Подготовка твердых горючих ископаемых веществ к переработке
Тв. топливо, добываемое из недр земли, нельзя использовать без предварительной подготовки из-за неоднородного гранулометрического состава, наличия неорганических составляющих — влаги и примесей.
Влага — балласт, снижающий теплоту сгорания топлива, увеличивает энергетические затраты, затрудняет транспортировку, хранение и дозирование.
Присутствие минеральных примесей:
1) осложняет все процессы термической переработки и деструктивной гидрогенизации;
2) повышенная зольность;
3) возрастает количество отходов.
Подготовка твердых топлив к переработке включает операции по усреднению гранулометрического состава и уменьшению содержания минеральных примесей и влаги. Совокупность этих операций называют обогащением. При обогащении обычно получают концентрат, промежуточный продукт (сростки породы с топливом) и пустую породу.
1. Примесь - влага:
1) химически связанная;
2) адсорбционная (гигроскопическая);
3) капиллярная и свободная (механически связанная и заполняющая пористое пространство).
Внутренняя влага (химически связанная) не может быть удалена существующими методами обезвоживания. Гигроскопическую влагу можно извлечь при сушке, капиллярную и свободную удаляют методами механического и термического обезвоживания.
2. Примесь - минеральные компоненты: силикаты, карбонаты, сульфиды, сульфаты, галогениды и фосфаты.
По происхождению они м. б. разделены на 4 основные группы:
1) Минералы, занесенные с близлежащей суши в виде обломков, ила (кварц, слюда, полевые шпаты, глинистые минералы), они выглядят в угле как прослойки.
2) Минералы, попавшие вместе с растениями на ранней стадии углеобразования (сульфиды железа—пирит FeS, сульфаты кальция — гипс CaSO4, карбонаты Са, Mg и Fe (кальцит, доломит и др.)) Они распределяются в самом органическом в-ве в тонкодисперсном виде и трудно извлекаемы.
3) Минералы, попавшие в угольные пласты из р-ров вмещающих пород (водный FeS04, MgS04, NaCl, FeS, CuS, ZnS). Минералы этой группы заполняют трещинки в угле или образуют почки. При измельчении угля такие минералы «раскрываются» ─ возможно эффективное их извлечение.
4) Минералы в виде обломков пород, попавших в уголь при добыче (кальцит, доломит, кварц и др.). Извлечение не представляет трудностей.
Процесс углеподготовки включает 3 стадии:
1) Подготовку к обогащению - "раскрытие” зерен угля путем измельчения и разделения его по крупности на фракции;
2) Обогащение, осуществляется различными методами;
3) Завершающие операции - обезвоживание и сушка концентрата, шламоулавливание, осветление сточных вод.
Подготовка угля к обогащению
Подготовка вкл. в себя операции: извлечение металлических предметов, грохочение и дробление.
1) Извлечение металлических частиц - обязательная операция перед дроблением (в противном случае возможен выход из строя дробильного устройства). Магнитные отделители монтируют над транспортной лентой сверху и снизу, если толщина слоя угля более 200 мм.
2) Перед дроблением уголь подвергают классификации - разделению на фракции с целью отделения мелких классов. Эту операцию осуществляют методом грохочения:
а) от "мелкого к крупному" (недостаток: разрыв сит) (рис. 1);
б) "от крупного к мелкому" (недостаток: сложность контроля за состоянием сит).
Рис. 1 - Схема горизонтального качающегося грохота
а - от мелкого к крупному; б – от крупного к мелкому
Грохочение — эффективная классификация, достоинство - влажность угля не превышает 2-4%.
Но более эффективный процесс — это гидроклассификация с одновременной промывкой водой.
Рис. 2 – Схема «гидроклассификации»