Металлоносность углей Кузнецкого бассейна

• Автор: Ершов, Василий Владимирович
• Шифр специальности: 04.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 225 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ИЗУЧЕННОСТЬ РЕДКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В УГЛЯХ МИРА
2. ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ И МЕТАЛЛОГЕНИИ КУЗБАССА
2.1 ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ КУЗНЕЦКОГО БАССЕЙНА
2.2. СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСЧЛЕНЕНИЕ УГЛЕНОСНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ И ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ УГЛЕНОСНОСТИ КУЗБАССА
2.3. ТЕКТОНИКА УГЛЕНОСНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ КУЗБАССА
3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ. ОПРОБОВАНИЕ
3.2. МЕТОДИКА ЛАБОРАТОРНО-АНАЛИТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.3. МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ
4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РЕДКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В УГЛЯХ КУЗБАССА
4.1. ОЦЕНКИ СРЕДНИХ УРОВНЕЙ НАКОПЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ
В УГЛЯХ БАССЕЙНА
4.2 ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ
В УГЛЯХ БАССЕЙНА
5. ФОРМЫ НАХОЖДЕНИЯ И УСЛОВИЯ НАКОПЛЕНИЯ
РЕДКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В УГЛЯХ БАССЕЙНА
6. ВОЗМОЖНОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ - ПРИМЕСЕЙ ИЗ УГЛЕЙ КУЗБАССА
6.1 ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ КОМПЛЕКСНОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ-ПРИМЕСЕЙ ИЗ УГЛЕЙ
6.2 ПЕРСПЕКТИВЫ КОМПЛЕКСНОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ-ПРИМЕСЕЙ ИЗ УГЛЕЙ КУЗБАССА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА.

ВВЕДЕНИЕ
Необходимость изучения металлоносности углей обусловлена тем, что в последних накапливаются, иногда в значительных количествах, как промышленно ценные, так и экологически опасные элементы. В частности, в каменных углях известны промышленные концентрации ряда редких и благородных металлов. Finkelman и Brown (1988) отмечают, с учётом масштабов добычи угля в США из него можно было бы получить более половины объёма добываемых в этой стране большинства редких металлов. H.A. Солодов (1992) в рамках концепции экстренного обеспечения России редкими металлами рассматривает в качестве первоочередных источников Sc, иттриевых лантаноидов, Hf, Та, Ge, Re, на которые следует ориентироваться в настоящее время, техногенное сырье, получаемое при добыче и утилизации углей.
Возросшие требования к экологической безопасности топливной энергетики, коксохимии и других отраслей, работающих на угольном сырье, также вызывают необходимость его всесторонней и углубленной оценки. Особенно это касается вредных примесей. Значительное количество потенциально опасных элементов накапливается в золо - шлаковых отходах. Использование таких отходов, накапливающихся в отвалах в хозяйственных целях пока ограничено, в том числе и в связи с их токсичностью. Отвалы постоянно пылят, подвижные формы элементов активно вымываются атмосферными осадками, загрязняя воздух, воды, почвы и растительность. Утилизация золо — шлаковых отходов возможна в ряде случаев лишь как комплексного сырья. Вероятно возможно извлечение вредных и ценных компонентов из уже имеющихся зол и шлаков. Эта проблема в настоящее время трудноразрешима в связи с невысокой рентабельностью таких производств. Необходимы новые технологические решения, которые могли бы повысить рентабельность их переработки. Есть положительные примеры утилизации зол даже на основе современных технологий. Так, долгое время в Германии существовал Рюдерсдорфский завод по получению глинозема из зол углей. Во время второй мировой войны в Англии предпринимались попытки получения железа из золо-шлаковых отходов в промышленных масштабах. В Польше путем бактериального выщелачивания золо-шлаков от сжигания бурых углей разреза Турошове извлекаются Ti, Be, Cu, Mn, As, V, Ga (Юровский, 1968, Fabrizevska, 1987 и др.).
Главная проблема, сдерживающая получение из зол углей ценных элементов - это низкие их содержания. Вместе с тем, известны пласты углей, в которых концентрация отдельных элементов - примесей достигает величин, сопоставимых с их содержанием в рудах. Так, известны угли с промышленным содержанием урана, германия, скандия, золота, редких земель, ниобия и других элементов. Уголь является одним из основных источников получения гер-
мания. В настоящее время разработаны и апробированы технологии извлечения урана, скандия, галлия и золота (Комиссарова и др., 1969, Пашков и др., 1996 и др.). В перспективе намечается получение из углей и продуктов их переработки и других микро- и макроэлементов. Рентабельность такой переработки будет выше, если извлекаться будут не единичные элементы, а их комплекс, особенно включающий наиболее дорогостоящие редкие, редкоземельные и благородные металлы.
В связи с этим можно констатировать, что комплексная геохимическая оценка угольных бассейнов и выявление месторождений и отдельных пластов, характеризующихся аномальными промышленно интересными содержаниями вышеотмеченных элементов, является одной из приоритетных задач. В настоящее время известен ряд угольных месторождений, с необычайно высокими уровнями накопления германия, редкоземельных элементов, тантала, ниобия, золота, серебра, скандия, вольфрама и других металлов. Авторы карты угленосности, сланценосности и геохимической специализации углей и горючих сланцев России (Смыслов и др., 1996) указывают, что «... в большинстве случаев ценные компоненты углей (в том числе редкие земли, уран, бериллий и другие металлы) безвозвратно теряются в процессе их сжигания...многие из которых оказывают негативное воздействие на окружающую среду». В связи с этим они отмечают, что «...требуется дальнейшее целенапраленное обобщение геохимических данных, как по в стране в целом, так и по отдельным угольным и сланценосным бассейнам».
Актуальность проблемы
Кузбасс относится к числу крупнейших каменноугольных бассейнов мира. Ежегодно из его недр извлекается от 60 до 100 млн.т угля. Его добыча, обогащение и промышленное использование сопровождаются накоплением огромных количеств отходов. По данным М.Я. Шпирта и др. (1985), на 1 тонну угля при открытой разработке получают в среднем 4 тонны вскрышных пород, при шахтной - 200-300 кг пустой породы и 200-300 кг отходов обогащения. С учетом средней зольности углей Кузбасса к этим объёмам можно приплюсовать 100 - 150 кг зол и шлаков. Такие массы отходов создают серьезные экологические проблемы и требуют комплексного подхода к освоению месторождений.
Опыт работы показывает, что в пределах даже одного месторождения можно встретить пласты и экологически малоопасных и опасных углей. Хотя угли бассейна считаются одними из самых экологических чистых, Кузбасс -крупная геологическая структура, имеющая длительную и сложную историю геологического развития. На её формирование оказали влияние разновозрастные и разнотипные геологические процессы. В связи с этим вариации характеристик углей могут быть весьма значительны.
Таблица
Содержание урана и тория (г/т) в углях и золах углей
№ п/п Объект исследования Уран Торий TWU Источник информации
1 США, западная часть 1,2(70) 2,3 1,9 Ruch ае., 1976
2 США, восточная часть 1,5 (70) 4,4 2,9 Ruch ае., 1976
3 США, Иплинойский бассейн 1,5 2,1 1,4 Ruch ае., 1976
4 Донбасс 9,2 ———(7) 0,8-14 4Д (7) 2,3-8,6 0,4 Новью д анные
5 Канско-Ачинский бассейн 7,7 ———(13) 0,8-90 ———(13) 0,2-26 1,7 Новые данные
6 Угольные месторождения СССР (1) 1,2(10) 2,4 2,0 Юдовичидр., 1985
7 Угольные месторождения СССР (2) 0,9(15) '3,2 3,6 Юдовичидр., 1985
8 Угольные месторождения СССР (3) 1,1(12) 4,0 3,6 Юдовичидр., 1985
9 Австралия, битуминозные угли 2 2,7 1,4 Swaine, 1972,1982
10 Австралия, бтпуминозные угли 1,0 3,2 3,2 Cahillae., 1983
11 Турция, бурые угяи 0,21-64(10) 0,29-8,5 Bouska ае., 1994
12 Новая Зеландия, бурые угли 0,015-0,46 <0,1-1,5 Bouska ае., 1994
13 Нигерия, бурые угли 0,45-1,3 1,8-5,9 Bouska ае., 1994
14 Автралия, бурые угли <0,04 - 4,3(55) <0,4-17(63) Bouska а.е., 1994
15 США, месторождения Среднего Запада 1,06 - 40,4 0,89-2,05 D.R. Provance ае., 1990
16 Греция, месторождения района Пголеменс 0Д1-200 2-40 Simapoulos a.e., 1987
17 Испания, суббигуминозные угли 6Д 5,6 0,9 Querol ae., 1995
18 Испания, зола суббигуминозных углей 22,9 22,1 1,0 Querol ae., 1995
19 Испания, шлак суббигуминозных углей 19,0 20,6 1,1 Querol ae., 1995
20 Донбасс, угли в зоне сингенетичного размыва 0,7-2,5 0,9-5,3 1,1-4,9 Кшипышейнидр., 1988
21 Донбасс, угли в зоне тектонического нарушения 0,9-2,1 0,1-2,2 0,8-2,0 Кизипьштейнидр., 1988
22 Донбасс 1,7-5,6 1,1-2,8 1,1-2,0 Кизилыпгейнидр., 1988
23 Донбасс, среднее по всем углям 0,22'(35) Сергеев и др., 1984
24 Донбасс, улыраклареновые угли 0,03’(6) Сергеев и др., 1984
25 Донбасс, клареновыеугли 0,08 (18) Сергеев идр., 1984
26 Донбасс, кларен-фквеновые угли 0,42(11) Сергеев и др., 1984
27 Донбасс, среднее по всем углям по данным перлово-люминесцентного анализа 1,6 Сергеев идр., 1984
28 Казахстан, Шубаркульское месторождение 0,31-0,60 0,01-1,4 0,65-0,96 <0,1-4,5 1,4-2,8 Беляев и др., 1989
29 Угли бурые, оценка среднего 6,3 ±1,1 Юдовичидр., 1985
30 Золы бурых углей 22 ±8,0 Юдовичидр., 1985
31 Угли каменные, оценка среднего 3,5 ±0,7 Юдович и др., 1985
32 Золы каменных углей 20 + 5 Юдовичидр., 1985
33 Испания, лигниш до 298 4-22 <0,1 Martin е.а, 1970
34 Канада, каменные угли 0,07 - 7,5(200) 0,3-11,0 -2 Van der Hier е,а, 1985
35 Греция, северо-восточные районы 18 - 4460 Christoph е.а., 1985
36 Новая Шсгглавдия, угольное поле Сидни 0,46 0,2-1,1 Zodrow ае., 1979
37 США, штат Вайоминг, угольный пласт Уайодак 0,2-8 Drevere.a., 1977