№75-3
Зв'язок германію із зольністю та «токсичними» елементами у вугіллі на прикладі пласта с5 поля шахти Благодатна
О.І. Чернобук1,В.В. Ішков1,2, Є.С. Козій1, М.А. Козар3, П.С. Пащенко2, О.С. Дрешпак1
1Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
2Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України, Дніпро, Україна
3 Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України, Київ, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2023, 75:29-43
https://doi.org/10.33271/crpnmu/75.029
Full text (PDF)
АНОТАЦІЯ
Мета. Встановити характер та рівень статистичного зв’язку між концентраціями германію та «токсичних елементів» у вугільному пласті с5 шахти «Благодатна» та основними особливостями їх розподілу для оцінки можливих екологічних ризиків при селективній переробці вугілля збагаченого цим елементом.
Методика. Фактологічною основою роботи були результати 58 визначень спектрального емісійного аналізу германію, берилію, фтору, меркурію й арсену. Для розрахунку базових статистичних характеристик всі геохімічні дані оброблялись з використанням програм STATISTICA 13.3 та IBM SPSS Statistics 22. Було виконано побудову частотних гістограм концентрацій германію та потужності вугільного пласта, а також визначення характеристик їх розподілу. Здійснено кореляційний та регресійний аналізи за допомогою методів, доступних у Micromine, однієї з провідних професійних гірничо-геологічних інформаційних систем для 3D-моделювання, статистичної обробки даних та планування гірничих робіт.
Результати. Встановлено існування зворотного та дуже слабкого кореляційного зв’язку між концентраціями германію та вмістом берилію, фтору, меркурію й арсену у вугільному пласті с5 шахти «Благодатна», що дає можливість прогнозувати мінімальний характер можливих екологічних ризиків при селективної переробці вугілля збагаченого на германій. Всі досліджувані елементи накопичувалися у декількох формах, які суттєво різнилися за своїм генезисом. Кожен із елементів що досліджувались у пласті с5 шахти «Благодатна» накопичувався у декількох формах, які суттєво різнилися за своїм генезисом. При цьому форми їх знаходження які відповідають за мінімальні вмісти спільно акумулювалися на сингенетичному етапі.
Наукова новизна.Виявлено існування у вугільному пласті генетично різних форм знаходження германію, арсену, фтору, меркурію та берилію. Для всіх розглянутих елементів встановлена полімодальність розподілів при однакових зміщенням щільності розподілу вліво. Доведено, що кореляційний зв'язок Ge з усіма «токсичними» елементами є зворотнім та дуже слабким.
Практична значимість.Обґрунтований спосіб найбільш коректної оцінки центральної тенденції розподілу вибіркової сукупності концентрації германію, арсену, фтору, меркурію та берилію у вугільному пласті с5 шахти «Благодатна». Наявність дуже слабкого негативного кореляційного зв’язку між вмістом Ge та «токсичними» елементами надає можливість прогнозувати мінімальний характер можливих екологічних ризиків при селективної переробці вугілля збагаченого на Ge.
Ключові слова: германій, токсичні елементи, зольність, вугільний пласт, поле шахти, регресійний аналіз, кореляційний аналіз, частотні гістограми.
Перелік посилань
1. Yerofieiev, A.М., Ishkov, V.V., Kozii, Ye.S., & Bartashevskiy, S.Ye. (2021). Geochemical features of nickel in the oils of the Dnipro-Donetsk basin. Collection of scientific works "Geotechnical Mechanics", 160, 17–30.
2. Єрофєєв, А. М., Ішков, В. В., Козій, Е. С., & Барташевський, С. Є. (2021). Дослідження методів кластеризації родовищ нафти Дніпровсько-Донецької западини з метою створення їхкласифікації 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
3. Ішков,В.В., & Козій,Є.С. (2019). Аналіз поширення хрому і ртуті в основних вугільних пластах Красноармійськогогеолого-промислового району. Вид-во ІГН НАН України. Серія тектоніка і стратиграфія, 46, 96–104.
https://doi.org/10.30836/igs.0375-7773.2019.208881
4. 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
5. Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2020). Особливості розподілу свинцю у вугільних пластах Донецько-Макіївського геолого-промислового району Донбасу. Вид-во ІГН НАН України. Серія тектоніка і стратиграфія, 47, 77–90.
https://doi.org/10.30836/igs.0375-7773.2020.216155
6. Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2017). Про розподіл токсичних і потенційно токсичних елементів 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. (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
8. Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2021). Розподіл арсену та ртуті у вугільному пласті k5 шахти "Капітальна", Донбас.Мінералогічний журнал, 43(4), 73–86.
https://doi.org/10.15407/mineraljournal.43.04.073
9. Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2020). Розподіл ртуті у вугільному пласті c7н поля шахти «Павлоградська». Науковіпраці Донецького національного технічного університету. Серія: «Гірничо-геологічна», 1(23)-2(24), 26–33.
https://doi.org/10.31474/2073-9575-2020-3(23)-4(24)-26-33
10. Ішков, В.В., Козій, Є.С., & Козар, М.А. (2023). Особливості геохімії алюмінію у нафтах та класифікація родовищ Дніпровсько-Донецької западини за його вмістом. Вісник Одеського національного університету. Сер.: Географічні та геологічні науки, 28(1(42)), 131–147.
https://doi.org/10.18524/2303-9914.2023.1(42).282244
11. Ішков, В.В., Козій, Є.С., & Козар, М.А. (2023). Розробка класифікацій родовищ нафти за вмістом металів (на прикладі Дніпровсько-Донецької западини). Мінеральні ресурси України, 1, 23–34.
https://doi.org/10.31996/mru.2023.1.23-34
12. Ішков, В.В., Козій, Є.С., & Чернобук, О.І. (2022). Аналіз впливу потужності вугільного пласта с8н шахти Дніпровська на вміст германію. Збірник наукових праць НГУ, 70, 76–90.
https://doi.org/10.33271/crpnmu/70.076
13. Ішков В.В., Козій Є.С., Чернобук О.І., Козар М.О., & Дрешпак О.С. (2022). Про зв’язок між концентрацією германію і вмістом токсичних елементів та сірки загальної у вугільному пласті с8н шахти «Дніпровська». Збірник наукових праць НГУ, 71, 145–159.
https://doi.org/10.33271/crpnmu/71.145
14. Ішков, В.В., Козій, Є.С., Чернобук, О.І., & Хоменко, В.Л. (2022). Результати кластеризації ділянок різної потужності вугільного пласта с10в шахти «Дніпровська» за вмістом германію. Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: «Гірничо-геологічна», 1(27)–2(28), 107–115.
https://doi.org/10.31474/2073-9575-2022-1(27)-2(28)-107-115
15. 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
16. Козій, Є.С., & Ішков, В.В. (2017). Класифікація вугілля основних робочих пластів Павло-градсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту токсичних і потенційно токсичних елементів. Зб. наукових праць «Геотехнічна механіка», 136, 74–86.
17. 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., Fuel Chem. Div., 24, 230–235.
18. Finkelman,R.B. (1980).Modes of occurrence of trace elements in coal. Ph. D. Dissertation.College Park: Dept. Chem., University of Mariland.
19. 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.
20. Ishkov,V.V., & Kozii, Ye.S. (2022). Method of clusterizationof c6 coal seam zones of different thickness in the Dniprovska mine field by germanium concentration. Collection of scientific works "Geotechnical Mechanics", 163,75–85.
21. 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
22. Ishkov, V.V., Kozii, Ye.S., Chernobuk, O.I., & Pashchenko, P.S. (2022). The relationship of germanium concentrations and the thickness of the c8н coal seam of the Dniprovska coal mine. Collection of scientific works "Geotechnical Mechanics", 162, 165–177.
23. 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 c8в of Dniprovska mine field (Ukraine). Proceedings of the ХХIX International Scientific and Practical Conference «Trends in science and practice of today». July 26-29. Stockholm. Sweden, 95–104.
https://doi.org/10.46299/ISG.2022.1.29
24. Ishkov, V.V., Kozii, Ye.S., & Kozar, M.А. (2022). Features of vanadium geochemistry in oils from the oil and gas fields of Eastern region of Ukraine. Collection of scientific works "Geotechnical Mechanics", 162, 85–96.
25. 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, 31(3), 467–483.
https://doi.org/10.15421/112243
26. 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
27. 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.
28. Spears, D. A., & Zheng, Y. (1999). Geochemistry and origin of elements in some UK coals. International Journal of Coal Geology, 38(3–4), 161–179.
https://doi.org/10.1016/s0166-5162(98)00012-3
29. Querol, X., Klika, Z., Weiss, Z., Finkelman, R. B., Alastuey, A., Juan, R., López-Soler, A., Plana, F., Kolker, A., & Chenery, S. R. N. (2001). Determination of element affinities by density fractionation of bulk coal samples. Fuel, 80(1), 83–96.
https://doi.org/10.1016/s0016-2361(00)00059-4
