CC BY
112
Reference
1. Efimov VI, Rybak L.V. Production and environment. M .: 2012.
2. Gridin VG, Efimov VI Production and environment // Lectures on the course "Production and environment". M. 2007
3. Efimov VI Fundamentals of nature management: study. allowance Moscow, 2004.
4. On the issue of reducing the technogenic impact of coal industry enterprises on water resources / V.I.Efimov, R.R.Minibayev, T.V.Korchagina, S.A.Svinarenko // Ugol. 2017. No. 6 (1095). S. 62-64.
5. Efimov VI, Sidorov RV, Korchagina T.V. Projected assessment of the impact of mining on the environment of the Kuzbass // Coal. 2014. No. 12. S. 90-91
6. Reproduction and use of natural resources: state. program of the Russian Federation: ratified. By a resolution of the Government of the Russian Federation dated April 15, 2014 N 322: as of March 31, 2017 No. 384 // ConsultantPlus [Electronic resource]. Access mode: http: // www.consultant.ru/.
7. About the federal target program "Development of the water-economic complex of the Russian Federation in 2012-2020": Resolution of the Government of the Russian Federation dated April 19, 2012 No. 350: as amended on 13.08. 2016 // ConsultantPlus [Electronic resource]. - Access mode: http://www.consultant.ru/.
8. Efimov VI, Korchagina T.V., Svinarenko S.A. Decontamination of sewage with the help of polymeric reagents // Coal. 2017. No. 12 (1101). S. 64-68
9. Polyakov VV, Efimov VI, Korchagina T.V. Ecological-economic analysis of the impact of coal industry enterprises on the environment. M: 2006.
10. Public-private partnership - a way to solve the problems of transfer of mine drainage systems to the use of composite materials / VI Efimov D.V. Konovalov, SM Popov, P.M. Fedyaev // Coal. 2014. No. 11 (1064). S. 59-65.
УДК 662.654.1
КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ ШЛАМОВ В ТОВАРНУЮ ПРОДУКЦИЮ
В.И. Ефимов, Т.В. Корчагина, А. И. Антонов, В.И. Сарычев
Представлена технологическая установка комплексной переработки угольных шла-мов из наружных отстойников обогатительной фабрики «Черниговская» (АО «Черниговец»). Использование данной установки позволяет осуществить перевод угля из разряда потерь в товарную продукцию высокого качества, соответствующую требованиям потребителей. Выполнено экономическое обоснование переработки угольных шламов на предлагаемой технологической установке.
Ключевые слова: угольный шлам, обогащение, безотходные технологии.
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 - 6].
При переработке рядового угля на обогатительной фабрике «Черниговская» (АО «Черниговец»), построенной по проекту института «Кузбасс-гипрошахт» 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 около19 га непригодной для рекультивации территории [7, 8].
Специалистами ООО «Сибирский Институт Горного Дела», являющимся одним из структурных подразделений АО ХК «СДС-Уголь», разработана установка по переработке угольных шламов из наружных отстойников обогатительной фабрики «Черниговская», часовой производительностью 50 т [9, 10].
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, т.е. уголь, содержащийся в шламе, сохранил свои потребительские свойства.
Рис. 1. Общий вид обогатительной установки
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.
Исходный уголь
1 Ал. 0-3 мм
. Отделение посторонних предметов
Кл. I 2 мм
Кл. 0-2 мм
II. КлисспсЬикаппя на гилроник.шнах
Слив кл. <0,2 мм
Пески кл, 0,2-2 мм
III. Обогащение на спиральном сепараторе
Отходы
IV. Обезвоживание на ВЧГ
ртх^ды нд ртв^/1
Ч.
10
Концентрат
V- Сгущение на гидроцпклонах
Пески кл. О, О 75-2 мл
11
IV. Обезвоживание на ВЧГ
12 13
Концентрат на склад
На ОФ "Черниговская-Коксовая"^^
Слив кн. <0,075 мм
Рис.2. Технологическая схема переработки угольных шламов
на установке
Процесс классификации и обезвоживания на высокочастотном грохоте происходит за счет высокочастотных колебаний грохота. Подрешет-ный продукт грохота насосом подается для классификации по классу 0,2 мм на блок гидроциклонов, где осуществляется разделение на пески (кл. +0,2 мм) и слив (кл. -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 частицы удаляются через песковую насадку. Более мелкие частицы в виде слива удаляются через верхний патрубок в виде слива. Слив (кл. -0,2 мм)
самотеком транспортируется в зумпф и далее насосом подается для обогащения на ОФ «Черниговская-Коксовая». Пески (кл. +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 (кл. +0,075 мм) и слив (кл. -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/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 состава, представленных службой ОТК ОФ «Черниговская».
Экономическая оценка эффективности данной работы: товарная продукция может быть реализована по цене 2092 руб./т как энергетический уголь [11];
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.
Условные обозначения
-ш- Шлам
Шламовые
воды £ — отх— Отходы
- Концентрат -в—
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.) Рис. 3. Схема цепи аппаратов установки по переработке угольных
шламов
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: 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 шламохранилища предусмотрена возможность переноса всего оборудования и несущих конструкций к другим хранилищам);
экологическая безопасность (территория осушенных шламоотстой-ников в дальнейшем пригодна для рекультивации [12]).
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. Гридин В.Г., Ефимов В.И. Производство и окружающая среда // Лекции по курсу "Производство и окружающая среда". Москва, 2007.
4. Ефимов В.И. Основы природопользования: учеб. пособие. М.:
2004.
5. 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. Вып. 1. С. 85-95.
6. Ефимов В.И. Управление качеством: учеб. пособие. Москва: 2014. 382 с.
7. Ефимов В.И., Сидоров Р.В., Корчагина Т.ВК вопросу образования отходов производства от предприятий угольной отрасли Кузбас-са//ГИАБ (научно-технический журнал). 2017. № 1. С. 85-96.
8. Авдохин, В.М. Обогащение углей: учеб.для вузов. 2 т. Т. 2. Технологии / В.М. Авдохин. 2-е изд., перераб и доп. М.: Горная книга. 2012. 475 с.
9. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов (вторая редакция). Минэкономики РФ; Минфин РФ; Госстрой РФ. М.: Экономика, 2000. 421 с.
10. Оборотное водоснабжение углеобогатительных фабрик / И.С. Благов [и др.] // М.: Недра, 1980. 214 с.
11. Папин А.В., Неведров А.В., Сечин А.И. Комплексная переработка низкосортных углей и отходов углеобогащения // Ползуновский вестник. 2014. № 3. С. 220-223.
12. 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.
Ефимов Виктор Иванович, д-р техн. наук, проф., v.efimov@msk.sds-ugol.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Корчагина Татьяна Викторовна, канд. техн. наук, директор, t.korcyagina@sds-ugol.ru, Россия, Кемерово, ООО «Сибирский Институт Горного Дела»,
Антонов Алексей Игоревич, горный инженер, нач. отдела технологии обогащения, a.antonov@pk-ugol.ru, Россия, Кемерово, ООО «Сибирский Институт Горного Дела»,
Сарычев Владимир Иванович, д-р техн. наук, проф., ecology_tsu_tula@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
COMPLEX PROCESSING OF COAL SLIMES TO MARKETABLE PRODUCTS V.I. Efimov, Т.У. Korchagina, A.I. Antonov
A technological installation for the complex processing of coal slurries from the external sedimentation tanks of the Chernigivsky concentrator (Chernigovets JSC) is presented. The use of this unit allows the transfer of coal from the category of losses into high-quality commodity products that meet the requirements of consumers. The economic substantiation of processing of coal slimes on the proposed technological installation is completed.
Key words: coal sludge, enrichment, non-waste technologies.
Efimov Viktor Ivanovich, Doctor of Technical Sciences, Professor, v.efimov@msk. sds-ugol.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Korchagina Tatiyna Viktorovna, of Technical Sciences, Director, t. korcyagina@sds-ugol.ru, Russia, Kemerovo, "Siberian Mining Institute",
Antonov Alexei Igorevich, Mining Engineer, t.korcyagina@sds-ugol.ru, Russia, Kemerovo, "Siberian Mining Institute",
Sarychev Vladimir Ivanovich, Doctor of Technical Sciences, Professor, ecology_ tsu_ tula@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
Reference
1. The energy strategy of Russia for the period up to 2030: ratification. Order of the Government of the Russian Federation dated November 13, 2009 No. 1715r. M., 2010. 138 p.
2. Efimov VI, Rybak LV Production and environment. M: 2012. 301 p.
3. Gridin VG, Efimov VI Production and environment // Lectures on the course "Production and environment". Moscow, 2007.
4. Efimov VI Fundamentals of nature management: study. allowance M .: 2004.
5. Efimov VI, Nikulin I.B., Rybak V.L. Utilization of Coal Waste and Optimization of Resources by Ecological Factor, Izvestiya Tula State University. Earth Sciences. 2014. Issue 1. S. 85-95.
6. Efimov VI Quality management: study. allowance Moscow: 2014. 382 p.
7. Efimov VI, Sidorov RV, Korchagina T. VK on the issue of waste production from the enterprises of the coal industry of the Kuzbass // GIAB (scientific and technical journal). 2017. No. 1 S. 85-96.
8. Avdokhin, VM Enrichment of coal: study. For universities. 2 t. T. 2. Technologies / В.М. Avdokhin 2nd ed., Pererab and add. M .: Mountain Book. 2012. 475 с.
9. Methodological recommendations on the assessment of the effectiveness of investment projects (second edition). Ministry of Economy of the Russian Federation; Ministry of Finance of the Russian Federation; Gosstroy RF. Moscow: Economics, 2000. 421 p.
10. Turnaround water supply of coal-fired plants / I.S. Blagov [and others] // M .: Nedra, 1980. 214 p.
11. Papin AV, Nevedrov AV, Sechin A.I. Complex redistribution of low-grade coal and coal-mining wastes // Polzunovsky Vestnik. 2014. No. 3. S. 220-223.
