CC BY
36
- © В.А. Козлов, 2012
УДК 622.7:658.512; 622.7.017.2; 622.7:504.064.43; 622.753 В.А. Козлов
ОЦЕНКА РАСКРЫВАЕМОСТИ УГЛЯ УРГАЛЬСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Произведена оценка раскрываемости угля на примере изучения фракционного состава угля Ургальского месторождения.
Ключевые слова: фракционный состав угля, обогатимость угля, дробление, раскрытие угля, технологическая схема фабрики.
В настоящее время ведется строительство обогатительной фабрики «Чегдомын» ОАО «Ур-галуголь» производительностью 6 млн. тонн в год для переработки угля марки «Г» Ургальского месторождения. Технико-экономическое обоснование (проект) строительства обогатительной фабрики был выполнен ОАО «СибНИИУглеобогащение» в 2008 году.
В тоже время в ОАО «СУЭК» рассматривался вопрос о возможности раскрытия промежуточных фракций с целью увеличения выхода концентрата.
Под раскрываемостью угля понимается раскрытие сростков угля и породы при дроблении, первоначально находящиеся в промежуточных фракциях плотностью 1,4-1,8(2,0) т/м3. Здесь определяющим является степень дробления, т.е. определение крупности зерна при котором происходит раскрытие, определенной доли, например, 80% всех сростков. Недооценка данного факта приводит к потере значимого количества концентрата с промпродуктом и отходами.
Проектом предусматривается переработка на ОФ Чегдомын шихты угля пластов В12 и В26 в пропорции 50/50. Оборудование фабрики разделено на две одинаковых секции производительностью 500 т/ч каждая. Влага рядового угля принята 6,5 %.
Согласно фракционным составам угля, приведенным в работах [1,2], при зольности рядового угля около 40 % теоретический выход концентрата зольностью 18 % составляет 41 %. В большинстве случаев, в том числе и рассматриваемом, в исходных данных, выдаваемых на проектирование углеобогатительных фабрик, отсутствует информация по исследованиям раскрываемости угля. Поэтому приходится оценивать раскрываемость угля по его фракционным и гранулометрическим составам.
В проектной схеме применено предварительное дробление крупного рядового угля до <200 мм; классификация угля и его дешламация на двухдечном грохоте на классы 50х200, 1х50 и 0х1 мм; удаление породы плотностью более 1800 кг/м3 из класса 50х200 мм в тя-желосредном сепараторе; дробление беспородной массы крупностью +50 мм до крупности <50 мм. И далее обогащение угля класса 1х50 мм в двухпро-дуктовых тяжелосредных гидроциклонах в две стадии с получением концентрата, промпродукта и отходов.
Согласно проектным показателям для данной схемы выход концентрата должен составить 49,6 %, выход промпродукта 27 % зольностью 34 %. При зольности рядового угля 33,3 % расчетная зольность отходов обогащения составит 64,9 %.
Учитывая общеизвестный факт, что повышение зольности рядового угля на 1 % снижает выход концентрата как минимум на 1 %, можно вычислить, что выход концентрата при зольности рядового угля 40 % должен быть на 6,7 % меньше заявленного в проекте и составит всего 42,9 %.
Анализ технологической схемы из проекта ОФ Чегдомын показывает, что в ней на текущий момент не учтено в достаточной мере раскрываемость угля и, следовательно, в ней заложены значительные потери концентрата с промпродуктом и отходами.
Согласно фракционным составам рядового угля пластов В12 и В26, в их шихте содержание породы фракции >1800 кг/м3 в классе >13 мм составляет всего 13,6 %. В тоже время выход класса 13х200 мм составляет 75,1 %. Доля выделяемой породы составляет 11,3 % от питания сепаратора. Таким образом, можно сделать вывод, что не рационально применять лишнюю технологическую операцию такую, как выделение породы в тяже-лосредном сепараторе. Слишком мало породы выводится из процесса в начале процесса обогащения. Для этой операции рекомендуется выводить не менее 35 % породы, только тогда ее экономически целесообразно включать в технологическую схему.
Согласно предлагаемой схеме в тяжелосредных сепараторах необходимо выделять концентрат, а не породу. Так, в сепараторы поступает около 75 % от всего угля класса 13х200 мм. Обогащение производим по низкой плотности с получением концентрата и высокозольного микста, в котором сосредоточены сростки угля и породы. Выход концентрата составит около 15 % зольностью менее 18 %. Такой режим работы более технологически рационален по сравнению с проектным решением, так
как мы сразу получаем готовый концентрат, избегая его переизмельчения.
В предлагаемой схеме уголь дробится до -13 мм, тем самым раскрывается более половины сростков угля, по сравнению с проектной, в которой уголь дробится до -50 мм. Анализ исходного фракционного состава угля показывает, что при крупности угля 50 мм не происходит заметного раскрытия промежуточных фракций угля. В тяжелосредных гидроциклонах предлагается обогащать класс 1х13 мм, а не 1х50 мм, как в проекте.
По усовершенствованной схеме потонувший продукт в сепараторе класса 13х200 мм выходом 60% будет дробиться в двухстадийной четы-рехвалковой дробилке до крупности менее 13 мм. В результате дробления раскрывается значительное количество сростков и выделяется чистый уголь.
Далее по этой схеме исходный уголь класса 0х13 мм с выходом 17,7% и дробленый микст после обесшламливания по 1 мм обогащаются совместно в двухпродуктовых тяжелосредных гидроциклонах в две стадии. В первой стадии получаем концентрат и микст-2 и во второй стадии получаем промпродукт зольностью менее 34% и отходы.
По предлагаемой схеме предполагается возможным увеличить выход концентрата минимум на 5-7% по сравнению с проектной схемой обогатительной фабрики и, соответственно, значительно уменьшить выход труднореализуемого промпродукта и снизить потери угля.
Фактически, из всех действующих обогатительных фабрик на территории СНГ в технологической схеме было учтено дробление крупного промпродукта только на построенной по технологии СЕТСО ОФ «Свято-
Варваринская» (Украина, 2008). На этой фабрике установлены две 4-хвалковые дробилки фирмы «вип^асЬ», по одной на секцию, для дробления крупного промпродукта 13х150 мм до крупности -13 мм. Дробленый продукт затем повторно обогащается в тяжелосредных гидроциклонах вместе с мелким углем.
Наши исследования углей различных месторождений показывают, что в случае если уголь относится к очень трудной категории обогатимости согласно ГОСТ 10100-84 и, следовательно, в нем присутствует большое количество промежуточных фракций, то их дробление до крупности 2(3)мм зачастую позволяет раскрыть и выделить при обогащении дополнительно до 6-10% чистого угля - концентрата.
Правильная оценка раскрываемости угля при дроблении позволит на стадии проектирования правильно составить технологическую схему обогатительной фабрики, выбрать типоразмер оборудования и рассчитать транспортные цепочки.
В работе [3] изучалось возможность раскрытия угля Ургальского месторождения по кривым Майера, построенным для узких машинных классов. Так, в крупных классах > 13 мм выход концентрата зольностью 18% составляет 40 %, для мелкого класса 1х13 мм выход концентрата составляет более 50 % , а для шлама 0,15х1 мм - более 90 %. В связи с этим, предлагалось продукт плотностью <1800 кг/м3 (микст) дробить до крупности 25 мм или до 13 мм с целью раскрытия сростков. Результаты дробления микста прогнозировалось по аналогии с распределением классов крупности в исходном рядовом угле. Далее корректировался фракционный состав угля с учетом его дробления, и в каждом классе определялся выход концентрата зольно-
стью 18 %. Если в рядовом угле теоретический выход концентрата зольностью 18 % составляет 41 %, то при дроблении микста до 25 мм и до 13 мм, выход концентрата согласно принятой методики расчета составляет 49,4 % и 54,4 %, соответственно. Таким образом, по данным работы [3] дроблением микста до 13 мм можно увеличить выход концентрата на 13,4 %.
Как с нашей точки зрения, так и, по мнению других исследователей, принятая методика в работе [3] несколько некорректна, практический выход концентрата после дробления будет в 1,5-2 раза меньше. Наша уточненная методика оценки результатов дробления приведена в работе [4].
В работе [5] приведен перечень необходимых зависимостей для исследования раскрываемости угля.
Оценку раскрываемости угля рассмотрим на примере фракционного состава высокозольного угля пласта В12 Ургальского месторождения. Данные фракционного состава примем согласно работе [1].
Ниже на рисунках приведены упомянутые в работе [5] зависимости, помогающие оценить возможность раскрытия угля.
Характер нижней и средней кривых на рис.1, построенных для фракций <1,3 и 1,3-1,4 т/м3 показывает, что зольность существенно снижается от крупных классов (11%) к шламам 0х2 мм (2,5%). По анализу прогиба кривых, можно заключить, что полное раскрытие чистого угля происходит в классе крупности 0,3-2 мм.
Анализ кривой, построенной для плотности фракций 1,4-1,5 т/м3 говорит о том же, только здесь снижение зольности менее значительное с 27% до 23%.
Рассмотрение кривых на рис.2, построенных для фракций <1,3 т/м3,
фракции <.1г3 -^—фракции 1Г3-1ГД фракции 1Л-1>Ь
Рис. 1. Зависимости изменения зольности (%) в элементарных классах крупности для легких фракций исходного угля
ж
• фракции <1,3 —в— фракции фракции 1,4-1,5
Рис. 2. Зависимости абсолютного выгхода фракций к рядовому углю в элементарных классах крупности
Рис. 3. Зависимости относительного выхода фракций в элементарных классах крупности
Рис. 4. Зависимость значений (%) показателя обогатимости (ГОСТ 10100-84) н критерия Бэрда для элементарных классов крупности угля пласта В12
Рис.5. Зависимость плотности разделения продуктов для элементарные классов исходного угля при зольности концентрата 18%
Рис.6. Зависимость относительного выгхода концентрата зольностью 18% для элементарных классов исходного угля
показывает, что основная масса легкой фракции сосредоточена в классе 2х25 мм с максимумом в узком классе 3х6 мм. Основная доля фракции
1.3-1,4 т/м3 сосредоточена в классе 6х50 мм с максимумом в классе 13х25 мм. Содержание фракции
1.4-1,5 м3/ч в угле относительно равномерно снижается от крупных классов к мелким, достигая минимума в классе 2х3 мм.
По характеру кривых для фракции 1,3-1,4 и 1,4-1,5 т/м3 можно с уверенностью сказать, что выбор крупности дробления до 50 мм в проектной схеме ОФ «Чегдомын» сделан некорректно. При границе крупности дробления в диапазоне 13-50 мм не происходит существенного раскрытия промежуточных фракций угля. Крупность дробления угля должна быть до 13 мм и менее, чтобы раскрыть более половины сростков угля.
Анализ кривых относительного выхода легких фракций по классам крупности на рис. 3 показывает, что максимальное раскрытие угля наблюдается при крупности зерен 0,3-0,5 мм. В тонком классе 0х0,3 мм уже преобладают по массе тонкие частицы породы над частицами угля.
Следовательно, порода, как более крепкий материал по сравнению с углем, менее подвержена измельчению и способна только истираться в процессе переработки с образованием тонкодисперсного материала.
Изменение значений показателя обогатимости по ГОСТ 10100-84 и критерия Бэрда на рис.4 одинаково отображают тенденцию улучшения обогатимости угля с уменьшением классов крупности угля.
Значения показателя обогатимости по ГОСТ 10100-84 показывают очень
трудную категорию обогатимости угля для всех классов крупности кроме класса 0,3х0,5 мм, который попадает на границу категорий трудной и средней обогатимости.
Значения критерия Бэрда указывают на сверхтрудную обогатимость для угля классов более 13 мм и тонкого шлама 0х0,3 мм и легкую обога-тимость для угля класса 0,3х6 мм.
По анализу изменения критерия Бэрда можно предположить, что уголь пласта В12 раскрывается при крупности менее 6 мм и, следовательно, дробить уголь необходимо до крупности менее 6 мм, чтобы существенно увеличить выход концентрата и сократить выпуск промпро-дукта.
Принятое в проекте ОФ «Чегдо-мын» дробление микста до 50 мм и, если даже предположить возможное дробление до 25 мм существенно не скажется на увеличении выхода концентрата.
Дополнительно можно рассмотреть зависимости плотности разделения угля с получением концентрата зольностью 18 % (рис.5) и относительного выхода концентрата (рис.6) для элементарных классов крупности. Характер кривых показывает, что резкий рост плотности разделении начинается с крупности 3х6 мм, для этой крупности относительный выход концентрата уже превышает 75%.
Таким образом, анализ рассмотренных зависимостей позволяет сделать вывод о том, что значимая раскрываемость угля происходит при крупности частиц менее 13 мм.
Результаты анализа раскрываемости угля Ургальского месторождения легли в основу наших рекомендаций по совершенствованию проектной схемы ОФ «Чегдомын».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Отчет по научно-исследовательской работе «Комплексное исследование обога-тимости и качественной характеристики углей пластов ОАО «Ургалуголь» (часть 3, пласты В7-6 и В-12). - Прокопьевск: Сиб-НИИУглеобогащение, 2005.
2. Отчет по научно-исследовательской работе «Комплексное исследование обога-тимости и качественной характеристики углей пластов ОАО «Ургалуголь» (часть 3, пласты В26 и В-7). - Прокопьевск: СибНИИ-Углеобогащение, 2005.
3. Экспертное заключение по ТЭО (проектам) строительства ОФ «Чегдомын» ОАО «Ургалуголь». - Люберцы: ИОТТ, 2008.
4. Козлов В.А. Методика по расчету продуктов дробления крупных классов угля. ГИАБ, № 2. МГГУ, 2011.
5. Козлов В.А. Оценка раскрываемости угля Калтанского угольного разреза. Горнопромышленные ведомости, № 3(53). М, Майнинг Медиа Групп, 2012.. ГТТШ
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Козлов Вадим Анатольевич — кандидат технических наук, доцент, главный технолог СЕТСО, e-mail: vak@cetco.ru.
- РУКОПИСИ,
ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ «ГОРНАЯ КНИГА»
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ НА БУРОВЫХ РАБОТАХ И ВОЗМОЖНОСТЬ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЕТРО-ДИЗЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ
(№914/08-12 от 14.05.12, 11 с.) Ивченко И.А. — старший преподаватель, Меркулов М.В. — доктор технических наук, профессор, Куликов В.В. — доктор технических наук, профессор,
Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе.
POWER LOADINGS ON CHISEL WORKS AND POSSIBILITY OF INCREASE OF THEIR EFFICIENCY AT THE EXPENSE OF USE OF WIND-DIESEL COMPLEXES OF POWER SUPPLY
Ivchenko I.A., MerkulovM.V., Kulikov V.V.
