Надо Знать

добавить знаний



Обогащение угля



План:


Введение

Процессы обогащения угля заключаются в разделении горной массы на основе различий в свойствах ее составляющих (плотности, смачиваемости, крупности, твердости и др..). Последовательные приемы механической обработки горной массы, осуществляемые с целью изменения ее качества или разделения на продукты разного качества, называются технологическими операциями.


1. Продукты обогащения угля

Продукт, поступающий в операцию, называется выходным или питанием операции. В процессе переработки горной массы получают следующие продукты: концентрат - продукт с наибольшим содержанием горючей массы и наименьшим породных компонентов; промпродукт - промежуточный продукт, по содержанию горючей массы не является кондиционными концентратом или отвальными отходами и требует дальнейшей переработки; промпродукт - это смесь сростков угольных и породных компонентов и смеси их раскрытых зерен ( микст) отходы - продукт с наибольшим содержанием породных минералов и наименьшим органической массы.


2. Процессы обогащения

По технологическому назначению процессы переработки угля на обогатительных фабриках подразделяются на:

  • - Подготовительные процессы, предназначенные для раскрытия компонентов горной массы, разделение ее на машинные классы, предварительного знешламлення т.д.. В подготовительных операций в схемах переработки угля относят операции дробления и грохочения.
    • Дробление - процесс разрушения комков под действием внешних сил для получения продукта заданной крупности. Дробление применяется для подготовки угля перед обогащением (раскрытия сростков, снижение крупности), а также при приготовлении шихты для коксования и брикетирования.
    • Грохочения - процесс механического разделения угля по крупности на просеивая поверхностях. На углеобогатительных фабриках применяют грохочения: предварительное (отделение крупных комков для последующего дробления), подготовительное (разделение угля на машинные классы), окончательное (разделение концентрата на товарные сорта), обезвоживая (отделение основной массы воды из продуктов обогащения, отделения суспензии, знешламлення)
  • - Основные, или обогатительные процессы, предназначенные для собственно разделения исходного продукта на концентрат, отходы и промпродукт, для чего используют различия в физических и физико-химических свойствах частиц угля и породы.
    • Гравитационные процессы обогащения угля на сегодня получили наибольшее распространение. Они основаны на использовании разницы в плотности, крупности и форме угольных и породных частиц и следовательно разной скорости их движения в среде (воде, воздухе. Суспензии). На углеобогатительных фабриках применяют такие гравитационные процессы: обогащение в тяжелых суспензиях, отсадки, винтовую и противоточной сепарацию. Гравитационные процессы используют для обогащения угля в широком диапазоне крупности от 0,2 мм (винтовые сепараторы, трудно-средовые гидроциклоны), до 200 - 300 мм (тяжелосредных сепараторы).
    • Флотация основана на использовании разницы в физико-химических свойствах частиц угля и породы (частицы угля - гидрофобные, частицы породы - гидрофильные). Флотация используется для обогащения тонких и мелкодисперсных классов угля крупностью до 0,5 мм;

- Вспомогательные, или заключительные процессы, применяемые для сгущения, обезвоживания, обесшламливание, обеспыливания и регенерации оборотных вод.

  • Обезвоживание продуктов мокрого обогащения угля осуществляют различными способами в зависимости от крупности материала. Продукты крупностью более 13 мм обезвоживаются на грохотах, элеваторах с перфорированными ковшами, а также в дренажных бункерах. Для обезвоживания мелких классов кроме названных способов применяют центрифугирование, а в зимний период и термическую сушку. Наибольшие трудности составляет обезвоживания продуктов флотации и шламов, для обезвоживания которых применяют сгущения, фильтрации и термическую сушку. При сгущении и фи-льтруванни происходит также процесс регенерации оборотных вод.
  • Обеспыливания - процесс отделения из угля частиц пыли размером менее 0,5 мм. Обеспыливания осуществляется двумя способами: мокрым - на грохотах и ​​в гидроциклонах (знешламлення) и сухим - на грохотах и ​​в воздушных классификаторах различных конструкций.

3. Глубина обогащения угля

Глубина обогащения выбирается следующим образом:

  • - Коксующийся уголь с высокими выходом и зольностью класса -0,5 мм перерабатывают по схемам с глубиной обогащения 0 мм;
  • - Коксующийся уголь с низким выходом и зольностью класса -0,5 мм перерабатывают по схемам с глубиной обогащения 0,5 мм, а класс -0,5 мм прилагается к концентрата необогащенном виде;
  • - Глубина обогащения энергетического угля составляет 6, 13, иногда 25 мм. В этом случае глубина обогащения зависит от расстояний, на которые перевозят уголь, и от мощности котельных установок. На крупных котельных установках, оборудованных пылеугольного топками, возможно сжигание высокозольных угля при высоких к.п.д. Поэтому уголь, предназначенное для сжигания в крупных котельных, при небольших расстояниях перевозки обычно не обогащается;
  • - Энергетический уголь гидродобычи перерабатывают по схемам с глубиной обогащения 0,5 мм, иногда 0.

По нормам технологического проектирования рекомендуется в проектах обогатительных фабрик принимать глубину обогащения угля 0 мм, но при этом вопрос о выгодную глубину обогащения должен решаться на основе технико-экономических расчетов.


4. Схемы обогащения угля

Схему обогащения угля выбирают в зависимости от его свойств и назначения.

По глубине обогащения можно выделить следующие технологические схемы:

  • - Обогащение только крупных классов размером более 25 (13) мм с раздельным или совместным отгрузкой продуктов обогащения и необогащенный отсевов;
  • - Обогащение крупных и средних классов размером более 6 (3) мм с общим или раздельным отгрузкой продуктов обогащения и необогащенный отсевов;
  • - Обогащение зернистого угля крупностью более 0,5 мм с общим отгрузкой продуктов обогащения и необогащенный шламов;
  • - Обогащение всех классов крупности.

По качеству концентрата и ассортиментом продуктов обогащения технологические схемы различают:

  • - С выпуском одного товарного продукта. Схема получила распространение при обогащении энергетического угля таких марок, из которых не выделяют сорта по классам крупности, например, уголь марки П;
  • - С выпуском одного товарного продукта и разделением его на сорта по классам крупности. Схема применяется при обогащении антрацитов и энергетического угля, из которого выделения сортов по классам крупности целесообразно, например, при обогащении угля марок Г и Д;
  • - С выпуском двух товарных продуктов (концентрата и промпродукта). Схема используется при обогащении угля для коксования и других технологических целей. Применяется в случае, если к качеству концентрата предъявляются повышенные требования, определяет обогащения всего рядового угля (крупного, мелкого, шламов). Одной из разновидностей этой схемы может быть выпуск концентратов двух сортов - с пониженной зольностью для технологических нужд и с повышенной зольностью для энергетических целей;
  • - С выпуском двух товарных продуктов и разделением одного из них на сорта по классам крупности. Схема получила распространение при обогащении газового угля для коксования, если целесообразно выделение крупного класса для коммунально-бытовых или специальных потребностей, а также при глубоком обогащении антрацита с выпуском концентрата для технологических целей, что связано с выделением промпродукта.

4.1. Особенности обогащения угля в современных условиях

В современных условиях добычи, которые характеризуются повышенным содержанием породных примесей в угле, особенно в крупных классах, распространение получили схемы с применением эффективных процессов обогащения: тяжелосредных сепарации, отсадки, флотации, винтовой сепарации. Схемы обогащения угля и процессы, которые реализуют, выбираются в зависимости от многих факторов, основными из которых являются: назначение угля, его минералогический, гранулометрический и фракционный состав, влажность, содержание в зольность крупных и мелких классов, глубина обогащения. Обогащение угля крупностью более 0,5 мм осуществляется гравитационными процессами, крупностью менее 0,5 мм - флотацией. Но технологические схемы углеобогатительных фабрик значительно отличаются, что в первую очередь объясняется характеристикой обогащаемого угля и требованиями к качеству и ассортименту товарных продуктов обогащения.

Современные условия добычи характеризуются повышенным содержанием породных примесей в добытому угле, особенно в крупных классах. Поэтому основной целью обогащения угля является удаление минеральных примесей (породы), попавших при добыче кровли и почвы пласта, а также в виде слоев. Кроме того, увеличение содержания мелких и тонких классов в рядовом угле повлекло значительное образования шламовых продуктов, в том числе крупнозернистых шламов крупностью 0,5 - 3 мм. Это обусловило необходимость знешламлення угля перед гравитационными процессами обогащения и классификации шламов перед флотацией. Изменение качества рядового угля, необходимость сокращения потерь с отходами, повышение требований к охране окружающей среды, ассортимента и качества товарных продуктов обогащения, а также увеличение мощности фабрик и стремление к однопоточности определили направления развития технологических схем, аппаратурного оснащения углеобогатительных фабрик и применение обогатительного и вспомогательного оборудования высокой эффективности и большой производительности. Одно из таких направлений - устранение существенного различия в технологических схемах обогащения коксующегося и энергетического угля по отношению к глубины обогащения. При этом сохраняется различие в схемах, которая определяется режимами разделения и состоит в том, что при обогащении коксующийся уголь разделяется на три продукта (концентрат, промпродукт, отходы), а энергетический - на два (концентрат, отходы).


4.2. Обогащению коксующегося угля

Рис. 1. Типичная схема обогащения коксующегося угля. 1 - вагоноопрокидыватель 2 - грохот цилиндрический 3 - дробилка двохвалкова зубчатая 4 - конвейеры ленточные, 5 - бункеры дозировочно-аккумулирующие, 6 - грохоты вибрационные, 7 - сепараторы тяжелосредных, 8 - бак кондиционной суспензии меньшей плотности (КС1), 9 - бак кондиционной суспензии большей плотности (КС2) 10 - бак некондиционной суспензии (НС), 11 - дробилка молотковая, 12 - сепаратор электромагнитный, 13 - грохот конусный, 14 - машина отсадочных, 15 - классификатор элеваторный, 16 - центрифуга вибрационная, 17 - зумпф шламовый, 18 - гидроциклон классификационный, 19 - насосы, 20 - сепаратор винтовой, 21 аппарат кондиционирования пульпы, 22 - машина флотационная, 23 - вакуум-фильтр дисковый, 24 - загуститель цилиндроконических, 25 - фильтр-пресс, 26 - сушилка барабанная; 27 - отгрузочные бункера.

Типичная схема обогащения коксующегося угля приведена на рис. 1. Рядовой уголь, поступающий на обогатительную фабрику, в отделении вуглеприйому подвергается сухом предыдущем грохочения (грохоты ГЦЛ) и дроблению (дробилки ДДЗ). Подготовленное по крупности рядовой уголь поступает в главный корпус обогатительной фабрики, где его разделяют на машинные классы (грохоты ГИСЛ), знешламлюють (грохоты ГК) и направляют на обогащение.

В условиях обогащения угля с повышенным содержанием породных примесей оно осуществляется с применением в схемах эффективных процессов: тяжелосредных сепарации, отсадки, флотации, винтовой сепарации.

Тяжелосредных сепарация используется для обогащения крупных классов угля и антрацитов очень тяжелой, тяжелой и средней обогатимости, всех категорий обогатимости при содержании класса +13 мм в горной массе более 20%, а также для угля легкой обогатимости при содержании породных фракций более 30%.

Технологические схемы обогащения крупных машинных классов в магнетитовых суспензии разделяют по числу стадий обогащения, числом конечных продуктов и назначению.

Подготовка крупного машинного класса в тяжелосредных обогащения в сепараторах типа СКО, в первую очередь заключается в эффективном его обесшламливание. Свежая суспензия перед поступлением в сепаратор разделяется на транспортный и восходящий потоки. Плотность разделения в зависимости от характеристики обогащаемого угля и требований к качеству концентрата принимается от 1650 до 2050 кг / м 3.

Отделение суспензии и отмывка утяжелителя ( магнетита) осуществляется на вибрационных грохотах типа ГИСЛ. При этом отмывания утяжелителя осуществляется с помощью двух рядов брызгала, на первый из которых подается слив сепараторов (типа ЭБМ) системы регенерации, а на второй - техническая вода. Схема обогащения в две стадии с выделением трех конечных продуктов (концентрата, промпродукта и отходов) применяется для коксующегося угля средней и тяжелой обогатимости.

Основной и наиболее экономичный вариант - выделение в первой стадии сепарации концентрата, выделение в первой стадии отходов применяется при их высоком выходе (более 50%) и наличия пород, размокают в жидкости. Рабочая суспензия высокой и низкой плотности подается в соответствующие сепараторы для создания транспортного и восходящего потоков.

Обогащения в тяжелосредных гидроциклонах применяется при переработке мелких классов коксующегося угля и антрацитов очень тяжелой и тяжелой обогатимости, а при повышенных требованиях к качеству концентрата - средней обогатимости. Тяжелосредных гидроциклоны могут использоваться также для переобогащение промпродукта и крупнозернистого шлама. Технологические схемы тяжелосредных гидроциклонних комплексов для обогащения мелкого угля так же, как и схемы обогащения крупных классов, отличаются по числу стадий разделения, числом продуктов обогащения и своему назначению. Технологические схемы обогащения в гидроциклонах типа ГТ сложнее схем обогащения в сепараторах, так как требуют создания давления на входе в аппарат, больших в 3 - 4 раза расходов суспензии и сложной системы регенерации суспензии в связи со значительным шламоутворенням в гидроциклоне.

К качеству машинного класса, поступающего на обогащение в гидроциклоны, предъявляются повышенные требования, и прежде всего по содержанию шламов. По крупного класса знешламлення осуществляется по классу 13 (25) мм, мелкого обычно - по классу 0,5 мм.

Схема обогащения за одну стадию в двопродуктовому тяжелосредных гидроциклоне с получением двух конечных продуктов (концентрата и отходов) предназначена для обогащения мелкого энергетического угля и антрацитов крупностью 0,5 - 13 (25) мм.

Схема обогащения за одну стадию в трипродуктовому каскадном гидроциклоне с получением трех конечных продуктов (концентрата, промпродукта, отходов) и получением в первой секции аппарата концентрата, во второй промпродукта и отходов, предназначена для обогащения мелкого коксующегося угля крупностью 0,5 - 13 (25) мм, переобогащение промпродукта отсадки мелкого машинного класса 0,5 - 13 мм, а также для обогащения коксующегося угля одного машинного класса 0,5 - 40 мм (при сравнительно небольшом выходе класса + 40 мм).

Отсадки применяется для обогащения мелких классов угля и антрацитов легкой и средней обогатимости. Допускается применение отсадки для обогащения мелких классов угля и антрацитов тяжелой обогатимости, а также для обогащения крупных классов угля легкой обогатимости при содержании породных фракций менее 30%. Для добываемого гидроспособом, а также уголь легкой обогатимости с содержанием класса +13 мм менее 20% следует применять ширококласификовану отсадки.

В зависимости от характеристики исходного угля, требований к качеству конечных продуктов и технико-экономических соображений могут быть применены различные схемы с использованием отсадки. При раздельном обогащении крупных и мелких классов угля отсадки оно разделяется на грохотах и ​​направляется в отсадочных машин типа МО, в которых разделяется на три продукта (концентрат, промпродукт и отходы). Промпродукт, получаемый в результате обогащения крупного класса, дробится до 13 мм и направляется на обогащение вместе с мелким машинным классом. При обогащении коксующегося угля в Неклассифицированные виде его разделения на классы происходит только в последующих стадиях. Концентрат и промпродукт после отсадки подвергаются грохочения за размером 13 или 25 мм с целью выделения мелких классов перед их обезвоживанием в фильтрующих центрифугах типа Фвв, ФВШ или ФВИ.

На фабриках, обогащающих энергетический уголь и где выделение промпродукта не предвидится, отходы выделяются в обоих секциях отсадочной машины. Иногда тяжелый продукт второй секции направляются в виде циркулирующего продукта в ту же машину.

Крупный концентрат обезвоживается на грохотах, промпродукт и отходы - в элеваторах. Обезвоживание мелкого концентрата осуществляется в две стадии: в элеваторных классификаторах и центрифугах (Фвв, ФВШ, ФВИ), обезвоживание промпродукта - в обезвоживая элеваторах и центрифугах, обезвоживания отходов - в элеваторах.

Винтовая сепарация применяется для обогащения угольных шламов и отсевов легкой и средней обогатимости крупностью 0,1 - 3 мм. Питание винтовых сепараторов (СВ) желательно знешламлюваты. При содержании в питании более 15 - 20% глинисто-илистого материала предыдущее обесшламливание обязательна. Концентрат винтовых сепараторов последовательно обезвоживается на грохотах типа ГЛВК, центрифугах Фвв и сушится совместно с флотационным концентратом. Зависимости от зольности питания винтовая сепарация может применяться как самостоятельно, так и в сочетании с флотацией.

Флотация - это самый эффективный метод обогащения угольных шламов. Схемы флотации, принимаемых определяются маркой обогащаемого угля, его зольностью, содержанием тонких классов и промежуточных фракций, составом неорганической части и особенно наличием глинистых пород, подвергающихся размокание, требованиями к качеству конечных продуктов и технико-экономическими показателями. Для флотации угольных шламов применяют машины типа МФУ.

При низкой зольности выходных шламов (не более 18-20%) и легкой обогатимости рекомендуется простая, так называемая прямая схема. При флотации шламов более тяжелой обогатимости и большей их зольности применяют различные схемы с перечищенням концентрата. Наибольшее распространение схема с перечищенням концентрата последних камер в машине основной флотации. Иногда при особо высокозольных шламах применяют схемы с перечищенням всего концентрата основной флотации. Перечищення концентрата может осуществляться либо в отдельной флотационной машине, или в отдельных камерах машины основной флотации. Перечищення в отдельных машинах или камерах целесообразнее, так как для этой операции требуется режим, отличный от режима основной флотации.

Обезвоживание флотационного концентрата осуществляется фильтрованием в дисковых вакуум-фильтрах типа ДУ и сушкой. Отходы флотации совместно с отходами винтовых сепараторов сгущаются в цилиндроконических сгустителях типа С-10 и обезвоживаются в фильтр-прессах типа ФПМ. Применение в технологических схемах фильтр-прессов позволяет осуществить на углеобогатительных фабриках замкнутый цикл по воде.

Обогатительное оборудование большой единичной производительности в сочетании с высокопроизводительными транспортными устройствами позволяет применять рациональные технологические схемы, обеспечивающие сокращение длины трактов, числа единиц оборудования, энергоемкости и трудоемкости производственных процессов на обогатительных фабриках.


4.3. Перспективные технологические схемы

Рис. 2. Схема обогащения коксующегося одного машинного класса 0,5 - 40 мм. 1 - вагоноопрокидыватель 2 - грохоты вибрационные 3 - дробилка двохвалкова зубчатая 4 - конвейеры ленточные, 5 - бункеры дозировочно-аккумулирующие, 6 - классификатор элеваторный, 7 - бак распределительный, 8 - смеситель, 9 - трипродуктовий тяжелосредных гидроциклонах, 10 - бак кондиционной суспензии; 11 - бак некондиционной суспензии; 12 - сепараторы электромагнитные, 13 - насосы, 14 - распределители, 15 - грохоты дуговые, 16 - центрифуги вибрационные, 17 - зумпф шламовый, 18 - гидроциклон классификационный, 19 - сепаратор винтовой, 20 - аппарат кондиционирования пульпы, 21 - машина флотационная, 22 - вакуум-фильтр дисковый, 23 - загуститель цилиндроконических, 24 - фильтр-пресс, 26 - сушилка барабанная, 26 - отгрузочные бункера.

Перспективными технологическими схемами для реализации этих направлений являются:

  • - При обогащении угля для коксования тяжелой обогатимости - технологические схемы с обогащением всего угля в циклонах с тяжелым средой, винтовой сепарацией и флотацией шламов (рис. 2.)
  • - При обогащении угля легкой и средней обогатимости - технологические схемы с разделением крупных классов в тяжелосредных сепараторах на три продукта с отсадки мелких классов совместно с дробленым крупным промпродуктов, винтовой сепарацией и флотацией шламов. В этих схемах должен быть узел обработки отходов обогащения шламов в товарную топливно-сырьевой добавки при производстве стеновых материалов;
  • - При обогащении антрацитов и энергетического угля - технологические схемы с применением тяжелосредных сепараторов для обогащения крупных классов, циклонов для обогащения мелких классов антрацитов и двопродуктових отсадочных машин для обогащения мелких классов каменного угля, винтовой сепарации для обогащения крупнозернистых шламов и флотации - для тонкозернистых шламов . В этих схемах также должен быть узел обработки отходов обогащения шламов в товарную топливно-сырьевой добавки при производстве стеновых материалов.

См.. также

Литература

  • Смирнов В. А., Сергеев П.В., Белецкий В.С. Технология обогащения угля. Учебное пособие. - Донецк: Восточный издательский дом, - 2011. - 476 с.

код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам