Яцына Д. В.

НГУ, кафедра минералогии и петрографии, студ. IV курса

Научный руководитель: зав. каф. минералогии и петрографии, к.г.-м.н. Ишков В.В.

ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РТУТИ В ПЛАСТАХ УГЛЯ КРАСНОАРМЕЙСКОГО ГЕОЛОГО-ПРОМЫШЛЕННОГО РАЙОНА

Повышениетребований к охране окружающей среды обусловливает потребность в новых научнообоснованных методах прогноза содержаний токсичных элементов в добываемойшахтами горной массе, отходах добычи и углеобогащения. С целью полученияинформации о характере распределения и уровне концентрации ртути в углях ивмещающих породах, извлекаемых в процессе добычи, в Национальном горномуниверситете были выполнены детальные исследования.

Основными задачамиявлялись: установление средних концентраций Hg в углеосновных пластов, отдельных свит и района в целом; анализ распределениясодержаний Hg в целом по району.

В целях классификацииугольных пластов района по содержанию Hg была выполнена процедура кластерногоанализа. Сопоставление результатов кластерного анализа (рисунок 1),технологических характеристик, морфоструктурных особенностей пластов,литолого-фациального состава непосредственной кровли и почвы, а такжепетрографических исследований углей показало:

1) для углей пластовпервого кластера характерны: значительное преобладание в микрокомпонентах углягелифицированного вещества, ведущая роль в минеральных примесях сингенетическихзерен кварца, диагенетических карбонатов и сульфидов при общем невысокомсодержании минеральной составляющей. Угли пластов кластера 1.2 отличаетнесколько повышенное содержание глинистого вещества по сравнению с углямипластов кластера 1.1;

2) угли пластов, входящих во второй кластер, отличаются от вошедших впервый в целом более высоким содержанием фюзенизированного вещества иповышенной эпигенетической минерализацией. Для пластов составляющих кластер2.1, в отличии от пластов кластера 2.2 характерно несколько пониженноесодержание глинистого вещества в минеральной части угля;

3) угли пластов объединенных в третий кластер отличаются высоким содержаниемфюзенизированных микрокомпонентов, фосфора (пласт h₆ - максимальноесодержание фосфора в углях района), а также наибольшим вкладом сульфиднойэпигенетической минерализации и глинистых минералов в общий состав минеральнойчасти угля;

4) в целом по району, для пластов всех кластеров их морфоструктурныеособенности, марочный состав углей, степень их восстановленности,литолого-фациальный состав непосредственной кровли и почвы не оказываютзначимое влияние на концентрации ртути. В то же время, в ряде случаевнаблюдаются локальные повышения содержаний ртути в углях на участках непосредственнопримыкающих к зонам расщепления;

5) практически во всехслучаях наблюдаются увеличения содержания ртути в углях на участкахнепосредственно примыкающих к разрывным нарушениям даже незначительнойамплитуды и зонам повышенной трещиноватости.

Рис. 1 Дендрограмма результатов кластеризации взвешеннымцентроидным методом угольных пластов Красноармейского геолого-промышленногорайона по содержанию Hg в угле

Для выявления основных факторов, контролирующих накопление Hg в угляхрайона, а также его связи с другими основными токсичными и потенциально токсичными элементами был выполнен корреляционныйи регрессионный анализы ее концентраций с основными технологическимипоказателями, содержаниями этих элементов и петрографическим составом углей. Вцелом по району установлено:

1) статистически значимая связь содержаний Hg с сернистостью, зольностьюи петрографическим составом углей отсутствует, в то же время как для пластовформирующих второй и третий кластеры, так и для отдельных участков другихпластов с аномально высокими его концентрациями выявлена значимая положительнаясвязь содержаний Hg с количеством эпигенетической сульфидной минерализацией,содержанием фюзенизированных микрокомпонентов и глинистых минералов. Крометого, для большинства пластов формирующих кластер 1.2 установлена значимаяположительная связь (коэффициент корреляции Пирсона 0,44) между концентрациямиHg и содержанием глинистых минералов в углях;

2) в углях района Hg образует геохимическую ассоциацию с As (значимыйкоэффициент корреляции Пирсона 0,39) и с Ве (значимый линейный коэффициенткорреляции 0,42). В то же время, на отдельных участках исследованных пластоввыявлена значимая положительная корреляционная связь Hg со Pb (участкиДимитровский, Гапеевские и Лесовские) и Mn (участки Гапеевские и Северородинский2);

Такимобразом, в результате проведенных исследований, можно сформулировать следующиевыводы.

1.Среднее значение содержания Hg в угле основных рабочих пластов районасущественно ниже ПДК в углях. Кроме того, в пластах зоны аномальныхконцентраций Hg в основном приурочены к участкам, которые не могут быть отработаныпо технологическим причинам или горно-геологическим условиям. Уголь всехпластов относящихся к первому кластеру по содержанию Hg может быть использованпосле обогащения в пищевой промышленности. Уголь всех пластов относящихся кпервому второму и частично третьему кластерам может быть использован посодержанию Hg без обогащения в энергетической и металлургическойпромышленностях. Уголь пластов относящихся к четвертому кластеру требуетособого подхода в обогащении и шихтовки при любой области его использования.

2.Аномально высокие концентрации Hg характерны для углей пластов h₆, иk₇¹ (максимальное по району средневзвешенное содержание).В минимальном количестве Hg содержится в углях пластов k₅^н,k₅^в, l₄, l₅¹, l₆,l₇^в, l₈^н.

3.В целом по району значимая связь содержаний Hg с зольностью и сернистостьюуглей отсутствует, в то же время наблюдается повышение концентраций Hg сувеличением степени углефикации углей. Это связано с тем, что угли болеевысокой степени углефикации подвергались большим эпигенетическимпреобразованиям и следовательно, вероятность эпигенетического привносасоединений Hg была более высокой.

4.Для углей района типоморфной является геохимическая ассоциация Hg с As и Be.Совместное накопление этих элементов связано как с общим механизмом ихпоступления в угленосную толщу на стадии ее эпигенетических преобразований, таки с одинаковыми формами их накопления в угольных пластах.