Proceedings of Petersburg Transport University Proceedings of Petersburg Transport University Известия Петербургского университета путей сообщения 1815-588X 2658-6851 109418 10.20295/1815-588X-2025-4-1053-1059 Общетехнические задачи и пути их решения GENERAL TECHNICAL PROBLEMS AND SOLUTION APPROACH Общетехнические задачи и пути их решения Key Technologies for Treating Coal-Mining Wastes And Extracting Rare Earth Metals Приоритетные направления переработки отвальной породы угольных шахт для получения редких металлов Харламова Алина Вадимовна Harlamova Alina Vadimovna alavina@yandex.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Верех-Белоусова Екатерина Иосифовна Vereh-Belousova Ekaterina Iosifovna kate3152@yandex.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University Saint-Petersburg Russian Federation Луганский государственный университет имени Владимира Даля Луганск Россия Lugansk Vladimir Dahl State University Lugansk Russian Federation 05 12 2025 05 12 2025 22 4 1053 1059 27 08 2025 14 10 2025 https://atjournal.ru/en/nauka/article/109418/view

Исследовать и обосновать возможность получения редких металлов из отвальной породы угольных шахт Луганской Народной Республики. Исследовать минералогический состав складированных отходов угольных шахт и биохимические процессы, протекающие в них. Методы: Проведение эксперимента по биохимическому кислотному выщелачиванию образцов отвальной породы с применением культуры сульфатредуцирующих микроорганизмов Th. Ferrooxidans. Получение чистой культуры микроорганизмов Th. Ferrooxidans с использованием общепринятых микробиологических методик. Результаты: Разработан метод, и предложена технология получения редких металлов галлия и германия из отвальной породы угольных шахт с использованием естественных процессов формирования серной кислоты в породе. В ходе эксперимента эффективность выщелачивания германия составила 1,6 мг/кг породы, а галлия — до 2 мг/кг отвальной породы. Это позволяет рассматривать подобные отходы как потенциальное металлоносное сырье, а для региона — получить положительный экологический и экономический эффект. Практическая значимость: Предложенный способ дает возможность утилизировать отвальную породу со снижением негативного действия отвалов на окружающую среду и получением редких металлов.

To investigate and validate the feasibility of extracting rare earth metals from coal-mining byproducts in the Lugansk People’s Republic. This involves analyzing the mineralogical composition of accumulated waste at coal mines and examining the biochemical processes taking place within. Methods: Conducting experiments on biochemical acid leaching of waste rock samples using a culture of sulfate-reducing Thioferrooxidans microorganisms. Additionally, a pure culture of Thioferrooxidans microorganisms will be obtained through established microbiological techniques. Results: A method has been developed and a technology has been proposed for obtaining the rare metals of gallium and germanium from coal-mine waste rock through the natural processes of sulfuric acid formation within the rock. Experimental results indicated that the leaching efficiency of germanium reached 1.6 mg/kg of rock while gallium achieved up to 2 mg/kg of waste rock. This suggests that such waste can be regarded as a potential source of metal-bearing raw materials, providing both environmental and economic benefits for the region. Practical significance: The proposed method will facilitate the utilization of waste rock, thereby minimizing the adverse environmental impacts associated with waste and promoting the production of rear earth metals.

 Углепородные отвалы редкие металлы алюминий германий галлий биохимическое выщелачивание серная кислота бактерии Th. Ferrooxidans Coal waste deposits rare metals aluminum germanium gallium biochemical leaching sulfuric acid Thioferrooxidans bacteria

Луганщина — край нашей любви и надежды. По материалам годового отчета состояния окружающей среды в Луганской области в 2012 году / Под ред. А. О. Арапова. — Луганск, 2013. — 187 с. Luganschina — kray nashey lyubvi i nadezhdy. Po materialam godovogo otcheta sostoyaniya okruzhayuschey sredy v Luganskoy oblasti v 2012 godu / Pod red. A. O. Arapova. — Lugansk, 2013. — 187 s. Баталин Б. С. Строительная керамика из терриконников Кизеловского угольного бассейна / Б. С. Баталин, Т. А. Белозерова, М. Ф. Гайдай // Стекло и керамика. — 2014. — № 3. — С. 8–10. Batalin B. S. Stroitel'naya keramika iz terrikonnikov Kizelovskogo ugol'nogo basseyna / B. S. Batalin, T. A. Belozerova, M. F. Gayday // Steklo i keramika. — 2014. — № 3. — S. 8–10. Шпирт М. Я. Использование твердых отходов добычи и переработки углей / М. Я. Шпирт, В. Б. Артемьев, С. А. Силютин. — М.: «Горное дело», ООО «Киммерийский центр», 2013. — 432 с. Shpirt M. Ya. Ispol'zovanie tverdyh othodov dobychi i pererabotki ugley / M. Ya. Shpirt, V. B. Artem'ev, S. A. Silyutin. — M.: «Gornoe delo», OOO «Kimmeriyskiy centr», 2013. — 432 s. Shpirt M. Ya. Ecological problems caused by mining and processing with suggestions for remediation / M. Ya. Shpirt, A. K. M. Rainbow. — Millpress, 2006. — 162 p. Shpirt M. Ya. Ecological problems caused by mining and processing with suggestions for remediation / M. Ya. Shpirt, A. K. M. Rainbow. — Millpress, 2006. — 162 p. Nifantov B. F. Mineral resources of Kuzbass for complex deposits providing realization of innovative technologies of deep reprocessing of coal and ores / B. F. Nifantov // Twenthyfifth Annual International Pittsburg coal Conference. Sept. 29 — Oct. 2, 2008. Pittsburg, Pensilvania. — 2008. — Pp. 20–23. Nifantov B. F. Mineral resources of Kuzbass for complex deposits providing realization of innovative technologies of deep reprocessing of coal and ores / B. F. Nifantov // Twenthyfifth Annual International Pittsburg coal Conference. Sept. 29 — Oct. 2, 2008. Pittsburg, Pensilvania. — 2008. — Pp. 20–23. Буравчук Н. И. Использование материалов из горелых пород шахтных отвалов в дорожном строительстве / Н. И. Буравчук, О. В. Гурьянова, Г. Н. Пак // Изв. вузов. Сев.Кавк. регион. Техн. науки. — 2014. — № 6. — С. 75–80. Buravchuk N. I. Ispol'zovanie materialov iz gorelyh porod shahtnyh otvalov v dorozhnom stroitel'stve / N. I. Buravchuk, O. V. Gur'yanova, G. N. Pak // Izv. vuzov. Sev.Kavk. region. Tehn. nauki. — 2014. — № 6. — S. 75–80. Зубова Л. Г. Получение металлов из терриконов угольных шахт Донбасса: монография / Л. Г. Зубова, А. Р. Зубов, Е. И. Верех-Белоусова, Н. В. Олейник. — Луганск: изд-во ВНУ им. В. Даля, 2012. — 144 с. Zubova L. G. Poluchenie metallov iz terrikonov ugol'nyh shaht Donbassa: monografiya / L. G. Zubova, A. R. Zubov, E. I. Vereh-Belousova, N. V. Oleynik. — Lugansk: izd-vo VNU im. V. Dalya, 2012. — 144 s. Гайдай М. Ф. Оценка негативного воздействия террикоников на экологическую ситуацию в угледобывающих районах и пути его снижения / М. Ф. Гайдай, Я. И. Вайсман // Экологические системы и приборы. — 2015. — Вып. 12. — С. 11–21. Gayday M. F. Ocenka negativnogo vozdeystviya terrikonikov na ekologicheskuyu situaciyu v ugledobyvayuschih rayonah i puti ego snizheniya / M. F. Gayday, Ya. I. Vaysman // Ekologicheskie sistemy i pribory. — 2015. — Vyp. 12. — S. 11–21. Зборщик М. П. Предотвращение экологически вредных проявлений в породах угольных месторождений / М. П. Зборщик, В. В. Осокин. — Донецк: ДонГТУ, 1996. — 178 с. Zborschik M. P. Predotvraschenie ekologicheski vrednyh proyavleniy v porodah ugol'nyh mestorozhdeniy / M. P. Zborschik, V. V. Osokin. — Doneck: DonGTU, 1996. — 178 s. Поваренных М. Ю. Аутигенная редкометалльная минерализация в Ge-угольных месторождениях Приморья: проявление нового природного феномена — избирательной сепарации редкоземельных элементов / М. Ю. Поваренных, М. Я. Шпирт, А. В. Кнотько // Материалы конференции «Годичное собрание РМО 2014. Минералогия во всем пространстве сего слова». — CПб.: Российское минералогическое общество, 2014. — С. 57–61. Povarennyh M. Yu. Autigennaya redkometall'naya mineralizaciya v Ge-ugol'nyh mestorozhdeniyah Primor'ya: proyavlenie novogo prirodnogo fenomena — izbiratel'noy separacii redkozemel'nyh elementov / M. Yu. Povarennyh, M. Ya. Shpirt, A. V. Knot'ko // Materialy konferencii «Godichnoe sobranie RMO 2014. Mineralogiya vo vsem prostranstve sego slova». — CPb.: Rossiyskoe mineralogicheskoe obschestvo, 2014. — S. 57–61. Yudovich Ya. E. Coal inclusions in sedimentary rocks: a geochemical phenomenon / Ya. E. Yudovich // International Journal of Coal Geology. — 2003. — Vol. 56. — № 3/4. — Pp. 203–222. Yudovich Ya. E. Coal inclusions in sedimentary rocks: a geochemical phenomenon / Ya. E. Yudovich // International Journal of Coal Geology. — 2003. — Vol. 56. — № 3/4. — Pp. 203–222. Клер В. Р. Металлогения и геохимия угленосных и сланцесодержащих толщ СССР. Геохимия элементов / В. Р. Клер, Г. А. Волкова, Е. М. Гурвич. — М.: Наука, 1987. — 237 с. Kler V. R. Metallogeniya i geohimiya uglenosnyh i slancesoderzhaschih tolsch SSSR. Geohimiya elementov / V. R. Kler, G. A. Volkova, E. M. Gurvich. — M.: Nauka, 1987. — 237 s. Дымов А. И. Аналитическая химия галлия (Серия «Аналитическая химия элементов») / А. И. Дымов. — М.: Наука, 1978. — 256 с. Dymov A. I. Analiticheskaya himiya galliya (Seriya «Analiticheskaya himiya elementov») / A. I. Dymov. — M.: Nauka, 1978. — 256 s. Смирный М. Ф. Экологическая безопасность терриконовых ландшафтов Донбасса: монография / М. Ф. Смирный, Л. Г. Зубова, А. Р. Зубов. — Луганск: Изд-во ВНУ им. В. Даля, 2006. — 232 с. Smirnyy M. F. Ekologicheskaya bezopasnost' terrikonovyh landshaftov Donbassa: monografiya / M. F. Smirnyy, L. G. Zubova, A. R. Zubov. — Lugansk: Izd-vo VNU im. V. Dalya, 2006. — 232 s. Кузнецов С. И. Роль микроорганизмов в выщелачивании металлов из руд / С. И. Кузнецов, Г. И. Каравайко. — М.: Наука, 1972. — 248 с. Kuznecov S. I. Rol' mikroorganizmov v vyschelachivanii metallov iz rud / S. I. Kuznecov, G. I. Karavayko. — M.: Nauka, 1972. — 248 s. Аркадьева З. А. Промышленная микробиология / З. А. Аркадьева; под общ. ред. Н. С. Егорова. — М.: Высшая школа, 1989. — 686 с. Arkad'eva Z. A. Promyshlennaya mikrobiologiya / Z. A. Arkad'eva; pod obsch. red. N. S. Egorova. — M.: Vysshaya shkola, 1989. — 686 s.