Анализ современного состояния техники и технологии обогащения коксующихся углей

Направление использования	Марки, группы и  подгруппы
1. Технологическое
1.1. Слоевое коксование	Все группы и подгруппы  марок: ДГ, Г, ГЖО, ГЖ, Ж, КЖ, К, КО, КСН, КС, ОС, ТС, СС
1.2. Специальные процессы  подготовки к коксованию	Все угли, используемые для  слоевого коксования, а также марки  Т и Д (подгруппа ДВ)
1.3. Производство генераторного  газа в газогенераторах стационарного  типа:
смешанного газа	Марки КС, СС, группы: ЗБ, 1ГЖО, подгруппы — ДГФ, ТСВ, 1ТВ
водяного газа	Группа 2Т, а также антрациты
1.4. Производство синтетического  жидкого топлива	Марка ГЖ, группы: 1Б, 2Г, подгруппы — 2БВ, ЗБВ, ДВ, ДГВ, 1ГВ
1.5. Полукоксование	Марка ДГ, группы: 1Б,1Г,подгруппы — 2БВ, ЗБВ, ДВ
1.6. Производство углеродистого  наполнителя (термоантрацита) для  электродных изделий и литейного  кокса	Группы 2Л, ЗА, подгруппы — 2ТФ и 1АФ
1.7. Производство карбида  кальция, электрокорунда	Все антрациты, а также  подгруппа 2ТФ
2. Энергетическое
2.1. Пылевидное и слоевое  сжигание в стационарных котельных  установках	Все бурые угли и атрациты.а  также неиспользуемые для коксования каменные угли. Для факельно-слоевого сжигания антрациты не используются
2.2. Сжигание в отражательных  печах	Марка ДГ, i руппы — 1Г, 1СС, 2СС
2.3. Сжигание в подвижных  теплоустановках и использование  для коммунальных и бытовых  нужд	Марки Д, ДГ, Г, СС, Т, А, бурые yгли, антрациты и неиспользуемые для коксования каменные угли
3. Производство строительных материалов
3.1. Известь	Марки Д, ДГ, СС, А, группы 2Б  и ЗБ; неиспользуемые для коксования марки ГЖ, К и группы 2Г, 2Ж
3.2. Цемент	Марки Б, ДГ, СС, ТС, Т, Л, подгруппа  ДВ и неиспользуемые для коксования марки КС, КСН, группы 27, 1ГЖО
3.3. Кирпич	Неиспользуемые для коксования угли
4. Прочие производства
4.1. Углеродные адсорбенты	Подгруппы: ДВ, 1ГВ, 1ГЖОВ, 2ГЖОВ
4.2. Активные угли	Группа ЗСС, подгруппа 2ТФ
4.3. Агломерация руд	Подгруппы: 2ТФ, 1АВ, 1АФ, 2АВ, ЗАВ

К коксующимся углям относят угли марок Г, ГЖ, Ж, КЖ, К, К2, OC и CC с подразделением на технологические группы по спекаемости. Коксовые угли марок К (коксовые) и КЖ (коксово-жирные) дают кондиционный доменный кокс без смешивания с другими углями. Жирные угли марок Ж (жирные) и ГЖ (газово-жирные) без смешивания с другими дают хорошо сплавленный, но более мелко дробящийся кокс с физико-механическими характеристиками, ниже принятых для доменного кокса. Доменный кокс из жирных углей может быть легко получен в бинарных смесях с коксовыми или отощёнными коксовыми углями. Отощённые коксовые угли марок К2 (коксовые вторые) и OC (отощённо-спекающиеся) без смешивания с жирными дают кокс повышенной истираемости с физико-механическими характеристиками, не соответствующими доменному коксу. Доменный кокс из отощённых коксовых углей получается в бинарных смесях с жирными. Газовые угли марки Г (газовые) без смешивания с другими дают кокс достаточно сплавленный, но легко разделяющийся на мелкие и хрупкие куски, характеризующиеся малой механической прочностью. Газовые угли для получения доменного кокса в современных коксовых печах при обычной технологии подготовки шихты могут применяться только в смесях с хорошо коксующимися углями. Слабоспекающиеся угли марки CC (слабоспекающиеся) без смешивания с другими не дают кускового кокса. Доменный кокс может быть получен из них только в смесях с жирными углями (не менее 70-85% жирных углей).[3]

Полукоксы бурых углей  применяются как наполнители  пластмасс, различных композиционных материалов, в качестве сорбентов, ионнообменников, катализаторов. Из углей технологических групп 2Б и ЗБ получают термоуголь.

Более 80% каменноугольного кокса идет для выплавки чугуна. Другие продукты коксования, газ, смола используются в химической промышленности (35%), цветной металлургии (30%), сельском хозяйстве (23%), строительной индустрии, железнодорожном транспорте, дорожном строительстве (12%). Из продуктов коксования получают около 190 наименований химических веществ. Около 90% изготавливаемого волокна, 60 — пластмасс, 30 — синтетического каучука производится на основе соединений, получаемых при переработке каменного угля. Коксохимическая промышленность — основной поставщик бензола, толуола, ксилола, высококипящих ароматических, циклических, азот- и серосодержащих соединений, фенолов, непредельных соединений, нафталина, антрацена.

Каменноугольный пек применяется  для получения пекового кокса, который  используется как составная часть  электродов в алюминиевой промышленности, а также в производстве углеродных волокон, технического углерода.

Высокая электропроводность, сравнительная устойчивость к процессам окисления, повышенная устойчивость к воздействию агрессивных сред и истиранию определяют широкий диапазон использования антрацита в различных отраслях. Он является высокосортным топливом, а также исходным сырьем для получения термоантрацита, термографита, карбонизаторов, карбюризаторов, карбидов кальция и кремния, электродов для металлургической промышленности, углеродных адсорбентов, коллоидно-графитовых препаратов.[7,11]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Российский угольный сектор [23]

 

 

5.Прогноз развития российского рынка коксующегося угля [23]

6.Основные тенденции в российском секторе производства коксующегося угля [23]

 

7.Мировое производство стали и коксующегося угля [23]

8.Прогноз развития мирового сектора производства коксующегося угля [23]

 

9.Схемы углеподготовки.

9.1Углеприем.

Углеприем — первая технологическая операция подготовки угля. На обогатительные фабрики уголь подают в скипах, шахтных вагонетках, железнодорожных вагонах, автомобильным, конвейерным транспортом и по трубопроводам в виде пульп. Технология приема угля состоит из операций по выгрузке угля и загрузке его в приемные ямы (бункера), как правило, вместимостью 120— 180 м³ и более. На участке углеприема производится также отделение металлических и других посторонних предметов и дробление крупных кусков угля до крупности предусмотренной технологией обогащения на данной фабрике.

Система транспортных трактов, число ячеек аккумулирующих бункеров и вместимость угольного склада, входящих в состав углеприемных устройств, должны обеспечивать бесперебойный  прием поступающих углей, их усреднение и шихтовку в соответствии с принятой на фабрике технологией.

На современных углеобогатительных фабриках рядовые угли, поступающие  в стандартных железнодорожных  вагонах, разгружают с помощью вагоноопрокидывателей.[1]

9.2Предварительная обработка.

Общие сведения. Горная масса, поступающая на обогащение с шахт и разрезов, подвергается предварительной обработке для создания более благоприятных условий ведения технологического процесса на фабрике.

При предварительной обработке  из горной массы удаляют посторонние  примеси (дерева, металла и др.), выделяют крупные куски и их додрабливают до допустимой технологическим процессом крупности. Нередко при предварительной обработке горной массы производится частичное удаление и крупной породы.

Предварительная обработка  горной массы на углеобогатительных фабриках производится сразу же после ее приема перед складированием. Это позволяет исключить попадание в технологический процесс посторонних предметов и части крупной породы, а следовательно, обеспечить более стабильную работу фабрики.

Предварительная обработка горной массы на углеобогатительных фабриках. На рис. 1. показана схема цепи аппаратов для такой обработки горной массы на фабрике. Она предусматривает рассев горной массы на крупные и более мелкие классы, выборку из крупных классов посторонних примесей и крупные породы, додрабливание крупных кусков до требуемой крупности, смешивание подрешетного продукта с дробленым и направление на склад. В зависимости от гранулометрического состава сырья и принятой технологии обогащения горная масса рассеивается на рабочих поверхностях с размерами отверстий 100 (80) мм или 150 (200) мм.[8]

Горная

  масса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1. Схема цепи аппаратов предварительной обработки горной массы на углеобогатительных фабриках:

1 — грохот предварительного  грохочения; 2 — конвейер для породовыборки; 3 — дробилка; 4 — магнитный сепаратор  для извлечения случайных кусков железа; 5 — ленточный конвейер; 6 — аккомулирующие бункера.[8]

 

Для предварительной классификации  на современных отечественных обогатительных фабриках широко используют цилиндрические грохота со спиральной просеивающей поверхностью типов ГЦЛ-1 и ГЦЛ-3, реже инерционные грохота типов ГИТ51А и ГИТ71, а на некоторых фабриках — неподвижные колосниковые решетки.

Удаление посторонних  примесей и крупной породы из горной массы производят вручную или для этой цели используют барабанные дробилки. Для ручной выборки посторонних предметов и крупной породы используются ленточные конвейеры с плоскими роликоопорами. Обычно ширина ленты конвейера не превышает 1400—1600 мм, а скорость ее движения 0,18— 0,21 м/с.

Додрабливание крупных кусков до требуемых размеров в зависимости  от условий работы фабрики и свойств  горной массы может производиться щековыми  дробилками  ЩДП, двухвалковыми  зубчатыми дробилками ДДЗ, отбойными центробежными ОЦД, конусными ККД, КРД, также барабанными ДБ и др.

Ферромагнитные примеси  из горной массы удаляют с помощью электромагнитных железоотделителей, которые обычно устанавливают на потоке подготовленной горной массы перед ее подачей на склад. В зависимости от условий работы фабрики применяют шкивные ШЖ подвесные саморазгружающиеся ПСЖ, железоотделители подвесные ПЖ.

На современных крупных  шахтах предварительная обработка  горной массы производится на установках с применением обогатительных аппаратов (тяжелосредных сепараторов, отсадочных машин, крутонаклонных сепараторов, машин избирательного дробления) (рис. 2—6).[8]

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Схема цепи аппаратов установки по обработке горной массы на шахте в тяжелосредном сепараторе без обесшламливания машинного класса:

1 —  приемный бункер; 2 — питатель; 3,4 — классификационные грохота; 5 — сепаратор тяжелосборный; 6 — грохот для обезвоживания и промывки породы; 7 — бункер породы; 8 — грохот для обезвоживания и промывки концентрата; 9, 10 — сборники соответственно некондиционной и кондиционной суспензий; 11, 12 — насосы соответственно для некондиционной и кондиционной суспензий; 13 — сборник шламовых вод; 14 — насосы шламовых вод; 15 — гидроциклон сгустительный; 16 — сепаратор электромагнитный; 17 — бак кондиционной суспензии; 18 — бак оборотной воды; 19 — наружные шламовые отстойники; 20 — насосы технической воды; 21 — склад магнетита; 22 — емкость для приготовления суспензии; 23 — насос для перекачки суспензии; 24 — автоматическое устройство для регулирования плотности суспензии.[8]

 

 

Рис. 3. Схема цепи аппаратов установки по обработке горной массы на шахте в тяжелосредном сепараторе при обесшламливании машинного класса:

1 — грохот предварительной  классификации; 2 — бункер; 3 — питатель; 4 — грохот классификационный; 5 —  сепаратор тяжелосредный; 6 — грохот для обезвоживания и промывки породы; 7 — грохот для обезвоживания и промывки концентрата; 8 — бункер породный; 9 — сборник кондиционной суспензии; 10 — насосы кондиционной суспензии; 11 — сборник некондиционной суспензии; 12 — насосы некондиционной суспензии; 13 — сборник шламовых вод; 14 — насосы шламовых вод; 15 — гидроциклон сгустительный; 16 — вакуум-фильтр ленточный; 17 — сепаратор электромагнитный; 18 — бак регулирующий; 19 — автоматическое устройство для регулирования плотности суспензии; 20 — бак оборотной воды; 21 — наружные шламовые отстойники; 22 — насосы технической воды; 23 — склад магнетита; 24 — емкость для приготовления суспензии; 25 — насос для перекачки суспензии.[8]

Рис. 4. Технологическая схема  установки по обработке горной массы на шахте в отсадочной машине:

1 — грохот классификационный; 2 — конвейер для породовыборки; 3 — грохот для подсева; 4 — бункер машинного класса; 5 — питатель; 6 — отсадочная машина; 7 — элеваторы для выгрузки породы; 8 — грохот обезвоживающий; 9 — бункер породы; 10 — сборник шламовых вод; 11 — насосы шламовых вод; 12 — гидроциклоны сгустительные; 13 — вакуум-фильтр ленточный; 14 — бак оборотной воды; 15 — наружные шламовые отстойники; 16 — насосы технической воды; 17 — воздуходувка; 18 — вакуум-насос; 19 — машина избирательного дробления; 20 — сито для отделения дробленого продукта.[8]

Рис. 5. Схема аппаратов установки по обработке горной массы на шахте в крутонаклонном сепараторе:

1 — грохот классификационный; 2 — конвейер для породовыборки; 3 — грохот для подсева; 4 — бункер машинного класса; 5 — питатель; 6 — крутонаклонный сепаратор; 7 — элеватор для выгрузки породы; 8 — грохот обезвоживающий; 9 — бункер породы; 10 — сборник шламовых вод; 11 — насосы шламовых вод; 12 — гидроциклоны сгустительные; 13 — вакуум-фильтр ленточный; 14 — бак оборотной воды; 15 — наружные шламовые отстойники; 16 — насосы технической воды; 17 — вакуум-насос.[8]

Рис. 6. Схема цепи аппаратов установки по обработке горной массы на шахте в машине избирательного дробления:

1 — бункера; 2 — питатели; 3 — грохота предварительной классификации; 4 — машина избирательного дробления; 5 — ленточный конвейер; 6 — бункера погрузочные; 7 — питатели.[8]

 

На зарубежных угольных предприятиях имеются некоторые особенности  в области предварительной обработки  горной массы. Во-первых, применение непосредственно  на углеобогатительных фабриках при предварительной обработке горной массы перед складированием тяжелосредной сепарации для выделения крупной породы. Так, например, на углеобогатительной фабрике "Ное Монополь" (Германия) всю поступающую на фабрику горную массу рассеивают на грохотах с отверстиями сит 40 мм. Надрешетный продукт после выборки вручную дерева и металлических предметов подают в тяжелосредные сепараторы "Дрюбой", породу которых (после додрабливания до - 150 мм) направляют в отвал, в концентрат после дробления до - 40 мм вместе с отсевом — на промежуточный склад фабрики. Во-вторых, создание специальных отсадочных машин с подвижным решетом для выделения крупной породы при предварительной обработке горной массы на шахтах или фабриках в начале процесса. Так, отсадочная машина с подвижным решетом фирмы "Гумбольдт-Ведаг АГ" длительное время успешно эксплуатируется на шахте "Эмиль Майриш" (Германия). Принципиальная схема обработки горной массы с установкой этой машины показана на рис.7. Производительность машины до 400 т/ч, крупность обогащаемой горной массы 30—400 мм.