About relationship between germanium concentration and the content of toxic elements and total sulfur in the coal
DOI:
https://doi.org/10.33271/crpnmu/71.145Keywords:
toxic elements, germanium, sulfur, coal seam, regression analysis, cluster analysis, distribution histogram, normalized contentAbstract
Purpose. To establish and analyze the relationship between the concentrations of germanium and toxic elements and the sulfur content of the general coal seam с8нof the Dniprovska mine. Methodology. The factual basis of the work was the results of 370 analyzes of germanium, beryllium, fluorine, mercury and arsenic and total sulfur in the central certified laboratories of production geological exploration organizations of Ukraine from the material of reservoir samples obtained by production and research enterprises and organizations. Ge content was determined by quantitative emission spectral analysis. The quality of the results of the analyzes (correctness and reproducibility) was evaluated as the significance of the mean systematic error, which was tested using the Student's criterion, and the significance of the mean random error, which was tested using the Fisher criterion. At the initial stage of primary geochemical information processing, the values of the main descriptive statistical indicators were calculated using the STATISTICA 13.3 and IBM SPSS Statistics 22 programs, the frequency histograms of Ge content and reservoir thickness were constructed, and the characteristics of the distribution of these parameters were established. To achieve the goal set in the work, in the research process, correlation and regression analysis was carried out using the methods implemented in the most popular professional statistical software platforms "STATISTICA" and "SPSS" and their analysis was performed in geological terms. Findigs. In the work, the regularities of the relationship between the concentration of germanium and the content of toxic elements and total sulfur in the coal seam с8нof the Dniprovska mine are established. Inherent to the considered impurity elements, the general diverse form of their presence in coal allows us to treat the regularities established with the help of correlation and regression analysis as a kind of trend of dependencies between them, which was realized in the specific geological conditions of the с8нseam of the Dniprovska mine. Scientific novelty. It consists in establishing the non-compliance of the samples of all considered elements with the normal or lognormal distribution law, while in all cases the polymodality of the distribution of indicators is recorded, which is confirmed by analytical calculations of the correspondence of the empirical distributions of the studied parameters of the Gaussian distribution using the Kolmogorov-Smirnov, Shapiro-Wilk, Lilliefors criteria and Pearson's хі-square agreement. Practical significance. It consists in the fact that for a more realistic assessment of the central tendency of the content of Ge and toxic elements and total sulfur, it is necessary to use the median values instead of the values of the arithmetic mean. It was established that there is a very low correlation between the concentrations of germanium and toxic elements and total sulfur, therefore, the extraction of germanium from the coal seam will not be accompanied by their significant accumulation during technological processes.References
1. Наумов, А.В. (2007). Світовий ринок германію та його перспективи. Изв. вузов. Цв. Металлургия, 4 . 32-40.
2. Ішков, В.В., Козій, Є.С., & Клименко, А.Г. (2021). Особливості розподілу германію у вугільному пласті c 1 шахти «Дніпровська». Міжнародна науково-технічна конференція «Проблеми розвитку гірничо-промислових районів» , 42-50.
3.Ішков, В.В., Козій, Є.С., & Сливний, С.О. (2021). Про розподіл германію у вугільному пласті с 8 в поля шахти «Західно-Донбаська». Міжнародна конференція молодих вчених «Геотехнічні проблеми розробки родовищ» , 27-32.
4. Гольдшмидт, В. М. (1930). "Ueber das Vorkommen des Germaniums in Steinkohlen und Steinkohlenprodukten". Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen, Mathematisch-Physikalische Klasse , 141-167.
5. Ишков, В.В., & Козий, Е.С. (2014). О классификации угольных пластов по содержанию токсичныхэлементов с помощью кластерного анализа. Збірник наукових праць НГУ, 45 , 209-221.
6. Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2017). Про розподіл токсичних і потенційно токсичних елеме-нтів у вугіллі пласта с10в шахти «Дніпровська» Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району Донбасу. Збірник наукових праць «Геотехнічна механіка», 133 , 213-227.
7. Ішков, В.В. Козій, Є.С., Циба, А.С., & Пономаренко, О.В. (2021). Особливості розподілу деяких токсичних та потенційно токсичних елементів у вертикальному розрізі вугільних пластів Донбасу. Всеукраїнська науково-практична конференція «Актуальні проблеми на-уково-промислового комплексу регіонів» , 80-82.
8. Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2017). Про розподіл токсичних і потенційно токсичних елементів у вугіллі пласта с7н шахти "Павлоградська" Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району. Вісн. Київ. нац. ун-ту. Геологія, 79 (4). 59-66. https://doi.org/10.17721/1728-2713.79.09
9. Ішков, В.В. (1999). Проблеми геохімії «малих» і токсичних елементів у вугіллі України. Наук. вісник НГА України, 1 , 128-132.
10. Козій, Є.С., & Ішков, В.В. (2017). Класифікація вугілля основних робочих пластів Павло-градсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту токсичних і потен-ційно токсичних елементів. Зб. наук. пр. «Геотехнічна механіка», 136 , 74-86.
11. Козар, М.А., Ішков, В.В., Козій, Є.С., & Стрєльник, Ю.В. (2021). Токсичні елементи мінеральної та органічної складової вугілля нижнього карбону Західного Донбасу. Геологічна наука в незалежній Україні: Збірник тез наукової конференції Ін-ту геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України, 55-58.
12. Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2020). Розподіл ртуті у вугільному пласті c7н поля шахти «Павлоградська». Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: «Гірничо-геологічна», 1-2 (23-24), 26-33. https://doi.org/10.31474/2073-9575-2020-3(23)-4(24)-26-33
13. Ішков, В.В., & Козій, Є.С. Розподіл арсену та ртуті у вугільному пласті k5 шахти "Капітальна", Донбас. Мінерал. журн. 2021, 43 (4), 73-86. https://doi.org/10.15407/mineraljournal.43.04.073
14. Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2020). Деякі особливості розподілу берилію у вугільному пласті k5 шахти «Капітальна» Красноармійського геолого-промислового району Донбасу. Вісник ОНУ. Сер.: Географічні та геологічні науки, 25 (1(36)), 214-227. https://doi.org/10.18524/2303-9914.2020.1(36).205180
15. Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2020). Особливості розподілу свинцю у вугільних пластах До-нецько-Макіївського геолого-промислового району Донбасу. Вид-во ІГН НАН України. Серія тектоніка і стратиграфія, 47 , 77-90.
16. Kozar, M.А., Ishkov, V.V., Kozii, Ye.S., & Pashchenko, P.S. (2020). New data about the distri-bution of nickel, lead and chromium in the coal seams of the Donetsk-Makiivka geological and industrial district of the Donbas. Journ. Geol. Geograph. Geoecology, 29(4) , 722-730. https://doi.org/10.15421/112065
17. Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2019). Аналіз поширення хрому і ртуті в основних вугільних пластах Красноармійського геолого-промислового району. Вид-во ІГН НАН України. Се-рія тектоніка і стратиграфія, 46 , 96-104. https://doi.org/10.30836/igs.0375-7773.2019.208881
18. Нестеровський, В.А., Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2020). Токсичні і потенційно токсичні елементи у вугіллі пласта с8н шахти «Благодатна» Павлоградсько-Петропавлівського гео-лого-промислового району. Вісник Київського національного університету. Геологія, 88 (1), 17-24. http://doi.org/10.17721/1728-2713.88.03
19. Ішков, В.В., Козій, Є.С., & Стрєльник, Ю.В. (2021). Результати досліджень розподілу кобальту у вугільному пласті k 5 поля ВП «шахта «Капітальна». Збірник праць Всеукраїнської конференції «Від мінералогії і геогнозії до геохімії, петрології, геології та геофізики: фундаментальні і прикладні тренди ХХІ століття» (MinGeoIntegration XXI) , 178-181.
20. Козій, Є.С. (2017). Особливості розподілу токсичних і потенційно токсичних елементів у вугіллі пласта с 10 в шахти «Сташкова» Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промис-лового району. Збірник наукових праць «Геотехнічна механіка», 132 , 157-172.
21. Ішков, В.В., Козій, Є.С., Киричок, В.О.,&Стрєльник, Ю.В. (2021). Перші відомості про розподіл свинцю у вугільному пласті k 5 поля ВП «Шахта «Капітальна». Міжнародна науково-практична конференція «Технології і процеси в гірництві та будівництві» , ДонНТУ , 76-86.
22. Ішков, В.В., Козій, Є.С., Завгородня, В.О., & Стрєльник, Ю.В. (2021). Перші дані про розподіл кобальту у вугільному пласті k 5 поля ВП «Шахта «Капітальна». Міжнародна науково-практична конференція «Технології і процеси в гірництві та будівництві», ДонНТУ, 55-64.
23. Ішков, В.В., Козій, Є.С., Капшученко, Є.О., & Стрєльник, Ю.В. (2021). Попередні дані про особливості розповсюдження нікелю у вугільному пласті k 5 поля ВП «Шахта «Капітальна». Міжнародна науково-практична конференція «Технології і процеси в гірництві та будівництві», ДонНТУ, 21-31.
24. Ishkov, V.V., Kozii, Ye.S., Chernobuk, O.I., Pashchenko, P.S., & Lozovyi, A.L. (2022). Results of correlation and regression analysis of germanium concentrations with thickness and ash content of coal seam c 8 в of Dniprovska mine field (Ukraine). Proceedings of the ХХIX International Scientific and Practical Conference «Trends in science and practice of today» , Stockholm, Sweden ,95-104. https://doi.org/10.46299/ISG.2022.1.29
25. Ішков В.В., Козій Є.С., Найден К.В., & Сливний С.О. (2020). Деякі особливості розподілу миш'яку у вугільному пласті с 8 в поля шахти «Західно-Донбаська». Проблеми розвитку гірничо-промислових районів: матеріали IІ-ї міжнародної науково-технічної конференції, ДонНТУ , 91–94.
26. Ішков, В.В., Козій, Є.С., Івінська, В.О., & Снігур, А.Д. (2020). Про розподіл берилію у вугільному пласті k 5 поля шахти «Капітальна» Проблеми розвитку гірничо-промислових районів: матеріали IІ-ї міжнародної науково-технічної конференції, ДонНТУ , 73–77.
27. Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2022). Кореляційно-регресійний аналіз вмісту германію з потужністю та зольністю вугільного пласта с8н шахти «Дніпровська». Від мінералогії і геогнозії до геохімії, петрології, геології та геофізики: фундаментальні і прикладні тренди ХХІ століття (MinGeoIntegration XXI): збірник праць Всеукраїнської конференції, Київ: КНУ ім. Т. Шевченка , 129-134.
28. Ishkov, V.V., Yerofieiev, A.M., Hryhoriev, O.Y., Kozar, M.А., & Bartashevsky, S.Y. (2022). Classification of deposits of the Dnipro-Donetsk oil and gas region by the content of metals in oils. Geology, Geography and Geoecology, 1 (3), 467-483. https://doi.org/10.15421/112243
29. Єрофєєв, А.М., Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2021). Особливості впливу основних геолого-технологічних показників нафтових родовищ України на вміст ванадію. Матеріали II Міжнародної наукової конференції «Сучасні проблеми гірничої геології та геоекології» . 115-120.
30. Єрофєєв, А.М., Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2021). Особливості впливу геологотехнологічних показників деяких родовищ на вміст ванадію у нафті. Матеріали VIІІ Всеукраїнської науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених «Перспективи розвитку гірничої справи та раціонального використання природних ресурсів», 43-46.
31. Yerofieiev, A.M., Ishkov, V.V., & Kozii, Ye.S. (2021). Influence of main geological and technical indicators of Kachalivskyi, Kulychykhinskyi, Matlakhovskyi, Malosorochynskyi and Sofiivskyi deposits on vanadium content in the oil. International Scientific & Technical Conference «Ukrainian Mining Forum» , 177-185.
32. Єрофєєв, А. М., Ішков, В. В., Козій, Е. С., & Барташевський, С. Є. (2021). Дослідження методів кластеризації родовищ нафти Дніпровсько-Донецької западини з метою створення їх класифікації за вмістом металів (на прикладі V). Наукові Праці ДонНТУ . Серія Гірничо - Геологічна , 1 – 2 (25–26), 83-93. https://doi.org/10.31474/2073-9575-2021-1(25)-2(26)-83-93
33. Yerofieiev, A.М., Ishkov, V.V., Kozii, Ye.S., & Bartashevskiy, S.Ye. (2021). Geochemical fea-tures of nickel in the oils of the Dnipro-Donetsk basin. Collection of scientific works "Geotech-nical Mechanics", 160 , 17-30. https://doi.org/10.15407/geotm2021.160.017
34. Ішков, В.В., & Козій, Є.С. (2022). Кореляційно-регресійний аналіз вмісту германію з потужністю та зольністю вугільного пласта с 8 н шахти «Дніпровська». Від мінералогії і геогнозії до геохімії, петрології, геології та геофізики: фундаментальні і прикладні тренди ХХІ століття (MinGeoIntegration XXI): збірник праць Всеукраїнської конференції, Київ: КНУ ім. Т. Шевченка , 129-134.
35. Ishkov, V.V., Kozii, Ye.S., Chernobuk, O.I., & Lozovyi, A.L. (2022). Results of dispersion and spatial analysis of the germanium distribution in coal seam c 8 в of Zahidno-Donbaska mine field (Ukraine). Proceedings of the ХХVIII International Scientific and Practical Conference. «Science and practice, actual problems, innovations», Milan, Italy , 66-73. https://doi.org/10.46299/ISG.2022.1.28
36. Ішков, В.В., Козій, Є.С., Чернобук, О.І., Козар, М.А., & Стрілець, О.П. (2022). Особливості просторового розподілу германію у вугільному пласті с 4 поля шахти «Самарська», Україна. Innovative areas of solving problems of science and practice: proceedings of the 7th International scientific and practical conference, Oslo, Norway , 160-169.
37. Ішков, В.В., Козій, Є.С., & Чернобук, О.І. (2022). Зв'язок германію із зольністю у вугільному пласті с 10 в шахти «Дніпровська». Технології і процеси у гірництві та будівництві: збірка тез науково-практичної конференції, Луцьк : ДНВЗ «ДонНТУ» , 25-33.
38. Ішков В.В., Козій Є.С., & Клименко А.Г. (2021). Особливості розподілу германію у вугільному пласті c 1 шахти «Дніпровська». Проблеми розвитку гірничо-промислових районів: матеріали IV-ї міжнародної науково-технічної конференції, ДонНТУ , 42–50.
39. Harris, L.A., Barrett, H.E., & Kopp, O.C. (1981). Elemental concentrations and their distribution in two bituminous coals of different paleoenvironments. Int. J. Coal. Geol., 1 (2), 175-193.
40. Spears, D. A., & Zheng, Y. (1999). Geochemistry and origin of elements in some UK coals. Int. J. Coal Geol., 38 (3-4), 161-179.
41. Finkelman, R. B. (1980). Modes of occurrence of trace elements in coal. Ph. D. Dissertation , College Park: Dept. Chem., University of Mariland , 302 pp.
42. Корниенко, Т. Г. (1962). Исследование форм вхождения германия в бурые угли. Азерб. хим. журн., 3, 125-131.
43. Николаева, Э. П. (1967). О парагенезисе германия и вольфрама в буром угле. Узб. геол. журн., 1 , 22-26.
44. Адамчук, И.П., Сасина, В.Н., Пачаджанов, Д.Н., & Румянцева, З.А. (1985). Геохимическая характеристика бурых витринитовых углей. Изв. АН Тадж. ССР. Отд. физ.-мат., хим. и геол. наук., 3 (97), 42-47.
45. Шпирт, М.Я., & Сендульская, Т.И. (1969). Распределение германия и типы его соединений в твердом топливе. Хим. тверд, топлива, 2, 3-11.
46. Palmer, C. A., Krasnow, M. R., Finkelman, R. B., & D'Angelo, W. M. (1993). An evaluation of leaching to determine modes of occurrence of selected toxic elements in coal. J. Coal Qual., 12 (4), 135-141.
47. Querol, X., Klika, Z., Weiss, Z. et al. (2001). Determination of elementaffinities by density fractionation of bulk coal samples. Fuel, 80 (1), 83-96.
48. Cecil, C.B., Stanton, R.W., Allshouse, S.D., Finkelman, R.B., & Greenland, L.P. (1979). Geologic controls on element concentrations in the Upper Freeport coal bed. Amer. Chem. Soc. Prepr., Fuel Chem. Div., 24 (1), 230-235.
49. Юдович, Я. Э., & Шасткевич, Ю. Г. (1986). Зольность углей и содержание в них редких элементов. Изв. высш. учебн. завед. Геол. и разведка, 9, 68-76.
Downloads
Published
Issue
Section
License
All articles are published under the Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.
Authors are permitted and encouraged to deposit the final published version of their article, or the Author's Accepted Manuscript (AAM), in institutional or subject-specific open-access repositories (including the university's own institutional repository, CORE, Zenodo, or Figshare), ensuring maximum visibility, accessibility, and impact of the publication.
