Современные технологии обогащения угля

Погрузка угля в вагоны на Бородинском разрезе (СУЭК).

Основной продукцией фабрики  является угольный концентрат с теплотой сгорания до 5400 ккал/кг и низкой зольностью. Это топливо имеет широкую  географию сбыта, в том числе  поставляется в отдельные районы в рамках «Северного завоза» и  за рубеж. Экспортные поставки составляют около половины от общего объема производства обогатительной фабрики.

Угледобывающими предприятиями  УК «Прокопьевскуголь» в 2004 г. добыто более 5 млн т угля. В 2005 на гора выдано 5112,5 тысяч тонн угля, 172,5 тысяч тонн из которых сверхплановые, в том числе коксующихся марок почти 4 млн т. Добыча коксующихся углей по сравнению с 2003 г. возросла на 450 тыс. т. Около 40% от общего объема добычи угля осуществляется безопасным и высокоэффективным способом добычи – гидравлическим.

Переработано более 5 млн т углей коксующихся марок, что на 420 тыс. т больше, чем в 2003 г. Программой производства на 2005-й предусмотрено переработать около 5,1 млн т угля (без учета привозных углей).

В ближайшей перспективе  на прокопьевских шахтах планируется увеличить объем добычи угля до 7,5–8 млн т. Для достижения поставленной цели разработана комплексная программа развития основного производства до 2010–2012 гг., предусматривающая технические решения для пополнения сырьевой базы новыми запасами и обновления оборудования.

На первом этапе необходимо обеспечить переработку угольных шламов путем повышения эффективности  предприятий с отгрузкой потребителю  продукции в виде угольного коксового  концентрата и сортового энергетического  угля.

 

Республика Коми

В июне 2003 г. ОАО «Воркутауголь» после продажи государственного пакета акций вошло в состав ОАО  «Северсталь». В 2004 г. получены наивысшие  результаты деятельности за предыдущие несколько лет. Объем добычи по сравнению  с 2003 г. увеличился на 9,3%, возросла нагрузка на очистной забой, достигнуты высокие  технико-экономические показатели на очистных и подготовительных работах. В 2005 году компания «Воркутауголь» добыла 10 миллионов 502 тысячи тонн угля, пройдено 33950 метров горных выработок, что на 8,8 процента больше, чем в 2004 году. Высокие  результаты были достигнуты в углеобогащении. В частности, на ЦОФ «Печорская»  была проведена реконструкция, позволившая  за счет освоения современных технологий на основе применения спиральных сепараторов  импортного производства увеличить  выпуск концентрата, отгружаемого за пределы  Воркуты для металлургических заводов.

Назаровский разрез. Погрузка угля в вагоны роторным экскаватором ЭР-1250 № 86 (СУЭК).

В июне 2004 г. объем переработки  горной массы составил 575 тыс. т, что  соответствовало освоению проектной  мощности 6,9 млн т в год. В июне 2005 г. месячный объем переработки составил 635 тыс. т, что в пересчете соответствует производственной мощности 7,1 млн т в год. В 2005 г. ЦОФ «Печорская» стала самой крупной обогатительной фабрикой в угольной промышленности России. Уже в ближайшие годы планируется увеличение ее производственной мощности до 8,5 млн т.

Для обогащения угля шахт ОАО  «Компания «Интауголь» в декабре 1966 г. была построена и сдана в эксплуатацию ГОФ «Интинская». Мощность фабрики составила 2,4 млн т в год. В 1980 г. в строй введена ГОФ «Капитальная» мощностью 3,5 млн т.

На ГОФ обогащаются  энергетические угли марки «Д» Интинского месторождения. Угли – высокозольные, труднообогатимые. Норма зольности  углей, добываемых шахтой «Интинская», – 41,3%, шахтой «Восточная» – 42,2%, влажность  – 11,5–11,3%, содержание серы в интинских  углях до 3%.

В 1999 г. после принятия решения  о закрытии ГОФ «Капитальная»  весь уголь должен был перерабатываться на ГОФ «Интинская», так как с  ней непосредственно конвейерным  стволом связана шахта «Интинская».

В настоящее время ведется  работа по совершенствованию технологии обогащения путем получения продуктов  более высокого качества, ликвидации узких мест в технологической  цепочке и повышения надежности работы оборудования. С этой целью  планируется усовершенствовать  схему предварительной классификации  по правовой секции, т.е. заменить грохоты  ГШ-500 на грохоты ГСТ-72 и ГИСТ-72 с  эластичными просеивающими поверхностями. Данная схема, примененная на стадии предварительной классификации  по левой секции, за время работы показала отличные результаты, как  по надежности, так и по технологичности  данного узла.

 

Восточная Сибирь

Благодаря своему географическому  положению, развитой инфраструктуре, обеспеченности запасами востребованных коксующихся  углей основным угледобывающим предприятием ОАО ХК «Якутуголь» стал разрез «Нерюнгринский». В едином комплексе с разрезом находятся автобаза технологического автотранспорта и обогатительная фабрика «Нерюнгринская».

Разрез отрабатывает запасы пласта «Мощный» Нерюнгринского месторождения. Уголь пласта «Мощный» относится к технологическим группам ЗСС, К6 и К9. Средняя зольность чистых угольных пачек по результатам геологоразведочных работ составляет 15,9%, зольность с учетом 100-процентного засорения породными прослоями – 19,2%. Выход летучих веществ – 20,5%, калорийность – до 8300 ккал/кг. По степени обогатимости угли относятся к трудно- и очень труднообогатимым. В 1985 г. запущена в эксплуатацию обогатительная фабрика «Нерюнгринская» с мощностью по переработке 9 млн т коксующегося угля в год и начата поставка коксового концентрата на экспорт.

Благодаря своим высоким  качественным показателям нерюнгринский концентрат коксующегося угля занял достойное место на японском рынке металлургических углей, встав в один ряд с лучшими марками австралийских и канадских коксующихся углей. Доля нерюнгринского угля марки «К» в импорте японских металлургических компаний сильно коксующихся углей в среднем составляет 7–10%, что является очень высоким показателем для одной марки угля. Японские металлурги были и остаются постоянными клиентами «Якутугля». Работа на рынке Азиатско-Тихоокеанского региона позволила сохранить годовой объем добычи по разрезу на уровне 8 млн т рядового угля.

 

Дальний Восток

В развитии Магаданской области  как один из приоритетных определен  инвестиционный проект по освоению Ланковского и Мелководнинского месторождений бурых углей. Магаданская область завозит более половины необходимого твердого и весь объем жидкого топлива. Это сдерживает экономическое развитие региона, поэтому вопрос о переходе на местные источники энергоносителей является жизненно важным. Проблема решается путем комплексной переработки бурых углей с получением жидких, газообразных, твердых ценных компонентов.

 

Юг России

Одним из важнейших районов, влияющих на состояние и климат всей российской угольной отрасли, справедливо  считается Восточный Донбасс (Ростовская область). Здесь сосредоточено 15 шахт с суммарной производственной мощностью 9,6 млн горной массы в год. Все угледобывающие предприятия региона сосредоточены в восьми административных округах и объединены в нескольких компаниях.

Черногорская  угольная компания. Шагающий экскаватор ЭШ-20/90 №47 на вскрышных работах (СУЭК).

На сегодняшний день самой  крупной из них, представляющей интересы Восточного Донбасса на отечественном  и мировом рынках, является «Русский уголь». У нее в управлении находятся  два крупнейших угольных актива Ростовской области – ОАО «Гуковуголь» и ОАО «Шахтоуправление «Обуховская», которые обеспечивают около 70% всей добычи региона. ОАО «Гуковуголь» единственное предприятие Юга России, где добывается коксующийся уголь. Ожидается, что за счет реализации инвестиционной программы компания выдаст на гора не менее 515 тыс. т кокса, что на 7% выше показателей 2004 года и на 27% выше добычи этого сырья 2003 г.

Увеличение добычи этого  сорта углей вызвано удачной  для отечественной угольной промышленности рыночной конъюнктурой.

Одновременно с этими  проектами на предприятии ведутся  работы по строительству двух модульных  обогатительных фабрик с суммарной  мощностью переработки горной массы 3 млн т в год. Предполагается, что эти производственные объекты будут сданы в 2006 г., что позволит «Русскому углю» решить вопрос самостоятельного обогащения всей добываемой в Восточном Донбассе горной массы. Шахты смогут автономно заканчивать свой производственный цикл и гораздо быстрее отправлять готовую продукцию потребителю.

На основе вышесказанного можно с уверенностью констатировать, что во всех ведущих угольных компаниях  наметилась тенденция к повышению  эффективности их работы, однако имеющиеся  проблемы устойчиво удерживают угольную отрасль России на пятом месте  на мировом угольном рынке после  Австралии, Китая, Индонезии и ЮАР. К основным факторам, снижающим конкурентоспособность российских углей, можно отнести высокую транспортную составляющую в цене конечного потребления угля (25–30%) и низкое качество товарной продукции (прежде всего по причине недопустимо высокого уровня износа основного технологического оборудования). Эти факторы подтверждаются тем, что энергетики Урала закупают казахстанский уголь экибастузского месторождения, а Магнитогорский, Орско-Халиловский, Новолипецкий металлургические комбинаты – карагандинский уголь для коксования.

 

О состоянии основного  технологического оборудования на примере  основного угледобывающего региона  России – Кузбасса

В Кузбассе переработка угля ведется на 32 обогатительных фабриках и установках, общий объем составил около 100 млн т. Основное технологическое оборудование сосредоточено на 25 обогатительных фабриках, причем шесть из них (24%) пущены в эксплуатацию до 1955 года, т.е. срок эксплуатации оборудования превысил 50 лет; 7 (28%) имеют срок эксплуатации оборудования 40 лет; 6 (24%) – от 30 до 15 лет. Можно сказать, что 76% основного технологического оборудования полностью выработали свой ресурс, физически и морально устарели. Это подтверждают и работы, проводимые нашим институтом по экспертизе промышленной безопасности на обогатительных предприятиях Кузбасса.

В качестве характерного примера  можно обратиться к экспертному  заключению по ОАО «ЦОФ «Зиминка».

Обогатительная  фабрика Черногорской угольной компании (СУЭК).

Центральная обогатительная фабрика «Зиминка» введена в эксплуатацию в 1955 году. На момент проведения экспертизы (2003 г.) оборудование находилось в эксплуатации около 48 лет. Физический износ всех комплектующих устройств составлял от 90 до 98%. Корпуса отсадочных машин полностью износились и ремонту не подлежали.

С целью исключения аварийных  ситуаций и повышения качества обогащаемого угля было принято решение по замене устаревших типов машин новым  оборудованием, соответствующим современному техническому уровню и с более  высокими технологическими показателями. В качестве такового были выбраны  импортные отсадочные машины «Батак» с разгрузкой продуктов через разгрузочные заслонки и пороги без применения роторного разгрузчика с полной автоматизацией и автономным управлением каждой камерой. Машина отличается длительным сроком службы, футеруется базальтом. В комплекте поставки также 7 воздуходувок, запасные быстроизнашивающиеся части, футеровочная плитка и мастика.

Данный пример, характерный  для наших фабрик, лишний раз убеждает в том, что значительная часть  парка основного технологического оборудования обогатительных фабрик Кузбасса нуждается в незамедлительной модернизации.

В приведенной ниже таблице  представлены данные о находящемся  в настоящее время в эксплуатации на обогатительных фабриках Кузбасса оборудовании и годовая потребность для осуществления замены устаревших образцов.

Всего в Кузбассе в работе обогатительных фабрик задействовано  около 870 единиц оборудования, а годовая  потребность в замене составляет 250–280 единиц. При этом из 870 единиц оборудования в России производится 320 или 37% (непосредственно  в Кузбассе – 6%, в основном дробильно-классификационные  установки). Фабрики, введенные в  эксплуатацию в 1950–1980 х годах, укомплектованы основным наиболее сложным и металлоемким технологическим оборудованием: грохотами, отсадочными машинами, тяжелосредными сепараторами, флотомашинами, гидроциклонами украинского производства.

И, несмотря на то, что выпуск некоторых видов оборудования стали  осваивать отечественные производители (грохота тяжелосредные, сепараторы и отсадочные машины – Красноярский завод «Спецтехномаш», магнитные сепараторы – Воронежский завод обогатительного оборудования, радиальные сгустители – Иркутский завод тяжелого машиностроения, центрифуги – Пензенский завод химического машиностроения, грохота – Коломенский завод тяжелого машиностроения, крутонаклонные сепараторы – фирма «КЭНЭС» (г. Люберцы, Московской области), предприятия, пущенные в эксплуатацию в конце 1990 х – начале 2000 х гг., оснащаются преимущественно оборудованием европейского, американского и южно-африканского производства (130 единиц или 15% от общего количества).

Сегодня кузбасский рынок  обогатительного оборудования активно  занимают зарубежные фирмы. При этом мощная машиностроительная база Кузбасса испытывает недостаток в заказах  на создание современного оборудования. Чтобы оказаться участниками, а  не зрителями, ученые, проектировщики, конструкторы, машиностроители этого  процесса совместно с областной  администрацией должны найти форму  сотрудничества, способствующую появлению  у собственника заинтересованности приобретать технику, произведенную  в Кузбассе. А регион параллельно  с решением проблемы модернизации обогатительных фабрик решал бы и часть социальных проблем. Но для этого необходимо, чтобы новая техника отвечала главным критериям выбора – долговечность, надежность и удобство эксплуатации.

 

Актуальные проблемы технологии обогащения угля

 

Обезвоживание флотоконцентрата

Одной из особенно острых труднорешаемых для настоящего времени проблем обогащения угля является обезвоживание флотоконцентрата и тонких шламов. С одной стороны, добыча ведется высокопроизводительными механизированными комплексами, при этом в отбитом угле растет содержание мелких классов (30–40%): с другой – поддержание товарной продукции на конкурентоспособном уровне требует особого отношения к содержанию влаги в конечном продукте. Из-за условий смерзаемости материала при транспортировке в зимний период для районов Сибири содержание влаги в каменных углях не должно превышать 8%. В летний период допускается отгрузка угля с влажностью 9–10%. Жесткие нормы влажности вынуждают уделять вопросам обезвоживания концентрата особое внимание.

Ленточные фильтр-прессы типа CRF компании Andritz.

Технологию обезвоживания  определяют свойства обрабатываемого  материала. Водоудерживающая способность  материала возрастает с уменьшением  его крупности. Крупный концентрат достаточно эффективно обезвоживается под действием гравитационных сил  на грохотах, где достигается конечная влажность обезвоженного продукта 5–6%.