Природа редкометалльного Nb-Zr-Ta-Hf-РЗЭ оруденения в углях Кузбасса и Минусинского бассейна

В процессе исследования были изучены минералого-геохимические особенности Nb-Ta-Zr-Hf-REE оруденения в углях, на примере XI пласта Кузнецкого и XXX пласта Минусинского бассейнов, и рассмотрена природа его формирования. В результате было установлено крайне неравномерное распределение Zr, Hf, Ta, Nb и REE в угле и золе угля в вертикальном разрезе пластов. Распределение редких элементов подчеркивает их связь с вулканогенными пирокластическими горизонтами и отражает геохимическую зональность, которая обусловлена перераспределением химических элементов при участии водных растворов. Полученные результаты могут быть использованы при корреляции угольных пластов в различных угольных бассейнах.

РЕФЕРАТ ………………………………………………………………………………………………….. 8

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………… 13

1 КУЗНЕЦКИЙ УГОЛЬНЫЙ БАССЕЙН …………………………………………………. 15

1.1 Геолого-экономическая характеристика района …………………………….. 15

1.2 Геологическая изученность территории ………………………………………… 18

1.3 Особенности геологического строения Кузнецкого бассейна…………. 19

1.4 Угленосность и качество углей ………………………………………………………… 20

1.5 Характеристика объекта исследования …………………………………………….. 21

2 МИНУСИНСКИЙ УГОЛЬНЫЙ БАССЕЙН …………………………………………… 25

2.1 Географо-экономическая характеристика района ……………………………… 25

2.2 История геологической изученности ………………………………………………… 27

2.3 Геологическое строение Изыхского месторождения …………………………. 28

2.4 Угленосность Изыхского месторождения …………………………………………. 33

2.5 Характеристика объекта исследования …………………………………………….. 34

3 ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ……………………………………………… 36

3.1 Опробование угленосных отложений ……………………………………………….. 36

3.2 Лабораторно-аналитические исследования ………………………………………. 37

3.2.1 Пробоподготовка ……………………………………………………………………….. 37

3.2.2 Инструментальный нейтронно-активационный анализ (ИНАА) ….. 38

3.2.3 Метод масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-
MS)…………………………………………………………………………………………………….. 39
3.2.4 Рентгенофазовый анализ (РФА) ………………………………………………….. 39

3.2.5 Другие методы анализа ………………………………………………………………. 41

3.3 Обработка информации ……………………………………………………………………. 41
4 ГЕОХИМИЯ РЕДКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В УГЛЯХ …………………………………… 43

4.1 Оценка редкометалльной геохимической специализации углей ………… 43

4.1.1 Кузнецкий угольный бассейн (XI пласт)……………………………………… 43

4.1.2 Минусинский угольный бассейн (XXX пласт) …………………………….. 46

4.2 Основные закономерности распределения редких элементов в углях .. 48

Латеральная изменчивость………………………………………………………………….. 49

Вертикальная изменчивость ……………………………………………………………….. 50

4.3 Формы нахождения и условия накопления редких элементов в углях .. 54

5 ПРИРОДА РЕДКОМЕТАЛЛЬНОГО NB-ZR-TA-HF-REE ОРУДЕНЕНИЯ В
УГЛЯХ…………………………………………………………………………………………………….. 68

6 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ…………………………………………………………………………. 75

6.1 Технико-экономическое обоснование продолжительности и объема
лабораторных работ ………………………………………………………………………………. 75

6.2 Расчет затрат времени и труда по видам работ …………………………………. 77

6.3 Нормы расхода материалов ……………………………………………………………… 78

6.4 Общий расчет сметной стоимости работ…………………………………………… 80

7 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ НАУЧНО-
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ
МЕТАЛЛОНОСНЫХ УГЛЕЙ КУЗБАССА И МИНУСИНСКОГО
БАССЕЙНА …………………………………………………………………………………………….. 82

7.1. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ….. 82

7.2. Производственная безопасность ……………………………………………………… 85

7.2.1 Анализ вредных и производственных факторов ………………………….. 85

7.3. Экологическая безопасность……………………………………………………………. 91

7.4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………………… 92
Заключение ……………………………………………………………………………………………… 94

Список использованной литературы …………………………………………………………. 96

Приложение А ……………………………………………………………………………………….. 102

Угли пласта XXX Минусинского угольного бассейна и XI пласта
Кузнецкого бассейна представляют из себя полиметалльные руды Zr-Hf-Ta-
Nb-REE состава. Формирование такого рода оруденения связано с наличием
в угольных пластах породных горизонтов небольшой мощности, которые
аномально обогащены цирконием, гафнием, ниобием, танталом и
некоторыми другими элементами.
Проведенные исследования показывают, что пирокластический
материал, захороненный в угольных пластах, обуславливает формирование
столь специфических геохимических ассоциаций. Распределение Zr, Hf, Ta,
Nb и REE в угле и золе угля в вертикальном разрезе пластов подчеркивает их
связь с вулканогенными пирокластическими горизонтами (тонштейнами) и
отражает геохимическую зональность, которая обусловлена
перераспределением химических элементов при участии водных растворов.
Особенно отчетливо это проявлено для редкоземельных элементов.
Нормированные графики распределения редкоземельных элементов
показали, что XI пласт в Кузбассе по геохимическим особенностям близок к
верхней пачке пласта XXX Минусинского бассейна. Вероятно, оба они
сформировались под воздействием однотипной и, возможно, одновозрастной
вулканогенной пирокластики. Проведенные исследования не могут
подтвердить этого однозначно. В связи с тем, что в каждом угольном
бассейне своя схема корреляции угольных пластов с другими названиями, то
для подтверждения данного факта необходимо поведение
специализированных работ по корреляции угольного разреза между
Кузнецким и Минусинским бассейнами.
Основными концентраторами REE как в пробах угля, так и в породных
горизонтах выступают фосфатные минералы, преимущественно, монацит.
Кристаллы циркона сосредоточены в алюмосиликатном веществе угля.
Также повсеместно распространены оксиды титана с примесью Nb и Zr.
Данные подтверждены электронной микроскопией.
В процессе сжигания изучаемых углей, образуются золошлаки,
аномально обогащенные Zr, Nb, Ta, Hf и РЗЭ. Полученные золы подлежат
комплексной переработке с извлечением группы редких металлов.