CC BY
62
© В.В. Кармазин, В. А. Козлов, 2006
УДК 622.7
В.В. Кармазин, В.А. Козлов
ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТНОГО СПОСОБА ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ШЛАМОВ НЕРЮНГРИНСКОГО КАМЕННОУГОЛЬНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
~П последнее время в углеобога-
-Я-М щении наблюдается тенденция к изменению технологических схем переработки угольных шламов, связанного с отказом от их флотационного обогащения, как ресурсоемкого процесса. Поэтому возрастает интерес к поиску альтернативных способов переработки угольных шламов, которые более экономичны по сравнению с флотацией.
При обогащении коксующихся углей, как правило, получают два товарных продукта: коксовый концентрат, используемый для производства кокса в металлургической промышленности, и промпродукт, используемый в энергетических целях. Требования к качественным показателям коксового концентрата очень жесткие, но и цена его значительно выше энергетических продуктов. Принятие нерациональной технологии обогащения углей, отклонение от оптимальных технологических режимов приводит к ухудшению качественных показателей концентрата или потерям его выхода, и, как следствие, снижает экономические показатели работы обогатительной фабрики.
В схемах углеобогатительных фабрик в качестве основных процессов обогащения угольных шламов, основанных на различии физических и физикохимических свойств угольных и породных частиц, применяются флотация,
электрическая и магнитная сепарация и другие специальные методы обогащения.
В некоторых случаях, основываясь на распределении зольности по классам крупности, полученной при ситовом анализе угольных шламов, вспомогательным процессом обогащения - классификацией, замещают основной процесс их обогащения - флотацию.
Так, например, в статье [1] рассматривается переработка угольных шламов с получением энергетического концентрата и приведена схема реконструкции водно-шламовой схемы ООО «Касья-новская ОФ».
Технологическая схема шламового комплекса предназначена для сгущения и обогащения шлама из шламовых вод обогатительной фабрики, сбрасываемых в шламовый отстойник.
В соответствии с данными о зольности отдельных классов по данным ситового анализа шлама производится реконструкция технологической схемы шламового комплекса по следующей схеме:
- все шламы, выделяемые в процессах мокрой классификации, перед и после отсадки и пр., поступают в накопительную емкость;
- шламы из емкости шламовых вод насосом подаются в батарею гидроциклонов;
- слив гидроциклонов (кл. - 0,15 мм) поступает в зумпф гидротранспорта породы;
- сгущенный продукт гидроциклонов подается в шламовый крутонаклонный сепаратор;
- концентрат сепаратора обезвоживается на дуговом сите и центрифуге ФГШ-1000 и присаживается к концентрату отсадки.
Таким образом, учитывая, что требования к качеству энергетического концентрата допускают отклонение его зольности ± 2% без предъявления существенных санкций со стороны потребителя, рассмотренная схема переработки угольного шлама, основанная на процессе его классификации по классам крупности с получением энергетического концентрата, в данном случае выглядит экономически целесообразной для ее применения.
На обогатительной фабрике «Нерюн-гринская» ОАО ХК «Якутуголь», обогащающей коксующиеся угли, следуя общей тенденции, в 2005 году провели реконструкцию флотационного отделения, исключив из схемы фабрики процесс флотации угольных шламов, заменив его классификацией в батареях гидроциклонов и центрифугах.
Как показала практика работы фабрики, применение классификации угольных шламов коксующихся углей вместо основных процессов его обогащения, основанных на различии физикохимических свойств угольного вещества и породы, приводит к уменьшению выхода концентрата при том же плановом показателе зольности или ухудшению его качества, что обусловлено вариацией прочностных свойств, поступающего на обогащение рядового угля, которые определяют выход шламов в подготовительном процессе дробления угля. Зольность отдельных узких классов угольно-
го шлама может непредсказуемо изменяться в зависимости от многих факторов, связанных как с характеристиками поступающего на обогатительную фабрику угля, так и зависящих от условий его подготовки к обогащению.
Отклонение зольности товарного концентрата в сторону увеличения, по сравнению к плановому значению, предполагает поступление рекламаций на качество со стороны потребителей. Работа фабрики с заниженной зольностью концентрата с целью не превышения плановой зольности, заведомо приведет к снижению его выхода и экономическим потерям для трудового коллектива.
Выдержать оптимальный режим поддержания плановой зольности концентрата с обеспечением его максимально возможного выхода в схемах классификации угольных шламов фактически невозможно. Использование такого резерва корректировки зольности объединенного концентрата (основного процесса обогащения крупных классов угля и обогащения шламов) сглаживанием колебаний зольности концентрата угольных шла-мов изменением зольности концентрата, получаемого в основном процессе обогащения крупных классов, приведет к потерям выхода концентрата.
Направление концентрата угольных шламов, в случае непредсказуе-мого увеличения его зольности выше плановой, в промпродукт, заведомо приведет к потере выхода концентрата.
Все описанные сложности регулировки качества концентрата, присущи схемам классификации угольных шла-мов, так как связь такого качественного показателя, как зольность, с классами крупности угля слабо коррелированна, а засорение продуктов посторонними фракциями, получаемых в классифика-
Таблица 1
Результаты магнитного обогащения продуктов флотации
№ опыта Наименование флотопродукта Зольность магнитной фракции А11, % Выход маг-нитнощй фракции, % Зольность немагнитной фракции А11, % Выход немагнитной фракции, %
1 Промпродукт 36,1 28 17,5 70
2 Промпродукт 26,4 44 19,8 54
3 Промпродукт 27,8 34 19.6 64
4 Промпродукт 28,2 33 19,9 65
5 Промпродукт 31,0 29 19,6 69
6 Концентрат 12,5 3 8,6 92
7 Концентрат 12,7 6 8,0 90
8 Концентрат 12,0 9 8,0 89
ционных аппаратах, будет значительным.
Процессы обогащения основаны на корреляции между качественным показателем угля - зольностью и физикохимическими свойствами угля. Применяя силовое воздействие на физикохимические свойства частиц угля и породы, появляется возможность управлять их разделением в обогатительном аппарате и регулировать качественные показатели продуктов обогащения, что фактически невозможно в классификационных аппаратах.
Таким образом, проведя в каждом конкретном случае, необходимые исследования вещественного состава и свойств угля, как объекта обогаще-ния, по методикам, приведенным в работе [2], можно подобрать наиболее рациональные способы его обогащения, альтернативные флотации, учитывающие современные достижения науки и техники. Так, по нашему мнению, в некоторых случаях экономически рационально применение магнитного способа обогащения угольных шламов или магнитной перечистки продуктов его обогащения.
Нами была принята идея применения магнитного способа для обогащения угольных шламов с использованием высокоградиентной магнитной сепарации, теория которой подробно изложена в работе [3].
Обычно магнитные способы применяются для обессеривания угольных пиритсодержащих шламов. Авторами настоящей статьи исследуется возможность магнитного обогащения углей, в которых содержание серы менее 0,03 %, т. е. которые не содержат пиритную серу.
В первом квартале 2005 года на ОФ «Нерюнгринская» были отобраны пробы флотоконцентрата средней зольностью 8,4 % и флотопромпродукта зольностью 22,7 %, которые подверглись магнитной перечистке на высокоградиентном сепараторе, разработанном в НТЦ «Горно-обогати-тельные модульные установки» (МГГУ). Принцип работы магнитного высокоградиентного сепаратора описан в работе [3]. Целью эксперимента являлось извлечение магнитной фракции из продуктов флотообогащения угольных шламов и определение зольности магнитной и немагнитной фракций. Индукция магнитного поля в рабочей камере
Таблица 2
Состав золы углей Нерюнгринского месторождения
Химические соединения SiO2 Al2Oз Fe2Oз CaO MgO SOз TiO2 P2O7 MnO
Диапазон изменения, % 43,0- 61,7 15,2- 32,3 1,05- 18,1 2,0- 10,4 1,13- 4,0 --- 0,61- 3,58 0,05- 1,79 0,4- 1,3 --- ---
Среднее 52,2 26,8 7,7 4,8 2,3 2,61 1,2 0,7 0,7 0,8 0,2
Значение, %
сепаратора составляла 0,65 Тл. Результаты эксперимента представлены в табл. 1.
Погрешность определения зольности флотоконцентрата составила 0,4 % абс., а флотопромпродукта - 0,8 % абс.
По данным табл. 1 можно сделать вывод, что даже предварительно выбранные параметры магнитного способа перечистки флотопродуктов позволяют выделить из них магнитную фракцию значительно большей зольности, чем принята при расчете с потребителями, и тем самым повысить качество конечных продуктов обогащения коксующихся углей.
В табл. 2 приведены данные, характеризующие диапазон изменения и средние значения содержаний золообразующих соединений углей Нерюнгрин-ского месторождения, из которых видно, что основная доля золы (~ 80 %) приходится на алюмосиликаты, 12 % золы - на окислы железа и кальция, 8 % -на все остальные соединения.
Наличие магнитной фракции в угольных шламах обусловлено присутствием в их золе соединений железа, так как магнитная восприимчи-вость соединений железа как мини-мум на порядок превосходит магнит-ные восприимчивости всех других составляющих золы угля. Высокое содержание железа в золе предполагает наличие двухвалентного железа, что открывает перспективу применению магнитных методов в технологии обогащения углей Нерюнгринского месторождения.
Полученные результаты подтверждают возможность применения магнитного способа для обогащения угольных шламов на ОФ «Нерюнгринская», и позволяют поставить задачи дальнейших исследований по разработке высокоградиентных магнитных сепараторов для более экономичного и эффективного обогащения угольных шламов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Данилов А.П., Данилов И.А., Смагин В.П. Реконструкция водно-шламовой схемы Касья-новской обогатительной фабрики. Уголь, № 3, 2005. - С. 46-47.
2. Митрофанов С.И., Барский Л.А., Самы-гин В.Д. Исследование полезных иско-
паемых на обогатимость. - М.: Недра, 1974.
3. Кармазин В.В., Кармазин В.И. Магнитные, электрические и специальные методы обогащения полезных ископаемых: Учебник для вузов. Т.1 - М.: Издательство МГГУ, 2005.
— Коротко об авторах ---------------------------------------------------------------
Кармазин Виктор Витальевич - академик МИА и РАЕН, профессор, доктор технических наук,
Козлов В.А. - кандидат технических наук, доцент,
Московский государственный горный университет.
