 |
|
Геохимическая характеристика углей
Возросшие требования к экологической безопасности топливной энергетики и других отраслей, работающих на угольном сырье, вызывают необходимость всесторонней и углубленной его оценки. Потребление топлива в больших количествах на крупных энергетических установках способствует накоплению в почвах, поверхностных водоемах и атмосфере значительных концентраций элементов, относимых к токсичным и реально опасным для населения и окружающей среды.
В то же время потенциально угли содержат значительное количество ценных элементов, которые могут при их определенных концентрациях попутно извлекаться из продуктов, получаемых в процессе переработки и сжигания угля или из золошлаковых отходов. Поэтому, геологоразведочные работы последних периодов сопровождаются попутным изучением в углях элементов-примесей.
Геохимические исследования проводились, начиная с периода поисковых работ 1990-х годов.
В период поисково-оценочных работ в южной части Соколовского месторождения и в период детальной разведки проводились определения содержаний в углях редких, токсичных и других элементов-примесей. Для этих целей проводился количественный химический анализ углей для определения содержаний в углях ценных компонентов (германий, галлий) и вредных токсичных элементов (мышьяк, хлор, фтор, селен, ртуть). Данными исследованиями установлено, что содержания германия и галлия ниже промышленных и фоновых Содержания токсичных элементов находятся ниже пределов, требующих их количественной оценки. Кроме того, в Западно-Сибирском испытательном центре проводились исследования спектральным полуколичественным методом угольных проб [22].
В период проведения геологоразведочных работ на участке «Нижние горизонты шахты «Котинская» по угольным пробам из керна скважин также проводились определения содержаний в углях редких, токсичных и других химических элементов-примесей. Приближенноколичественным спектральным анализом с определением 30 химических элементов было проанализировано 223 угольные пробы по всем пластам (Прил. 22). В таблице 4.17 приводятся крайние и средние содержания элементов, а также нормативные содержания для элементов, представляющих промышленный интерес в случае их попутного использования, а также ПДК для токсичных элементов. Кроме того, для сравнения приведены средние содержания элементов в товарных углях Ерунаковского района марок ДГ, Г и максимальные известные содержания элементов в Кузбассе [14, 15].
Таблица 4.17
Геохимическая характеристика углей
| Элементы | Содержание малых элементов, г/т угля | |||
| Содержание элементов в углях участка | Нормативное содержание для полезных (группа 1) и ПДК для токсичных и потенциально токсичных (группа 2) элементов | Средние содержания элементов в товарных углях Ерунаковского района марок ДГ, Г | Максимальные содержания элементов в верхнепалеозойских углях Кузбасса | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Группа 1. Ценные и потенциально ценные элементы | ||||
| Молибден | <1-7 2 (211) | 1,9 | ||
| Цинк | <30 <30 (228) | |||
| Олово | <2 (210) | 1,0 | ||
| Германий | <2-5 2,9(209) | 1,1 | ||
| Галлий | <1-50 4 (228) | |||
| Ниобий | <10 (225) | |||
| Цирконий | 50-700 193 (206) | |||
| Продолжение таблицы 4.17 | ||||
| Иттрий | <10-50 10 (206) | |||
| Иттербий | <1-7 1(212) | 1,5 | – | |
| Титан | 200-7000 1181(212) | |||
| Серебро | <0,1 (208) | – | ||
| Барий | 40-500 105(217) | – | – | |
| Бериллий | 1-4 1,2 (166) | 1,3 | ||
| Стронций | 100-500 268 (211) | |||
| Висмут | <2 (223) | 1,5 | ||
| Вольфрам | <20 (208) | – | ||
| Кадмий | <10-<20 <15 (193) | – | ||
| Литий | 0 –30 1,2 (210) | |||
| Бор | 20-100 37 (212) | |||
| Скандий | 2-20 3 (212) | |||
| Группа 2. Токсичные и потенциально токсичные элементы | ||||
| Кобальт | 1-70 1,6 (231) | |||
| Медь | 5-100 12 (228) | |||
| Хром | <10-100 17(212) | |||
| Мышьяк | <100 (224) | |||
| Сурьма | <20 (207) | – | ||
| Свинец | 1-200 5 (233) | |||
| Бериллий | 1-4 1,2 (166) | 1,3 | ||
| Ванадий | 3-100 43 (232) | |||
| Никель | 1-300 6(231) | |||
| Марганец | 0-100 80 (233) | |||
| Фосфор | <100-400 240 (215) | – | – |
Анализ данных спектрального анализа показывает, что в углях участка содержание ценных и потенциально ценных элементов ниже нормативных, представляющих промышленный интерес, а токсичных и потенциально токсичных – ниже предельно-допустимых концентраций (ПДК) элементов. Данные содержания элементов не требуют дополнительного изучения и количественной оценки. Средние содержания малых элементов в углях участка ниже средних содержаний элементов в товарных углях Ерунаковского района аналогичных марок.
Кроме того, по 276 пробам угля по всем пластам выполнен количественный химический анализ с определением содержания в углях мышьяка, селена, германия, галлия, кадмия, ртути, бериллия, фтора и хлора. Такие элементы как германий, галлий, селен, кадмий и ртуть могут иметь промышленную значимость и должны оцениваться по критериям полезности. Химические элементы мышьяк, фтор, хлор, а также селен, кадмий и ртуть являются токсичными или потенциально токсичными и должны оцениваться по критериям токсичности [15].
Результаты определений отражены в текстовом приложении 23 и в таблице 4.18. В таблице приведены также нормативные содержания для элементов, представляющих промышленный интерес в случае их попутного использования (а), а также ПДК для токсичных элементов (б). Кроме того, приведены средние содержания элементов в товарных углях Ерунаковского района марок ДГ, Г.
Таблица 4.18
Содержание редких и токсичных элементов в углях участка (в г/т)
| Элементы | As | Se | Ge | Ga | Cd | Hg | Be | F | Cl |
| В углях участка | |||||||||
| Минимальные содержания | <5 | 0,014 | 0,82 | <0,1 | <0,01 | <1,0 | <200 | ||
| Максимальные содержания | 0,78 | 4.1 | 16.4 | <0,1 | 0,78 | 3.8 | |||
| Средние содержания | 0,2 | 0,8 | 2,9 | <0,1 | 0,2 | 1,3 | |||
| Число определений | |||||||||
| Нормативное содержание для полезных (а) и ПДК для токсичных и потенциально токсичных (б) элементов | 1(а); 1000 (б) | 1 (а); 1,2 (б) | 1(а, б) | 5 (а); 50 (б) | |||||
| Средние содержания элементов в товарных углях Ерунаковского района марок ДГ, Г | – | 1,1 | – | – | 1,3 |
Содержание промышленно значимых элементов - таких как селен, германий, галлий, кадмий, ртуть и бериллий повсеместно ниже нормативных, т.е. отсутствует их практическая значимость.
Содержание токсичных элементов – мышьяка, селена, кадмия, ртути, бериллия, хлора и фтора также находятся ниже предельно-допустимых концентраций.
В последний период работ в золе углей определялись промышленно значимые элементы германий и галлий (прил. 24). В табл. 4.19 приведены значения содержаний этих элементов в золе углей участка, минимальные содержания, определяющие возможную промышленную значимость и содержания их в энергетических углях Кузбасса.
Таблица 4.19
Содержание германия и галлия в золе углей (в г/т)
| В углях участка От-до/среднее (число определений) | Нормативное содержание для полезных элементов в золе энергетических углей | В энергетических углях Кузбасса | |
| Ge | 0,0-54,3/10,8 (49) | 19,8-21,4 | |
| Ga | 12,5-69,2/37,3 (49) | 28,5-57,4 |
Средние содержания германия и галлия в золе участка не превышают содержаний в золе углей Кузбасса и значительно меньше нормативных содержаний для промышленного значения.