Химия твердого топлива, 2022, № 6, стр. 25-29

ВВЕДЕНИЕ

Сахалинская область – крупный угледобывающий регион России с добычей около 10 млн т бурых и каменных углей (в соотношении примерно 2 : 1), запасами углей около 2.6 млрд т (примерно в равном соотношении бурых и каменных). Однако только одно Новиковское месторождение разрабатывалось на германий. Отсюда понятие “металлоносные угли” должно связываться с потенциальной возможностью их промышленного использования для рентабельного извлечения металлов, содержащихся в них на достаточных для этого уровнях концентраций. Рационально провести исследование металлоносности углей Сахалина и на другие ценные элементы, используя следующий подход: если эти элементы имеют в углях концентрации, достигающие или превышающие так называемые минимальные промышленные содержания тех или иных элементов в специальных типах промышленных руд [1], тогда они должны подлежать количественной оценке и, соответственно, их ресурсы должны быть обязательно оценены и учтены.

Ранее [2] для Новиковского месторождения уже были установлены в угольной золе промышленные содержания REE (в пересчете на оксиды), Rb₂O, Cs₂O, SrO. С.И. Арбузовым и соавт. [3] изучалась геохимия семи редкоземельных элементов (La, Ce, Sm, Eu, Tb, Yb, Lu) в сахалинских углях. В.П. Нечаевым и соавт. [4] такие работы проводились по Горнозаводскому месторождению, но лишь по одной пробе.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Авторами статьи проведено опробование углей Новиковского (82 пробы), а также других месторождений (Углегорское, Лопатинское, Макаровское, Горнозаводское, Вахрушевское, Первомайское, Солнцевское, Тихоновичское, Най-Найское, по которым было отобрано еще 117 проб).

Микроэлементный состав образцов определен и изучен в основном с использованием: 1) масс-спектрометрии, атомно-эмиссионного метода с индуктивно-связанной плазмой (ICP AES, сплавление), в том числе по углям – по специальной методике, позволяющей избежать потерь элементов-примесей традиционным (путем озоления) способом пробоподготовки для анализа методом ICP MS (полное кислотное выщелачивание); анализы производились в ЦЛ ФГБУ “ВСЕГЕИ” под руководством Г.А. Олейниковой; 2) углепетрографии (в Углепетрографической лаборатории ФГБУ “ВСЕГЕИ”, аналитик Г.М. Волкова); 3) электронной микроскопии (в ЦКП “ЦИМС” ЮФУ, аналитик Ю.В. Попов).

Исходными аналитическими данными стали результаты анализов углей Новиковского месторождения, а также проб углей других указанных месторождений Сахалина.

Методика оценки состояла в сравнении и оценке полученных аналитических результатов с минимальными промышленными содержаниями ценных элементов [1].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Согласно вещественно-петрографической классификацией углей ВСЕГЕИ [5], изученные угли месторождений Сахалина относятся к классу гелитолитов с повышенным содержанием мацералов группы витринита (от 81 до 99%) и принадлежат к различным типам гелитов (ультрагелиты, гелиты и липоидо-гелиты, липоидо-фюзинито-гелиты), что благоприятно для концентрирования германия и сопутствующих ему ценных металлов [6]. Содержание мацералов группы инертинита не превышает 12%, обычно 2–3%, липоидные компоненты содержатся в количестве 3–13%, редко выше, водоросли в незначительном количестве. На рис. 1 и 2 показан петрографический состав углей Новиковского месторождения.

Рис. 1.

Новиковское месторождение. Пласт II. Коллинит, в центре – скопление резинита (светло-серый). Проходящий свет. Увеличение 70.

Рис. 2.

Новиковское месторождение. Пласт II. Коллинит (основная масса) со споринитом, обрывками кутинита и резинитом (темно-серые). Отраженный свет. Увеличение 70.

Среди минеральных компонентов преобладает тонкодисперсно-глинистое вещество, пирит, кварц, халцедон, сидерит, эпигенетический кальцит, а также пирокластический материал [7]. Результаты электронной микроскопии пробы тяжелой (1.6 и более г/см³) фракции угля Новиковского месторождения, энергетический спектр образующих ее элементов, полученный на ЭДС-микроанализаторе, показаны на рис. 3.

Рис. 3.

Электронная микроскопия пробы тяжелой (1.6 и более г/см³) фракции угля Новиковского месторождения и энергетический спектр образующих ее элементов, полученный на ЭДС-микроанализаторе.

В соответствии с результатами измерений показателя отражения витринита (ГОСТ 12113-94 и ГОСТ 21489-76) изученные угли относятся к 0, I, I–II, II и II–III стадиям метаморфизма (бурые, длиннопламенные, газовые и газово-жирные), классам 04, 05, 06, 08, 09. В соответствии с ГОСТ 25543-2013 угли наиболее детально изученного объекта исследований – участков Новиковского месторождения – бурые (марка Б), группа ЗБ, подгруппа ЗБВ (третий бурый витринитовый), кодовый номер углей 0402010.

Средние содержания ценных металлов в углях месторождений и их участков Сахалина, концентрации которых достигают высоких значений, по данным масс-спектрометрии, представлены в табл. 1 (минимальные промышленные концентрации, в сравнении с [1], выделены жирным шрифтом).

Таким образом, практически все изученные на содержание элементов-примесей угольные месторождения Сахалина являются металлоносными. Их основная специализация – на потенциально промышленные ценные элементы. Это преимущественно Sc, REE, Cs, Rb, Sr.

Результаты анализа целого ряда элементов-примесей как в угле, так и в золе углей по участкам Новиковского месторождения представлены в табл. 2. Что касается германия на указанных участках, то при содержании 10 г/т и более в буром угле он уже должен рассматриваться в качестве промышленного [1].

Таким образом, угли участков Новиковского месторождения характеризуются потенциально промышленными концентрациями целого ряда ценных элементов-примесей.

Однако потенциально промышленная специализация углей на ценные металлы разных участков месторождения несколько различается: для участка Восточного 1 – Ge, REE (Y), Sc, Cs, Rb, Sr, W, Mo, V, Sb, Cr, а для участка Резервного – Ge, Cs, Rb, Sr, W, V, Sb.

Рационален вопрос об оценке прогнозных ресурсов ценных металлов в углях Сахалина. Пример оценки редкометалльного ресурсного потенциала углей для участков Новиковского месторождения приведен в табл. 3. Оценка выполнена по известным методикам оценки прогнозных ресурсов и критериям выбора их определенной категории.

Соответственно, возможна оценка ресурсного потенциала ценных элементов- примесей в углях и других месторождений Сахалина (с учетом данных табл. 1 и запасов углей).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Все изученные месторождения угля Сахалина являются потенциально промышленно металлоносными в отношении Sc, REE, Cs, Rb, Sr (табл. 1). Наибольшая металлоносность, большее разнообразие ценных элементов-примесей с минимальными промышленными концентрациями характерны для участков германиеносного Новиковского месторождения (табл. 2). Спектр ценных металлов здесь наиболее широкий: Ge, REE (Y), Sc, Cs, Rb, Sr, W, Mo, V, Sb, Cr. Германиеносный потенциал Новиковского месторождения не исчерпан, оценка его прогнозных ресурсов по Ge по участкам (Резервному, Восточному 1 и Южному) составляет 182 т. Кроме того, на месторождении оценены прогнозные ресурсы Sc, REE (в пересчете на оксиды) и некоторых других ценных металлов (табл. 3).

Оценка прогнозных ресурсов ценных металлов возможна и по другим изученным месторождениям углей с использованием усредненных данных по концентрациям элементов (табл. 1). Очевидно, что прогнозный ресурсный потенциал ценных элементов-примесей в углях Сахалина будет весьма крупным из-за наличия значительных запасов углей на месторождениях. Его конкретная количественная и геолого-экономическая оценка – задача дальнейшего изучения.