Научная статья на тему 'К вопросу переработки угольных шламов'

К вопросу переработки угольных шламов Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
1009
170
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Уголь
Scopus
ВАК
CAS
GeoRef
Ключевые слова
УГОЛЬНЫЙ ШЛАМ / ОБОГАЩЕНИЕ / БЕЗОТХОДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ / COAL SLURRY / CONCENTRATION / NON-WASTE TECHNOLOGIES

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Ефимов В.И., Корчагина Т.В., Антонов А.И.

Представлена технологическая установка комплексной переработки угольных шламов из наружных отстойников обогатительной фабрики «Черниговская» разреза «Черниговец» (АО ХК «СДС-Уголь»). Использование данной установки позволяет осуществить перевод угля из разряда потерь в товарную продукцию высокого качества, соответствующую требованиям потребителей. В настоящей статье выполнено экономическое обоснование переработки угольных шламов на предлагаемой технологической установке.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Ефимов В.И., Корчагина Т.В., Антонов А.И.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Presented is the process unit for integrated processing of coal slurries from the external sedimentation tanks of the Chernigivka concentrator is shown in the Chernigovets section (HC SBU-Coal). The use of this unit enables coal transfer from the category of losses into high-quality commodity products, meeting consumers specifications. This article provides an economic feasibility study of coal slurries processing using proposed process unit.

Текст научной работы на тему «К вопросу переработки угольных шламов»

УДК 622.7:662.654.1 © В.И. Ефимов, Т.В. Корчагина, А.И. Антонов, 2018

К вопросу переработки угольных шламов

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-2-77-80

Представлена технологическая установка комплексной переработки угольных шламов из наружных отстойников обогатительной фабрики «Черниговская» разреза «Черниго-вец» (АО ХК «СДС-Уголь»). Использование данной установки позволяет осуществить перевод угля из разряда потерь в товарную продукцию высокого качества, соответствующую требованиям потребителей. В настоящей статье выполнено экономическое обоснование переработки угольных шламов на предлагаемой технологической установке. Ключевые слова: угольный шлам, обогащение, безотходные технологии.

ВВЕДЕНИЕ

Энергетическая стратегия Российской Федерации на период до 2030 г. предусматривает увеличение доли угля в топливном балансе страны за счет новых технических решений добычи и переработки угля, обеспечивающих рациональное природопользование и охрану природной среды [1].

При переработке рядового угля на обогатительной фабрике «Черниговская» (АО «Черниговец»), построенной по проекту института «Кузбассгипрошахт» и сданной в эксплуатацию в 1974 г., образуется угольный шлам, который складируется в наружные шламоотстойники.

В настоящее время в наружных отстойниках фабрики скопилось более 1 млн т необогащенного угольного шлама. Общая площадь загрязнения наружными отстойниками составляет около 19 га непригодной для рекультивации территории [2, 3, 4, 5].

УСТАНОВКА КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ

УГОЛЬНЫХ ШЛАМОВ ИЗ НАРУЖНЫХ ОТСТОЙНИКОВ

ОФ «ЧЕРНИГОВСКАЯ»

Специалистами ООО «Сибирский Институт Горного Дела», являющегося одним из структурных подразделений АО ХК «СДС-Уголь», разработана установка по переработке угольных шламов из наружных отстойников обогатительной фабрики «Черниговская» часовой производительностью 50 т [6, 7, 8, 9, 10, 11].

В результате обогащения угольных шламов на данной установке получаем товарную продукцию и отходы обогащения в обезвоженном виде. В дальнейшем отходы направляются на породный отвал. Товарная продукция реализуется потребителям для энергетических нужд.

Общий вид обогатительной установки представлен на рис. 1.

По результатам отбора проб установлено средневзвешенное качество находящегося в шламоотстойниках угля: зольность - 26,6%, высшая теплота сгорания на сухое беззольное состояние - 8167 ккал/кг, то есть уголь, содержа-

Q

ЕФИМОВ Виктор Иванович

Доктор техн. наук,

заместитель директора

по перспективному развитию

Филиала АО ХК «СДС-Уголь» в г. Москве,

профессор НИТУ «МИСиС»,

119034, г. Москва, Россия,

e-mail: v.efimov@sds-ugol.ru

КОРЧАГИНА Татьяна Викторовна

Канд. техн. наук,

Директор ООО «Сибирский Институт

Горного Дела»,

653066, г. Кемерово, Россия,

e-mail: t.korchagina@sds-ugol.ru

АНТОНОВ Алексей Игоревич

Начальник отдела технологии обогащения ООО «Сибирский Институт Горного Дела», 653066, г. Кемерово, Россия, e-mail: a.antonov@pk-ugol.ru

щийся в шламе, сохранил свои потребительские свойства.

Технологическая схема переработки угольных шламов на установке представлена на рис. 2.

Извлечение шлама из шламоотстойника осуществляется погружным насосом с агитатором. Агитатор создает сильную вертикальную тягу, которая заставляет осевшие твердые частицы перейти во взвешенное состояние. Извлеченный шлам транспортируется насосом на высокочастотный грохот для предварительной (мокрой) классификации по классу крупности +2 мм и отделения посторонних предметов. Подрешетный продукт самотеком транспортируется в зумпф. Надрешетный продукт транспортируется ленточным конвейером в штабель отходов.

Процесс классификации и обезвоживания на высокочастотном грохоте происходит за счет высокочастотных колебаний грохота. Подрешетный продукт грохота насосом подается для классификации по классу 0,2 мм на блок гидроциклонов, где осуществляется разделение на пески (класс +0,2 мм) и слив (класс -0,2 мм). Угольный шлам подается насосом в корпус гидроциклонов по касательной, где в результате вращения создается центробежное поле и происходит классификация по крупности. Крупные

Рис. 1. Общий вид обогатительной установки Fig. 1. Concentration unit overview

Исходный уголь

1

Кл. 0-3 мм

Рис. 2. Технологическая схема переработки угольных

шламов на установке

Fig. 2. Coal slurries processing flow diagram

I. Отделение посторонних предметов

2 Кл. +2 мм

3 Кл. 0-2 мм

ii. Классификация на гидроциклонах

Слив кл. <0,2 мм

Пески кл. 0,2-2 мм

iii. Обогащение на спиральном сепараторе

Отходы

iV. Обезвоживание на ВЧГ

8

t/k

Отходы на отвал

10

7 Концентрат

V. Сгущение на гидроциклонах

Пески кл. 0,075-2 мм

11 Слив кл. <0,075 мм

Vi. Обезвоживание на ВЧГ

12

13

Концентрат на склад

На ОФ «Черниговская-Коксовая»

4

5

6

9

Условные обозначения -±.- Шлам

uis-

атх-- к —

Шламовые воды Отходы Концентрат Вода

Наружный отстойник

1 8

Концентрат на склад готовой продукции

Отходы

L,'- в породный отвал ■ ; '■

•ШГГГШЖЖГШ^Ш^ГГШЖГШЖГГГШГШГЖГГГЖГГШГГГГЖЖЖЖГГЖГ^ГШГШГГГГГГГГШГГГГГГГЖШГЖ!

3

5

Рис. 3. Схема цепи аппаратов установки по переработке угольных шламов: 1 - насос погружной (1 шт.); 2 - высокочастотный грохот (3 шт.); 3 - блок гидроциклонов (2 шт.); 4 - блок спиральных сепараторов (1 шт.); 5 - ленточный конвейер (2 шт.); 6,7 - насос шламовый (3 шт.); 8 - зумпф (3 шт.)

Fig. 3. Coal slurries units process chain: 1 - submersible pump (1 pc.); 2 - high frequency screen (3 pcs.); 3 - hydrocyclone module (2 pcs.); 4 -spiral separator module (1 pc.); 5 - belt conveyor (2 pcs.); 6,7 - slurry pump (3 pcs.); 8 - sump (3 pcs.)

частицы удаляются через песковую насадку. Более мелкие частицы удаляются через верхний патрубок в виде слива. Слив (класс -0,2 мм) самотеком транспортируется в зумпф и далее насосом подается для обогащения на ОФ «Черниговская-Коксовая». Пески (класс +0,2 мм) самотеком подаются в приемный стакан спиральных сепараторов для обогащения.

Обогащение на спиральном сепараторе осуществляется за счет действия центробежных сил, а также за счет сил трения. Отходы спиральных сепараторов обезвоживаются на высокочастотном грохоте. Обезвоженные отходы транспортируются ленточным конвейером в штабель отходов. Подрешетный продукт объединяется со сливом гидроциклонов классификации и транспортируется насосом на ОФ «Черниговская-Коксовая» для дальнейшего обогащения.

Концентрат спиральных сепараторов самотеком транспортируется в зумпф питания гидроциклонов сгущения и далее насосом подается для сгущения на гидроциклонах. На гидроциклонах сгущения выделяются пески (класс +0,075 мм) и слив (класс -0,075 мм).

Пески гидроциклонов сгущения обезвоживаются на высокочастотном грохоте, где обезвоженный продукт является товарной продукцией, а подрешетный продукт совместно со сливом гидроциклонов транспортируется насосом на ОФ «Черниговская-Коксовая» для дальнейшего обогащения.

На обогатительной фабрике «Черниговская-Коксовая» шлам обогащается на флотационных машинах с получением угольного концентрата зольностью 9,5% и дополнительным выходом товарной продукции 24,8%. Выход концентрата, получаемый на установке по переработке угольных шламов, составляет 40,6% с зольностью 10,9%.

Суммарный выход товарной продукции (установка и ОФ «Черниговская-Коксовая») составляет 65,4%, или 98139,4 т в год с зольностью 10,4%.

Схема цепи аппаратов установки по переработке угольных шламов представлена на рис. 3.

Расчеты качественно-количественной и водно-шламовой схем выполнены с учетом рекомендаций и требований нормативных документов, а также на основании гранулометрического и фракционного составов, представленных службой ОТК ОФ «Черниговская».

Экономическая оценка эффективности данной работы:

- товарная продукция может быть реализована по цене 2092 руб./т как энергетический уголь;

- себестоимость товарной продукции составляет 919 руб./т;

- чистый дисконтированный доход - 341 млн руб.;

- вложенные денежные ресурсы окупятся через 1,6 года;

- индекс доходности - 2,8;

- бюджетная эффективность - 109 млн руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, при рекомендуемой в условиях рыночной экономики внутренней норме доходности 10% строительство установки по переработке шламов является экономически целесообразным и эффективным. Внутренняя норма доходности составит 14,1%.

Основные преимущества данной установки:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

- высокая экономическая эффективность;

- невысокие капитальные затраты (срок окупаемости установки составит 1,6 года, доходность за первую пятилетку - 341 млн руб.);

- неприхотливость в обслуживании (установка имеет минимум вращающихся частей и механизмов, все технологические процессы по максимуму автоматизированы);

- транспортабельность (конструкция установки проектируется разборного типа, после отработки одного шла-мохранилища предусмотрена возможность переноса всего оборудования и несущих конструкций к другим хранилищам);

- экологическая безопасность (территория осушенных шламоотстойников в дальнейшем пригодна для рекультивации).

Перевод угольных шламов в технологически приемлемое топливо позволит не только улучшить экологическую обстановку в угледобывающих регионах, но и добиться существенного экономического эффекта.

Список литературы

1. Энергетическая стратегия России на период до 2030 г.: утв. распоряжением Правительства РФ от 13.11.2009. № 1715р. М., 2010. 138 с.

2. Ефимов В.И., Рыбак Л.В. Производство и окружающая среда. М., 2012. 301 с.

3. Ефимов В.И., Никулин И.Б., Рыбак В.Л. Использование отходов углеобогащения и оптимизация ресурсов по экологическому фактору // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2014. № 1. С. 85-95.

4. Ефимов В.И. Управление качеством: учебное пособие. М., 2014. 382 с.

5. Ефимов В.И., Сидоров Р.В., Корчагина Т.В. К вопросу образования отходов производства от предприятий

угольной отрасли Кузбасса // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 1. С. 85-96.

6. Авдохин В.М. Обогащение углей: учебник для вузов: в 2 т. Т. 2 Технологии. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Горная книга. 2012. 475 с.

7. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов (вторая редакция) М.: Экономика, 2000. 421 с.

8. Оборотное водоснабжение углеобогатительных фабрик / И.С. Благов, М.А. Борц, Б.И. Вахрамеев и др. М.: Недра, 1980. 214 с.

9. Папин А.В., Неведров А.В., Сечин А.И. Комплексная переработка низкосортных углей и отходов углеобогащения // Ползуновский вестник. 2014. № 3. С. 220-223.

10. Полулях А.Д., Пилов П.И., Егурнов А.Е. Практикум по расчетам качественно-количественных и водно-шламовых схем углеобогатительных фабрик. Днепропетровск: ДонГУ, 2007. 504 с.

11. Федотов К.В., Никольская Н.И. Проектирование обогатительных фабрик: учебник, 2-е изд., перераб. и доп. М.: Горная книга, 2014. 536 с.

COAL PREPARATION

UDC 622.7:662.654.1 © V.I. Efimov, T.V. Korchagina, A.I. Antonov, 2018

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, № 2, pp. 77-80 Title

ON COAL SLURRY PROCESSING

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-2-77-80

Authors

Efimov V.I.1, 2, Korchagina T.V.3, Antonov A.I.3

1 "SBU-Coal" Holding Company, JSC, Moscow Branch, Moscow, 119034, Russian Federation

2 National University of Science and Technology "MISIS" (NUST "MISIS"), Moscow, 119049, Russian Federation

3 "Mining Engineering Institute of Siberia", LLC, Kemerovo, 653066, Russian Federation

Authors' Information

Efimov V.I., Doctor of Engineering Sciences, Professor, Deputy Director for Future Development, e-mail: v.efimov@sds-ugol.ru Korchagina IV., PhD (Engineering), Director, e-mail: t.korchagina@sds-ugol.ru Antonov A.I., Head of Department of Technology of Preparation, e-mail: a.antonov@pk-ugol.ru

Abstract

Presented is the process unit for integrated processing of coal slurries from the external sedimentation tanks of the Chernigivka concentrator is shown in the Chernigovets section (HC SBU-Coal). The use of this unit enables coal transfer from the category of losses into high-quality commodity products, meeting consumers specifications. This article provides an economic feasibility study of coal slurries processing using proposed process unit. Figures:

Fig. 2. Coal slurries processing flow diagram

Fig. 3. Coal slurries units process chain: 1 - submersible pump (1 pc.); 2 - high frequency screen (3 pcs.); 3 - hydrocyclone module (2 pcs.); 4 - spiral separator module (1 pc.); 5 - belt conveyor (2 pcs.); 6,7 - slurry pump (3 pcs.); 8 - sump (3 pcs.)

Keywords

Coal slurry, Concentration, Non-waste technologies References

1. Energeticheskaya strategiya Rossii na period do 2030 goda: Utverzhdeno rasporyazheniem Pravitelstva RF ot 13.11.2009 N 1715 r. [Energy strategy of Russia until 2030]. Endorsed by the resolution of RF Government No. 1715 r, dated 13.11.2009. Moscow, 2010, 138 p.

2. Efimov V.I. & Rybak L.V. Proizvodstvoiokruzhayushchayasreda [Production and environment]. Moscow, 2012, 301 p.

3. Efimov V.I., Nikulin I.B. & Rybak L.V. Ispolzovanie othodov ugleobogash-cheniya i optimizatsiya resursov po ekologicheskomu faktoru [Coal ben-

eficiation wastes utilization and resources optimization with account for environmental factor]. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Nauki o Zemle - Newsletter of the Tula State University. Earth Sciences, 2014, No. 1, pp. 85-95.

4. Efimov V.I. Upravlenie kachestvom: Uchebnoe posobie [Quality management: Educational aid]. Moscow, 2014, 382 p.

5. Efimov V.I., Sidorov R.V. & Korchagina T.V. K voprosu obrazovaniya otkhodov proizvodstva ot predpriyatiy ugol'noy otrasli Kuzbassa [On wastes generation by Kuzbass coal enterprises]. Gornyy Informatsionno-Analiticheskiy Byulleten' -Mining Information and Analytical Bulletin, 2017, No. 1, pp. 85-96.

6. Avdokhin V.M. Obogashchenie ugley: Uchebnik dlya vuzov v2 tomah. T.2 Tekhnologii 2-e izd pererab. i dop. [Coal beneficiation: Textbook for high schools, in 2 volumes. Vol. 2 Technologies, 2-nd edition, updated and revised]. Moscow, Gornaya Kinga Publ., 2012, 475 p.

7. Metodicheskie rekomendatsii po otsenke effektivnosti investitsionnyh proektov vtoraya redaktsiya [Methodical recommendations for investment projects efficiency evaluation (second revision)]. Moscow, Ekonomika Publ., 2000, 421 p.

8. Blagov I.S., Borts M.A., Vakhrameyev B.I. et al. Oborotnoe vodosnabzhenie ugleobogatitelnyh fabrik [Coal beneficiation factories recycle water supply]. Moscow, Nedra Publ., 1980, 214 p.

9. Papin A.V., Nevedrov A.V., Sechin A.I. Kompleksnaya pererabotka nizkosort-nyh ugley i othodov ugleobogashcheniya [Low grade coal and beneficiation wastes integrated processing]. Polzunovskiy vestnik - Polsunovsky Newsletter, 2014, No. 3, pp. 220-223.

10. Polulyakh A.D., Pilov P.I. & Egurnov A.E. Praktikum po raschetam kachest-venno-kolichestvennyh i vodno-shlamovyh skhem ugleobogatitelnyh fabrik [Workshop for coal beneficiation factories qualitative-quantitative and water-slime flow diagrams computation]. Dnepropetrovsk, DonGU Publ., 2007, 504 p.

11. Fedotov K.V., Nikolskaya N.I. Proektirovanie obogatitelnyh fabric: Uchebnik, 2-e izd pererab i dop. [Beneficiation factories design: Textbook, 2-nd edition, revised and updated]. Moscow, Gornaya Kniga Publ., 2014, 536 p.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.