Теоретическое и эмпирическое обоснование условий и факторов накопления ценных и токсичных элементов-примесей в углях, прогнозно-поисковые критерии металлоносных углей и оценка металлоносности угольных бассейнов азиатской части России

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 18-17-00004

НазваниеТеоретическое и эмпирическое обоснование условий и факторов накопления ценных и токсичных элементов-примесей в углях, прогнозно-поисковые критерии металлоносных углей и оценка металлоносности угольных бассейнов азиатской части России

Руководитель Арбузов Сергей Иванович, Доктор геолого-минералогических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" , Томская обл

Конкурс №28 - Конкурс 2018 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-203 - Геохимия осадочных процессов

Ключевые слова уголь, ценные элементы-примеси, токсичные элементы-примеси, условия накопления, факторы концентрирования, комплексные месторождения, металлоносность, прогнозно-поисковые критерии

Код ГРНТИ38.55.25

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проблема прогнозирования и выявления металлоносных углей по-прежнему остается одной из чрезвычайно важных проблем для современного общества. Годовая добыча угля в мире достигает 7.8 млрд тонн. При этом Россия занимает первое место в мире по ресурсам угля и второе - по разведанным запасам.Уголь является благоприятной средой для концентрирования ценных и токсичных элементов-примесей. Наряду с углями с рядовыми содержаниями ценных и токсичных элементов повсеместно встречаются металлоносные угли. В ряде случаев они отрабатываются и используются в теплоэнергетике, загрязняя атмосферу, почвы, воды, формируя металлоносные, иногда радиоактивные отвалы. Такие угли распространены не повсеместно и их выявление и локализация возможны только на основе ясного представления о механизмах их формирования. В мире известно ограниченное количество угольных месторождений, содержащих промышленно значимые количества ценных металлов или опасные концентрации токсичных и радиоактивных металлов. Связано это с недостаточной изученностью многих месторождений и бассейнов, с отсутствием детально разработанной методологии прогнозирования и выявления металлоносных углей. Необходимость теоретического обобщения методов выявления таких углей и их каталогизации давно назрела. На большинстве месторождений Сибири, в меньшей степени Дальнего Востока, в той или иной степени проведена оценка металлоносности углей геохимическими методами. Большая часть этих исследований проведена в прошлом веке и основывалась на ограниченной по возможностям аналитической базе, преимущественно на данных эмиссионного спектрального анализа. Предшествующими, в том числе и нашими, исследованиями определены причины формирования аномальных концентраций отдельных металлов (Ge, Ga, Sc, REE и др.) или комплекса элементов и предложены критерии их выявления в угольных пластах и месторождениях. Россия обладает колоссальными ресурсами угля и полнообъемная оценка всех угленосных бассейнов и месторождений на комплекс ценных и токсичных элементов-примесей в настоящее время не представляется возможной. Решение такой крупной задачи возможно только на основе крупной государственной программы со значительным финансированием. Однако ее решение назрело уже сейчас. Это могло бы способствовать решению проблемы загрязнения окружающей среды от использования угля в теплоэнергетике, стать заделом в обеспечении страны сырьевыми ресурсами редких и благородных металлов. Китай в настоящее время ведет промышленную добычу из углей германия и лития. Работы по разработке моделей накопления аномальных концентраций различных металлов (Ge, Li, Au, REE, Sc) велись и ведутся в России, Китае и ряде других стран (Я.Э. Юдович, В.В. Середин, С.И. Арбузов, В.И. Вялов, А.П. Сорокин, R.B. Finkelman, J. Hower, D. Ren, S. Dai, Y. Sun и др). Наиболее разработаны модели формирования ураноносных, германиеносных и золотоносных углей. В последние годы активно изучается редкоземельная минерализация, связанная с угленосными отложениями. Пока еще слабо изучены условия накопления других ценных и токсичных металлов. Ближайшая задача - это создание обобщенных геолого-геохимических моделей формирования угольных месторождений с разными уровнями накопления ценных и токсичных элементов, разработка критериев оценки металлоносных угольных месторождений, выявление и вовлечение металлоносных углей в производство с целью расширения минерально-сырьевой базы и минимизации экологического ущерба от сжигания углей. Несмотря на то, что угли - основной источник германия для промышленности, их редкометалльный потенциал в основном до сих пор не реализован. Не ясны перспективы благороднометалльного оруденения в углях. Эти исследования имеют фундаментальную научную и практическую значимость. Целью проекта является разработка критериев выявления металлоносных углей на основе разработки моделей их формирования для наращивания ресурсной базы редких, благородных и радиоактивных металлов за счет комплексного использования углей и углеотходов. Основные задачи исследований - оценка уровней накопления, закономерностей распределения и форм нахождения ценных (благородных, редких, редкоземельных, радиоактивных) и токсичных элементов-примесей в угольных месторождениях и бассейнах азиатской части России и сопредельных территорий; каталогизация аномальных по уровням накопления ценных и токсичных элементов-примесей угольных пластов и месторождений региона; разработка геолого-геохимических моделей формирования основных типов металлоносных углей; разработка региональных и локальных критериев выявления металлоносных углей, оценка редкометалльного потенциала угольных бассейнов и месторождений Сибири и Дальнего Востока России. Авторы проекта провели уже большую работу по геохимической оценке углей азиатской части России, Моноголии, Казахстана, Ирана и Китая и обладают уникальной базой геохимических данных с более чем 10 тыс высококачественных анализов углей и углевмещающих пород. В рамках проекта планируется доизучение территории, теоретическое обобщение этих данных, каталогизация аномалий, разработка моделей образования основных типов металлоносных углей, а также разработка критериев их прогнозирования и выявления. Современная аналитическая база и опыт исполнителей позволяет провести такие исследования на высоком уровне, не уступающем лучшим достижениям в мировой практике. Эти результаты будут иметь большое значение не только для отечественной, но и для мировой науки и экономики, так как будут получены не только качественно новые знания, но и намечены пути, которые позволят вовлечь в промышленное производство огромный пока эффективно не использующийся ресурсный потенциал, заключенный как непосредственно в углях, так и в отходах их сжигания, обеспечить, наряду с техническими решениями, экологическую безопасность топливной энергетики на угольном сырье путем обеспечения качества и безопасности используемого сырья. В перспективе на базе металлоносных углей могут быть созданы крупные производства по переработке золошлаковых и других отходов добычи и использования угля, что обеспечит решение ряда социальных задач, в том числе продление сроков деятельности горнодобывающих предприятий, часто имеющих градообразующее значение, улучшить экологическую обстановку в промышленных регионах.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Арбузов С.И., Чекрыжов И.Ю., Финкельман Р.Б., Сунь Ю.Ж., Жао К.Л., Блохин М.Г., Зарубина Н.В. Comments on the geochemistry of rare-earth elements (LA, CE, SM, EU, TB, YB, LU) with examples from coals of north Asia (Siberia, Russian far East, North China, Mongolia, and Kazakhstan) International Journal of Coal Geology (год публикации - 2019)
10.1016/j.coal.2018.10.013

2. Ильенок С.С., Арбузов С.И. Металлоносные угли Азейского место-рождения Иркутского угольного бассейна Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, Т. 329. №8. – С.132-144 (год публикации - 2018)

3. Арбузов С.И., Спирс Д.А., Вергунов А.В., Ильенок С.С., Межибор А.М., Иванов В.П., Зарубина Н.А. Geochemistry, Mineralogy, and Genesis of Rare Metal (Nb-Ta-Zr-Hf-Y- REE-Ga) Coals of the Seam XI in the South of Kuznetsk Basin, Russia Ore Geology Reviews, Vol. 113, 103073 (год публикации - 2019)
10.1016/j.oregeorev.2019.103073

4. Спирс Д.А., Арбузов С.И. A geochemical and mineralogical update on two major tonsteins in the UK Carboniferous Coal Measures International Journal of Coal Geology, vol.210, 103199 (год публикации - 2019)
10.1016/j.coal.2019.05.006

5. Арбузов С.И., Чекрыжов И.Ю., Финкельман Р.Б., Сунь Ю.З., Жао К.Л., Ильенок С.С., Блохин М.Г., Зарубина Н.В. Comments on the geochemistry of rare-earth elements (La, Ce, Sm, Eu, Tb, Yb, Lu) with examples from coals of north Asia (Siberia, Russian far East, North China, Mongolia, and Kazakhstan) International journal of coal geology, vol. 206, P.106-120 (год публикации - 2019)
10.1016/j.coal.2018.10.013

6. Арбузов С.И., Финкельман Р.Б., Ильенок С.С., Маслов С.Г., Межибор А.М., Блохин М.Г. Modes of occurrence of rare-earth elements (La, Ce, Sm, Eu, Tb, Yb, Lu) in coals of Northern Asia Solid Fuel Chemistry, Vol.53, N.1, pp.1-21 (год публикации - 2019)
10.3103/S0361521919010026

7. Вергунов А.В., Арбузов С.И., Соболенко В.М. Минералогия и геохимия тонштейнов в углях Бейского месторождения Минусинского бассейна Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, Geo Assets Engineering, Vol. 330, N. 2, P. 155-166 (год публикации - 2019)
10.18799/24131830/2019/2/116

8. Томсон Л.Н., Финкельман Р.Б., Арбузов С.И. Water-rock interactions: The formation of an unusual mineral assemblage found in a Siberian coal E3S Web of Conferences, Vol. 98, 01050 (год публикации - 2019)
10.1051/e3sconf/20199801050

9. Вялов В.И., Наставкин А.В. Concentration Levels of Industrially Valuable Trace Elements in Coals Solid Fuel Chemistry, Vol. 53 N 5 pp. 314-318 (год публикации - 2019)
10.3103/S0361521919050112

10. Вялов В.И., Богомолов А.Х., Наставкин А.В., Кузеванова Е.В., Шишов Е.П., Чернышев А.А. Ценные металлы в углях арктической зоны России Георесурсы, Vol. 21, N 2, pp. 53-62 (год публикации - 2019)
10.18599/grs.2019.2.53-62

11. Олейникова Г.А., Вялов В.И., Фадин Ю.Ю. Distribution of Trace Elements in Brown Coals from the Amur River Region and in Their Submicron Fractions Solid Fuel Chemistry, Vol. 53, N 3, pp. 175-183 (год публикации - 2019)
10.3103/S0361521919030078

12. Ильенок С.С., Чекрыжов И.Ю., Арбузов С.И., Иванов В.В., Блохин М.Г. Формы нахождения редких элементов в бурых углях участка «Спецугли» Павловского месторождения (Приморье) Геология на окраине континента. Дальневосточный федеральный университет (Владивосток), с. 52-54 (год публикации - 2019)

13. Арбузов С.И., Вергунов А.В., Ильенок С.С., Иванов В.А., Иванов В.П., Соктоев Б.Р. Геохимия, минералогия и генезис редкометалльно-угольного месторождения в пласте XI на юге Кузнецкого бассейна Геосферные исследования, №2, С.35-61 (год публикации - 2019)
10.17223/25421379/11/3

14. Чекрыжов И., Тарасенко И., Вах Е., Высоцкий С. The unique Abramovka REE-rich mineralization is a potential source of REE for the Pavlovsk coals deposit (Primorsky Krai, Russia) E3S Web Conf. 16th International Symposium on Water-Rock Interaction (WRI-16) and 13th International Symposium on Applied Isotope Geochemistry (1st IAGC International Conference). EDP Sciences, E3S Web of Conferences 98, 01007 (2019) (год публикации - 2019)
10.1051/e3sconf/20199801007

15. Арбузов С.И., Вергунов А.В. Вулканогенная пирокластика как фактор формирования Nb(Ta)-Zr(Hf)-REE-Ga оруденения в углях (на примере Сибири) Крупные изверженные провинции в истории Земли: мантийные плюмы, суперконтиненты, климатические изменения, металлогения, формирование нефти и газа, планеты земной группы. Тезисы 7 Международной конференции. Томск: Изд-во Томского ЦНТИ, 2019. - С.177-178 (год публикации - 2019)
10.17223/9785897024568

16. Вялов В.И., Гуревич А.Б., Волкова Г.М., Скиба Д.А., Шишов Е.П., Чернышев А.А. Коксующиеся угли Арктической зоны России Георесурсы, Т.21.№3.C.107-124 (год публикации - 2019)
10.18599/grs.2019.3.107-124

17. Оипова Н., Ткачева Е., Арбузов С., Язиков Е.Г., Матвеенко И. Mercury in Coals and Soils from Coal-Mining Regions Solid Fuel Chemistry, Vol. 53, No. 6, pp. 411–417. (год публикации - 2019)
10.3103/S036152191907005X

18. Павлюткин Б.И., Петренко Т.И., Чекрыжов И.Ю., Нечаев В.П., Мур Т.А. The plant biostratigraphy of the Cenozoic coal-bearing formations in Primorye, Russian Far East International Journal of Coal Geology, Volume 220, 103414 (год публикации - 2020)
10.1016/j.coal.2020.103414

19. Вялов В.И., Олейникова Г.А., Наставкин А.В. Distribution of Germanium in Coals of the Pavlovsk Deposit Solid Fuel Chemistry, V. 54, (3), pp. 163-169 (год публикации - 2020)
10.3103/S0361521920030118

20. Вялов В.И., Наставкин А.В., Шишов Е.П. Особенности распределения сопутствующих германию промышленно ценных микроэлементов в углях Павловского месторождения (участок “Спецугли”) Химия твердого топлива, №1, С.17-28 (год публикации - 2021)
10.31857/S0023117721010084

21. Арбузов С.И., Ильенок С.С., Чекрыжов И.Ю. Формы нахождения германия и вольфрама в германий-угольном месторождении Спецугли (Дальний Восток) Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, Т.331, №11, С.60-77 (год публикации - 2020)
10.18799/24131830/2020/11/2886

Публикации