в угольном пласте c10в блока № 1 шахты им. героев космоса |
| author |
Власов, П.А. Шалованов, О.Л. Шурховецкий, С.А. Николаев, Д.Ю. Мирошников, Д.И. Костюченко, А.Л. |
| author_facet |
Власов, П.А. Шалованов, О.Л. Шурховецкий, С.А. Николаев, Д.Ю. Мирошников, Д.И. Костюченко, А.Л. |
| publishDate |
2010 |
| language |
Russian |
| container_title |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| publisher |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| format |
Article |
| description |
Досліджено геохімічні розподіли ванадію, цинку, хрому та нікелю у вугільному пласті с10в блока № 1 шахти ім. Героїв Космосу. За даними спектрального методу аналізу вугільного керну були побудовані геохімічні карти, в яких встановлен тектонічний фактор накопичування розглянутих елементів.
Geochemical distributions of vanadium, zinc, chrome and nickel in a coal layer с10в of the block № 1 of mine by it Geroyev Kosmosa are researched. According to a spectral method of the analysis of a coal core geochemical cards have been constructed where the tectonic factor of accumulation of the considered elements was established.
|
| issn |
1996-885X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99603 |
| citation_txt |
Факторы распределения токсичных элементов в угольном пласте c10в блока № 1 шахты им. Героев Космоса / П.А. Власов, О.Л. Шалованов, С.А. Шурховецкий, Д.Ю. Николаев, Д.И. Мирошников, А.Л. Костюченко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2010. — № 6. — С. 124-139. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT vlasovpa faktoryraspredeleniâtoksičnyhélementovvugolʹnomplastec10vbloka1šahtyimgeroevkosmosa AT šalovanovol faktoryraspredeleniâtoksičnyhélementovvugolʹnomplastec10vbloka1šahtyimgeroevkosmosa AT šurhoveckiisa faktoryraspredeleniâtoksičnyhélementovvugolʹnomplastec10vbloka1šahtyimgeroevkosmosa AT nikolaevdû faktoryraspredeleniâtoksičnyhélementovvugolʹnomplastec10vbloka1šahtyimgeroevkosmosa AT mirošnikovdi faktoryraspredeleniâtoksičnyhélementovvugolʹnomplastec10vbloka1šahtyimgeroevkosmosa AT kostûčenkoal faktoryraspredeleniâtoksičnyhélementovvugolʹnomplastec10vbloka1šahtyimgeroevkosmosa |
| first_indexed |
2025-11-24T09:03:28Z |
| last_indexed |
2025-11-24T09:03:28Z |
| _version_ |
1850844011512725504 |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
124
УДК 550.884:552.87
ФАКТОРЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКСИЧНЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ В УГОЛЬНОМ ПЛАСТЕ С10
В БЛОКА № 1
ШАХТЫ ИМ. ГЕРОЕВ КОСМОСА
Власов П. А., Шалованов О. Л., Шурховецкий С. А.,
Николаев Д. Ю., Мирошников Д. И., Костюченко А. Л.
(УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина)
Досліджено геохімічні розподіли ванадію, цинку, хрому та
нікелю у вугільному пласті с10
в блока № 1 шахти ім. Героїв Кос-
мосу. За даними спектрального методу аналізу вугільного керну
були побудовані геохімічні карти, в яких встановлен тектонічний
фактор накопичування розглянутих елементів.
Geochemical distributions of vanadium, zinc, chrome and nickel
in a coal layer с10
В of the block № 1 of mine by it Geroyev Kosmosa
are researched. According to a spectral method of the analysis of a
coal core geochemical cards have been constructed where the tectonic
factor of accumulation of the considered elements was established.
Шахта имени Героев Космоса, входящая в ОАО «Павло-
градуголь», расположена в Павлоградско-Петропавловском угле-
носном районе Донбасса [1].
В геологическом строении поля шахты им. «Героев Космо-
са» (блок № 1) принимают участие осадочные образования па-
леозойского, мезозойского и кайнозойского возраста.
Мезозойские отложения распространены лишь на севере
блока шахты. Отложения представлены преимущественно песча-
никами серыми, среднезернистыми с включениями кремниевой
гальки, местами с конгломератоподобными прослойками. Мощ-
ность колеблется от 0 до 21 м.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
125
Палеозойские отложения представлены свитами нижнего
карбона. Простирание пород на площади блока – северо-
западное, падение – северо-восточное под углом 2-5 °.
Промышленная угленосность приурочена к отложениям са-
марской свиты, заключенной между известняками С5 и С1.. Сред-
няя мощность толщи между ними составляет 380 м, а между
угольными пластами с11 и с1 – 290 м. Для свиты С1
3 характерны
мелкая цикличность и высокая угленасыщенность. Свита состав-
лена комплексом осадочных пород от песчаников до аргиллитов
и содержит до 50 угольных пластов и пропластков, из которых
промышленное значение имеют 8 угольных пластов: с11, с10
в, с9,
с8
в, с8
н, с7
н, с5 и с1.
Пласты с12, с7
в, с4
2, с4
1, с4
в, с2 – имеют подчиненное значение.
Суммарная мощность пластов в среднем составляет 6,21 м, коэф-
фициент промышленной угленосности – 2,6 %. Рабочая мощ-
ность угольных пластов колеблется от 0,6 до 1,5 м при преобла-
дающих значениях 0,8-0,9 м. Глубина залегания пластов – от 105
до 760 м. Мощность продуктивной толщи от угольного пласта с1
к с11 равняется 190 м. Строение пластов преимущественно про-
стое. Сложное строение характерно для пластов с11 и с8
в, в мень-
шей мере – для пластов с10
в и с1.
Поле шахты контролируется тектоническими нарушениями
сбросового типа (рис.1).
Наиболее крупным тектоническим нарушением является Бо-
гдановский сброс. В пределах блока он имеет субширотное про-
стирание с направлением по азимуту 300 °, падение плоскости
сместителя – северное под углом 55 °. Амплитуда смещения по-
род изменяется от 55 до 275 м. В юго-западной части блока к не-
му примыкают сбросы I-IV и Диагональный сброс с амплитудой
смещения 5-10 м. К западу от них прослеживается Вербский
сброс. Он имеет западное простирание, южное падение сместите-
ля и амплитуду 20-85 м. К нему примыкает сброс «А» с амплиту-
дой 10-25 м и таким же направлением падения сместителя. В се-
верной и северо-западной части развит Поперечный сброс с се-
верным падением плоскости сместителя и амплитудой 25 м. К
нему примыкает сброс V, который имеет южное падение плоско-
сти сместителя.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
126
В настоящее время разрабатываются только пласты с11 и с10
в.
Готовится к вскрытию пласт с9.
В качестве объекта исследования авторами выбран уголь-
ный пласт с10
В, так как по нему были проведены комплексные
скважинные геохимические исследования и собран представи-
тельный материал.
Угольный пласт с10
в на участке исследований представлен
одной угольной пачкой мощностью 0,6-1,3 м. На отдельных уча-
стках аргиллит мощностью 0,0-0,2 м расклинивает угольный
пласт, гипсометрия пласта волнистая, изменение угла падения от
2 ° до 5 °. В непосредственной кровле пласта залегает аргиллит
мощностью 4,25 – 5,35 метра. В почве пласта залегает аргиллит
мощностью 0,4 – 1,3 метра, ниже алевролит мощностью до 4,75
метров.
Угольный пласт с10
В вскрыт большой сетью разведочных
скважин (около 250-300), в 112 скважинах был проведен спек-
тральный полуколичественный анализ угольного керна. Скважи-
ны были пробурены в разное время, и информация по ним посте-
пенно обновлялась. Угольный пласт перебуривался газокернона-
борником КА-61 с последующим спектральным анализом керна в
лаборатории.
При обработке полученных результатов спектрального ана-
лиза для дальнейшего исследования были выбраны 4 элемента:
ванадий, цинк, хром, никель (таблица 1), содержание которых в
несколько раз превышает их предельно допустимые концентра-
ции (ПДК) в грунтах. Все названные элементы являются токсич-
ными и представляют экологическую опасность для окружающей
среды. Ванадий и хром относятся к первому классу опасности, а
цинк и никель – ко второму.
Компьютерная обработка результатов спектрального анали-
за углей проведена в программных пакетах SURFER, Corel Draw
и AutoCad. При обработке результатов спектрального анализа ис-
пользовался план горных выработок (ПГВ) угольного пласта с10
В.
Из ПГВ была сделана выкопировка тектонических нарушений в
пределах пласта, показана их мощность и углы падения (см. рис. 1).
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
127
Таблица 1
Содержание ванадия, цинка, хрома и никеля в пределах угольно-
го пласта с10
В блока № 1 шахты им. Героев Космоса
Элемент Содержание,
от-до, г/т ПДК, г/т Число проб
Ванадий 70-150 100 112
Цинк 30-140 100 112
Хром 50-130 100 112
Никель 20-120 100 112
Точки скважин на ПГВ были оцифрованы (координаты X и
Y), а содержание каждого элемента в точках скважин принято за
координату Z. По полученным данным (координаты X, Y, Z) были
построены карты распределения исследуемых элементов в преде-
лах шахтного поля.
Аномалии исследуемых элементов (V, Zn, Cr и Ni) очень
тесно связаны с шахтной тектоникой. Тектонический фактор рас-
пределения изученных элементов является преобладающим в
данной работе. Объясняется это тем, что V, Zn, Cr и Ni – элемен-
ты сульфидного ряда, к тому же Zn и Ni образуют собственные
минералы-сульфиды (сфалерит, вюрцит и миллерит). Сульфиды,
в свою очередь, имеют свойство накапливаться в зонах дробле-
ния и вдоль сместителей тектонических нарушений.
Давно установлена закономерность [2, 3]: если в углях при-
сутствует в любом количестве сера, тогда с ней обязательно бу-
дет хотя бы часть ее спутников – V, Cr, Zn, Pb, Cd, As, Se, Te, Hg,
Ni, Tl.
Такие элементы как мышьяк, селен, теллур, ртуть и таллий
сложно определить спектральным полуколичественным методом.
При повышенной температуре в условиях электрической дуги
перечисленные элементы улетучиваются, поэтому для них необ-
ходимы более сложные и дорогие физико-химические методы
анализа.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
128
1
–
гр
ан
иц
а
ш
ах
тн
ог
о
по
ля
; 2
–
т
ек
то
ни
че
ск
ие
н
ар
уш
ен
ия
;
3
–
ма
рк
ир
ую
щ
ий
г
ор
из
он
т
из
ве
ст
ня
ка
D
12 ; 4
–
ш
ах
тн
ы
е
ст
во
лы
.
Ри
с.
1
. Т
ек
то
ни
че
ск
ая
с
хе
ма
ш
ах
ты
и
м.
Г
ер
ое
в
К
ос
мо
са
(б
ло
к
№
1
)
Ю
С
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
129
Ванадий является одним из первых химических элементов,
накопление которых было обнаружено в связи с биогенными ор-
ганическими веществами.
Геохимия ванадия в зоне гипергенеза отличается разнообра-
зием в связи с его способностью пребывать в разных степенях
окисления и вследствие этого проявлять неодинаковую миграци-
онную способность и поглощаться на разных геохимических
барьерах [2, 4].
Ванадий относится к элементам первого (самого опасного)
класса токсичности; токсичность его связана с действием на ор-
ганы дыхания и нервную систему человека. Согласно санитар-
ным нормам и советскому ГОСТу 1976 г. [2], установлены ПДК
аэрозоля ванадия и его соединений в воздухе рабочей зоны (1-
2 мг/м2), соответствующие первому и второму классам опасно-
сти, а также содержания ванадия и его оксида в почвах (150 г/т) и
в воде (0,1 мг/л).
При промышленном использовании углей ванадий проявля-
ет себя как технологически вредная и токсичная примесь. Лету-
честь восстановленных форм ванадия и его токсичность делают
актуальным экологический аспект сжигания ванадиеносных уг-
лей.
Для геохимии V ключевое значение имеет его поливалент-
ность; подобно тому, как железо в состоянии Fe (ІІ) и Fe (ІІІ) –
это как бы два разных химических элемента, так и ванадий в трёх
наиболее распространённых состояниях окисления – V (ІІ), V (ІV)
и V (V) – это как бы три разных элемента [3].
Накопления ванадия в углях в основном сингенетические. В
соответствии с идеей В. А. Зильберминца [5] принято считать,
что каменные угли коксовых марок с повышенными содержа-
ниями V обогатились им при торфонакоплении вследствие по-
ступления в палеоторфяники продуктов эрозии ванадиеносных
пород основного состава.
Вследствие действия мощного фактора изолированного за-
легания угольного вещества содержания V в угольных включени-
ях оказываются несопоставимы с таковыми в угольных пластах.
Эта разница может быть увязана с разной сорбционной способ-
ностью разлагающейся древесины в торфянике и в осадках почвы
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
130
и кровли. Минимальная опасная концентрация V в товарном угле
(«порог токсичности») составляет, согласно российскому норма-
тиву 1996 г., 100 г/т [6]. «Порог токсичности» V равен его ПДК.
На рисунке 2 показано распределение ванадия в пределах
угольного пласта с10
В. Основные геохимические аномалии в пре-
делах от 100 до 150 г/т сконцентрированы в южной и юго-
западной частях пласта, в зонах влияния Богдановского, Диаго-
нального сбросов, сброса «А» и Вербского сброса. Небольшие
аномалии (100-120 г/т) расположены в северной части пласта и
приурочены к Поперечному сбросу и сбросу V (см. рис. 1 и 2). Из
112 точек опробования по скважинам аномалии ванадия были
выявлены в 48 % от общего числа точек.
Цинк
Техногенный выброс Zn в атмосферу, в отличие от ряда дру-
гих элементов, намного (в 23 раза) превосходит природный.
Цинк либо изоморфно входит в пирит, либо образует сфале-
рит – в макро- или микроминеральном виде. Поскольку изоморф-
ная ёмкость пирита к цинку ограничена (изоморфизм Fe2+ <==
Zn2+ не может быть значительным), получается, что, если содер-
жания Zn в пиритах составляют сотни граммов на тонну и более,
то здесь образуются включения микроминеральной сфалеритовой
фазы.
Распределение Zn в пределах угольного пласта конкретного
месторождения сильнее всего зависит от зольности и сернистости
угля; иногда удается заметить зависимость от петрографического
состава угля и положения пробы в разрезе угольного пласта [2].
На рисунке 3 показано распределение цинка в пределах
угольного пласта с10
В. Основные геохимические аномалии в пре-
делах от 100 до 140 г/т расположены в северной и южной частях
пласта, в зонах влияния Богдановского и Диагонального сбросов,
сброса «А», Поперечного сброса и сброса V (см. рис. 1 и 3). Ано-
малии цинка составляют 45 % от общего числа точек.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
131
70
80
90
100
110
120
130
140
150
14160
13937
13829
13746
13792
НЗ-409
6129
6065
8481
6080
НЗ-411
6030
НЗ-410
4682
14190
14365
6099
14103
14068
6066
13835
13806
6057
13880
13920
13950
6082
237
НЗ-2176
4627
НЗ-318
13965
14938
НЗ-319
6086
НЗ-311
6029
15171
НЗ-304
13696
6028
15173
4680
НЗ-2172
4662
14818
8022
13623
НЗ-3196
8019
136807338
13608
13566
13619
Нз 312
13573
14804
7884
13704
4616
14561
13600
286
8398
6093
НЗ-2180
4606
13581
6095
79467469
277
296
6670
232
14143
14187
313
13738
13702
13727
13700
НЗ-314
14946
15098
6667
4660
14050
6665
14206
13575
13760
15135
13611
13574
4617
7888
252
7947
263
13802
275
6126
6668
293
14893
14556
4603
14936
7438
6102
Ю
С
Г/т
0 500 1000 м
Граница шахтного поля
Разведочная скважина и ее номер
Изолиния концентрации химического элемента
13146
130
Рис. 2. Схематическая карта распределения ванадия в уголь-
ном пласте с10
в блока № 1 ш. им. Героев Космоса
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
132
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
Г/т
Ю
С
14160
13937
13829
13746
13792
НЗ-409
6129
6065
8481
6080
НЗ-411
6030
НЗ-410
4682
14190
14365
6099
14103
14068
6066
13835
13806
6057
13880
13920
13950
6082
237
НЗ-2176
4627
НЗ-318
13965
14938
НЗ-319
6086
НЗ-311
6029
15171
НЗ-304
13696
6028
15173
4680
НЗ-2172
4662
14818
8022
13623
НЗ-3196
8019
136807338
13608
13566
13619
Нз 312
13573
14804
7884
13704
4616
14561
13600
286
8398
6093
НЗ-2180
4606
13581
6095
79467469
277
296
6670
232
14143
14187
313
13738
13702
13727
13700
НЗ-314
14946
15098
6667
4660
14050
6665
14206
13575
13760
15135
13611
13574
4617
7888
252
7947
263
13802
275
6126
6668
293
14893
14556
4603
14936
7438
6102
0 500 1000 м
Граница шахтного поля
Разведочная скважина и ее номер
Изолиния концентрации химического элемента
13146
130
Рис. 3. Схематическая карта распределения цинка в уголь-
ном пласте с10
в блока № 1 ш. им. Героев Космоса
Вид зависимости «зольность – содержание Zn в угле» опре-
деляется балансом виртуальных (генетических) фракций цинка.
Если доминирует цинк кластогенной золы, то зависимость в угле
близка к линейной, а если существен вклад аутигенной сорбци-
онной фракции (имеющей модальные формы Znорг и Znсульф), то
линейная зависимость ослабевает, осложняясь сорбционным оп-
тимумом, а для золы проявляется негативная корреляция «золь-
ность – содержание Zn в золе» [2, 3].
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
133
Сульфофильные свойства цинка обусловливают концентра-
цию его в сульфидах (в основном, в пирите). Вследствие сущест-
венной доли в цинконосных углях сульфидной формы цинка,
обогащение углей могло бы служить средством снижения эколо-
гической опасности. Однако если в углях доминирует микроми-
неральная сульфидная форма, обогащение окажется неэффектив-
ным.
Наличие цинконосных углей, сильная летучесть цинка и его
токсичность делают экологическую проблематику весьма акту-
альной.
Известно, что Zn может отравлять катализаторы при конвер-
сии углей в жидкое топливо. Он принадлежит к числу токсичных
тяжёлых металлов. Российские санитарные нормы [2] устанавли-
вают следующие содержания цинка: для воздуха населённых
мест (ZnO, в пересчёте на Zn) среднесуточная концентрация со-
ставляет 0,05 мг/м3; для воздуха рабочей зоны (ZnO, аэрозоль) –
0,5 мг/м3, а для питьевой воды и воды культурно-бытового назна-
чения (Zn) – 1,0 мг/л.
Минимальная опасная концентрация Zn («порог токсично-
сти») в товарном угле составляет, согласно российскому норма-
тиву 1996 г., 100 г/т [6].
Хром
Особенностью распределения хрома, впервые замеченной в
1985 г., является его бимодальность: средние цифры по бассей-
нам и месторождениям группируются таким образом, что они
или значительно меньше, или значительно больше кларка, так что
в кларковые интервалы попадает меньшая часть всех выборок [3].
Формы нахождения хрома в угле разнообразны; в числе их
имеются аутигенные – органическая, иллитная и сульфидная, во
многих каменных углях [2].
Распределение Cr в конкретном угольном пласте контроли-
руется зольностью, а также положением пробы в разрезе уголь-
ного пласта. Менее значимым фактором является петрографиче-
ский состав угля. Основным носителем Cr является кластогенная
зола АКЛАСТ (глинистое вещество), а основным концентратором –
сорбционная зола АСОРБ. Последняя имеет органическую (CrОРГ) и
неорганическую (CrГЛИН) форму [2, 3].
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
134
Обогащение хромом было сингенетическим и происходило
вследствие привноса в углеобразующие торфяники хромоносной
кластики. Это были продукты размыва либо гипербазитов, либо
железистых кор выветривания по субстрату гипербазитов.
Все же нельзя исключать возможность и эпигенетического
обогащения. Как отмечено в работах [2, 3, 7], конечный результат
воздействия на уголь гипергенного окисления определяется соот-
ношением двух геохимических функций гумусовых кислот: барь-
ерной и транспортной. Возможно, что на первых стадиях окисле-
ния угольного органического вещества хром захватывается из
растворов, а при дальнейшем глубоком окислении – выносится.
На рисунке 4 показано распределение хрома по угольному
пласту с10
В. Основные геохимические аномалии в пределах от 100
до 130 г/т сконцентрированы в северной и южной частях пласта.
Аномалии приурочены к зонам влияния Богдановского, сбросов
I, II, III, IV, сброса «А», Поперечного сброса и сброса V (см. рис.
1 и 4). Из 112 точек опробования по скважинам аномалии ванадия
были выявлены в 47,3 % от общего числа точек.
Множественность возможных форм нахождения хрома в уг-
ле предопределяет его сложное распределение в продуктах сжи-
гания, где хром должен присутствовать как в шлаках, так и в
зольном уносе. Если уносы не обогащаются хромом, то не долж-
но быть и заметной разницы в содержании его по размерным
фракциям. Если все-таки хром конденсируется в уносе то, как и
для всех летучих элементов, следует ожидать его накопления в
мелких фракциях.
Лито- и сидерофильные свойства хрома могут обусловить
его фазовую дифференциацию в зольных отходах – накопление в
силикатах или оксидах.
Хром – токсичный элемент, что связано с его действием на
органы дыхания, сердечно-сосудистую систему и внутренние ор-
ганы человека. Соединения хрома опасны для людей даже при
очень небольших концентрациях [8].
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
135
50
60
70
80
90
100
110
120
130
Г/т
14160
13937
13829
13746
13792
НЗ-409
6129
6065
8481
6080
НЗ-411
6030
НЗ-410
4682
14190
14365
6099
14103
14068
6066
13835
13806
6057
13880
13920
13950
6082
237
НЗ-2176
4627
НЗ-318
13965
14938
НЗ-319
6086
НЗ-311
6029
15171
НЗ-304
13696
6028
15173
4680
НЗ-2172
4662
14818
8022
13623
НЗ-3196
8019
13680
7338
13608
13566
13619
Нз 312
13573
14804
7884
13704
4616
14561
13600
286
8398
6093
НЗ-2180
4606
13581
6095
79467469
277
296
6670
232
14143
14187
313
13738
13702
13727
13700
НЗ-314
14946
15098
6667
4660
14050
6665
14206
13575
13760
15135
13611
13574
4617
7888
252
7947
263
13802
275
6126
6668
293
14893
14556
4603
14936
7438
6102
Ю
С
0 500 1000 м
Граница шахтного поля
Разведочная скважина и ее номер
Изолиния концентрации химического элемента
13146
130
Рис. 4. Схематическая карта распределения хрома в уголь-
ном пласте с10
в блока № 1 ш. им. Героев Космоса
Лито- и сидерофильные свойства хрома могут обусловить
его фазовую дифференциацию в зольных отходах – накопление в
силикатах или оксидах.
По современным санитарным нормам [6] содержание хрома
в почвах не должно превышать 0,05 мкг/кг, в воздухе населенных
мест – 0,0015 мг/м3, в воздухе рабочей зоны – 1 мг/м3, а в воде
0,1–0,5 мг/л.
В советской литературе рекомендовалось брать на специ-
альный учет угли, содержащие более 100 г/т Cr [9]. Эта же цифра
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
136
приведена и в новом российском нормативе 1996 г. для товарных
углей [6].
Лито- и сидерофильные свойства хрома обусловливают
концентрацию его в терригенной золе. Это означает, что обога-
щение высокозольных энергетических углей по золе должно
снижать содержание в них хрома.
Изучение геохимии Cr в углях имеет прикладную ценность,
потому что Cr является токсичным элементом. Необходимо изу-
чать возможность выщелачивания хрома из золоотвалов, так как
в раствор переходит наиболее опасная хроматная форма – Cr (VI).
Никель
О находках в углях сульфида Ni (миллерита) сообщалось
еще в 19 в. [10, 11]; публикации о таких находках появлялись и в
дальнейшем [12, 13].
По особенностям гипергенной миграции никель попадает в
одну группу с Zn, Cu, Pb, Cd, которые являются подвижными и
слабоподвижными в окислительных и глеевых обстановках и
осаждаются на сероводородном барьере [14].
Известно, что никель является канцерогеном и сильным ал-
лергеном. Токсичность Ni связана в основном с его действием на
органы дыхания.
Среднесуточные ПДК Ni в атмосферном воздухе населен-
ных мест соответствуют 1-му и 2-му классам опасности. По со-
временным санитарным нормам [6] в воздухе населенных мест
содержание Ni не должно превышать 0,0002-0,001 мг/м3.
Согласно советским нормативам 1982 г., минимальная опас-
ная концентрация Ni «порог токсичности» составляет 100 г/т угля [2].
Сульфофильные свойства никеля предопределяют концен-
трацию его в сульфидах (в основном в пирите и марказите (FeS2),
сфалерите (ZnS) и галените (PbS)). Кроме того, никель может
входить в состав силикатов, прежде всего глин. Все это означает,
что обогащение энергетических углей по сере и золе теоретиче-
ски должно вести к снижению содержания в них никеля.
На рисунке 5 показано распределение никеля по угольному
пласту с10
В. Геохимические аномалии в пределах от 100 до 120 г/т
сконцентрированы в северной, южной и юго-западной частях
пласта, в зонах влияния Богдановского, Диагонального сбросов,
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
137
сбросов I, II, III, IV, сброса «А» и Поперечного сброса (см. рис. 1
и 5). Аномалии никеля были выявлены в 29,5 % от общего числа
точек.
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
Г/т
14160
13937
13829
13746
13792
НЗ-409
6129
6065
8481
6080
НЗ-411
6030
НЗ-410
4682
14190
14365
6099
14103
14068
6066
13835
13806
6057
13880
13920
13950
6082
237
НЗ-2176
4627
НЗ-318
13965
14938
НЗ-319
6086
НЗ-311
6029
15171
НЗ-304
13696
6028
15173
4680
НЗ-2172
4662
14818
8022
13623
НЗ-3196
8019
136807338
13608
13566
13619
Нз 312
13573
14804
7884
13704
4616
14561
13600
286
8398
6093
НЗ-2180
4606
13581
6095
79467469
277
296
6670
232
14143
14187
313
13738
13702
13727
13700
НЗ-314
14946
15098
6667
4660
14050
6665
14206
13575
13760
15135
13611
13574
4617
7888
252
7947
263
13802
275
6126
6668
293
14893
14556
4603
14936
7438
6102
Ю
С
0 500 1000 м
Граница шахтного поля
Разведочная скважина и ее номер
Изолиния концентрации химического элемента
13146
130
Рис. 5. Схематическая карта распределения никеля в уголь-
ном пласте с10
в блока № 1 ш. им. Героев Космоса
Выводы. В угольном пласте с10
В блока № 1 шахты
им. Героев Космоса был установлен тектонический фактор рас-
пределения ванадия, цинка, хрома и никеля, так как аномалии пе-
речисленных элементов расположены вдоль сместителей текто-
нических нарушений шахты.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
138
Все исследуемые элементы имеют сульфидную природу, в
связи с тем, что они являются спутниками серы, образуя собст-
венные минералы-сульфиды (цинк и никель) или изоморфно вхо-
дя в состав сульфидов (ванадий и хром).
Зная, в какой форме находится элемент и каковы условия
его накопления – можно выбрать оптимальную схему обогаще-
ния углей. Это важно для вредных и токсичных элементов, к ко-
торым относятся изученные в данной работе ванадий, цинк, хром
и никель.
СПИСОК ССЫЛОК
1. Лишин В.П., Козорог Н.М. Геологический отчёт о доразведке
блоков № 1 и 2 шахты им. Героев Космоса, выполненный в
1993-1999 г.г., (Западный Донбасс) / Павлоградская ГРЭ,
ПГО “Донбассгеология”. – Артёмовск, 1999. – Т. – 430с.
2. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Токсичные элементы-примеси в
ископаемых углях. Екатеринбург, УрО РАН, 2005. 654 с.
3. Юдович Я. Э., Кетрис М. П., Мерц А. В. Элементы-примеси в
ископаемых углях. Л.: Наука, 1985. 239 с.
4. Распределение сульфидных элементов в углях и отходах уг-
леобогащения Донецко-Макеевского угленосного района /
Волкова Т. П., Власов П. А., Шалованов О. Л., Костючен-
ко А. Л. // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. Випуск 5
(частина ІІ) / Під заг. ред. А. В. Анциферова. – Донецьк, Укр-
НДМІ НАН України, 2009. – 393 с.
5. Eskenbazy G. Adsorption of titanium on peat and coals. – Fuel,
1972, vol. 51, N 3, p. 221 - 223.
6. Ценные и токсичные элементы в товарных углях России.
Справочник / Ю. Н. Жаров, Е. С. Мейтов, И. Г. Шарова и др.
М.: Недра, 1996. 239 с.
7. Закономерности нокопления и распределения хрома в углях и
отходах углеобогащения Донбасса / Власов П. А. // Наукові
праці УкрНДМІ НАН України. Випуск 4. Під заг. ред.
А. В. Анциферова. – Донецьк, УкрНДМІ НАН України, 2009. –
152 с.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
139
8. Sachsenhofer R. F., Privalov V. A., Izart A. et al. Petrography and
geochemistry of carboniferous coal seams in the Donets Basin
(Ukraine): implications for paleoecology // Int. J. Coal. Geol.,
2003. Vol. 55, № 2 - 4. P. 225 - 259.
9. Клер В. Р., Ненахова В. Ф. Парагенетические комплексы по-
лезных ископаемых сланценосных и угленосных толщ. М.:
Наука, 1981. – 175 с.
10. Kirkby W.A. Mercury from coal tar. // J. Soc. Chem. Ind., 1927.
Vol. 46. P. 422R.
11. Карбивничий И. Н. Редкие и рассеянные элементы / Справоч-
ник геолога – Магаданское книжное издательство, 1960. – С. 96-102.
12. Briggs H. Metals in coal. – Colliery Eng., 1934, vol. 11, N 127, p. 303-304.
13. Валиев Ю. Я., Вольнов Б. А., Пачаджанов Д. Н., Гофен Г. И.
О нахождении золота в юрских углях горного обрамления
Таждикской депрессии и его поисковом значении // Геохи-
мия, 2002. № 1. С. 105-108.
14. Перельман А. И. Геохимия: Учебник для геол. специально-
стей вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1989. –
528 с.
|