Татьяна Хамзина, ведущий инженер, ИПКОН РАН, г. Москва; Ирина Кузнецова, старший научный сотрудник, к. т. н., ИПКОН РАН, г. Москва
Развитие углеобогащения на современном этапе характеризуется значительным повышением эффективности производства на основе технического перевооружения действующих углеобогатительных фабрик, строительства новых крупных фабрик, улучшением качества продукции и снижением себестоимости процесса обогащения и переработки угля. Необходимо создание и внедрение принципиально новых технологических процессов, обеспечивающих качество продукции.
Научная и инженерная основа обогащения углей создавалась и создается научно-исследовательскими институтами, проводящими работу с углеобогатительными фабриками, проектными и проектно-конструкторскими институтами, кафедрами обогащения учебных институтов.
Перед сотрудниками науки и производства стоят задачи развития фундаментальных и прикладных научных исследований и быстрейшего внедрения их результатов в производство. Уделяется большое внимание изучению теории и практики эксплуатации оборудования при создании новых типов оборудования.
Существенное значение имеет определение рационального передела и глубины обогащения. Глубина обогащения углей для коксования применяется 0 мм, глубина обогащения энергетических углей до последнего времени, как правило, составляла 13 или 6 мм. Однако непрерывный рост зольности добываемых углей требует в ряде случаев обогащение даже отсевов, используемых для пылеугольного сжигания на электростанциях. В то же время количество мелких классов в рядовом угле непрерывно возрастает. Необходимо также учесть, что обогащение энергетических углей, помимо снижения расходов топлива у потребителя, уменьшает расходы на его транспортировку. Более глубокое обогащение энергетических углей необходимо для стабилизации качества и для новых потребителей.
Одним из важнейших вопросов, предопределяющих пути создания новой обогатительной техники для углеобогатительных фабрик, является установление их оптимальной мощности.
Работа обогатительной фабрики сопряжена со значительными трудностями из-за повышенной влажности углей, поэтому перспективным направлением развития процесса мокрого грохочения являются исследования в этой области. Около 50 % свободной влаги сосредотачивается в классе 0–1 мм рядового угля. Под действием сил поверхностного натяжения частицы угля, покрытые пленкой влаги, закрепляются на отверстиях сита и закрывают поверхность грохочения. В нижнем слое, непосредственно соприкасающемся с просеивающей поверхностью, преобладают частицы размером 0–0,15 мм, которые налипают на ситах и образуют плотную массу, способствующую закреплению более крупных частиц.
В случае применения тяжелосредных сепараторов особое значение имеет эффективное удаление мелочи при классификации угля перед обогащением. Несомненно, что с помощью тяжелосредных сепараторов можно добиться значительно большей эффективности обогащения труднообогатимых углей, чем с применением отсадки. Детальное исследование основных технико-экономических показателей обогащения угля в тяжелых средах и на отсадочных машинах установило, что ни один из этих методов не является универсальным и что эффективность применения тяжелых сред и отсадки в каждом конкретном случае должна быть решена расчетом. Значительно улучшены результаты обогащения угля методом отсадки: повышены качество концентрата и его выход, а также точность разделения угля.
Отсадка неклассифицированного или широко классифицированного угля связана с определенными потерями, и поэтому обогащение углей для коксования в классификационном виде составляет около 80 % общего количества этих углей, обогащаемых отсадкой. При обогащении энергетических углей методом отсадки доля неклассифицированных углей значительно выше.
Для обеспечения стабильной работы сгустителей необходимо использовать высокоэффективные полимерные флокулянты.
Следует отметить вопросы, касающиеся комплексного обогащения угля. Из сернистых углей наряду с получением концентратов для энергетических нужд может быть удалено более 40 % серы, содержащейся в них в виде углистого серного колчедана, вполне пригодного для получения серной кислоты. Из бурых углей могут быть выделены и после обогащения получены высококачественные каолины для фарфоро-фаянсового производства, огнеупоры и формовочные пески.
Породы, добываемые попутно с углем, после их обогащения, а также отходы обогащения углеобогатительных фабрик могут быть использованы для производства цемента, при изготовлении кирпича и для других целей.
Таким образом, угольная промышленность может значительно повысить свои экономические показатели при рациональном использовании не только горючей массы угля, но и сопутствующих ей минералов.
Главными направлениями научных исследований являются:
• создание новых эффективных методов обогащения угля, в первую очередь мелких классов;
• изыскание надежных способов классификации влажных углей с целью повышения качества сортового топлива;
• совершенствование существующих методов обогащения угля и антрацита с получением высококачественных концентратов как для термической переработки, так и для энергетического использования;
• значительное улучшение и упрощение процессов обезвоживания угля и водно-шламовых схем, являющихся наиболее дорогими операциями на фабриках, применяющих мокрые методы обогащения, резкое снижение потребление воды, создание полностью замкнутых водно-шламовых циклов с рациональными методами улавливания флотационных отходов;
• интенсификация процессов сушки влажного угля и улавливание пыли из отходящих газов;
• широкое применение физико-химических и физических методов интенсификации процессов обогащения и обезвоживания угля;
• разработка научных основ, создание и внедрение машин и оборудования большой производительности;
• рациональное использование основных ценных компонентов, содержащихся в угле, отходах их обогащения и в попутно добываемых вмещающих породах.
Научные исследования по совершенствованию различных методов обогащения угля, несомненно, обеспечат дальнейшее значительное развитие технологии и техники в этой важной отрасли угольной промышленности.
