Введение 5
1 Методы обогащения угля (аналитический обзор) 8
1.1 Методы обогащения углей 8
1.2 Коксующиеся угли 13
1.3 Основные показатели угля, отображающие его обогатимость 15
1.4 Оценка обогатимости углей 16
2 Физико - химические основы обогащения угля (теоретический анализ) 18
2.1 Физико-химические основы обогащения углей в тяжелых средах 18
2.1.2 Требования к тяжелым средам 22
2.2 Свойства минеральных суспензий 24
2.2 Оценка эффективности технологических процессов обогащения углей ..26
3 Постановка задачи исследования 29
4 Экспериментальная часть 30
4.1 Характеристика объекта исследования 30
4.2 Сырьевая база 30
4.3 Методика работы 31
4.4 Результаты работы и их обсуждения 40
Выводы 65
Уголь - самый распространенный в мире энергетический ресурс. Он стал первым видом ископаемого топлива, используемым человеком.
Уголь - вид горючих ископаемых, представляющий собой окаменевшие остатки древних пресноводных растений и отличающийся качественными характеристиками и условиями залегания. Уголь является важным природным ресурсом, прежде всего, благодаря своей энергетической ценности.
Кузнецкий угольный бассейн - один из крупнейших в России угольных бассейнов. Кузбасские угледобывающие предприятия производят более 2/3 российского коксующегося угля. Уголь Кузбасса высокого качества. Угольной золы - 8 - 22 %, содержание серы - 0,3 - 0,9 %, удельная теплота сгорания - 6000-8500 ккал / кг [ 1 ].
Вместе с тем, велика доля запасов, не соответствующих по своим параметрам мировым кондициям по горно-геологическим условиям залегания и качеству.
Сегодня Кузнецкий бассейн - основной поставщик угля практически во все регионы России и за рубеж. Возможности существующих угольных предприятий позволяют удовлетворить все внутренние потребности страны. Поэтому весь прирост добычи угля в последние годы направлялся на экспорт.
В минувшем году в Кемеровской области было добыто 203 млн. тонн угля. Добыча угля выросла на 1,5 млн. тонн к уровню 2012 года. В том числе объем добычи угля коксующихся марок за 2013 год составил 55,4 млн. тонн (прирост на 6,1 %). В декабре 2013-го угольщики области добыли 18,1 млн. тонн (прирост на 7,7 %), из них 4,6 млн. тонн коксующихся марок (прирост на 4,5%). Отгрузка за прошедший год составила 197,9 млн. тонн угля, в том числе на экспорт - 109,2 млн тонн, отгрузка за декабрь составила 17,9 млн. тонн, в том числе на экспорт - 9,6 млн тонн [2].
Угледобывающая отрасль Кузбасса дает около 40% поступлений в бюджет области, поэтому от ее дальнейшего функционирования будет зависеть экономическое развитие Кемеровской области.
Учитывая, что в Кузбассе добывается более 56% от общего объема добычи угля по России, в том числе более 80% коксующихся марок углей, роль угольной промышленности Кузбасса выходит за рамки региональной, приобретает федеральное значение. От развития Кузбасса в значительной степени будет зависеть энергетическая безопасность России и перспективы развития коксохимической и металлургической отраслей. Кроме того, являясь основным поставщиком российского угля на мировой рынок (~80 %), Кузбасс значимую роль начинает играть и на мировых рынках энергетического угля (Россия занимает третье место после Австралии и Индонезии). Поэтому проблемы, возникающие перед угольной отраслью Кузбасса, выходят за рамки региона, приобретая федеральное значение, успешное решение которых, прежде всего, требует корректировки программы развития топливно - энергетического комплекса России, в которой необходимо обосновать требуемые объемы добычи угля в Кузбассе, направления и пути развития угольной промышленности [3].
Часто добываемый уголь не соответствует по качеству для производства кокса, поэтому его обогащают. Обогащение угля является обязательным звеном в производстве кокса и топлива.
В современных условиях добычи, которые характеризуются повышенным содержанием породных примесей в угле, особенно в крупных классах, распространение получили схемы с применением эффективных процессов обогащения: сепарации, отсадки, флотации, винтовой сепарации. Схемы обогащения угля и процессы, которые реализуют, выбираются в зависимости от многих факторов, основными из которых являются: назначение угля, его минералогический, гранулометрический и фракционный состав, влажность, содержание в зольность крупных и мелких классов, глубина обогащения. Обогащение угля крупностью более 0,5 мм осуществляется гравитационными процессами, крупностью менее 0,5 мм - флотацией. Но технологические схемы углеобогатительных фабрик значительно отличаются, что в первую очередь объясняется характеристикой обогащаемого угля и требованиями к качеству и ассортименту товарных продуктов обогащения.
Обогатительная фабрика «Сибирь» использует прогрессивную обогатительную технологию с замкнутой водно-шламовой схемой. Обогатительная фабрика представляет собой экологически безопасное производство - на ней не имеется установок, выбрасывающих загрязняющие вещества.
Проектная мощность обогатительной фабрики - 6900тысяч тонн рядового угля в год. Обогатительная фабрика «Сибирь» использует современное западное и отечественное технологическое оборудования высокого качества, которое обеспечивает надежную и эффективную работу. Технологическая схема и планировка фабрики обеспечивают значительную производственную гибкость [4].
Уголь на ЦОФ «Сибирь» поступает с разрезов «Томусинский», «Красногорский», «Сибиргинский» и шахты «Сибиргинская», а также угли Эльгинского месторождения. Представляет интерес определить обогатимость этих углей, изменение их свойств в течение года и соответствии качества требованиям паспорта.
1. Показано, что шихта углей марок ОС КС для всех классов (более 13 мм, 1,313 мм, 0,125-1,3 мм) имеет среднюю обогатимость:
- для класса 13-100 мм показатель обогатимости Т13-10о = 9,605 % - обогатимость средняя.
- для класа 0,5-13 мм, Т05-13 = 13,518 %, следовательно, обогатимость трудная, а для класса 0,5 - 100 Т05-100 = 11,06 %, следовательно обогатимость трудная.
2. Установлено, что влажность концентратов углей в течении года колеблется незначительно от 6,6, до 9,0 % и удовлетворяет требованиям по качеству.
3. Согласно требованиям удостоверения на концентрат зольность не должна превышать 9,8 %. Мониторинг этого показателя в течении года показал, что зольность выпускаемого концентрата марки колеблется от 9,3 до 9,7 %, что соответствует требованию удостоверения.
4. Остальные показатели не нормируются удостоверением качества:
- выход летучих веществ в концентрате колеблется 18,9 - 18,4 %. Является характерным показателем для этих углей;
- общая сера в концентрате колеблется от 0,30 до 0,36 %, такой уголь относят к малосернистым;
- теплотворная способность изменяется от 8512 до 8658 Ккал/кг;
- величина пластического слоя для концентрата не изменяется в течении года, что соответствует единой классификации и выдерживаются в этих пределах течении всего периода исследования.
Таким образом, концентраты углей ЦОФ «Сибирь» соответствуют по своему качеству углям применяемым для коксования.