книги из ГПНТБ / Циперович, М. В. Обогащение углей в тяжелых суспензиях

в качестве утяжелителя магнетита и осуществления регенерации сус­ пензии в магнитных сепараторах.

В1958 г. на Ясиновском коксохимическом заводе в Донбассе была пущена в эксплуатацию первая опытно-промышленная установка, созданная УХИНом и Гипрококсом, для обогащения промежуточ­ ного продукта отсадочных машин в цилиндро-конических сепара­ торах, обогащение в которых производилось в магнетитовой суспен­ зии, а регенерация осуществлялась на магнитных сепараторах в две стадии.

Этот способ обогащения не был освоен. Конструкция сепаратора не обеспечивала устойчивой работы, так как скорость потоков зави­ села от изменения количества подаваемого угля, от нагрузки на се­ паратор и ряда других факторов [90].

Однако все указанные установки были опытными и не имели промышленного значения.

В1959—1962 гг. проектными организациями проводилась работа по проектированию обогатительных фабрик и установок для обога­ щения угля в минеральных суспензиях, а научно-исследовательскими институтами решались основные проблемы, направленные на раз­

работку и широкое внедрение этого метода обогащения.

В результате проведенных работ б. ВНИИУглеобогащением, УкрНИИУглеобогащением, ВУХИНом, Гипрошахтом, Гипрококсом и другими институтами были разработаны рациональные схемы обогащения в магнетитовой и водно-песчаной суспензиях, техноло­ гические параметры и схемы регенерации магнетитовой суспензии, выданы технические задания на разработку и конструирование

В 1962 г. было введено в эксплуатацию уже шесть обогатитель­ ных фабрик и установок для обогащения углей в суспензии, в 1963 г. — 10, в 1964 г. — 5. И затем каждый год вводились в экс­ плуатацию фабрики или установки для обогащения углей в суспен­ зии. Так, в 1966—1967 гг. были введены в эксплуатацию крупнейшие углеобогатительные фабрики при Западно-Сибирском и Карагандин­ ском металлургических заводах с обогащением крупного угля (более 13 мм) в суспензии.

Из 60 эксплуатируемых на 1970 г. фабрик и установок, обога­ щающих уголь в минеральной суспензии, 54 оснащены сепараторами СК, «Дрюбой», «Ведаг» и работают на магнетитовой суспензии, две установки оборудованы сепараторами ОК и работают на водно-пес­

20

В настоящее время в различных странах сооружено около 100 установок для обогащения угля в гидродиклонах в суспензии. Так, в Бельгии 8,9% всего обогащаемого угля обогащается в гидро­ циклонах, в Нидерландах — 6,5%, в Индии — 4%, во Франции —

1,1% 162].

Быстрое развитие процесса обогащения углей в тяжелых суспен­ зиях и его промышленное применение оказалось возможным в ре­ зультате создания новых видов оборудования, разработанного спе­ циально для этого процесса.

Не менее важным вопросом, решенным нашими научно-исследо­ вательскими институтами и промышленностью, является применение соответствующего по качеству утяжелителя — магнетита. Исследо­ вания в области обогащения углей в суспензиях имеют цель приспо­ собить схемы регенерации утяжелителя к свойствам последнего для снижения потерь, усовершенствовать конструкции сепараторов, а также максимально автоматизировать и удешевить процесс.

§3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ВНЕДРЕНИЯ МЕТОДА ОБОГАЩЕНИЯ КРУПНОГО И МЕЛКОГО УГЛЯ

ВТЯЖЕЛЫХ СУСПЕНЗИЯХ

Метод обогащения в тяжелых суспензиях широко применяется в СССР и в ряде стран.

Вопросами экономической целесообразности применения этого метода занимаются многие исследователи. К сожалению, несмотря на длительное время эксплуатации обогатительных установок с тя­ желыми суспензиями, исчерпывающих данных по экономике этого процесса до настоящего времени не имеется.

Экономичность этого способа обогащения в первую очередь опре­ деляется тем, что продукты, получаемые в результате обогащения

всуспензии, незначительно засорены посторонними фракциями. При обогащении углей в отсадочных машинах, а также в промы­

вочных желобах результаты обогащения в значительной степени определяются опытом обслуживающего персонала и постоянством характеристики обогащаемого угля. Между тем при обогащении углей в суспензии результаты обогащения практически не зависят от квалификации обслуживающего персонала или от состава угля.

Устранение потерь коксующегося угля с промпродуктом, исполь­ зуемым для энергетических целей (учитывая разницу в стоимости угля для коксования и энергетического угля), а также безвозврат­ ных потерь с породой приводит к значительному увеличению при­ были от реализации продуктов обогащения, выпускаемых обогати­ тельной фабрикой.

Различие в качестве и выходах концентрата при обогащении труднообогатимых углей весьма значительно. Так, при обогащении труднообогатимых карагандинских углей в отсадочных машинах по низкой плотности разрыв между теоретическим и практическим выходом при заданной зольности концентрата достигает 10—12%.

21

Для одного и того же угля разрыв между теоретическим и практи­ ческим его выходом увеличивается по мере снижения заданной золь­ ности концентрата.

Между тем сравнение теоретических показателей обогащения с практическими, получаемыми при обогащении этих же углей в тя­ желых суспензиях, показывает, что этот разрыв значительно меньше и находится в пределах 0,3—2,5%. Причем он не зависит от плот­ ности разделения.

В табл. 4 приведены результаты обогащения некоторых караган­ динских углей в суспензии.

Т а б л и ц а 4

Показатели обогащения в суспензии карагандинских углей четырех пластов, %

Однако при оценке экономической целесообразности обогащения углей в тяжелых суспензиях необходимо принимать во внимание не только увеличение прибыли от реализации продуктов при обо­ гащении углей в суспензии, но и эксплуатационные расходы.

В табл. 5 приведены эксплуатационные затраты на обогащение крупного угля в отсадочных машинах и в сепараторах для обогаще­ ния в тяжелых суспензиях по данным обследования, проведенного в ФРГ 1101].

Стоимость обогащения крупного угля в тяжелых суспензиях значительно выше и достигает 0,929 марки. Даже при обогащении углей в сепараторе Гумбольдта, когда стоимость передела наимень­ шая, она выше, чем при обогащении в отсадочных машинах, в 2,5 раза.

Для дальнейших расчетов принимаем наиболее высокую цифру стоимости обогащения, характерную для обогащения в сепараторе Тромпа. В этом случае стоимость обогащения в четыре раза выше, чем в отсадочных машинах.

Учитывая, что общая стоимость переработки угля на обогати­ тельных фабриках при обогащении в отсадочных машинах составляет 6,387 марки, относительное удорожание переработки угля при за­

22

Т а б л и ц а

Сравнительная стоимость обогащения в отсадочных машинах п в сепараторах, марок

По другим данным, приведенным в литературе [119], стоимость обогащения крупного угля в тяжелой суспензии выше стоимости обогащения в отсадочных машинах в 2—3 раза. Основные технико­ экономические показатели при обогащении в отсадочной машине и в сепараторах с суспензией приведены в табл. 6.

Т а б л и ц а 6

Основные технико-экономические показатели при обогащении крупного угля в сепараторах с тяжелой суспензией и в отсадочных машинах

Исследование работы отсадочных машин и сепараторов в данных условиях показало, что при достижении равной зольности концент­ рата выход концентрата при обогащении в суспензии повышается на 0,64—0,95%, а в результате реализации обогащенного продукта из расчета на 1 т исходного материала получено дополнительно 0,43—0,45 марки. При ухудшении качества рядового угля преиму­ щества сепаратора для обогащения углей в суспензии увеличива­ ются, так как выход концентрата возрастает на 2,44—3,84%, а реали­ зационная стоимость на 1 т исходного угля возрастает на 0,57 марки.

По данным Г. Майера [131] стоимость обогащения угля в суспен­ зии превышает стоимость обогащения в отсадочных машинах в 1,25— 2 раза.

А. Гетте [121] в обзоре современного состояния обогащения углей в ФРГ отмечает, что как капитальные, так и эксплуатационные за­ траты при обогащении в суспензии выше, чем при обогащении от­ садкой. А. Гетте подчеркивает, что при выборе способа обогащения следует предпочесть отсадку для обогащения легкообогатимых углей. При обогащении углей с большим содержанием сростков следует применять обогащение в суспензии. При необходимости обогащения углей по низкой плотности следует применять обогащение в суспен­ зии, так как четкое разделение угля в этом случае другими способами невозможно.

При прогнозе развития углеобогащения в Рурском бассейне на

будет наиболее экономичным способом для рядового угля Рурского бассейна, учитывая его легкую обогатимость. Они подчеркивают, что издержки на обогащение в отсадочной машине ниже, чем из­ держки на обогащение в тяжелосредных аппаратах.

Таким образом, вследствие легкой обогатимости углей Рурского бассейна прибыль от увеличения выхода концентрата (при той же

24

зольности) не превышает дополнительные издержки производства при обогащении в суспензии.

Г. Виттинг, сообщая об опыте переобогащения промпродукта отсадочных машин в сепараторах Гумбольдта и сравнивая стоимость переобогащения в суспензии и отсадочных машинах, также указы­ вает на повышенную стоимость обогащения в суспензии [162]. Удельные показатели для обогащения промпродукта в суспензии и в отсадочных машинах приведены в табл. 7.

Т а б л и ц а 7

Удельные показатели процессов обогащения в суспензиях и в отсадочных машинах при переобогащении промпродукта

Количество продуктов обогащения, получаемых при переработке промпродукта в сепараторах и в отсадочных машинах, и их реализа­ ционная стоимость приведены в табл. 8. Увеличение реализационной стоимости продуктов обогащения в сутки при обогащении в суспен­ зии составляет 1079 марок.

Приведенным выше данным в значительной степени соответствует сравнительная калькуляция себестоимости обогащения 1 т рядового угля (табл. 9) на Коморжанской обогатительной фабрике (обогащение

25

в СССР также позволяет сравнивать эксплуатационные и капиталь­ ные затраты (табл. 10) при обогащении различными методами [85].

Приведенные цифры подтверждают, что эксплуатационные за­ траты при обогащении в суспензии в 2—2,5 раза выше затрат на отсадку.

Н. А. Самылин приводит полученные расчетным путем экономи­ ческие показатели углеобогатительной фабрики производительно­ стью 500 т/ч при обогащении угля различными способами (табл. И).

Из данных табл. 11 следует, что удельные капитальные затраты в шесть раз больше при обогащении в суспензии, чем при отсадке.

Таким образом, по данным эксплуатации в СССР, затраты на непосредственный процесс обогащения в суспензии примерно в два раза выше, чем при обогащении отсадкой. Только увеличение вы­ хода концентрата при одной и той же зольности или улучшение

26

Т а б л и ц а 10

Фактические затраты на некоторых углеобогатительных фабриках Донбасса на 1 т перерабатываемого угля, коп.

Обогатительные фабрики

качества при одном и том же выходе позволяют повысить рентабель­ ность процесса обогащения в суспензии. Причем, чем труднее обогатимость угля, тем более выгодно обогащение угля в суспензии.

Качество добываемого угля постепенно ухудшается, поэтому доля участия обогащения в суспензии в общем количестве обогащаемого угля возрастает.

Некоторые исследования технико-экономической эффективности процесса обогащения в суспензии были проведены Южгипрошахтом. Производилось сравнение обогащения угля в желобах и в суспен­ зии для ОФ «Постниковская», обогащения в суспензии и комбини­ рованного обогащения в желобах и в отсадочных машинах для ЦОФ «Кальмиусская», а также применения обогащения в суспензии вместо ручной выборки породы [73].

На основе исследования соответствующих углей расчетом были определены результаты обогащения при применении различных методов обогащения, при всех прочих равных условиях. Результаты

27

исследований и технико-экономические расчеты (при годовой про­ изводительности 2250 тыс. т) представлены в нижеследующих ва­ риантах:

Вариант 1. Обогащение угля крупностью 6—100 мм в желобах и в суспензии. Стоимость обогащения 1 т угля в моечных желобах 0,400 руб. Стоимость обогащения 1 т угля в тяжелой суспензии 0,363 руб. Следовательно, уменьшение эксплуатационных расходов при обогащении в суспензии 1 т угля составляет 0,037 руб. За счет более высокого выхода конечного концентрата реализационная стои­ мость концентрата возрастает на 2 072 233 руб. в год. Уменьшение эксплуатационных расходов при обогащении в суспензии приносит дополнительно 83306,6 руб. Таким образом, прибыль при обогаще­ нии этого угля в тяжелой суспензии составляет 2155536,6 руб. в год, или на 1 т угля прибыль достигает 0,957 руб. Однако следует иметь в виду, что обогащению подвергается легкообогатимый уголь по плот­ ности 1,8 г/см3, т. е. для отделения только породы с получением низкозольного концентрата.

Вариант 2. Обогащение угля крупностью 10—75 мм в моечных желобах или в суспензии и обогащение угля класса 0,5—10 мм в обоих случаях в отсадочных машинах.

Исследование и расчеты показали, что при обогащении круп­ ного угля в желобах и мелкого в отсадочных машинах стоимость обогащения 1 т угля составляет 0,508 руб. При обогащении крупного угля в суспензии и мелкого, как и в предыдущем случае, в отсадоч­ ных машинах стоимость обогащения 1 т угля составит 0,631 руб. Следовательно, повышение эксплуатационных расходов на 1 т угля при обогащении крупного угля в суспензии составит 0,123 руб., вследствие значительного увеличения выхода концентрата и промпродукта, пригодного для сжигания (но более дешевого, так как он более зольный), прибыль, несмотря на увеличение эксплуатационных затрат и уменьшение реализационной стоимости промпродукта, со­ ставит 3873132,3 руб., или 1,36 руб. на 1 т рядового угля.

Вариант 3. Обогащение крупного угля в тяжелой суспензии (вза­ мен ручной выборки породы). Устройства для ручной выборки породы очень просты и недороги, но породовыборка требует большого коли­ чества людей. Особенно трудоемка выборка породы из угля размером менее 50 мм из класса 25 -50 мм. В связи с этим затраты на породовыборку достигали значительной величины. На большинстве шахт для облегчения выборки породы рассевали уголь на классы более 25 мм и менее 25 мм и производили выборку породы из угля класса более 25 мм на конвейере.

Для механизации ручной породовыборки процесс обогащения угля, ранее подвергаемого ручной породовыборке, в тяжелой сус­ пензии оказался весьма эффективным и в настоящее время полу­

28