№71-13
Про зв’язок між концентрацією германію і вмістом токсичних елементів та сірки загальної у вугільному пласті с8н шахти «Дніпровська»
В.В. Ішков1,2, Є.С. Козій1, О.І. Чернобук3, М.А. Козар4, О.С. Дрешпак1
1Національний технічний університет «Дніпровська політехніка»,Дніпро,Україна
2Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України, Дніпро,Україна
3Джорджиан Манганез, Тбілісі, Грузія
4Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України, Київ, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2022, 71:145-159
https://doi.org/10.33271/crpnmu/71.145
Full text (PDF)
АНОТАЦІЯ
Мета. Встановити та проаналізувати зв’язок між концентраціями германію та токсичними елементами і вмістом сірки загальної вугільного пласта с8н шахти «Дніпровська».
Методика. Фактологічною основою роботи були результати 370 аналізів германію, берилію, фтору, меркурію та арсену і сірки загальної в центральних сертифікованих лабораторіях виробничих геологорозвідувальних організацій України з матеріалу пластових проб отриманих виробничими і науково-дослідницькими підприємствами і організаціями. Вміст Ge визначався кількісним емісійним спектральним аналізом. Якість результатів аналізів (правильність і відтворюваність) оцінювалася як значимість середньої систематичної похибки, яка перевірялася за допомогою критерію Стьюдента і значимість середньої випадкової похибки, яка перевірялася за допомогою критерію Фішера. На початковому етапі обробки первинної геохімічної інформації за допомогою програм STATISTICA13.3 та IBM SPSS Statistics 22 розраховувалися значення основних описових статистичних показників, виконувалась побудова частотних гістограм вмісту Ge та потужності пласта і встановлення особливостей розподілу цих параметрів. Для досягнення поставленої в роботі мети у процесі досліджень було здійснено кореляційний та регресійний аналіз методами, які реалізовані у найпопулярніших професійних статистичних програмних платформах «STATISTICA» та «SPSS» й виконано їх аналіз у геологічних поняттях.
Результати. В роботі встановлені закономірності зв’язку між концентрацією германію і вмістом токсичних елементів та сірки загальної у вугільному пласті с8н шахти «Дніпровська». Притаманна розглянутим елементам-домішкам загальна різноманітна форма їх знаходження у вугіллі дозволяє ставитися до встановлених за допомогою кореляційного і регресійного аналізу закономірностей як своєрідного тренду залежностей між ними, що було реалізовано у конкретних геологічних умовах пласта с8н шахти «Дніпровська».
Наукова новизна. Полягає у встановленні невідповідності вибірок усіх розглянутих елементів нормальному або логнормальному закону розподілу, при цьому в усіх випадках фіксується полімодальність розподілу показників, що підтверджується аналітичними розрахунками відповідності емпіричних розподілів досліджуваних параметрів розподілу Гауса за допомогою критеріїв Колмогорова – Смірнова, Шапіро-Уїлка, Ліллієфорса та згоди хі-квадрат Пірсона.
Практична значимість. Полягає у тому, що длябільш реалістичної оцінки центральної тенденції вмісту Ge та токсичних елементів і сірки загальної замість значень середнього арифметичного необхідно використовувати медіанні значення. Встановлено, наявність дуже низького кореляційного зв'язку між концентраціями германію і токсичними елементами та сіркою загальною, отже, вилучення германію із вугілля пласта не супроводжуватиметься їх суттєвим накопиченням у ході технологічних процесів.
Ключові слова: токсичні елементи,германій, сірка, вугільний пласт, регресійний аналіз, кластерний аналіз, гістограма розподілу, нормований вміст.
Перелік посилань
1. Наумов, А.В. (2007). Світовий ринок германію та його перспективи. Изв. вузов. Цв. Металлургия, 4. 32-40.
2. Ішков, В.В., Козій, Є.С., & Клименко, А.Г. (2021). Особливості розподілу германію у вугільному пласті c1 шахти «Дніпровська». Міжнародна науково-технічна конференція «Проблеми розвитку гірничо-промислових районів», 42-50.
3.Ішков, В.В., Козій, Є.С., & Сливний, С.О. (2021). Про розподіл германію у вугільному пласті с8в поля шахти «Західно-Донбаська». Міжнародна конференція молодих вчених «Геотехнічні проблеми розробки родовищ», 27-32.
4. Гольдшмидт, В. М. (1930). "Ueber das Vorkommen des Germaniums in Steinkohlen und Steinkohlenprodukten". Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen, Mathematisch-Physikalische Klasse, 141-167.
5. Ишков, В.В., & Козий, Е.С. (2014). О классификации угольных пластов по содержанию токсичныхэлементов с помощью кластерного анализа. Збірник наукових праць НГУ, 45, 209-221.
6. Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2017). Про розподіл токсичних і потенційно токсичних елеме-нтів у вугіллі пласта с10в шахти «Дніпровська» Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району Донбасу. Збірник наукових праць «Геотехнічна механіка», 133, 213-227.
7. Ішков, В.В. Козій, Є.С., Циба, А.С., & Пономаренко, О.В. (2021). Особливості розподілу деяких токсичних та потенційно токсичних елементів у вертикальному розрізі вугільних пластів Донбасу. Всеукраїнська науково-практична конференція «Актуальні проблеми на-уково-промислового комплексу регіонів», 80-82.
8. Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2017). Про розподіл токсичних і потенційно токсичних елементів у вугіллі пласта с7н шахти "Павлоградська" Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району. Вісн. Київ. нац. ун-ту. Геологія, 79 (4). 59-66.
https://doi.org/10.17721/1728-2713.79.09
9. Ішков, В.В. (1999). Проблеми геохімії «малих» і токсичних елементів у вугіллі України. Наук. вісник НГА України, 1, 128-132.
10. Козій, Є.С., & Ішков, В.В. (2017). Класифікація вугілля основних робочих пластів Павло-градсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту токсичних і потен-ційно токсичних елементів. Зб. наук. пр. «Геотехнічна механіка», 136, 74-86.
11. Козар, М.А., Ішков, В.В., Козій, Є.С., & Стрєльник, Ю.В. (2021). Токсичні елементи мінеральної та органічної складової вугілля нижнього карбону Західного Донбасу. Геологічна наука в незалежній Україні: Збірник тез наукової конференції Ін-ту геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України, 55-58.
12. Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2020). Розподіл ртуті у вугільному пласті c7н поля шахти «Павлоградська». Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: «Гірничо-геологічна», 1-2(23-24), 26-33.
https://doi.org/10.31474/2073-9575-2020-3(23)-4(24)-26-33
13. Ішков, В.В., & Козій, Є.С. Розподіл арсену та ртуті у вугільному пласті k5 шахти "Капітальна", Донбас. Мінерал. журн. 2021, 43 (4), 73-86.
https://doi.org/10.15407/mineraljournal.43.04.073
14. Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2020). Деякі особливості розподілу берилію у вугільному пласті k5 шахти «Капітальна» Красноармійського геолого-промислового району Донбасу. Вісник ОНУ. Сер.: Географічні та геологічні науки, 25 (1(36)), 214-227.
https://doi.org/10.18524/2303-9914.2020.1(36).205180
15. Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2020). Особливості розподілу свинцю у вугільних пластах До-нецько-Макіївського геолого-промислового району Донбасу. Вид-во ІГН НАН України. Серія тектоніка і стратиграфія, 47, 77-90.
16. Kozar, M.А., Ishkov, V.V., Kozii, Ye.S., & Pashchenko, P.S. (2020). New data about the distri-bution of nickel, lead and chromium in the coal seams of the Donetsk-Makiivka geological and industrial district of the Donbas. Journ. Geol. Geograph. Geoecology, 29(4), 722-730.
https://doi.org/10.15421/112065
17. Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2019). Аналіз поширення хрому і ртуті в основних вугільних пластах Красноармійського геолого-промислового району. Вид-во ІГН НАН України. Се-рія тектоніка і стратиграфія, 46, 96-104.
https://doi.org/10.30836/igs.0375-7773.2019.208881
18. Нестеровський, В.А., Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2020). Токсичні і потенційно токсичні елементи у вугіллі пласта с8н шахти «Благодатна» Павлоградсько-Петропавлівського гео-лого-промислового району. Вісник Київського національного університету. Геологія, 88(1), 17-24.
http://doi.org/10.17721/1728-2713.88.03
19. Ішков, В.В., Козій, Є.С., & Стрєльник, Ю.В. (2021). Результати досліджень розподілу кобальту у вугільному пласті k5 поля ВП «шахта «Капітальна». Збірник праць Всеукраїнської конференції «Від мінералогії і геогнозії до геохімії, петрології, геології та геофізики: фундаментальні і прикладні тренди ХХІ століття» (MinGeoIntegration XXI), 178-181.
20. Козій, Є.С. (2017). Особливості розподілу токсичних і потенційно токсичних елементів у вугіллі пласта с10в шахти «Сташкова» Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промис-лового району. Збірник наукових праць «Геотехнічна механіка», 132, 157-172.
21. Ішков, В.В., Козій, Є.С., Киричок, В.О.,&Стрєльник, Ю.В. (2021). Перші відомості про розподіл свинцю у вугільному пласті k5 поля ВП «Шахта «Капітальна». Міжнародна науково-практична конференція «Технології і процеси в гірництві та будівництві», ДонНТУ, 76-86.
22. Ішков, В.В., Козій, Є.С., Завгородня, В.О., & Стрєльник, Ю.В. (2021). Перші дані про розподіл кобальту у вугільному пласті k5 поля ВП «Шахта «Капітальна». Міжнародна науково-практична конференція «Технології і процеси в гірництві та будівництві», ДонНТУ, 55-64.
23. Ішков, В.В., Козій, Є.С., Капшученко, Є.О., & Стрєльник, Ю.В. (2021). Попередні дані про особливості розповсюдження нікелю у вугільному пласті k5 поля ВП «Шахта «Капітальна». Міжнародна науково-практична конференція «Технології і процеси в гірництві та будівництві», ДонНТУ, 21-31.
24. Ishkov, V.V., Kozii, Ye.S., Chernobuk, O.I., Pashchenko, P.S., & Lozovyi, A.L. (2022). Results of correlation and regression analysis of germanium concentrations with thickness and ash content of coal seam c8вof Dniprovska mine field (Ukraine). Proceedings of the ХХIX International Scientific and Practical Conference «Trends in science and practice of today», Stockholm, Sweden,95-104.
https://doi.org/10.46299/ISG.2022.1.29
25. Ішков В.В., Козій Є.С., Найден К.В., & Сливний С.О. (2020). Деякі особливості розподілу миш'яку у вугільному пласті с8в поля шахти «Західно-Донбаська». Проблеми розвитку гірничо-промислових районів: матеріали IІ-ї міжнародної науково-технічної конференції, ДонНТУ, 91–94.
26. Ішков, В.В., Козій, Є.С., Івінська, В.О., & Снігур, А.Д. (2020). Про розподіл берилію у вугільному пласті k5 поля шахти «Капітальна» Проблеми розвитку гірничо-промислових районів: матеріали IІ-ї міжнародної науково-технічної конференції, ДонНТУ, 73–77.
27. Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2022). Кореляційно-регресійний аналіз вмісту германію з потужністю та зольністю вугільного пласта с8н шахти «Дніпровська». Від мінералогії і геогнозії до геохімії, петрології, геології та геофізики: фундаментальні і прикладні тренди ХХІ століття (MinGeoIntegration XXI): збірник праць Всеукраїнської конференції, Київ: КНУ ім. Т. Шевченка, 129-134.
28. Ishkov, V.V., Yerofieiev, A.M., Hryhoriev, O.Y., Kozar, M.А., & Bartashevsky, S.Y. (2022). Classification of deposits of the Dnipro-Donetsk oil and gas region by the content of metals in oils. Geology, Geography and Geoecology, 1(3), 467-483.
https://doi.org/10.15421/112243
29. Єрофєєв, А.М., Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2021). Особливості впливу основних геолого-технологічних показників нафтових родовищ України на вміст ванадію. Матеріали II Міжнародної наукової конференції «Сучасні проблеми гірничої геології та геоекології». 115-120.
30. Єрофєєв, А.М., Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2021). Особливості впливу геологотехнологічних показників деяких родовищ на вміст ванадію у нафті. Матеріали VIІІ Всеукраїнської науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених «Перспективи розвитку гірничої справи та раціонального використання природних ресурсів», 43-46.
31. Yerofieiev, A.M., Ishkov, V.V., & Kozii, Ye.S. (2021). Influence of main geological and technical indicators of Kachalivskyi, Kulychykhinskyi, Matlakhovskyi, Malosorochynskyi and Sofiivskyi deposits on vanadium content in the oil. International Scientific & Technical Conference «Ukrainian Mining Forum», 177-185.
32. Єрофєєв, А. М., Ішков, В. В., Козій, Е. С., & Барташевський, С. Є. (2021). Дослідження методів кластеризації родовищ нафти Дніпровсько-Донецької западини з метою створення їх класифікації за вмістом металів (на прикладі V). Наукові Праці ДонНТУ. Серія Гірничо-Геологічна, 1–2(25–26), 83-93.
https://doi.org/10.31474/2073-9575-2021-1(25)-2(26)-83-93
33. Yerofieiev, A.М., Ishkov, V.V., Kozii, Ye.S., & Bartashevskiy, S.Ye. (2021). Geochemical fea-tures of nickel in the oils of the Dnipro-Donetsk basin. Collection of scientific works "Geotech-nical Mechanics", 160, 17-30.
https://doi.org/10.15407/geotm2021.160.017
34. Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2022). Кореляційно-регресійний аналіз вмісту германію з потужністю та зольністю вугільного пласта с8н шахти «Дніпровська». Від мінералогії і геогнозії до геохімії, петрології, геології та геофізики: фундаментальні і прикладні тренди ХХІ століття (MinGeoIntegration XXI): збірник праць Всеукраїнської конференції, Київ: КНУ ім. Т. Шевченка, 129-134.
35. Ishkov, V.V., Kozii, Ye.S., Chernobuk, O.I., & Lozovyi, A.L. (2022). Results of dispersion and spatial analysis of the germanium distribution in coal seam c8в of Zahidno-Donbaska mine field (Ukraine). Proceedings of the ХХVIII International Scientific and Practical Conference. «Science and practice, actual problems, innovations», Milan, Italy, 66-73.
https://doi.org/10.46299/ISG.2022.1.28
36. Ішков, В.В., Козій, Є.С., Чернобук, О.І., Козар, М.А., & Стрілець, О.П. (2022). Особливості просторового розподілу германію у вугільному пласті с4 поля шахти «Самарська», Україна. Innovative areas of solving problems of science and practice : proceedings of the 7th International scientific and practical conference, Oslo, Norway, 160-169.
37. Ішков, В.В., Козій, Є.С., & Чернобук, О.І. (2022). Зв'язок германію із зольністю у вугільному пласті с10в шахти «Дніпровська». Технології і процеси у гірництві та будівництві: збірка тез науково-практичної конференції, Луцьк : ДНВЗ «ДонНТУ», 25-33.
38. Ішков В.В., Козій Є.С., & Клименко А.Г. (2021). Особливості розподілу германію у вугільному пласті c1 шахти «Дніпровська». Проблеми розвитку гірничо-промислових районів: матеріали IV-ї міжнародної науково-технічної конференції, ДонНТУ, 42–50.
39. Harris, L.A., Barrett, H.E., & Kopp, O.C. (1981). Elemental concentrations and their distribution in two bituminous coals of different paleoenvironments. Int. J. Coal. Geol., 1(2), 175-193.
40. Spears, D. A., & Zheng, Y. (1999). Geochemistry and origin of elements in some UK coals. Int. J. Coal Geol., 38 (3-4), 161-179.
41. Finkelman, R. B. (1980). Modes of occurrence of trace elements in coal. Ph. D. Dissertation,College Park: Dept. Chem., University of Mariland, 302 pp.
42. Корниенко, Т. Г. (1962). Исследование форм вхождения германия в бурые угли. Азерб. хим. журн., 3, 125-131.
43. Николаева, Э. П. (1967). О парагенезисе германия и вольфрама в буром угле. Узб. геол. журн., 1, 22-26.
44. Адамчук, И.П., Сасина, В.Н., Пачаджанов, Д.Н., & Румянцева, З.А. (1985). Геохимическая характеристика бурых витринитовых углей. Изв. АН Тадж. ССР. Отд. физ.-мат., хим. и геол. наук., 3(97), 42-47.
45. Шпирт, М.Я., & Сендульская, Т.И. (1969). Распределение германия и типы его соединений в твердом топливе. Хим. тверд, топлива, 2, 3-11.
46. Palmer, C. A., Krasnow, M. R., Finkelman, R. B., & D’Angelo, W. M. (1993). An evaluation of leaching to determine modes of occurrence of selected toxic elements in coal. J. Coal Qual., 12(4), 135-141.
47. Querol, X., Klika, Z., Weiss, Z. et al. (2001). Determination of elementaffinities by density fractionation of bulk coal samples. Fuel, 80(1), 83-96.
48. Cecil, C.B., Stanton, R.W., Allshouse, S.D., Finkelman, R.B., & Greenland, L.P. (1979). Geologic controls on element concentrations in the Upper Freeport coal bed. Amer. Chem. Soc. Prepr., FuelChem. Div., 24(1), 230-235.
49. Юдович, Я. Э., & Шасткевич, Ю. Г. (1986). Зольность углей и содержание в них редких элементов. Изв. высш. учебн. завед. Геол. иразведка, 9,68-76.
