Ископаемые угли содержат широкий комплекс редких элементов и цветных металлов, концентрация которых обычно не превышает 0,1 %. Их обозначают условным названием «малые элементы». Используются также термины «редкие рассеянные элементы» или «элементы-примеси». Угли и вмещающие их породы содержат около 50 малых элементов, из которых постоянно присутствуют 16—20 (в пределах чувствительности массовых методов анализа): В, Р, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Zn, Ga, Ge, Sr, As, Y, Zr, Mo, Ba, La, Pb. Для отдельных регионов в пределах чувствительности массовых спектральных анализов отмечаются W, Nb, Ag, Bi. По большинству бассейнов содержание In, Cd, Ti, Ta, Hf ниже предела чувствительности анализов; по единичным пробам устанавливаются аномально высокие содержания. Для определения Se, Hg, В, Cs, Re, Au, Pt, Ir, Cl, Br, I требуются специальные методы анализа. Массовый полуколичественный эмиссионный спектральный анализ из-за недостаточной чувствительности неприменим.
При изучении малых элементов используется корреляция их фоновых концентраций в угле с петрографическим составом, параметрами, характеризующими стадию метаморфизма, содержанием серы, зольностью и составом золы.
Малые элементы могут входить в состав органической части углей (в сорбированном состоянии, в виде солей органических кислот, в составе комплексных соединений) или минеральных компонентов (обменные катионы, изоморфные примеси, реже собственные минералы). Так, с органическим веществом связано наличие Ge, W, Be, V, с минеральной частью — Pb, Zn, Cs. Однако роль основного восстановителя и сорбента, обусловливающего высокую концентрацию малых элементов, играет органическое вещество. С повышением стадии метаморфизма углей и, следовательно, уменьшением активных функциональных групп снижается количество малых элементов, находящихся в солеобразной форме и связанных с органической частью угля. В органическом веществе тощих углей и антрацитов, как правило, не наблюдаются высокие содержания малых элементов.
Петрографический состав не определяет общих содержаний малых элементов в угле, но влияет на их распределение в угольном веществе. В гелифицированных компонентах (витринит) отмечаются более высокие по сравнению с углем в целом концентрации Ge, Be, W, V, в отдельных случаях Ga и Sc. Концентрации Ge в витрините в 5—15 раз выше, чем в инертините. Микрокомпоненты группы инертинита содержат пониженные количества малых элементов. Только на стадиях, когда гелифицированные компоненты теряют функциональные группы и способность к сорбции, они за счет повышенной пористости и сорбционной емкости могут концентрировать некоторые малые элементы (угли Ангренского месторождения). Микрокомпоненты группы липтинита характеризуются наиболее низкими концентрациями малых элементов. Иногда в них отмечаются сопоставимые с другими микрокомпонентами концентрации As, Co, Ni, V.
Сульфиды железа диагенетического генезиса обычно обеднены Ge, Be, W, но могут быть обогащены Pb, Zn, Mo. Глинистые компоненты содержат повышенные по сравнению с исходным углем концентрации Ti, Zr, Sc, Ba, Sr, Mn, Pb, U, Cs.
В случае локально-высоких концентраций малых элементов в углях их распределение между микрокомпонентами часто бывает иным. Содержание малых элементов в литотипах углей определяется их микрокомпонентным составом.
Корреляция содержания малых элементов в углях с зольностью отражает формы их нахождения в угле. Корреляция содержания малых элементов с составом золы проводится сопоставлением с содержанием основных золообразуюших элементов (Al, Si, Ca, Mg), реже — сопоставлением с модулями (в основном для бурых и низкометаморфизованных каменных углей). Установлена достаточно четкая корреляция содержаний малых элементов с содержанием серы как для фоновых, так и для рудных концентраций.
Малые элементы в углях оцениваются как сопутствующее сырье, токсичные, технологически полезные и вредные компоненты в топливе, иногда как необходимые микроэлементы в сельском хозяйстве. Содержания малых элементов в углях, а также их характеристика (сопутствующее сырье, вредные или токсичные компоненты) приведены в табл. 3.53.
- Группировка углей по показателям влаги, зольности и содержания серы
- Сера в углях
- Минеральные компоненты и зольность углей
- Влага углей
- Вещественно-геохимическая характеристика неорганической массы углей
- Основные геологические факторы, определяющие качество товарной угольной продукции
- Система кодификации бурых углей (углей низкого ранга)
- Международная система кодификации ископаемых углей среднего и высокого рангов
- Примеры определения марочной принадлежности и кодового номера ископаемых углей
- Отечественная система кодификации ископаемых углей