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 струёй и сепара­торы с подвижной декой и пульсирующей или движущейся с по­стоянной скоростью струёй 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 С^о. Суще­ствует много конструкций коксовых печей и коксовых батарей. Печи соединяют в батареи. Стандартное число печей в батарее 65.

РЕКОМЕНДУЕМЫЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

1. Михеев М.Л.Подземная разработка пластовых месторождений. Теоретические и методические основы проведения практических занятий /Михеев О.В., Виткалов В.Г., Козовой Г.И. и др./ Учебное пособие. М., МГГУ, 2001.

2. Егоров П.В.Основы горного дела. / Егоров П.В., Бобер Е.А., Кузнецов Ю.Н. и др.// М., МГГУ, 2000 .

3. Васильев А.В., Зубов В.П., Назаров С.М., Сиренко Ю.Г., Смычник А.Д. Моделирование технологических схем и процессов при подземной разработке пластовых месторождений. Минск-Гуково, Издательство Белорусской академии наук безопасности жизнедеятельности, 1998.

Дополнительная

1. Килячков А.П. Технология горного производства. М., Недра, 1992.

2. Черняк И.Л., Ярунин С.А., Бурчаков Ю.И. Технология и механизация подземной добычи угля. М., Недра, 1981.

4. Бурчаков А.С., Гринько Н.К., Черняк И.Л. Процессы подземных горных работ. М., Недра, 1982

3. Задачник по подземной разработке угольных месторождений. Авт. Сапицкий К.Ф., Дорохов Д.В., Зборщик М.П., Андрушко В.Ф. М., Недра, 1981.

4. Васильев А.В., Сиренко Ю.Г. Моделирование на ЭВМ основных параметров шахты. / Санкт-Петербургский горный институт, СПБ, 1995.

4. Правила безопасности в угольных шахтах. М.: Недра, 1995.