Сторінка
1

Збагачення твердих горючих копалин

Безперервне зростання механізованого видобутку вугілля, залучення дп нього тонких пластів і пластів з порушеннями веде до підвищення вмісту в гірничій масі мінеральних домішок і дрібних фракцій. Підвищена зольність енергетичного вугілля знижує ККД парововикористоуючих агрегатів, викликає передчасний знос деяких вузлів обладнання, сприяє забрудненню золою навколишнього середовища. Збільшення зольності коксівного вугілля приводить до підвищення витрат при їх підготовці до коксування, витрат коксу і флюсів при виробництві чавуну і зниження продуктивності доменних печей.

Для видалення з ТГК мінеральних компонентів широко використовуються різні способи збагачення, основані на використанні різниці фізичних, фізико-хімічних, а іноді і хімічних властивостей горючої маси і мінеральних включень.

Мінеральні речовини, що містяться в видобутому вугіллі, поділяються на дві основні групи. До першої групи відносять мінерали, привнесені в торф'яник на ранніх стадіях вуглеутворення, а також що виділилися в сформовані вугільні пласти з розчинів. Трудність збагачення такого вугілля залежить від складу, частоти і потужностей порідних прошарків та дисперсності мінеральних включень.

До другої групи відносять мінеральні включення у вигляді уламків вміщаючи порід, що попали у вугілля з ґрунту і покрівлі при видобутку. Збагачення ТГК, засмічених мінеральними домішками, що попали під час видобутку, здійснюється порівняно легко.

Відомі наступні основні методи мокрого і сухого збагачення твердих горючих копалин: гравітаційний, флотаційним, магнітний, електричний і спеціальні. Кожний з цих методів включає ряд процесів, основаних на загальних фізичних або фізико-хімічних властивостях, за якими проводиться розділення матеріалу, і відмінних один від одного використанням додаткових розділяючих сил і відповідними конструкціями машин і апаратів.

Гравітаційний метод збагачення заснований на використанні відмінностей в густини гірських порід. До цього методу відносять процеси збагачення у важких середовищах (рідинах і суспензіях), відсадку, збагачення в струмені води, яка тече по похилій площині (концентраційні столи і ін.), збагачення у відцентровому полі, протитечійну сепарацію і ін.

У флотаційному методі збагачення використовується відмінність в природній та додатково підсиленій реагентами змочуваності гірських порід. Флотація поділяється на пінну флотацію, пінну сепарацію, масляну флотацію (агломерацію), каскадно-адгезійне збагачення.

У основу магнітного методу збагачення покладена відмінність в магнітній сприйнятливості гірських порід. Він включає процеси магнітної сепарації і магнітну флокуляцію.

Електричний метод збагачення оснований на використанні електричних властивостей гірських порід. До нього відносять процеси розділення компонентів суміші за електропровідністю і процес електричної сепарації на основі відмінностей в електризації речовини вугілля і мінеральних домішок.

До спеціальних методів збагачення, що рідко застосовуються для вугілля, відносять рентгенометричну сепарацію, збагачення за формою і тертям, магнітогідродинамічне збагачення, хімічне збагачення, селективну коагуляцію, бактерійне збагачення і ін.

Застосування тих або інших процесів обумовлюється якісною характеристикою початкової сировини і техніко-економічними міркуваннями. Сукупність процесів, що застосовуються і операцій обробки вугілля компонуєтся в схему збагачення.

Основними процесами збагачення вугілля в Україні, як і у всьому світі, є збагачення у важких середовищах, у відсадочних і флотаційних машинах. У 1992 р. в Україні збагачено 112,2 млн. т вугілля, в тому числі 23,6 % у важких середовищах, 63,1 % у відсадочних машинах і 13,3 % у флотаційних машинах. У 1993 р. ці цифри відповідно становили 93,1 млн. т, 23,4 %, 64,4 % і 12,2 %.

На збагачувальних фабриках ХМО "Укркокс" збагачено в 1992 р. 11,5 млн. т вугілля, з них 73,7 % у відсадочних машинах і 26,3 % у флотаційних машинах. У 1993 році ці показники були рівні відповідно 9,0 млн. т, і 75,7 % і 24,3 %.

Збагачення вугілля у важких середовищах застосовували в основному для вугілля крупних класів, однак, зараз цей процес знаходить все більше застосування для збагачення у важкосередовищних гідроциклонах вугілля дрібних класів і дробленого промпродукту відсадки. Збагачення у важких середовищах здійснюється в рідкому (водно-обваженому) середовищі або в повітряних зависах (аеросуспензіях).

Як важке середовище застосовують однорідні органічні рідини і їх розчини, водні розчини солей і суспензії. Як органічні важкі рідини випробувані трихлоретан=1460 кг/м3, чотирьоххлористий вуглець=1600 кг/м3, пятихлоретан=1680 кг/м3, диброметан=2170 кг/м3, бромоформ=2810 кг/м3, ацетилентетрабромід=2930 кг/м3 і ін. Однак застосування органічних рідин для збагачення вугілля в промислових масштабах стримується їх високою вартістю, токсичністю, технічною складністю регенерації і, як наслідок, великими капітальними і експлуатаційними витратами.

Водні розчини неорганічних солей хлористого кальцію =1654 кг/м3, хлористого цинку =2070 кг/м3 і ін. застосовуються для дослідження збагачуваності вугілля і контролю роботи збагачувальних машин.

Найбільш широке застосування, як важке середовище для розділення вугілля у важкосередовищних апаратах, знайшли суспензії мінеральних порошків високої густини, подрібнені до крупності менше 0,1 мм.

Найважливішими властивостями мінеральних суспензій, що визначають можливість і ефективність розділення вугілля, є їх густина, в'язкість і стійкість.

Густина суспензії повинна відповідати граничній густині розділення. Зі збільшенням густини обважнювача і його вмісту густина суспензії збільшується. Оскільки з підвищенням вмісту обважнювач збільшується в'язкість суспензії, перевагу віддають обважнювачам з більш високою густиною. Визначення необхідної густини суспензії диктується збагачуваністю вугілля і необхідністю отримання продуктів збагачення кондиційної якості. Найбільш широке промислове застосування для збагачення вугілля знайшли магнетитові суспензії густиною від 1300 до 2100 кг/м3.

В'язкість суспензії і граничне напруження зсуву характеризують реологічні властивості суспензії. При високому вмісті обважнювача і наявності шламу та глини магнетитові суспензії стають структурно-в'язкими, внаслідок чого гіршає розділення вугілля, особливо дрібних зерен, які не спливають і не тонуть, оскільки не можуть подолати опір середовища.