№81-2
Сучасний стан та перспективи попутного видобутку рідкісних та рідкоземельних елементів у вугільних родовищах
В.І. Бондаренко1, І.А. Ковалевська1, О.Г. Кравченко1, І.Д. Мовчан1
1Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2025, 81:18–27
Full text (PDF)
https://doi.org/10.33271/crpnmu/81.018
АНОТАЦІЯ
Мета. Визначити стан та перспективи попутного видобутку рідкоземельних елементів у вугільних родовищах Західного Донбасу
Методика досліджень. Дослідження базувалося на комплексному аналізі геолого-економічних даних щодо Західного Донбасу, літературних джерел, статистики з розподілу рідкісних та рідкоземельних елементів (РтРЗЕ) у вугільних пластах. Особливу увагу приділено петрографічному складу вугілля, глибинам залягання, вмісту германію у золі та техногенних відходах.
Результати дослідження. У статті наведено аналіз гірничо-геологічних умов залягання рідкоземельних елементів у вугільних пластах Західного Донбасу. Встановлено, що попутне вилучення РтРЗЕ з вугільної сировини є технологічно можливим і доцільним. Оцінено потенціал ресурсної бази РтРЗЕ світу та України. Розроблено схеми розподілу РтРЗЕ в вугільних пластах різної потужності та породах покрівлі, виділено першочергові зони для вилучення мінеральної сировини. Окремо проаналізовано геохімічні закономірності розподілу германію у вугільних пластах шахти "Дніпровська" (Західний Донбас). Узагальнено результати трьох незалежних досліджень, де аналізувалися кореляції між вмістом Ge та зольністю, потужністю пластів та вмістом супутніх елементів, що дозволило запропонувати роздільний видобуток вугілля і мінеральної сировини з підвищеною концентрацією РтРЗЕ.
Наукова новизна. Встановленні закономірності розповсюдження рідкоземельних елементів по потужності вугільного пласта та його покрівлі, зокрема германію – Ge, який концентрується в покрівлі та на контакті вугільного пласта . Виявлена зона підвищенної концентраціїї РтРЗЕ, яка находиться в діапазоні 0,15–0,2 м. Встановлено напрямок обґрунтування раціональних систем підготовки та розробки вугільних пластів, з урахуванням попутного видобутку РтРЗЕ.
Практичне значення. Пропонується застосування попутного видобутку РтРЗЕ при плануванні гірничих робіт. Рекомендується використання дослідження задля продовження роботи шахт в період посмайнінгу чи терміну експлуатації шахт що наближаються до закриття.
Ключові слова: рідкоземельні елементи, германій, Західний Донбас, попутний видобуток, вугільні родовища, стратегічна сировина, мінеральна сировина германій, геохімія, вугілля, кобальт, ванадій, зольність, кореляція.
Перелік посилань
1. Tse, Pui-Kwan (2011). China’s rare-earth industry: U.S. Geological Survey Open-File Report 2011–1042.http://pubs.usgs.gov/of/2011/1042/
2. Chen, W.-Q., Eckelman, M. J., Sprecher, B., Chen, W., & Wang, P. (2024). Interdependence in rare earth element supply between China and the United States helps stabilize global supply chains. One Earth, 7(2), 242–252. https://doi.org/10.1016/j.oneear.2024.01.011
3. United States Geological Survey.(2019). Mineral Commodity Summaries 2019. U.S. Geological Survey.
4. Indian Minerals Yearbook 2019 (Part- III : Mineral reviews) 58th Edition Rare earths (advance release) Government of India ministry of mines indian bureau of mines Indira Bhavan, Civil Lines, NAGPUR – 440 001
5. Грінченко,О.В., Курило,М. В., & Михайлов,В.А.(2006). Металічні корисні копалини України: Підручник. Видавничо-поліграфічний центр “Київський університет”.
6. Донецький вугільний басейн (Донбас) (2004). Гірничий енциклопедичний словник : у 3 т,3, 584–585.
7. Ishkov, V., Kozii, Y., Chernobuk, O., Pashchenko, P., Kozar, M., & Dreshpak, O. (2024). Spatial distribution of germanium in coal seam с7н of the Pavlohradska mine field. Collection of Research Papers of the National Mining University, 158–172. https://doi.org/10.33271/crpnmu/76.158
8. Hower, J. C., Fu, B., & Dai, S. (2020). Geochemical partitioning from pulverized coal to fly ash and bottom ash. Fuel, 279, 118542. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.118542
9. Maity, S., Choudhary, A. K. S., Kumar, S., & Gupta, P. K. (2022). Partitioning of Rare Earth Elements (REEs) from Coal to Coal Fly Ash in Different Thermal Power Stations (TPSs) of India. Journal of the Geological Society of India, 98(4), 460–466. https://doi.org/10.1007/s12594-022-2002-5
10. Li, Z., Li, X., Zhang, L., Li, S., Chen, J., Feng, X., Zhao, D., Wang, Q., Gao, Z., & Xiong, B. (2020). Partitioning of rare earth elements and yttrium (REY) in five coal-fired power plants in Guizhou, Southwest China. Journal of Rare Earths, 38(11), 1257–1264. https://doi.org/10.1016/j.jre.2019.12.013
11. Bartoňová, L., Serenčíšová, J., & Čech, B. (2018). Yttrium partitioning and associations in coal-combustion ashes prior to and after their leaching in HCl. Fuel Processing Technology, 173, 205–215. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2018.01.011
12. Hood, M. M., Taggart, R. K., Smith, R. C., Hsu-Kim, H., Henke, K. R., Graham, U., Groppo, J. G., Unrine, J. M., & Hower, J. C. (2017). Rare Earth Element Distribution in Fly Ash Derived from the Fire Clay Coal, Kentucky. Coal Combustion and Gasification Products, 9(1), 22–33. https://doi.org/10.4177/ccgp-d-17-00002.1
13. Hower, J. C., Dai, S., Seredin, V. V., Zhao, L., Kostova, I. J., Silva, L. F., ... & Gurdal, G. (2013). A note on the occurrence of yttrium and rare earth elements in coal combustion products. Coal Combustion and Gasification Products, 5(2), 39–47.
14. Wu, G. Q., Wang, T., Zhang, Y. S., Wang, J. W., & Pan, W. P. (2020). Study on the enrichment of rare earth elements between coals and their by-products at coal-fired power plants. Proc CSEE, 40(6), 1963–1971.
15. Мінеральні ресурси України. (n.d.). http://minerals-ua.info/mapviewer/metali.php
16. 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, 28-30 вересня 2022 року. 129–134. http://ir.nmu.org.ua/handle/123456789/161812
17. Козій, Є., Ішков, В., & Чернобук, О. (2023). Особливості зв’язку між вмістом кобальту і германію у вугільному пласті с8ншахти «Дніпровська» Західного Донбасу. Гiрнича геологiя та геоекологiя, 1(4), 16–23. https://doi.org/10.59911/mgg.2786-7994.2022.1(4).273779
18. Ішков, В. ., Козій, Є., & Чернобук, О. (2022). Аналіз взаємозв’язку концентрацій ванадію і германію у вугільному пласті c10в шахти «Дніпровська» Західного Донбасу. Гiрнича геологiя та геоекологiя, 2(5), 19–26. https://doi.org/10.59911/mgg.2786-7994.2022.2(5).276073
