Обогащение угля - Разработка месторождений полезных ископаемых

Общие сведения

Большая часть добываемых каменных и бурых углей, а также антрацитов не может быть эффективно использована в народном хозяйстве без предварительного их обогащения. Обогащение углей имеет большое народнохозяйственное значение.

Под обогащением понимают совокупность процессов первичной обработки углей или других полезных ископаемых, имеющих целью отделение всех полезных минералов от породы, т. е. от всех входящих в состав полезного ископаемого минералов, которые в настоящее время не представляют непосредственной практической ценности. При обогащении углей не происходит изменения состава минералов, а только механическое их разделение.

Обогащение угля осуществляется, как правило, на обогатительных фабриках, которые делятся на индивидуальные (ОФ), групповые (ГОФ) и центральные (ЦОФ).

Индивидуальные фабрики размещают на промплощадке шахты, на них обогащают уголь только этой шахты. Групповые обогатительные фабрики обогащают уголь нескольких шахт. По производительности они обычно больше индивидуальных и имеют специальные устройства для приемки привозных углей.

Продукты и показатели обогащения

В результате обогащения чаще всего получают два конечных продукта: концентрат, который состоит в основном из полезных компонентов, и хвосты -- отходы обогащения, в которые переходит большая часть породы и вредных примесей. В хвостах иногда содержится значительное количество полезных компонентов. В таких случаях хвосты подвергают дополнительному обогащению.

Количество полученного концентрата характеризуется его выходом, т. е. отношением массы концентрата к массе исходной продукции, выраженным в процентах. В связи с тем, что влажность продуктов, в особенности при мокром обогащении, может быть различной и существенно отличаться от влажности исходного материала, выход относят обычно к абсолютно сухому углю.

Вся товарная продукция угольной промышленности, отгружаемая различным потребителям, должна удовлетворять определенным требованиям, которые устанавливают для каждой шахты или углеобогатительной фабрики.

Основные операции обработки углей при обогащении

Операции механической обработки угля на обогатительной фабрике могут быть разделены на три группы: подготовительные, собственно обогатительные и вспомогательные.

К первой группе операций относят дробление и грохочение. Дробление углей производят для различных целей, в том числе и для разъединения сростков углей и породы, т. е. для лучшей подготовки углей к непосредственному обогащению. Грохочение имеет целью разделение углей на различные сорта по крупности, Эту операцию широко применяют как на углеобогатительных фабриках, так и на сортировках.

Ко второй группе операций (собственно обогатительных) относят: а) простейшие методы обогащения (ручную сортировку, обогащение по трению, обогащение по крупности); б) гравитационные методы обогащения; в) флотацию; г) пневматическое обогащение.

Ручная сортировка является наиболее простым - способом обогащения углей. При этом способе куски породы или колчедана отделяют от угля вручную, основываясь на различии внешних признаков угля и вредных примесей.

Обогащение по трению основано на разнице в форме кусков угля и породы и величине их коэффициентов трения. Так, куски каменного угля или антрацита имеют более округлую форму, чем плоские куски сланца. Двигаясь по наклонной плоскости желоба, округлые куски угля перекатываются, опережая плоские куски сланца. На этом принципе основана работа различных сепараторов трения: неподвижных, барабанных, ленточных и спиральных.

Гравитационные методы обогащения

Данные методы обогащения являются преобладающими на всех действующих в СНГ угольных обогатительных фабриках. Они основаны на разнице плотностей и скоростей движения кусков угля и породы в разных средах. Различают мокрые и сухие процессы обогащения. Первые проводят преимущественно в водной среде, они включают такие процессы, как отсадка, концентрация на столах, обогащение на шлюзах, моечных желобах, в тяжелых жидкостях (суспензиях), а также в гидроциклонах.

Сухие процессы гравитационных методов обогащения проводят в воздушной среде в пневматических отсадочных машинах, в сухих лотках, на пневматических концентрационных столах.

При гравитационном обогащении в тяжелых средах разделение происходит не только по плотности, но и по крупности.

В водной среде обогащаемый материал может подвергаться воздействию: непрерывно восходящей струи; прерывно восходящей струи; струи, текущей по неподвижному наклонному желобу;

Струн, текущей по качающейся поверхности; вращающейся струи.

В воздушной среде обогащаемый материал может подвергаться воздействию: непрерывно восходящей струи; прерывно восходящей струи,

В тяжелых средах обогащение может производиться: в неподвижной среде; в восходящем потоке; в комбинированном горизонтальном и вертикальном потоках; в горизонтальном потоке;

Во вращающемся потоке.

При обогащении угля в тяжелых средах пользуются двумя тяжелыми жидкостями (минеральными суспензиями) плотностью 1,4--1,5 и 1,8--2. В первой жидкости всплывшая часть представляет собой наиболее чистый уголь -- концентрат. Во второй жидкости порода тонет, а уголь с включениями примесей всплывает. Всплывающую часть называют промпродуктом.

Минеральные суспензии представляют собой механические смеси воды с тонкоизмельченными минералами, имеющими большую плотность (магнетит, барит и др.). В настоящее время гравитационное обогащение применяют как отдельно, так и в комбинации с другими методами,

Флотация углей

Флотационное обогащение основано на избирательном прилипании минеральных частиц, взвешенных в воде, к поверхности пузырьков воздуха. Этот способ применяют для обогащения угольной мелочи и пыли крупностью от 1 мм и ниже.

Через пульпу, состоящую из угля н воды, пропускают пузырьки воздуха. Вследствие плохой смачиваемости частицы угля прилипают к пузырькам воздуха и поднимаются вместе с ними на поверхность пульпы, образуя на ней слой минерализованной пены. Частицы вредных минералов, хорошо смачиваемых водой, не прилипают к пузырькам воздуха, а остаются в пульпе.

Для повышения эффективности флотации к пульпе добавляют ^различные вещества, называемые флотационными реагентами. Таких веществ в настоящее время известно довольно много. Часто в качестве реагента используют сульфидированный керосин, обладающий собирательными и вспенивающими свойствами.

Иногда отходы производственных предприятий являются хорошими реагентами. Например, продукты Лисичанского химкомбината, содержащие высшие жирные спирты, используют при флотации в качестве хороших пенообразователей.

Флотацию осуществляют в специальных аппаратах -- флотационных машинах, которые в зависимости от способа перемешивания пульпы разделяют на механические, пневматические и механопневматнческие.

Пневматическое обогащение

В районах с холодным климатом обогащение в водной среде затруднено из-за замерзания воды, а в засушливых районах -- из-за отсутствия ее. В этих случаях применяют пневматическое обогащение. В связи с тем, что воздух оказывает значительно меньшее по сравнению с водой сопротивление падающим частицам угля. при этом способе обогащения используют восходящую струю воздуха. Процесс обогащения в пневматических машинах сходен с процессом обогащения в гидравлических машинах.

Машины для пневматического обогащения разделяют на две основные группы: отсадочные машины с неподвижным или подвижным решетом и пульсирующей воздушной струей и сепараторы с подвижной декой и пульсирующей или движущейся с постоянной скоростью струей воздуха.

Вспомогательные процессы

К третьей группе операций (вспомогательных) относят обеспыливание, обезвоживание, сушку и осветление воды.

Обеспыливание применяют при гравитационных методах обогащения. Его осуществляют при помощи струи воздуха, циркулирующей в аппаратах для обеспыливания. При этом пыль не только не поддается обогащению, но и накапливается в моечных водах, загрязняет их и мешает обогащению основных классов.

В результате мокрых процессов обогащения получают концентраты со значительным содержанием воды, которые оказываются непригодными для дальнейшей переработки или непосредственного использования. В этом случае продукты обогащения подвергают обезвоживанию.

Обезвоживание крупнозернистого угля производится на неподвижных ситах, неподвижных грохотах, в обезвоживающих бункерах и центрифугах. Для обезвоживания тонкозернистых концентратов применяют сгущение, фильтрацию и сушку. Сгущение основано на естественном осаждении из пульпы твердых частиц под влиянием их силы тяжести.

Кокс предназначен для литейного производства. Литейный кокс не должен содержать серы более 1,2--1,3%.

В настоящее время для выплавки 1 т чугуна требуется 400-- 600 кг кокса. Из 1 т угля получают 750--770 кг кокса. При коксовании кроме кокса получают газ, бензол, каменноугольный пек и др.

В результате комплексного использования продуктов переработки угля в кокс и газ возникло сложное коксохимическое производство.

Для получения кокса в первую очередь используют угли марки К (коксующиеся). Однако таких углей при разработке угольных месторождений получают в количестве, недостаточном для удовлетворения потребностей в коксе. В связи с этим для получения кокса приходится применять смесь из таких марок Г, ГЖ, Ж, КЖ, К, К2, ОС, в пропорции, которая дает возможность получить кокс нужного качества. В смесь углей, называемую шихтой, вводят не все перечисленные марки, а только те из них, которые можно экономически выгодно применять в данном районе.

Процесс коксования состоит из сложных физических, химических и физико-химических превращений, он осуществляется в коксовых печах и батареях с температурой нагрева до 1000 СО. Существует много конструкций коксовых печей и коксовых батарей. Печи соединяют в батареи. Стандартное число печей в батарее 65.

Похожие статьи




Обогащение угля - Разработка месторождений полезных ископаемых

Предыдущая | Следующая