книги из ГПНТБ / Брагина В.И. Технология угля и неметаллических полезных ископаемых

При обогащении угля применяются следующие методы: ручная сортировка, гравитация, флотация, электростатиче­ ская сепарация. Роль этих процессов не одинакова. В 1962 г. участие отдельных процессов составило: отсадка и моечные желоба — 68,2%, пневматическое обогащение — 19,6%, ком­ бинированный метод (мокрый и пневматический) — 2,9%, обогащение в тяжелых средах — 1,2%, флотация — 1%.

Соотношение различных методов обогащения в 1968 г. про­ тив 1958 существенным образом изменилось [10]. Основным обогатительным процессом осталась отсадка, на долю кото­ рой приходится 34,5%, тогда как количество угля, обогащен­ ного в минеральных суспензиях, возросло до 16,8%- Обогаще­ ние угля в моечных желобах составляет 26,9% против 35,5. Снизилось участие и пневматического метода обогащения до 13% против 23,5. Увеличилась роль флотации, на долю кото­ рой приходится 8,6%. Началось внедрение концентрационных столов (доля участия 10,2%).

Ручная сортировка

Ручная сортировка применяется мало. Это процесс трудо­ емкий и очень несовершенный, широко применявшийся на за­ ре обогащения.

Ручной сортировке подвергают только крупные классы уг­ лей (50—80 мм). Сортировка проводится на круглых враща­

комбайнов максимальная крупность 150 мм, для тяжелых сус­ пензий — 150 МІМ, а в последнее время — 200—300 мм.

1,7—2,2, глина — 1,8—2,2, песчаник — 2,2—2,6, пирит — 5^

Гравитационные процессы отличаются большой скоростью разделения, высокой эффективностью и производительностью, дешевизной.

При обогащении угля применяются мокрые гравитацион-

ные процессы и сухие. Каждый из них имеет свои достоинст­ ва и недостатки.

Мокрые процессы имеют следующие преимущества":

1)более эффективны;

2)применяются для сравнительно крупных углей;

3)показатели обогащения выше, чем при сухом процессе.

2)затруднения при обогащении в районах с суровым кли­ матом;

3)затруднения с водой при обогащении в районах,.где на­ блюдается недостаток воды.

Преимущество сухогр обогащения: :

1)влажность угля не увеличивается. Недостатки сухого обогащения:

1)применим к углю ие крупнее 30 мм;

2)образование угольной пыли и необходимость улавли­ вать ее;

3)возможность,применения только к легкообогатимым уг­

крупные классы обогащаются мокрым способом, а мелкие — сухим, так как обезвоживание их затруднено.

Из гравитационных процессов наибольшее распростране­ ние получил процесс мокрой отсадки. Широко применяется обогащение в моечных желобах, внедряется обогащение в тя­

щения зерен мельче 0,5-мм отсадка не применяется. Поэтому перед обогащением на отсадочных ^машинах уголь подверга­ ется подготовке, в которую входят операции дробления и гро­ хочения. Применяют обогащение угля отсадкой в ширококлассифицированном и неклассифицированном виде. В общем объеме переработки отсадкой в 1963 г. отсадка неклассифици­ рованного угля составила 10%.

Показатели обогащения .пневматических машин, например, сепаратора СПБ-100 (уголь 3— 100 и 13— 100 мм), УШ-3, СПК-4, СПБВ, СП-75 несколько хуже отсадочных машин мо-

крого обогащения: содержание золы в концентрате на 1—2% выше. Кроме того, пневматические машины гораздо чувстви­ тельнее к колебаниям состава питания.

Желобные мойки (реожелоба) применяются для материа­

Недостаток — малая производительность. Раньше у нас ши­ рокого распространения столы не получили и применялись при обработке высокосернистых коксовых углей для выделе­ ния пирита. Поэтому до сих пор отечественная промышлен­ ность не изготовляет специальных столов для угля, а исполь­ зуются столы ЯСК-1 и СКМ : 1 .

ОБОГАЩЕНИЕ В ТЯЖЕЛЫХ СРЕДАХ

Этим методом в ближайшем десятилетии будет обогащать­ ся 80 млн. т угля. Сейчас уже работают обогатительные фаб­ рики «Советская», «Максимовка», при Ясиновском коксохим-

В качестве тяжелой среды служат: тяжелые жидкости и минеральные суспензии.

Основные преимущества этого процесса состоят в большой точности разделения, высоких показателях, в простоте и де­ шевизне самой установки.

Тяжелые жидкости делятся на 2 группы:'

1)водные растворы неорганических солей;

2)органические жидкости.

Многие 'неорганические соли дешевы, имеются в больших

легко удаляются с поверхности частиц угля простой промыв­ кой водой, большинство из них безвредно для обслуживаю-- щего персонала.

Широкое распространение для промышленного обогаще­ ния угля получил в первую очередь раствор хлористого каль­ ция, .который является отходом при производстве бертолето­

разделения, возможно применение водных растворов азотно­ кислого кальция, стабильных при комнатной температуре до плотности 1,6. Подогрев позволяет также достичь их стабиль­ ности при более высоких плотностях. Азотнокислый кальций получается при утилизации отходящих газов заводов азотной промышленности. Однако в виду его применения в сельском 'хозяйстве в виде удобрения желательно ограничивать его

использование в обогащении. Что можно достичь путем при­ менения смешанных ' растворов хлористого и азотнокислого кальция, которые позволяют работать даже с еще большей плотностью разделения, чем индивидуальные растворы.

Стабильные растворы с удельным весом 1,6 (температура 60°С) дает поташ (углекислый кальций) — отход производ­ ства глинозема из нефелиновых руд.

Особый случай применения тяжелых жидкостей для обо­ гащения твердых топлив имеет место при использовании кон­ центратов для переработки на жидкое топливо методом ги­ дрогенизации, когда оставшаяся на угле соль еще играет и

Таким образом, имеется обширный ассортимент неоргани­ ческих солей, водные растворы которых можно использовать в качестве тяжелых сред для обогащения твердого топлива.

ЦОФ № 1 (Ростовская область). Показатели по снижению содержания золы и серы выше проектных.

Тяжелые органические жидкости, пригодные для обогаще­ ния угля, по своим физико-химическим константам представ­ ляют галоидопроизводные различных удлеводородов. Йоди­ стые соединения недостаточно стойки и очень дороги. Поэто­ му іна Жилевской опытной фабрике ИГИ было опробовано обогащение углей в полихлориде. В качестве основной жид­ кости был выбран четыреххлористый углерод. Для получения среды меньшей плотности к нему примешивались дихлорэтан или трихлорэтилен.

В США на обогатительной фабрике «Уэстон» (Шенандо, Пенсильвания) в 1936 г. была 'построена установка произво­ дительностью 45 т/ч для обогащения антрацита в тяжелых жидкостях. В 1939 г. она была расширена до 90 т/ч. Обога­ щение производилось по плотности 1,72 г/см3 , основным ком­ понентом тяжелой среды был пентохлорэтаи. Однако эта ус­ тановка осталась единственной.

Тяжелые суспензии (минеральные) изготовляются из топкоизмельченных минералов и воды. В качестве утяжелителя используют: магнетит (с 1922 г.), пирит, барит (с 1917 г.), пе­ сок, глину (с 1926 г.), лёсс, калашниковую пыль. Наиболее легко регенерируется (магнетитовая суспензия.

Эффективность обогащения зависит в первую очередь от устойчивости и Вязкости суспензии. Для улучшения свойств суспензии используют гексаметафосфат (уменьшается содер­ жание золы, увеличивается извлечение, уменьшается расход магнетита, улучшается регенерация).

Метод обогащения угля в минеральных суспензиях впер­ вые начал применяться «а фабриках Донбасса. Еще.в 1952 г. на фабрике «Советская» крупный уголь обогащался в магнегитовой суспензии в корытных сепараторах конструкции Юж - гипрошахта. Однако тогда процесс не был освоен из-за нена­ дежности оборудования и .несовершенства технологической схемы.

После этого обогащение в тяжелых суспензиях получило распространение на многих фабриках Украины для удаления

в гидроциклонах. В качестве утяжелителя применяется глина, обогащенная пиритом и получаемая из отходов.

Всего в 1961 г. введено в эксплуатацию 49 обогатительных фабрик и' установок с применением суспензии для обогаще­ ния.

Флотация

В связи с широкой механизацией добычи выход мелких высокозольных классов угля ( < 1 мм) резко возрос и состав­ ляет 25—30% от рядового. Дальнейшее совершенствование техники добычи углей, особенно применение гидравлического способа, еще увеличит выход и зольность этого класса. При невысокой влажности и зольности добываемых коксующихся углей мелочь менее 1 мм после обесшламливания присажи­ валась к концентратам без обогащения. Повышение зольно­ сти и влажности этого класса привело к использованию ме­ лочи как низкосортного топлива, поэтому возникла необходи­ мость применения обогащения. При этом следует отметить следующие особенности и проблемы обогащения угольной ме­ лочи и угля:

предназначенного для химической переработки, в частности для получения жидкого топлива. Такое содержание золы мо­ жно достичь, только отделив фюзен.

3.На большинстве фабрик необходимо обогащать уголь­ ный шлам, полученный в результате втордй стадии сгущения подрешетных шламовых вод обезвоживающих концентратных грохотов.

4.Часто приходится обогащать пыль, которая предвари­ тельно смешивается со шламами.

В связи с вышеизложенным большое значение приобрела флотация. Применение флотации..позволило увеличить-выход

концентрата для коксования и снизить его зольность. Если до применения флотации значительная часть мелочи коксу­ ющихся углей использовалась в ©иде энергетического шлама, то за последние годы выпуск его резко сократился, на ряде фабрик полностью ликвидирован.

ОСОБЕННОСТИ ФЛОТАЦИИ УГЛЯ

Флотация угля отличается от флотации руд, что объясня­ ется следующими особенностями угля:

1. Высокая еорбционная способность угля по сравнению с рудными минералами.

2. Аполярная (недшшльная) природа угля.

3.Высокая естественная гидрофобность угля.

4.Весьма большая неоднородность поверхности угля в связи с двумя причинами:

а) с наличием нескольких петрографических разновидно­

селективности действия и большого расхода реагентов. Уголь хорошо адсорбирует из пульпы различные вещества: колло­ иды, шламы. В результате адсорбции глин, шламов уголь бу­ дет гидротиро-ваться и не будет прикрепляться к пузырькам воздуха.

Только в случае окисленной поверхности угля применяют со­ биратели гетерополярного строения.

Большая неоднородность поверхности угля вызывает за­ труднения при выборе флотационных реагентов" и ведении флотации.

Флотационное разделение петрографических инградиентов представляет значительный интерес.

В настоящее время развито получение из угля жидкого топлива. Для этого требуется низкозольный уголь. Для полу­ чения таких малозольных концентратов необходимо удалить фюзен. Этот вопрос еще недостаточно изучен, но некоторые данные уже есть.

Эффективны ароматические соединения с гетероатомами в ряду СН3 —NH2-—ОН. Добавка в технические реагенты наф­

талина и его производных позволила улучшить селекцию пе­ трографических составляющих в 1,2 раза.

При флотации легкосредним маслом 85% фюзена перехо­ дит в концентрат. При флотации крезолом 85% фюзена ухо­ дит в хвосты (камерный продукт).

Влияние малого удельного веса угля довольно велико. Удельный вес угольной пульпы 1,1—1,2, удельный вес угля

1,3—1,5. Поэтому требуется (Небольшая подъемная сила для подъема частиц угля, вследствие чего флотационная «круп­ ность угля в 20—30 раз больше, чем для рудных частиц (круп­ ность руды 0,2—0,3 мм, угля — 2—6 мм).

В качестве реагентов при флотации угля используются ве­ щества сравнительно дешевые.

Расходы на обогащение сообразуются со стоимостью кон­ центратов.

Для флотации угля в качестве собирателей применяются вещества преимущественно неполярного строения. Они содер­ жат некоторое количество гетерополярных веществ и облада­ ют в большей или меньшей степени пенообразующими свойст­ вами. Это продукты переработки самого угля или точнее ка­ менноугольной смолы: масло легкое, среднее и антроценовое. Смола же получается при коксовании угля на коксобензольных заводах. Применяются и другие продукты коксобензольного производства: фенолы (черная карболка), реже сырой бензол.

Широко используются продукты переработки нефти (нефть, керосин, соляровое масло, контакт Петрова), высшие

Если в угле присутствует много шламов, то их лучше вы­ делить. Чаще всего.шламы коагулируют. Они превращаются в крупные агрегаты, и их адсорбционная способность умень­ шается. В качестве коагулянтов используют известь, NaCl и реже А1С13.

При обратной флотации уголь депрессируется крахмалом, декстрином, клеем, сульфитно-целлюлозным щелоком.

Электростатическое обогащение угля

Электростатическое обогащение угля основано на исполь­ зовании различия электрических свойств петрографических разновидностей угля. Минеральные частицы пыли и много­ зольный фюзен обладают большой проводимостью и способ­ ностью быстро заряжаться электричеством, тогда как уголь-

ные зерна или малозольный витрен этими свойствами не об­ ладают.

Условия, необходимые для успешного проведения электро­ статической сепарации:

1. Максимальная крупность угля не более 2 мм.

2. Влажность не более 1 —1,5%.

3.Содержание золы более 10% (содержание серы и дру­ гих примесей во внимание не принимается).

4.Ток напряжением 20 000—25 000 вольт.

Таким образом, все энергетические угли могут подвер­ гаться электростатическому обогащению.

£—14%.

4.Угли очень трудной обогатимости с содержанием пром­ продукта более 14%.

Сх§мы обогащения углей меняются в зависимости от обо­ гатимости (рис. 1—4).

6.

БРИКЕТИРОВАНИЕ УГЛЯ

Использование угольной мелочи при слоевом сжигании приводит к большим потерям угля. Угольная мелочь к тому же по сравнению с кусковым топливом имеет меньшую объем­ ную массу и менее выгодна для создания запаса топлива, особенно при ограниченной складской емкости (водный тран­ спорт и др.). Поэтому мелочь необходимо окусковывать.

Брикетирование.— это процесс окускования мелочи'. В от­ личие от руд, для которых имеются еще процессы агломера­ ции, для угля брикетирование является единственным методом окускования. Брикетирование осуществляется со связующим или без него.

В качестве связующего обычно применяют каменноуголь­ ный пек; вместо пека иногда применяют глину и* другие вя-

Ряд о Вой Ґиюль

Грохочение

жущие вещества. Некоторые бурые угли можно брикетиро­ вать без связующего при очень высоких давлениях — 1200—1500 ат. Для ряда бурых углей, например, башкирских и украинских, высокое давление необязательно.

Брикетированию подвергается каменноугольная мелочь и бурые угли (вся масса угля или мелочь).