CC BY
106
УДК 553.94/96.044.14(571.6)
Н.А. Лаврик
ПРОБЛЕМЫ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЮГА ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА
~ШУ* настоящему моменту уже твердо сложилось представле-
-»%. ние, что ископаемый уголь - каменный и бурый - это не только энергетическое сырье, но и бесценный ларец, из которого человек может черпать разнообразные продукты - гуминовые удобрения, продукцию химического производства - краски, лаки; синтетическое жидкое топливо; прекрасные адсорбирующие вещества. Может извлекать ценные компоненты - благородные металлы, редкие элементы. Комплексное использование углей может значительно повысить рентабельность отработки угольных месторождений. Однако, несмотря на то, что в лабораторных условиях исследуются новые технологии получения нетрадиционной продукции, изучаются новые способы извлечения ценных компонентов - уголь по-прежнему используется преимущественно как энергетическое сырье. Положительным является уже то, что в энергетическом балансе страны пересмотрели соотношение в сторону увеличения доли угля.
При обширном понимании комплексного освоения угольных месторождений в данном случае коснемся только двух вопросов: возможности использования углей в химико-техно-логических целях и извлечения редких, редкоземельных и благородных металлов из углей.
В настоящее время по югу Дальнего Востока - это Амурская область, Хабаровский край, ЕАО и Приморский край - на балансе числится 36 месторождений бурых и каменных углей. Месторождения по масштабам мелкие и крупные, с разными горногеологическими условиями и различными качественными характеристиками углей. Из 36 месторождений в 2005 году отрабатывалось только 15 разными компаниями, преимущественно открытым способом. Угли имеют различные физико-химические характери-
стики. В большинстве своем угли высоковлажные, средневысокозольные, с высоким выходом летучих компонентов, малосернистые. Мацеральный состав углей некоторых месторождений, отрабатываемых в настоящий момент (Липовецкое, Ильичевское, Шкотовское, Бикинское, Ушумунское), отличается большим количеством липтобиолитовой составляющей. Качественные характеристики углей приведены в табл. 1.
Исходя из качественных показателей углей и лабораторных опытов многих исследований, можно суммировать возможности нетрадиционного использования ископаемых углей. В табл. 2 приведены обобщения материалов по данному вопросу, касающиеся разрабатываемых в настоящий момент месторождений. Каменные и бурые угли этих месторождений могут использоваться для получения синтетического топлива, гуминовых стимуляторов роста, продуктов глубокой химической переработки и адсорбентов, используемых для очистки вод, что так актуально для Хабаровского края.
По исследованиям последних десятилетий угли, разрабатываемых в настоящий момент месторождений юга дальнего Востока, в повышенных количествах содержат благородные металлы: золото, серебро, платину и элементы платиновой группы, редкие и рассеянные элементы. Эти данные обобщены в табл. 3. Несмотря на это, угли на Дальнем Востоке по-прежнему рассматриваются только как источник энергии.
При планировании модульных углеперерабатывающих заводов, как, например, в Магаданской области [15] с получением жидкого синтетического топлива, сырого горного воска, гуматов, топливных брикетов, остается не использованным зольный остаток, который изначально может содержать высокие концентрации ценных компонентов.
Между тем редкие металлы необходимы в промышленности, их применение способствует научно-техническому прогрессу. Применение редких металлов часто служит одним из показателей развития экономики страны. V, №, ТЯ, Li, 2г используют в металлургии, керамике, для производства стекла, огнеупоров - потребление десятки тонн (цирконий - сотни тонн). 1п, Ga, Яе, Ge, Та используются в электронике - потребление десятки тонн, тантал - более тысячи тонн. Li, Ве, Та, № используются в атомной промышленности [16].
59
Таблица 1
Добыча и качественные показатели бурых и каменных углей отрабатываемых в 2005 г. месторождений юга ДВ
Название Марка угля Добыча Качественные показатели
месторождения (бассейна) (2005 г) (тыс. т) Wг, % А" % V" % 8, % Qdal', ккал/кг Содерж. липтинита
Приморский кр. Партизанский Ж, Т, СС, 80 ,6 1 ,4 12,3 -46,7 5,1 - 37,6 0,18 -2,09 7920 -8670 0-7
Липовецкое Д 550 2,8-4,0 18,0-47,0 41,2-50,0 0,15-0,32 7730-8250 1-85
Ильичевское Д 9 4,4-7,2 26,2-31,3 36,7-44,8 0,18-0,26 7730-8060 19-31
Шкотовское 2Б 229 35,2-41,2 16,5-29,5 51,9-59,4 0,1-0,4 6510-6880 18-25
Павловское 1Б 3109 40,4-44,5 7,4-15,3 53,6-60,9 0,2-0,4 6784-7488 8-10
Раковское 1Б 579 43,0 26,0 54,0 0,5 6590 3-7
Бикинское 1Б, 2Б 5408 18,0-45,0 29,8-37,0 54,2-57,6 0,4-1,0 5990-6240 20-29
Нежинское 2Б 227 28,0-40,0 15,2-35,2 53,0-62,0 0,2 2629-3007 -
Амурская обл. Огоджинское Г, ГЖ 29 25,0-37,0 16,3-41,2 6,0-37,0 0,3-0,5 4923-5521 1-10
Райчихинское 2Б 1689 32,1-38,5 11,0 - 23,0 38,5-45,1 0,2-0,3 6290-7080 2-8
Архаро- Богучанское 2Б, Б 135 42,0 28,0 45,0 0,3 5900 1-7
Ерковецкое 2Б 1738 38,0 17,0-20,0 44,0 0,3-0,4 6250 1-7
ЕАО Ушумунское 2Б 116 34,0 25,0-32,0 50,2-60,1 0,28 6126-6283 8-30
Хабаровский кр. Ургальское Г 1593 4,4-6,9 15,0-31,0 36,7-38,6 0,18-0,26 8040-8020 1-17
Мареканское 2Б 62 39,0 6,0-41,0 52,5-59,7 0,6-0,9 6305 -
09
Таблица 2
Возможности нетрадиционного использования углей [1, 2, 3, 4, 5]
Название месторождения Виды нетрадиционного использования углей
Партизанский б. Подземная газификация углей Получение адсорбентов.
Липовецкое Экстрагирование и производство горного воска. Производство углегуминовых препаратов различного назначения. Получение пластмассы, полукокса, бензина-легроина и керосина, парафинового масла, фенолятов, меллитовая кислота и поверхностно-активные вещества др. Получение полукокса, преимущественно жидких углеводородов. Сырьевая база для наземной и подземной газификации. Получение полимерных гибких кровельных материалов из эпоксидной смолы (ЭФ-15) и угольной пыли для использования в шахтостроении. Кровельные и гидроизоляционные пластины, желоба для укрепления откосов насыпей и кюветов на базе фенопластов и рабдописсита.
Ильичевское Экстрагирование и производство горного воска. Подземная газификация углей. Получение пластмассы, полукокса, бензина-легроина и керосина, парафинового масла, фенолятов, меллитовая кислота и поверхностно-активные вещества.
Шкотовское Получение пластмассы, полукокса, бензина-легроина и керосина, парафинового масла, фенолятов, меллитовая кислота и поверхностно-активные вещества. Сырьевая база для наземной и подземной газификации.
Павловское Экстрагирование и производство горного воска. Производство углегуминовых препаратов различного назначения Производство продуктов химической переработки: получение пластмассы, полукокса, бензина-легроина и керосина, парафинового масла, фенолятов, меллитовая кислота и поверхностноактивные вещества.
Раковское Экстрагирование и производство горного воска. Производство углегуминовых препаратов различного назначения. Производство продуктов химической переработки. Сырьевая база для наземной и подземной газификации.
61
Получение адсорбентов.
Бикинское Экстрагирование и производство горного воска. Производство углегуминовых препаратов различного назначения. Производство продуктов химической переработки. Подземная газификация углей. Получение адсорбентов.
Огоджинское Производство углегуминовых препаратов различного назначения. Сырьевая база для наземной и подземной газификации. Получение адсорбентов.
Райчихинское Производство углегуминовых препаратов различного назначения. Получение адсорбентов.
Архаро-Богучанское Производство углегуминовых препаратов различного назначения. Производство синтетического жидкого топлива Подземная газификация углей. Получение адсорбентов.
Ерковецкое Экстрагирование и производство горного воска. Производство углегуминовых препаратов различного назначения. Получение полукокса, преимущественно жидких углеводородов. Производство продуктов химической переработки. Подземная газификация углей. Получение адсорбентов.
Ушумунское Получение пластмассы, полукокса, бензина-легроина и керосина, парафинового масла, фенолятов, меллитовая кислота и поверхностно-активные вещества. Подземная газификация углей. Получение адсорбентов.
Ургальское Получение полукокса, преимущественно жидких углеводородов Подземная газификация углей. Получение адсорбентов.
Мареканское Экстрагирование и производство горного воска. Производство углегуминовых препаратов различного назначения.
Производство продуктов химической переработки. Получение адсорбентов.
В России большая часть редких металлов отрабатывается в комплексе на Ловозерском и Ковдорском месторождениях с содержаниями редких металлов в десятки раз выше, чем мы имеем пока в углях. Источником редких и благородных металлов могут служить при определенных обстоятельствах и угольные месторождения. В настоящее время разработаны рентабельные технологии и в некоторых случаях из углей получают Ge, Аи, Ga, Sc, и, Y.
В США, Австралии, Венгрии, Польше большое внимание уделяется разработке биологических методов (бактериальное выщелачивание) извлечения ценных элементов из отходов переработки углей.
Но комплексное освоение угольных месторождений на Дальнем Востоке неизбежно столкнется с рядом проблем. При огромных территориях численность населения и общий уровень развития производства незначителен.
Чтобы начать производить нетиповую продукцию из углей, необходимо определить рынок сбыта (хотя в начале XX века липо-вецкие угли находили применение для производства синтетического жидкого топлива, керосина, парафинового масла и фенолятов -и продукция была востребована).
Так как каждое месторождение уникально, и угли при возможной их схожести обладают особыми свойствами и своим набором элементов с повышенным содержанием, практически придется определять технологии получения новой продукции для конкретных условий.
Для редких и благородных металлов необходимо определить спрос на тот или иной элемент и оценить рентабельность извлечения.
Так как нет полной характеристики размещения большинства ценных компонентов в пластах угля ни по площади, ни по разрезу, то реальную картину оценить трудно. Не по всем месторождениям проводились анализы на благородные металлы, и не на весь спектр элементов. Тем не менее «не бывает дыма без огня». Следовательно, изначально должна быть проведена большая работа по опробованию углей и вмещающих пород. (По Западной Сибири такая работа уже проведена С.И. Арбузовым и его коллективом). Для извлечения редких и благородных металлов из углей нужны объемные карты, показывающие содержания элементов по пластам и
63
Таблица 3
Повышенные содержания благородных и редких металлов в ископаемых углях юга ДВ отрабатываемых месторождений. [1, 6 - 14]
Название месторождения Содержания благородных и редких металлов в углях
Партизанский Pt 0,06; Pd 0,011; La, У 30 г/т; TR до 80 г/т; Бс до 13 г/т; №> 30-50 г/т; Zr до 360 г/т угля, Ge до 3050 г/т. Высокие концентрации Ж
Липовецкое Ag до 5 г/т, повышенные содержания Ga, ТК.
Ильичевское Ga в золе 22 г/т
Шкотовское Р1 0,22; Pd 0,01; Ge до 1000 г/т, Ga до 150 г/т.
Павловское Аи 9,0-35,6 г/т, Pt - 2,37 г/т (+ все платиноиды), Ag до 50 г/т; Ge в золе от 2 до 8 г/т, Ве 50-70г/т; уникально высокие содержания La и У, Бе 10 г/т золы и более.
Раковское Повышенные концентрации Ge ср. 110 г/т, Ga и Мо, V.
Бикинское Аи 0,8г/т, Ag 0,15г/т, Р 0,08г/т, содержания У, УЬ, представляющие промышленный интерес. Повышенные концентрации Ge, Ga.
Огоджинское Аи 30 г/т, повышенный фон Бг, Zr
Райчихинское Аи 5-9,0 г/т, Ge в единичных пробах достигает 120 г/т, повышенные содержания 1п, Ga.
Архаро-Богучанское Ge составляет в среднем 42,8 г/т.
Ерковецкое Аи 8,4-58,7 г/т
Ушумунское Аи 8 г/т, Ag 6 г/т, Ga до 26,0 г/т, Be до 200 г/т, Ge до 200 г/т, Se до 300 г/т, Zr до 600 г/т, V - до 200 г/т, У 27 г/т
Ургальское Zr - 119 г/т; КЬ 34 г/т; Ag 0,1 г/т; Li 9 г/т ^ 3,7 г/т; Ga до 20 г/т; №> 7 г/т
Мареканское Во вмещающих породах Аи до 0,6 г/т, V до 6 г/т; Li до 20 г/т.
месторождениям. Необходим подсчет запасов попутных элементов.
Технологии извлечения редких и благородных элементов необходимо включать не только в процесс сжигания углей для энергетических целей, но также и химико-технологической переработки (если свойства углей для этого подходят).
Необходимо учитывать, что на ТЭЦ ДВ сжигается много привозных углей и, следовательно, их элементный состав будет несколько иным.
При отсутствии углеперерабатывающей отрасли самой главной проблемой будет значительное финансирование для выполнения всех необходимых работ.
В настоящий момент комплексное освоение угольных месторождений на юге Дальнего Востока больше носит поисковый и научно-исследовательский характер, чем прикладной, но с перспективой использования в будущем.
------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Угольная база России. Т 5. - М.: Геоинформмарк, 1997
2. Еремин И.В., Броновец Т.М. Марочный состав углей и их рациональное использование. - М.: Наука, 1994
3. Варнавский В.Г., Крапивенцева В.В., Развозжаева Е.П., Кузнецов В.Е. Подземная газификация углей. Перспективные объекты в Хабаровском крае // Доклады научно-практической конференции «Перспективы развития и освоения топливно-энергетической базы Дальневосточного экономического района, углеводородных ресурсов шельфа морей Северо-востока и Дальнего Востока России». -СПб, 1998
4. Зудихин Ю.А. Перспективы рационального использования углей месторождений Приморского края //Материалы первой междунар. научной конференции. - Владивосток, 2001
5. Стратегия развития топливно-энергетического потенциала Дальневосточного экономического района до 2020 г. /Отв. ред. А.П. Сорокин. - Владивосток: Дальнаука, 2001
6. Ценные и токсичные элементы в товарных углях России: Справочник. -М.: Недра, 1996
7. Жаров Ю.Н. Малые элементы в твердых каустобиолитах // Российский химический журнал. - № 5. - 1994
8. Китаев И.В. Золообразующие и малые элементы углей Дальнего Востока. - Владивосток, 1989
9. Крапивенцева В.В. Металлоносность углей Приамурья // Тихоокеанская геология. - 2005. - Т. 24. - № 1. - С.73-84
10. Крапивенцева В.В. Благородные металлы и редкие элементы в углях Хабаровского края //Материалы междунар. конференции. - Биробиджан, 2005. -С.185-189
11. Кузьминых В.М., Сорокин А.П. Миграция и накопление золота при гипер-генных процессах // Вестник ДВО РАН. - 2004. - № 2
12. Седых А.К. Металлоносные угли Приморья // Материалы первой международной конференции «Проблема освоения георесурсов Российского Дальнего Востока и стран АТР. - Владивосток, 2001
13. Эйриш Л.В., Степанов В.А. Платиноносность Дальнего Востока: районирование, закономерности, проблемы // Тихоокеанская геология. - 2002. - Т. 21. -№ 3. - С. 27-39
14. Середин В.В. Генетические типы благороднометального оруденения в угленосных впадинах //Материалы междунар. конф. - Биробиджан, 2005 - С. 181-185
15. Пеканов С.В. Комплексная переработка бурых углей Примагаданской группы месторождений // Разведка и охрана недр. - 2006. - № 11
16. Курков А.В., Котов В.М. Современное состояние и основные направления развития процессов глубокой и комплексной переработки редкометаллического сырья. - Горный журнал. - 2007. - № 2 шгЛ
— Коротко об авторах -----------------------------------------
Лаврик Н. А. - научный сотрудник, Институт горного дела ДВО РАН.
