Распределение токсичных элементов в угольных пластах шахты «Южно-Донбасская № 3»
У статті розглянуто розповсюдження токсичних елементів в вугільних пластах шахти «Південно-Донбаська № 3». Виявлено їх аномалії та генезис. Distribution of toxic elements in the coal seams of«Uzhno-Donbasskaya № 3» is considered in the article. Their anomalies and genesis are educed....
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/123456789/99614 |
| 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: | Распределение токсичных элементов в угольных пластах шахты «Южно-Донбасская № 3» / Т.П. Волкова, П.А. Власов, Н.А. Дуброва // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2010. — № 6. — С. 216-233. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99614 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Волкова, Т.П. Власов, П.А. Дуброва, Н.А. 2016-04-30T18:29:29Z 2016-04-30T18:29:29Z 2010 Распределение токсичных элементов в угольных пластах шахты «Южно-Донбасская № 3» / Т.П. Волкова, П.А. Власов, Н.А. Дуброва // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2010. — № 6. — С. 216-233. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99614 550.884:552.87 У статті розглянуто розповсюдження токсичних елементів в вугільних пластах шахти «Південно-Донбаська № 3». Виявлено їх аномалії та генезис. Distribution of toxic elements in the coal seams of«Uzhno-Donbasskaya № 3» is considered in the article. Their anomalies and genesis are educed. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Наукові праці УкрНДМІ НАН України Распределение токсичных элементов в угольных пластах шахты «Южно-Донбасская № 3» Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Распределение токсичных элементов в угольных пластах шахты «Южно-Донбасская № 3» |
| spellingShingle |
Распределение токсичных элементов в угольных пластах шахты «Южно-Донбасская № 3» Волкова, Т.П. Власов, П.А. Дуброва, Н.А. |
| title_short |
Распределение токсичных элементов в угольных пластах шахты «Южно-Донбасская № 3» |
| title_full |
Распределение токсичных элементов в угольных пластах шахты «Южно-Донбасская № 3» |
| title_fullStr |
Распределение токсичных элементов в угольных пластах шахты «Южно-Донбасская № 3» |
| title_full_unstemmed |
Распределение токсичных элементов в угольных пластах шахты «Южно-Донбасская № 3» |
| title_sort |
распределение токсичных элементов в угольных пластах шахты «южно-донбасская № 3» |
| author |
Волкова, Т.П. Власов, П.А. Дуброва, Н.А. |
| author_facet |
Волкова, Т.П. Власов, П.А. Дуброва, Н.А. |
| 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 |
У статті розглянуто розповсюдження токсичних елементів в вугільних пластах шахти «Південно-Донбаська № 3». Виявлено їх аномалії та генезис.
Distribution of toxic elements in the coal seams of«Uzhno-Donbasskaya № 3» is considered in the article. Their anomalies and genesis are educed.
|
| issn |
1996-885X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99614 |
| citation_txt |
Распределение токсичных элементов в угольных пластах шахты «Южно-Донбасская № 3» / Т.П. Волкова, П.А. Власов, Н.А. Дуброва // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2010. — № 6. — С. 216-233. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT volkovatp raspredelenietoksičnyhélementovvugolʹnyhplastahšahtyûžnodonbasskaâ3 AT vlasovpa raspredelenietoksičnyhélementovvugolʹnyhplastahšahtyûžnodonbasskaâ3 AT dubrovana raspredelenietoksičnyhélementovvugolʹnyhplastahšahtyûžnodonbasskaâ3 |
| first_indexed |
2025-11-24T16:02:11Z |
| last_indexed |
2025-11-24T16:02:11Z |
| _version_ |
1850850372099244032 |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
216
УДК 550.884:552.87
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКСИЧНЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ В УГОЛЬНЫХ ПЛАСТАХ
ШАХТЫ «ЮЖНО-ДОНБАССКАЯ № 3»
Волкова Т. П.
(ДонНТУ, г. Донецк, Украина)
Власов П. А., Дуброва Н. А.
(УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина)
У статті розглянуто розповсюдження токсичних елемен-
тів в вугільних пластах шахти «Південно-Донбаська № 3». Вияв-
лено їх аномалії та генезис.
Distribution of toxic elements in the coal seams of«Uzhno-
Donbasskaya № 3» is considered in the article. Their anomalies and
genesis are educed.
Шахта «Южно-Донбасская № 3», входящая в ГП «ДУЭК»,
расположена в южной части Донбасса, в Южно-Донбасском уг-
леносном районе. На балансе шахты находятся 7 рабочих уголь-
ных пластов: с4
2, с4
3, с6
1, с10
1, с11, с13 и с18 из которых в данный
момент двумя лавами отрабатывается только пласт с11, пласты с6
1,
с10
1, с13 готовятся к отработке.
В литологическом отношении разрез шахтного поля на 60 %
состоит из песчаников и алевролитов, на 35 % из аргиллитов и на
5 % из углей и известняков.
Шахтное поле шахты «Южно-Донбасская № 3» контролируется
тектоническими нарушениями сбросового типа (см. рис. 1):
– в северо-восточной части шахтного поля прослеживается са-
мое крупное тектоническое нарушение Долинный сброс с мощно-
стью зоны дробления 180-350 м. Падение сброса юго-западное, ази-
мут падения сместителя 200-220 0, угол падения 45-55 0;
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
217
Ри
с.
1
. С
тр
ук
ту
рн
о-
те
кт
он
ич
ес
ка
я
ка
рт
а
ш
ах
тн
ог
о
по
ля
ш
ах
ты
«
Ю
ж
но
-Д
он
ба
сс
ка
я
№
3
»
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
218
– ветвь Долинного сброса Придолинный сброс расположен в
северо-восточной части шахтного поля практически параллельно
Долинному сбросу, имеет юго-западное направление падения
сместителя с азимутом падения 200-2600 и углом падения 700.
Мощность зоны дробления пород от 0 до 30 м;
– Владимировский сброс имеет подчиненное значение среди
тектонических нарушений шахты. Он простирается на восточной
окраине шахтного поля. Азимут падения сместителя сброса 2600,
угол падения 40-500. Ширина зоны дробления пород до 35 м;
– Шевченковский сброс, расположенный в южной части
шахтного поля, является вторым после Долинного сброса по
мощности зоны дробления пород. Она составляет 140-190 м.
Азимут падения сместителя сброса юго-западного направления,
он составляет 220-2300, угол падения 700;
– Сложный сброс располагается в западной части шахтного
поля. Его азимут падения западного направления, 250-2800, угол
падения 700, мощность зоны дробления пород от 5 до 50 м.
– система мелкоамплитудной тектоники (сбросы 3-1 – 3-8)
прослеживается в центральной части шахтного поля. Эти сбросы
являются апофизами описанных выше тектонических нарушений.
В пределах шахтного поля в разное время была пробурена
сеть разведочных скважин, из которых по 91 скважине были вы-
полнены спектральные анализы угольного керна.
Для геохимического исследования авторами были отобраны
три пласта из четырех балансовых (с6
1, с10
1, с11, с13) по причине
того, что по пласту с10
1 нет данных спектрального анализа на
микроэлементы. Расстояние между пластами с6
1 и с11 – 97 м, а
между с11 и с13 – 14 м.
По результатам спектральных анализов были выбраны 5
элементов (таблица 1): ванадий, цинк, мышьяк, хром и марганец,
содержание которых в пределах шахтного поля в несколько раз
превышают их предельно допустимые концентрации (ПДК) и
«порог токсичности».
Компьютерная обработка результатов спектрального анализа углей
выполнена с использованием пакетов SURFER, RockWare, Corel Draw и
AutoCad. При обработке результатов спектрального анализа использовались
планы горных выработок (ПГВ) угольных пластов с6
1, с11, с13.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
219
Таблица 1
Содержание V, Zn, As, Cr и Mn в угольных пластах шахты
«Южно-Донбасская № 3»
Элемент Содержание,
от-до, г/т
Среднее
содержание
по [1], г/т
«Порог ток-
сичности», по
[2], г/т
Суммарное
кол-во проб
Ванадий 70-150 36 100 273
Цинк 30-130 24 100 273
Мышьяк 70-150 9 100 273
Хром 70-150 81 100 273
Марганец 500-5000 380 1500 273
Все перечисленные элементы являются токсичными, а такие
элементы как ванадий и марганец могут быть и потенциально
ценными.
Ванадий – один из первых элементов, накопление которых
было изучено в органическом веществе [3].
Геохимия ванадия в зоне гипергенеза отличается обширным
разнообразием в связи с его способностью пребывать в разных
степенях окисления и вследствие этого проявлять неодинаковую
миграционную способность и поглощаться на разных геохимиче-
ских барьерах [3, 4].
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
и кровли.
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
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
220
наиболее распространённых состояниях окисления - V (ІІ), V (ІV)
и V (V) – это как бы три разных элемента [5].
Согласно В. А. Зильберминцу [6] принято считать, что ка-
менные угли коксовых марок с повышенными содержаниями V
обогатились им при торфонакоплении вследствие поступления в
палеоторфяники продуктов эрозии ванадиеносных пород основ-
ного состава.
Минимальная опасная концентрация V в углях («порог ток-
сичности») составляет 100 г/т согласно российскому нормативу
1996 г. [2]. «Порог токсичности» ванадия равен его ПДК.
На рисунке 2 показано распределение ванадия по трем ис-
следованным пластам. Самая крупная аномалия ванадия (110-150
г/т) расположена в юго-западной части шахтного поля между
Сложным и Шевченковским сбросами. Аномалии с меньшим со-
держанием ванадия (100-130 г/т) прослеживаются восточной час-
ти шахтного поля в зонах влияния Владимировского сброса, час-
тично Долинного и Придолинного сбросов, а также сети мелко-
амплитудных нарушений (сбросы 3-1, 3-2 и 3-8).
Повышенное содержание ванадия объясняется тремя факто-
рами: сульфидным, тектоническим и зольным. Сульфидные ми-
нералы, с которыми связан ванадий, накапливаются вдоль зон
тектонических нарушений. Ванадий входит в группу элементов,
которые имеют свойство накапливаться в почве угольных пла-
стов и в зонах повышенной зольности. Это отчетливо видно на
рисунке 2: в нижележащем угольном пласте с6
1 аномалии ванадия
прослеживаются в 60 % проб и его содержание достигает макси-
мума 150 г/т. А в вышележащих пластах с11 и с13 аномалии вана-
дия достигают максимума 130 г/т и количество аномальных проб
не более 40 %.
Цинк или изоморфно входит в пирит, или образует сфале-
рит – в макро- или микроминеральном виде. Поскольку изоморф-
ная емкость пирита к цинку ограничена (изоморфизм Fe2+ <==
Zn2+ не может быть значительным) и содержания Zn в пиритах
составляют сотни граммов на тонну и более, тогда здесь образу-
ются включения микроминеральной сфалеритовой фазы.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
221
Рис. 2. Карта распределения ванадия по пластам с6
1, с11 и с13
шахты «Южно-Донбасская № 3»
Распределение Zn в пределах угольного пласта конкретного
месторождения сильнее всего зависит от зольности и сернистости
угля; иногда удается заметить зависимость от петрографического
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
222
состава угля и положения пробы в вертикальном разрезе уголь-
ного пласта [3].
Техногенный выброс Zn в атмосферу, в отличие от ряда дру-
гих элементов, намного (в 23 раза) превосходит природный.
Сульфофильные свойства цинка обусловливают концентрацию
его в сульфидах (в основном, в пирите). Вследствие существен-
ной доли в цинконосных углях сульфидной формы цинка, обога-
щение углей могло бы служить средством снижения экологиче-
ской опасности. Однако если в углях доминирует микромине-
ральная сульфидная форма, обогащение окажется неэффектив-
ным.
Наличие цинконосных углей, сильная летучесть цинка и его
токсичность делают экологическую проблематику весьма акту-
альной.
Минимальная опасная концентрация Zn («порог токсично-
сти») в углях составляет 100 г/т согласно российскому нормативу
1996 г. [2]. «Порог токсичности» цинка равен его ПДК.
На рисунке 3 показано распределение цинка по угольным
пластам с6
1, с11 и с13.
Две крупные аномалии цинка (до 130 г/т) расположены в се-
верной и южной частях шахтного поля по пласту с6
1 в зоне влия-
ния Долинного и Придолинного сбросов, частично Сложного
сброса в северной части и Шевченковского сброса в южной части.
По пластам с11 и с13 площадь распространения аномалий
уменьшается, но максимумы аномалий сконцентрированы вдоль
Шевченковского сброса в южной части и вдоль Придолинного
сброса в северной части шахтного поля.
Повышенное содержание цинка, также как и ванадия, объясня-
ется тремя факторами: сульфидным, тектоническим и зольным. Цинк
образует собственные сульфидные минералы – сфалерит и вюрцит,
которые вместе с сульфидами железа, меди, свинца и мышьяка часто
встречаются вдоль зон тектонических нарушений, образуя рудные
прожилки в углях и вмещающих породах.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
223
Рис. 3. Карта распределения цинка по пластам с6
1, с11 и с13
шахты «Южно-Донбасская № 3»
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
224
Мышьяк
Два свойства делают мышьяк «элементом № 2» (после рту-
ти) в экогеохимии углей: высокий угольный кларк и токсичность.
Поэтому к мышьяку (как и к ртути) в настоящее время уделено
основное внимание специалистов, занятых изучением геохимии и
процессов промышленного использования углей.
В 1919 г. в Европе особую известность приобрела работа
А. Байе и А. Слосса по выявлению причин заболевания скота в
некоторых районах Англии и Бельгии. Оказалось, что вся расти-
тельность в окрестностях предприятий, сжигавших уголь, за-
ражена мышьяком. Был сделан важный вывод о том, что но-
сителем мышьяка в углях является пирит [3, 5]. В 1933 г.
Дж. Данн и Х. Блоксэм собрали пыль с городских зданий Лидса в
Англии, и нашли в ней мышьяк от 30 до 230 г/т [7]. В. Гольд-
шмидт повторил эту работу в Гамбурге, где атмосферная пыль
содержала в среднем столько же мышьяка – 70-130 г/т [8].
Среди форм нахождения мышьяка надежно установлены как
минимум три (пиритная, органическая и арсенатная), но также
вероятно и присутствие других (например, арсенопиритной и ря-
да сульфидных):
1) Сульфидная форма – со времен работы А. Байе и А.
Слосса [3, 5] считается, что главным носителем As является пи-
рит и отчасти арсенопирит [9].
2) Мышьяк в пиритах – прямые определения присутствия As
в монофракциях или в концентратах пиритов и марказитов сде-
ланы для углей Германии, Китая, Англии, США, России, Украи-
ны и других стран [3, 5]. Новые данные микрозондовых исследо-
ваний также подтвердили вхождение As в пирит [10].
3) Органическая форма – примерно до середины 20 в.
мышьяк в углях ошибочно относили к числу неорганофильных
элементов, потому что он обогащал тяжелые высокозольные
фракции углей, богатые пиритом или силикатами. По мере появ-
ления анализов низкосернистых и малозольных углей стало ясно,
что вполне реальна и форма AsОРГ [5, 6]; кроме того, наблюдаемое
накопление As в сульфидной фазе может быть результатом диаге-
нетической трансформации: AsОРГ => AsСУЛЬФ [6].
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
225
По свидетельству В. Р. Клера [11], в Донбассе на локальных
участках выявлены содержания As до 1200 г/т угля, причем все
аномалии As связаны с гидротермальной минерализацией и кон-
тролируются тектоническим фактором.
Содержания As в углях лимитируются вследствие его вред-
ности в процессах использования технологических или энергети-
ческих углей. В коксе для производства высокопрочных сталей,
используемых в пищевой промышленности, As должно быть не
более 4 г/т [11].
Как элементарный мышьяк, так и в особенности его оксид
As2O3 относятся к числу высокотоксичных компонентов углей.
Мышьяк обладает целым набором опасных свойств: он является
канцерогеном и мутагеном, вызывает опасные заболевания кожи,
дыхательной и пищеварительной систем человека.
Согласно нормативу 1996 г. [2] «порог токсичности» As в
углях равен 100 г/т. В то же время, ПДК мышьяка равна всего
лишь 4 г/т.
На рисунке 4 показано распределение мышьяка по уголь-
ным пластам с6
1, с11 и с13.
Крупная аномалия мышьяка (до 150 г/т) по пласту с6
1 про-
слеживается в северной и северо-восточной частях шахтного по-
ля в зоне влияния Владимировского, Долинного и Придолинного
сбросов. Небольшие аномалии мышьяка наблюдаются в западной
и юго-западной частях шахтного поля в зонах влияния Сложного
и частично Шевченковского сбросов.
По пластам с11 и с13 площадь распространения аномалий
мышьяка практически не уменьшается, но максимумы аномалий
концентрируются вдоль Сложного, Шевченковского и частично
Придолинного сбросов.
Повышенное содержание мышьяка, также как ванадия и
цинка, объясняется тремя факторами: сульфидным, тектониче-
ским и зольным. Мышьяк образует собственные сульфидные ми-
нералы – реальгар и аурипигмент, которые вместе с другими
сульфидами часто встречаются возле тектонических нарушений.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
226
Рис. 4. Карта распределения мышьяка по пластам с6
1, с11 и
с13 шахты «Южно-Донбасская № 3»
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
227
Хром – типичный элемент группы железа и концентрирует-
ся в магматических породах основного и ультраосновного соста-
ва. В гмпербазитах хрома на порядок больше, чем в базитах и в
80 раз больше, чем в гранитоидах [5].
Контрастное распределение Cr в углях отражает контраст-
ность его распределения в осадочных и изверженных породах,
определявших состав терригенной золы углей.
Распределение Cr в конкретном угольном пласте контроли-
руется зольностью, а также положением пробы в вертикальном
разрезе угольного пласта. Менее значимым фактором являет-
ся петрографический состав угля [3, 5].
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.
Формы нахождения хрома в угле разнообразны; в числе их
имеются аутигенные – органическая, иллитная и сульфидная, во
многих каменных углях [3, 12].
Все же нельзя исключать возможность и эпигенетического
обогащения. Как отмечено в работах [3, 5, 12], конечный резуль-
тат воздействия на уголь гипергенного окисления определяется
соотношением двух геохимических функций гумусовых кислот:
барьерной и транспортной. Возможно, что на первых стадиях
окисления угольного органического вещества хром захватывается
из растворов, а при дальнейшем глубоком окислении – выносится.
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. В случае, когда уносы не обогащаются хромом -
не должно быть и заметной разницы в содержании его по размер-
ным фракциям. Если все-таки хром конденсируется в уносе то,
как и для всех летучих элементов, следует ожидать его накопле-
ния в мелких фракциях.
Лито- и сидерофильные свойства хрома могут обусловить
его фазовую дифференциацию в зольных отходах – накопление в
силикатах или оксидах. Лито- и сидерофильные свойства хрома
обусловливают концентрацию его в терригенной золе. Это озна-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
228
чает, что обогащение высокозольных энергетических углей по
золе должно снижать содержание в них хрома.
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 [13].
Минимальная опасная концентрация Cr («порог токсично-
сти») в углях составляет 100 г/т согласно российскому нормативу
1996 г. [2]. «Порог токсичности» хрома равен его ПДК.
На рисунке 5 показано распределение хрома по угольным
пластам с6
1, с11 и с13.
По всем трем пластам прослеживаются 3 аномалии хрома:
– первая аномалия хрома от 100 до 150 г/т расположена в
южной части шахтного поля, приурочена к зоне влияния Шев-
ченковского сброса и частично к сети мелкоамплитудной текто-
ники (сбросы 3-1 и 3-8);
– вторая аномалия хрома (100-130 г/т) сконцентрирована в
западной части шахтного поля вдоль Сложного сброса;
– третья аномалия хрома прослеживается в южной части
шахтного поля, плавно рассеиваясь по пласту с6
1 вдоль Долинно-
го, Придолинного и частично Владимировского сбросов. В пре-
делах вышележащих пластов с11 и с13 аномалия уменьшается и
концентрируется на отдельных участках Долинного и Придолин-
ного сбросов.
Хром изоморфно связан с оксидными и силикатными мине-
ралами (лимонит, боксит, гематит, кварц), имеет свойство накап-
ливаться в зонах повышенной зольности угольных пластов,
встречается в зонах тектонических нарушений в составе сульфи-
дов.
Марганец
Возможно, первооткрывателем марганца в углях был Е. Енш
[14], который определил содержание марганца в золе угля из
Верхнесилезского бассейна (Польша). Но с уверенностью указать
первооткрывателя Mn в углях проблематично из-за слабых лите-
ратурных данных.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
229
Рис. 5. Карта распределения хрома по пластам с6
1, с11 и с13
шахты «Южно-Донбасская № 3»
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
230
Марганец является биофильным элементом, принимая уча-
стие в составе ферментов в окислительно-восстановительных ре-
акциях (ОВР). Поэтому в качестве биологического «микроэле-
мента» он всегда присутствует в растениях.
Содержания Mn в бурых и каменных углях практически не
различаются, а зольные кларки Mn значительно ниже его кларка в
осадочных породах. Поэтому Mn – элемент для углей нетипо-
морфный.
Ввиду токсичности марганца при содержании в воздухе свыше
0,3 мг/м3 в расчете на MnO2, его возможные выбросы при сжигании
углей, а также поступление в поверхностные и грунтовые воды при
выщелачивании золоотвалов вызывают экологический интерес [5].
Токсичность Mn связана с его действием на органы дыхания
и нервную систему человека. Разовая и среднесуточная концен-
трация марганца в атмосферном воздухе населенных мест и в
воздухе рабочей зоны соответствуют 2-му классу опасности. Со-
гласно советским нормам (1982 г.) [15], минимальная опасная
концентрация Mn, равная его ПДК, составляет 1500 г/т.
Основным фактором, который контролирует накопление Mn
в углях, является состав пород угленосной толщи [5]. Марганца
много в тех бассейнах, в обрамлении которых было много бази-
тов с высоким кларком Mn. С этим фактором связаны механизмы
накопления Mn – терригенный и терригенно-гидрогенный.
Литофильные свойства марганца предопределяют концен-
трацию его в минеральном веществе, главным образом в карбо-
натах. Это означает, что обогащение высокозольных энергетиче-
ских углей по золе должно снизить содержание в них марганца.
На рисунке 6 показано распределение марганца в пределах
угольных пластов с6
1, с11 и с13.
Аномалия марганца прослеживается по всем трем пластам в
юго-западной части шахтного поля. Максимальные значения
аномалий расположены вдоль сместителя Сложного сброса и
достигают 5000 г/т при ПДК 1500 г/т. Меньшие значения анома-
лий (до 2000 г/т) прослеживаются вдоль Долинного и Шевчен-
ковского сбросов.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
231
Рис. 6. Карта распределения марганца по пластам с6
1, с11 и
с13 шахты «Южно-Донбасская № 3»
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
232
Аномалии марганца приурочены к карбонатным и карбо-
натно-глинистым породам (известняки, песчаники на карбонат-
ном цементе, аргиллиты), залегающим в кровле и почве угольных
пластов, а также образующим ложные кровли в пластах угля.
Марганец образует там дендритовые корки и налеты вместе с ок-
сидами и гидроксидами железа.
Выводы. Аномалии ванадия, хрома и марганца расположе-
ны преимущественно вдоль Сложного и Шевченковского сбро-
сов, а аномалии цинка и мышьяка вдоль Долинного, Придолин-
ного и частично Владимировского сбросов.
Вдоль сместителей тектонических нарушений происходило
накопление повышенных концентраций сульфидов, в состав ко-
торых входят ванадий, цинк и мышьяк. Зольный фактор накопле-
ния этих элементов также играет важную роль, так как физиче-
ские свойства перечисленных элементов способствуют их акку-
муляции в участках повышенной зольности угольных пластов.
Аномалии хрома и марганца имеют оксидную и частично
сульфидную природу происхождения. Эти элементы генетически
связаны с оксидами железа, алюминия и меди. Марганец, в свою
очередь, образует собственные оксидные минералы (пиролюзит,
псиломелан, манганит и др.) в углях и вмещающих породах.
Хром – элемент оксидного происхождения, но частично он может
встречаться в виде изоморфной примеси в сульфидах.
Зная, в какой форме находится любой токсичный элемент и
каковы условия его накопления в углях – можно выбрать опти-
мальную схему обогащения и очистки углей.
СПИСОК ССЫЛОК
1. Справочник по содержанию малых элементов в товарной
продукции угледобывающих и углеобогатительных предпри-
ятий Донецкого бассейна – Днепропетровск, 1994, 187 с.
2. 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.
3. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Токсичные элементы-примеси в
ископаемых углях. Екатеринбург, УрО РАН, 2005. 654 с.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
233
4. Распределение сульфидных элементов в углях и отходах уг-
леобогащения Донецко-Макеевского угленосного района /
Волкова Т.П., Власов П.А., Шалованов О.Л., Костюченко А.Л. //
Наукові праці УкрНДМІ НАН України. Випуск 5 (частина ІІ)
/ Під заг. ред. А.В. Анциферова. – Донецьк, УкрНДМІ НАН
України, 2009. – 393 с.
5. Юдович Я.Э., Кетрис М.П., Мерц А.В. Элементы-примеси в
ископаемых углях. Л.: Наука, 1985. 239 с.
6. Eskenbazy G. Adsorption of titanium on peat and coals. – Fuel,
1972, vol. 51, N 3, p. 221-223.
7. Dunn J.T., Bloxam H.C. The occurrence of lead, copper, zink and
arsenic compounds in atmospheric dusts, and the sources of these
impurities // J. Soc. Chem. Ind., 1933. Vol. 52. P. 189-T-192-T.
8. Goldschmidt V.M., Peters C. Zur Geochemie des Bors // Nachr.
Gesel. Wiss. Gottingen, Math.-Phys. Kl., 1932. Fach. IV. Hf. 5. S.
528-545.
9. Swaine D.J. Trece Elements in Coal. London: Butterworths, 1990. 278 p.
10. Finkelman R.B. Trace and minor elements in coal // Organic Geo-
chemistry. Chapter 28 / Eds. M.H. Engel, S.A. Macko. N.Y.: Ple-
num Press, 1993. P. 593-607.
11. Клер В.Р., Ненахова В.Ф. Парагенетические комплексы по-
лезных ископаемых сланценосных и угленосных толщ. М.:
Наука, 1981. 175 с.
12. 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.
13. 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.
14. Jensch E. Uber den Metallgehalt Oberscleisischer Kohlen //
Chem. Ind., 1887. Bd 10. S. 54.
15. Кизильштейн Л.Я. Экогеохимия элементов-примесей в углях.
Ростов-на-Дону: СК НЦ ВШ, 2002. 296 с.
|