Распределение некоторых элементов-примесей в углях Восточного Донбасса

2
ОГЛАВЛЕНИЕ
стр.
ВВЕДЕНИЕ........................................................ 4
ГЛАВА I. ОБЪЕКТ ИЗУЧЕНИЯ, ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЯ........................................... 8
1.1. Объект изучения........................................ 8
1.2. Фактический материал ................................. 10
1.3. Методы исследования....................................14
1.3.1. Рентгеноспектральный флюоресцентный анализ и его метрологическая характеристика .............................. 15
1.3.2. Рентгеноспектральний микроанализ ..................... 25
1.3.3. Количественный спектральный анализ ................... 25
1.3.4. Технический анализ .................................. 26
1.3.5. Петрографические исследования ........................ 26
1.3.6. Обработка информации на ЭВМ ЕС.........................27
ГЛАВА 2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТШ-ПРИКЭСЕЙ 3 УГОЛЬНОМ ВЕШЕС'ГЬЕ 30
2.1. Распределение элементов-примесей по данным рентгеноспектрального микроанализа..................................30
2.2. Минеральные компоненты углей ......................... 35
2.3. Распределение элементов-примесей в зависимости от зольности...................................................36
ГЛАВА 3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ-ПРИМЕСЕЙ В УГОЛЬНЫХ ПЛАСТАХ 64
3.1. Методы реконструкции обстановки древнего торфона-коояения....................................................64
3.1.1. Мощность, строение, зольность ........................ 65
3.1.2. Распределение некоторых химических элементов и неорганических соединений ................................... 66
3.1.3. Петрографический состав .............................. 66
3.2. Реконструкция условий торфонакопления угольных пластов.....................................................68
3
стр.
3.2.1. Пласт 12...............................................68
3.2.2. Пласт 1^...............................................72
3.2.3. Пласт 1®...............................................76
3.3. Закономерности распределения элементов-примесей
в угольных пластах ................................... 78
ГЛАВА 4. КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ МЕТОД ОЦЕНКИ СОДЕРЖАНИИ ЭЛШЕНГОВ-
ПРИМНЗЕЙ В УГОЛЬНЫХ ПЛАСТАХ .......................... 86
ГЛАВА 5. ЭЛЕМЕНТЫ-ПРИМЕСИ УГЛЕЙ В КАЧЕСТВЕ ТОКСИЧНЫХ И
ЦЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ.....................................93
5.1. Краткая характеристика Новойеркасской ГРЭС .... 93
5.2. Распределение элементов-примесей в товарном угле, шлаке, летучей золе, дымовых выбросах ..................... 96
5.3. Элементы-примеси - токсичные элементы ............... 100
5.3.1. Влияние токсичных элементов-примесей на человеческий организм.................................................100
5.3.2. Распределение элементов-примесей в районе ГРЭС . . ЮЗ
5.3.3. Рекомендации по снижению вредного влияния токсичных элементов-примесей на природную среду ...................... 105
5.4. Элементы-примеси - ценные компоненты ................ 112
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ...................................................115
ЛИТЕРАТУРА....................................................117
ПРИЛОЖЕНИЕ I...................................................126
14
венных прикопок. По вертикальному профилю из каждой прикопки отбирались по два образца - с глубины 0-10 см и 10-20 см. При отборе образцов были исключены металлические предметы - стенки разреза перед взятием образцов зачищались ножом из полистирола, им же отбирались пробы почвы. В дальнейшем пробы сушились и растирались вручную в агатовой ступке до состояния пудры. Всего исследовано 100 почвенных проб.
Изучение морфологии и мощности угольных пластов осуществлялось по дифференциальным разрезам, а также по материалам Ростовской и Шахтинской геологических экспедиций, геологических служб шахт района, и Лаборатории геологии угля РГУ. Число изученных пла-стопересечений по пластам 1 I , 1н и 1§ (в основном, по скважи-
& 3
нам) составило, соответственно, 1180, 425 и 154.
*
1.3. Методы исследования
Изучение закономерностей распределения элементов-примесей в углях требует использования разнообразных и в ряде случаев весьма чувствительных аналитических методов. Для решения принципиальных генетических вопросов необходимы данные о концентрации элементов не только в общей массе, но и в микрокомпонентах углей, которые могут быть получены только методами микроанализа.
Учитывая изложенное, автор считал одной из задач работы разработку методики и получение опыта использования некоторых новых дал угольной геологии аналитических методов.
При проведении работы были использованы: рентгеноспектральный флюоресцентный анализ, рентгеноспектральный микроанализ, количественный спектральный анализ и технический анализ.
15
1.3.1. Рентгеноспектральный флюоресцентный анализ и его метрологическая характеристика
Определение химического состава золы вследствие высокой трудоемкости и стоимости осуществляется, как правило, в небольшом количестве, что затрудняет выявление общих закономерностей пространственного и стратиграфического распределения золообразующих элементов по площади и в разрезе угольных пластов. В еще большей степени это относится к микроэлементам, определение которых, как правило, производится в золе полуколичественным спектральным методом. Поэтому информация, получаемая методом полуколичественного спектрального анализа, рекомендованного для массовых определений токсичных элементов при геологоразведочных работах, носит приближенно-оценочный характер. Таким образом, возникает задача разработки и внедрения надежных и производительных аналитических методов.
Исследование элементов-примесей в ископаемых углях вообще тормозится отсутствием надежных методов экспрессного группового определения. Международная организация по стандартизации (ИСО) рекомендует использовать для анализа углей физические методы.
При непосредственном участии автора разработана методика определения элементов-примесей при помощи рентгеноспектрального флюоресцентного анализа (РСФА) угольного вещества /31 /, который явился основой предлагаемой работы.
Преимущество РСФА при изучении минеральных компонентов, в том числе - микроэлементов, углей определяется рядом причин. Во-первых, определение химических элементов производится непосредственно в угле без предварительного озоления, что позволяет избежать потерь определяемых элементов в составе газообразных продуктов термического распада. Во-вторых, анализируются малые (несколько граммов) навески, что открывает возможность детального изучения угольного ве-