Новая технология сухого обогащения угля

Новая технология сухого обогащения угля

Энергетика и уголь Светлана ЕРМАШОВА 2923

Как известно, на разрезах, ведущих добычу угля открытым способом, при разбортовке карьерных бортов на глубине 180‑190 метров, материал в сильной степени разубоживается, т. е. к нему присекается много породы. Куда девать такой уголь? Долгое время его тысячами тонн отправляли в отвал. С переходом на рыночные экономические отношения каждое предприятие взяло курс на максимальное использование имеющихся производственных резервов.

В свое время специалисты НИОГР и Красноярского научно-производственного предприятия «ПИАТ» предложили внедрить на одном из угольных предприятий «Кузбассразрезугля» экспериментальный образец обогатительной установки сухого обогащения разубоженных углей. В настоящее время аналоги таких установок применяются только на урановых рудниках, в угольной отрасли подобное оборудование применяется впервые.

В феврале 2002 г. был начат монтаж экспериментальной сепарационной установки на разрезе «Красный Брод», в течение полугода она была полностью смонтирована и начала первые опытно-промышленные испытания.

На вопросы отвечает заместитель генерального директора сервисного предприятия ООО «Кузбассугольпереработка» В. Н. Черкашин.

– Владимир Николаевич, ваше предприятие занимается строительством традиционных для угольных разрезов «Кузбассразрезугля» дробильно-погрузочных установок и комплексов, обогатительных установок. В чем «ноу-хау» установки сухого обогащения, и какие преимущества от его применения получат предприятия?

– Установка «ПИАТ» предназначена для обогащения разубоженных углей крупностью от 40 до 150 мм в воздушной среде, без использования воды, как это происходит при традиционном обогащении. «ПИАТ» позволяет без строительства дополнительных сооружений водно-шламового хозяйства перерабатывать горную массу, которая раньше просто шла в отвалы, путем разделения исходного сырья на основе различия физических свойств угля и породы. Проектная годовая мощность установки 315 тыс. тонн по разубоженной горной массе.

– В чем принцип «сухого» обогащения?

– Поступающая на установку горная масса, содержащая от 30 % угля и выше, поступает на конвейер, который подает ее на грохот. Здесь происходит отделение отсева класса 0,25 мм, который по конвейерной ленте отгружается в вагоны и отправляется потребителям. Оставшаяся часть поступает на обогатительную установку «ПИАТ», распределив ее тонким слоем, специальные датчики распознают содержание материала, уголь это или порода, а затем пневматическое сопло, используя сжатый воздух, «отстреливает» уголь, который вылетает за специальную перегородку и поступает на конвейер, а затем на склад готовой продукции.

– Обогатительные установки с крутонаклонным сепаратором используют для работы воду. Именно поэтому обогащение угля происходит только в теплое время года. Сезонный фактор будет исключен?

– Да, установка будет работать целый год. Что касается разреза, то это единственное в «Кузбассразрезугле» предприятие, на котором из разубоженной горной массы извлекается уголь мелкого класса, а разубожка с крупным углем (фракция более 50 мм) и высоким содержанием (около 30 %) выносится в отвал. Для испытания – это самые подходящие условия.

– Как проходят испытания?

– У нас утверждена программа. Проектировщики дорабатывают некоторые узлы установки «ПИАТ», в частности датчики, для увеличения их чувствительности, а значит, и производительности установки.

– «Кузбассразрезуголь» планирует приобретение таких установок на другие разрезы?

– Пока об этом говорить еще рано. После прохождения испытаний, их анализа обогатительной установке предстоит пройти процедуру приемки госкомиссией, получить свидетельство, сертификат и т. д. Кроме того, будущих потребителей должны удовлетворить производственные показатели, экономическая эффективность новой установки. Стоимость ее около 10 млн. руб.

Источник



Запретите применение китайских установок сухого обогащения угля в Хакасии

Угольной компанией "Разрез Майрыхский" на территории Аршановского сельсовета Алтайского района Хакасии уже второй год применяются установки сухого обогащения угля китайского производства. Установки FGX-48A, называемые в народе "драконами", выбрасывают в атмосферу угольную пыль. Жители близлежащих сел очень страдают от их действия.

Установки не введены в эксплуатацию, не поставлены на государственный учет объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, не прошли государственную экологическую экспертизу (получили отрицательное заключение). Тем не менее, они применяются. Поначалу угольная компания пыталась убедить всех, что они работают в тестовом режиме. Однако, они эксплуатируются, задействованы в технологическом процессе. Облака угольной пыли видны за десятки километров от их местонахождения.

В свое время Аман Тулеев запретил их применение в Кемеровской области. Но в Хакасии установки применяются. Жители Хакасии являются подопытными участниками затянувшегося китайско-майрыхского эксперимента. Мы надеемся, что ваш голос поможет органам государственной власти принять решение о запрете установок FGX-48A на территории Хакасии, поможет им учесть мнение народа. Мы не хотим быть безголосой подопытной частью эксперимента.

Источник

Кузбасс внедряет «сухой» способ обогащения угля

Увеличение мощности перерабатывающих предприятий — одна из главных тенденций развития угольной отрасли. Обогащение добытого топлива дает возможность расширить рынки сбыта и повысить конечную стоимость реализуемой продукции. Останутся в прошлом затратные перевозки пустой породы, сжигание высокозольного топлива, оборачивающееся ростом шлакозолоотвалов, загрязнением окружающей среды и потерями КПД на угольных ТЭЦ.

Перспективность обогащения привела к настоящему прорыву в этой области. Переработке стали подвергать не только коксующиеся, но и энергетические марки, появились проекты фабрик нового поколения, радикально отличающихся от монстров прошлого с их огромными площадями гидроотвалов, трубами термических сушек, большой численностью персонала.

Современная компоновка и внедрение зарубежного оборудования позволили существенно уменьшить расход тепла и электроэнергии, сократить вредное воздействие на экологию, дать возможность в рамках одного предприятия обогащать несколько типов углей. Замена термической сушки на механическое обезвоживание избавила фабрики от взрывоопасных процессов, крытые склады готового концентрата, замкнутый водный цикл, ликвидация наружных гидроотвалов, внедрение автоматизированных систем управления и даже сам внешний вид новых зданий (как правило, ярко раскрашенных) убедительно свидетельствуют — отрасль переживает переход от количества к качеству.

Особенно много новых обогатительных фабрик за последнее десятилетие построено в Кемеровской области, хотя одновременно с ними продолжают работать и предприятия, введенные в строй еще несколько десятилетий назад. Возможно, совсем скоро в развитии углепереработки Кузбасса начнется новый этап — в апреле на разрезе «Бунгурский-Северный» (г. Новокузнецк, пос. Листвяги) будет запущен комплекс пневматической сепарации, обеспечивающий применение технологии «сухого» обогащения.

Эффективное разделение угля и пустой породы без использования воды обещает большие перемены. Практически все российские угольные месторождения сосредоточены в местах с холодным климатом, что вынуждает переработчиков строить для своих фабрик капитальные сооружения, а в процессе их жизнедеятельности расходовать значительные суммы на обогрев и просушку конечного продукта, заниматься фильтрацией жидкости в условиях замкнутого цикла.

Возможность сепарации в воздушной среде делает весь процесс максимально простым. Отпадает необходимость возводить капиталоемкие здания, достаточно выполнить монтаж оборудования под открытым небом. Чтобы не поднимать наверх вымещающие породы, новое оборудование можно устанавливать на дне карьеров или непосредственно в шахтах (мобильные варианты). Автор новой технологии, главный инженер Новокузнецкого научно-исследовательского института «Комплексные проблемы обогащения минералов» (НИИ «КПОМ») Александр Кузьмин говорит, что обогащение по его методике на установке «Сепаир» (производит новосибирское ЗАО «Гормашэкспорт») обеспечивает 95-процентную эффективность разделения исходного материала на продукты с шагом по плотности 0,1 т/куб. м.

Стоит отметить, что технология «сухого» обогащения интересует разработчиков, вероятно, столько же времени, сколько ведется промышленная добыча угля. Еще в 20-е годы прошлого столетия делались попытки разделять уголь и отходы, используя силу воздушных потоков, однако метод с самого начала сопровождался слишком большими потерями. До начала 50-х годов «сухим» способом обогащалось до 70% углей, добываемых в Кемеровской области, при этом взаимное «заражение» углей и породы доходило до 20%, по зольности же повышение качества составляло не более 3%. Лишь в 60-е годы начался переход на «мокрые» способы обогащения, которые на долгие годы стали для угольщиков основными.

Сегодня на рынке присутствует оборудование нескольких зарубежных производителей (Украина, Китай), позволяющее вести обогащение без использования воды, однако, по отзывам специалистов, оно не обеспечивает достаточно высокой эффективности. Поэтому при проектировании новых фабрик выбор чаще всего происходит в пользу разделения пустой породы и извлекаемого топлива в более плотной среде, несмотря на то что подобное решение неизбежно приводит к многократному удорожанию строящегося объекта и удлинению сроков его окупаемости.

25 млн тонн угля разреза «Бунгурский» станут первым пробным камнем для технологии, появившейся в 2002 году на Кузбассе и доведенной до промышленного образца без привлечения каких-либо государственных субсидий. По словам генерального директора ЗАО «Гормашэкспорт» Андрея Степаненко, созданный на предприятии комплекс пневматической сепарации, реализующий техническую разработку Александра Кузьмина, позволяет получить самое эффективное разделение угля, которое не только ни в чем не уступает традиционному способу обогащения, но и по ряду показателей значительно его превосходит. Главное — по стоимости обогащения в расчете на одну тонну топлива.

Промышленная установка, монтаж которой заканчивается на разрезе «Бунгурский», рассчитана на переработку 120 тонн угля в час. Комплекс состоит из одного сепаратора, осуществляющего обогащение материала, предварительно разделенного по классам крупности (5–15, 15–25 и 25–40/50 мм). Кроме пневмосепаратора, в его состав входят дробильно-сортировочная установка, системы конвейерного транспорта, аспирации и управления, а также устройство складирования готовой к отгрузке продукции.

На предварительных испытаниях рядовой уголь разреза «Бунгурский» с исходной зольностью 22–23% классов 14–25 и 25–40 мм был разделен установкой «Сепаир» на низкозольный уголь (зольность 8–12%), товарный уголь (16–18%), промпродукт (35%), вымещающие высокозольные породы-хвосты (75% и более). Это и убедило инвесторов сделать ставку на инновационную технику.

Успешный запуск нового предприятия позволит пересмотреть программы модернизации старых обогатительных фабрик Кузбасса. В конце концов может оказаться, что долгое недофинансирование отрасли способно обернуться преимуществом для региона. Попытки закрыть фабрики, отработавшие 50 и более лет, всегда упирались в нехватку денежных средств, согласно же анализу специалистов НИИ «КПОМ», при равных объемах переработки стоимость одной фабрики, использующей «сухое» обогащение, в 2–4 раза дешевле традиционной. Одновременно с этим резко снижается зависимость от зарубежных производителей оборудования. Возможно, что уже в ближайшем будущем заказы, на которые они могли бы рассчитывать, пойдут по совершенно другому адресу.

Прямая речь

ВЯЧЕСЛАВ АДОВ, ООО «Разрез «Бунгурский Северный»:

— Технология пневмообогащения угля существовала давно, но в своем прежнем виде она так и не стала рентабельной. Найденное решение «сухого» обогащения, предложенное Александром Кузьминым, намного эффективнее не только тех технологий, что внедрялись в середине прошлого века, но и ставших впоследствии традиционными технологий, использующих водную среду, как по затратам, так по своему экологическому воздействию и, самое главное, по качеству переработки. Если при «мокром» обогащении часть угля неизбежно уходит вместе с породой, то здесь происходит более детальная выборка, и допустимые потери меньше примерно на 10%. Для нас это очень большие объемы.

В составе нашего предприятия есть фабрика, работающая по традиционной технологии обогащения угля в «тяжелой» среде, сейчас в дополнение к ней мы готовимся запустить оборудование, произведенное новосибирской компанией «Гормашэкспорт». Опробуем его в работе и, если процесс четко отладится, в дальнейшем рассмотрим возможность полной замены оборудования старой фабрики с установкой еще одного комплекса «Сепаир». В перспективе объемы переработки могут быть доведены до 250–300 тонн в час.

По заключению специалистов, технические возможности «Сепаир» позволяют управлять процессом обогащения непрерывно, получая на выходе уголь той зольности, которая необходима без остановки оборудования. После настройки процесс не меняется, сохраняя стабильными все основные показатели, что также имеет для угольщиков большое практическое значение.

ВЛАДИМИР ЧЕРКАШИН, Кузнецкая топливная корпорация:

— Внедряемое «Гормашэкспортом» направление ценно тем, что это именно сухая пневматическая сепарация, которая достаточно проста и в отличие от традиционных методов не требует использования водной среды. Конечно, для успешной переработки некоторых сложных типов углей технологию еще предстоит дорабатывать и приспосабливать, например, остаются открытыми вопросы обогащения угольной пыли, работы с углем, в котором присутствуют глинистые включения. Однако на большинстве углей она зарекомендовала себя очень хорошо. Все технические вопросы, на мой взгляд, вполне решаемы, есть наработанный опыт у угольных компаний Кузбасса, «Гормашэкспорт» со своей стороны также в состоянии предложить эффективные подходы.

Ряд зарубежных производителей заявляет о том, что их оборудование позволяет проводить сухую сепарацию, однако при ближайшем рассмотрении выясняется, что они используют морально устаревшие технологии 1950-х годов, не только не обеспечивающие устойчивого качества готовой продукции, но и лишь незначительно понижающие процент зольности. Разработчик Александр Кузьмин и компания («Гормашэкспорт»), внедрившая технологию, применили гораздо более грамотный подход, предложив вести обогащение узкого класса «равного зерна». Благодаря чему равные аэродинамические процессы обеспечили на выходе высокое качество готовой продукции.

Наша компания в настоящее время занимается подготовкой концепции развития, планируя в будущем направлять на переработку весь добываемый уголь. Я знаком со всем спектром наработанных технологий, реализованных на российских обогатительных фабриках, в том числе и с результатами работы экспериментальной установки «Сепаир», запущенной в Новосибирске. Отмечу ее высокую эффективность. Надеюсь, что комплекс «Сепаир», внедряемый на Бургунском разрезе, полностью оправдает возлагаемые на него надежды. По первым шагам внедрения можно говорить о весьма обнадеживающих результатах. Главный плюс — это малоэнергозатратное производство, если же брать водные методы обогащения, то затраты на них значительно больше. Стоимость обогащения на оборудовании, производимом в Новосибирске, не превышает 25–30 руб. за тонну, что очень дешево.

К 2013 году Кузнецкая топливная корпорация планирует добывать 10 млн т угля в год. В наших планах — исключить из практики термин «рядовой уголь», весь добываемый нами уголь должен быть переработан и обогащен, иначе компании не выжить на рынке. Потребитель должен получать только уголь высочайшего качества — это наша общая задача на ближайшую перспективу.

Источник

Обогащение углей методом отсадки

После грохочения и отделения шлама уголь поступает на обо­гащение в виде двух машинных классов: крупный уголь 10 (12) — 50 (80) мм и мелкий уголь 0,5—10 (12) мм. В процессе обогаще­ния крупного и мелкого угля образуется шлам, который выделя­ется в специальных аппаратах и обогащается флотаци­онным методом.

Крупный и мелкий уголь ‘обогащают методом отсадки. Отсадкой называется процесс разделения угольной смеси (угля, сростков и породы) по плотности в восходящей и нисходящей струях воды (мокрая отсадка) или воздуха (пневматическая от­садка), движущихся с переменной скоростью.

На углеобогатительных фабриках при коксохимических за­водах России применяют только мокрую отсадку. Это объясняется тем, что она дает наилучшие качественно-количественные резуль­таты по сравнению с другими способами гравитационного обога­щения (за исключением обогащения в тяжелых средах).

Для процесса мокрой отсадки применяют отсадочные ма­шины, а для пневматической — пневматические столы и реже пневматические отсадочные машины (для мелких классов угля).

По способу создания восходящей и нисходящей струи воды от­садочные машины для угля разделяются на поршневые и беспор-шневые. Принцип работы двух типов машин одинаков и заключа­ется в следующем. Машина (рис. 1) состоит из камеры, разде­ленной перегородкой на два сообщающихся отделения: рабочее и поршневое. В рабочем отделении установлено решето, на кото­ром происходит расслоение зерен (отсадка).

При работе машины камера заполняется водой. В поршне­вой машине (рис. 1, а) восходящая и нисходящая струи воды создаются поступательно — возвратным движением поршня в вер­тикальном направлении.

В беспоршневой машине (рис. 1, б) восходящая и нисхо­дящая струи воды образуются действием сжатого воздуха, попере­менно выпускаемого и впускаемого через специальную воздушную камеру, устраиваемую вместо поршневого отделения.

В результате действия струи воды переменного направления (пульсирующей) куски породы большой плотности опускаются в нижние слои обогащаемой смеси, а легкие угольные зерна выносятся наверх. Между этими крайними слоями располагаются зерна промежуточной плотности.

Процесс в отсадочной машине идет непрерывно, и после много­кратного действия восходящего и нисходящего потоков воды до­стигается относительно полное расслоение обогащаемой смеси за время пути ее от загрузочного порога машины. При работе ма­шины в нее непрерывно подают заданное количество угля и не­прерывно выводят продукты обогащения.

По количеству получаемых продуктов обогащения отсадочные машины разделяют на одно-, двух- и трехступенчатые. В одноступенчатой машине выделяются только два ко­нечных продукта: концентрат (чистый уголь) и отходы (смесь про­межуточного продукта, называемого промпродуктом, и породы). В двухступенчатой машине выделяются три продукта обога­щения: концентрат, промпродукт и порода. В трехступенча­той машине выделяются четыре продукта обогащения: концент­рат, промпродукт, порода и серный колчедан (пирит). : В практике обогащения углей получили наибольшее примене­ние двухступенчатые отсадочные машины (рис. 2), которые работают следующим образом. По желобу 1 уголь с водой подается в начало решета первой ступени. Под действием пульсаций и гори­зонтального потока воды уголь ровным слоем распределяется по площади решета, продвигаясь к среднему порогу 2. Нижний по­родный слой, достигнув этого порога, через щель 3 удаляется из машины к элеватору 7. Промпродукт и уголь потоком воды выно­сятся через порог 2 во вторую ступень машины. Здесь тоже обра­зуется на решете постель, в нижнем слое которой располагается промпродукт, а в верхнем — чистый уголь. Нижний слой проы-продукта, достигнув порога 4, через щель 5 удаляется из машины к элеватору 8. Концентрат потоком воды сносится через порог 4 в желоб 6 и поступает на обезвоживание. Отсадочные машины для мелкого угля конструктивно выполнены так же, как и для крупного, но они часто работают с искусственной постелью. В этом случае на решето машины засыпается полевой шпат определен­ной крупности, который и образует слой искусственной постели. Породные частицы проникают через эту постель к ситу и через его отверстия разгружаются в нижнюю часть машины. Точно таким образом разгружается и промпродукт во второй ступени машины. При такой работе машины щели у порогов совершенно закрыты шиберами.

По направлению движения породной постели отсадочные ма­шины подразделяются на прямоточные и противоточные. В прямоточных машинах движение породного слоя происходит в од­ном направлении с потоком воды. В противоточных машинах породный слой перемещается в направлении противоположном движению воды.

Большое распространение получили беспоршневые отсадочные машины. На углеобогатительных фабриках коксохимических за­водов работают беспоршневые машины конструкции Гипрококса. Эти машины имеют особенности для обогащения мелкого и круп­ного угля. Кроме того, имеются модели двухступенчатой и трехсту­пенчатой контрольной машины для перемывки промпродукта.

Преимущества беспоршневой машины следующие: хорошее ре­гулирование качества отсадки благодаря возможности изменения давления воздуха; компактность привода; менее трудоемкие ремонты. Машины сконструированы с верхним либо с нижним приводом золотниковых устройств, чтобы регулировать ча­стоту подачи воздуха для получения восходящего и нисходящего потоков.

В последнее время применяют главным образом отсадочные машины с вращающимися золотниками роторного типа различных конструкций.

Отсадочные машины снабжены автоматическими регуляторами для выпуска породы и промпродукта.

В последние годы разработаны различные виды таких регуля­торов и разгрузочных устройств: поплавковые, роторные, камер­ные (ДГИ), самовыравнивающие, радиометрические (ДОНУГИ) и др. Некоторые из них внедрены в производство. На коксохими­ческих заводах распространены главным образом регуляторы кон­струкции Гипрококса с пневматическим приводом.

Производительность отсадочной машины может быть опреде­лена по формуле

где q—удельная нагрузка, т/ч на 1 м 2 ;

F — рабочая площадь решет, м 2 .

Удельна янагрузка отсадочных машин должна прини­маться (согласно ПТЭ-68): для крупного угля 15—30 т/ч на 1 м 2 сита; для мелкого угля 15—25 т/ч на 1 м 2 сита.

Гравитационное обогащение углей, в частности в отсадочных машинах, развивается многие десятилетия. Поэтому этот метод наиболее усовершенствованный и широко применяемый во всем мире. Зольность продуктов обогащения зависит от режима работы отсадочных машин и величины засорения посторонними фракци­ями.

Оперативный контроль работы отсадочных машин осуществля­ется непосредственно на рабочем месте оператором путем рассло­ения пробы материала в растворе хлористого цинка (фракцион­ный анализ). Согласно ПТЭ-68, потери концентратной фракции угля не должны превышать по фракционным анализам месячных проб в промпродукте 20—25% от промпродукта, в породе 1—2%| от породы. Причем зольность хвостовых продуктов должна быть не ниже следующих значений, %:

Уголь Промпродукт Порода

Кузнецкий 35 70

Карагандинский 35 70

Печорский 45 75

Кизеловский 40 70

Недостаточное усреднение рядовых углей перед их обогаще­нием является основной причиной того, что на отсадочных маши­нах не обеспечивается постоянство технологического режима и по­лучение концентрата постоянного качества.

Рекомендуется тщательно усреднять рядовые угли перед их обогащением, что положительно влияет на протекание вспомога­тельных процесосв (грохочение) при отсадке и автоматизацию ра­боты всех аппаратов. Затраты на усреднение углей окупаются в короткий срок, так как уменьшаются потери угля с промпродуктом и породой.

Помимо усреднения углей, рекомендуется правильно подбирать их при составлении шихты для коксования. В настоящее время нередко подбор шихты производится с учетом коксуемости углей, их зольности и сернистости и не учитываются свойства обогати-мости. В результате не выполняется правило максимального вы­хода шихты, суть которого заключается в следующем.

Максимальный выход шихты при гравитационном обогащении и заданном качестве концентрата получается при условии смешения углей, у которых зольности элементарных фрак­ций, разграничивающих концентрат от смеси промпродукта и по­роды, примерно одинаковы.

В практике обогащения донецких углей на большинстве обога­тительных фабрик при коксохимических заводах применяются раз­граничивающая плотность 1,5 г/см 3 . Вместе с тем для одних углей она должна быть выше, для других — ниже. При несоблюдении правила максимального выхода часть концентрата не доизвлека-ется из углей, у которых плотность разделения более 1,5 г/см 3 , и, наоборот, извлекается в гораздо большем количестве из углей, у которых плотность разделения менее 1,5 г/см 3 . При этом невоз­можно достигнуть постоянства и заданного количества концент­рата.

При соблюдении правила максимального выхода можно повы­сить выход шихты примерно на 1,4—1,8%. Из правила максималь­ного выхода следует, что контроль и регулирование работы отса­дочных машин необходимо вести по расслоению продуктов обога­щения в тяжелых жидкостях (раствор хлористого цинка) с опре­делением их зольности.

Для определения обогатимости угля производится фракционный анализ. По этому стандарту пробы отдельных классов крупности угля подвергают расслоению в тяжелых жидкостях (раствор хлористого цинка), имеющих плот­ность 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,8 кг/м 3 . В табл. 1 приведен пример опре­деления обогатимости угля.

Источник