Изучение возможности обогащения высокозольного угля из разреза «Ангренский» методом гравитации

АННОТАЦИЯ

В настоящее время уголь является одним из основных видов топливного сырья для промышленности, народного хозяйства и теплоэлектростанций. Уголь — твердое топливо, которое должно содержать в себе достаточное количество теплоты для того, чтобы пользование им было экономически выгодным, а также при сжигании которой не выделялись техногенные отходы. В данной работе были изучены возможности обогащения высокозольного угля методом гравитации, которая добывается в «Ангренском» разрезе. Техногенные отходы, которые не перерабатываются после использования угля, причиняют вред окружающей среде, засоряя ее, но не стоит забывать о том, что эти отходы и уменьшают теплотворную способность данного топлива. Так, породы угля, содержащие разные примеси, не дают эффективную теплотворность, которая увеличивает экономические расходы, а также уменьшает наши природные богатства.

ABSTRACT

Nowadays coal is one of the main types of fuel raw materials for industry, the national economy and heat and power stations. Coal is solid fuel, which must contain a sufficient amount of heat in order to be used economically cost-effective, as well as technology-related waste is not emitted. In the article, the authors have studied the possibility of enriching high ash coal by gravitation method, which is mined in the Angrensky section. Technogenic wastes that are not processed after the use of coal cause harm to the environment, littering it, but do not forget that these wastes also reduce the calorific value of this fuel. Thus, coal rocks containing various impurities do not provide effective calorific value, which increases economic costs and reduces our natural resources.

Ключевые слова: бурый и каменный уголь, разрез «Ангренский», обогащение, зола, отсадочная машина, винтовой сепаратор, каолин, известняк, суглинки, кварцевые пески, месторождения, частота колебаний, класс крупности пробы, гранулометрический состав пробы, выход продукта, тяжелый продукт, легкий продукт, зольность.

Keywords: brown and stone coal; Angrensky section; enrichment; ash; depositing machine; screw separator; kaolin; limestone; loam; quartz sand; deposits; vibration frequency; sample size class; particle size distribution; product yield; heavy product; light product; ash content.

Узбекистан является одним из лидеров по добыче угля в Центральной Азии. По разведанным данным, в недрах Узбекистана уголь располагается в объеме с запасом 1,9 млрд тонн. Из них на долю бурого угля приходится 1850 млн тонн, а на долю каменного угля приходится 44 млн тонн. Уголь добывают на трех месторождениях: Ангренское, Шаргуньское и Байсунское. Добывают на Ангренском месторождении бурый уголь, работы ведут три предприятия с различной технологией добычи: угольный разрез «Ангренский» ведет добычу открытым способом, шахтным (подземным) способом и методом подземной газификации. Породы угля Ангренского месторождения содержат каолины, известняки, кварцевые пески и суглинки, которые добываются попутно и используются в настоящее время очень ограниченно.

Кроме Ангренского месторождения, разрабатываются Байсунское и Шаргуньское месторождения в Сурхандарьинской области.

Шаргуньское и Байсунское каменноугольные месторождения отрабатываются подземным способом для обеспечения углем южных регионов Узбекистана, а также Таджикистана и Туркмении.

В Узбекистане уголь потребляется на внутреннем рынке для обеспечения потребителей в народном хозяйстве, электростанций и коксохимических заводов.

В рамках реализации мер по дальнейшему комплексному развитию и совершенствованию угольной промышленности Республики Узбекистан было выдано постановление Президента Республики Узбекистан в целях дальнейшего развития предприятий угольной отрасли, обеспечения опережающей реализации приоритетных и инфраструктурных инвестиционных проектов, наращивания объемов добычи и поставки угля и угольной продукции, с учетом прогнозируемой перспективной потребности для нужд отраслей экономики, социальной сферы и населения на период 2020–2024 годов [1].

Добываемый уголь во многих случаях не отвечает требованиям потребителей по основным качественным показателям: зольности, влажности, теплотворной способности и спекающим свойствам. Повышение качества угольного сырья на современном этапе возможно только с применением методов обогащения, которые позволят получать высококачественные коксующиеся и энергетические угли, востребованные как на внутреннем, так и на внешнем рынках [3].

В настоящее время для обогащения угля используются гравитационные и флотационные методы обогащения. Из практики следует, что обогащение угля трудной и очень трудной обогатимости тяжелой среды, а также угля легкой и средней обогатимости производится путем отсадочных машин. При использовании тяжелосредних гидроциклонов происходит регенерация магнетитовой суспензии, что может вызвать большие затраты. Обогащение в отсадочных машинах и спиральных сепараторах характеризуется низкой эффективностью тонких шламов. Для их обогащения наиболее эффективен флотационный метод [2].

Характерной особенностью Ангренского месторождения является то, что здесь компактно сосредоточены запасы угля и попутных полезных ископаемых. К попутным полезным ископаемым относятся валунно-галечные отложения, известняки и мергели, опоки и пески, пестро-цветные и серые каолины, образующие крупные в мире месторождения первичных каолиновых глин.

Эти залегания влияют на качество угля. Из-за этого в месторождении «Ангренское» добывают уголь с высокой зольностью от 40 до 55%. Для пониженной зольности углей этого месторождения и обеспечения качественным углем электростанций, коксохимических заводов и для народного быта проведена работа на базе Технопарка НГГИ и лаборатории НГГИ по определению возможности обогащения Ангренских энергетических углей, используемых во всех областях теплоэнергетики.

Для проведения обогащения были использованы гравитационные методы обогащения с использованием отсадочных машин и винтового сепаратора.

Для проведения опытных работ была взята проба исходного угля весом 300 кг из Ангренского угольного разреза. 100 кг пробы были тщательно перемешаны и сокращены методом квартования. Гранулометрический состав и зольность классов крупности исходной пробы представлены в табл. 1.

Таблица 1.

Гранулометрический состав и зольность классов крупности исходной пробы

Рисунок 1. Гранулометрический состав и зольность классов крупности исходной пробы

Опыты по обогащению угля на отсадочной машине

Опыты проводились на лабораторной отсадочной машине «Итомак» находящейся в Технопарке НГГИ. Опыты проводились при Т : Ж = 1 : 1; частота колебаний — 200, 175, 150, 125; размер решетки — 2 мм.

Опыт 1. Первый опыт был произведен на лабораторной отсадочной машине «Итомак» при Т : Ж = 1 : 1, частота колебаний — 200, размер решетки — 2 мм, класс крупности пробы — –2 +1 мм, вес пробы — 3 кг.

Таблица 2.

Баланс опыта обогащения угля на отсадочной машине

Опыт 2. Второй опыт был произведен на лабораторной отсадочной машине «Итомак» при Т : Ж = 1 : 1, частота колебаний — 175, размер решетки — 2 мм, класс крупности пробы — –2 +1 мм, вес пробы — 3 кг.

Таблица 3.

Баланс опыта обогащения угля на отсадочной машине

Опыт 3. Третий опыт был произведен на лабораторной отсадочной машине «Итомак» при Т : Ж = 1 : 1, частота колебаний — 150, размер решетки — 2 мм, класс крупности пробы — –2 +1 мм, вес пробы — 2 кг.

Таблица 4.

Баланс опыта обогащения угля на отсадочной машине

Опыт 4. Четвертый опыт был произведен на лабораторной отсадочной машине «Итомак» при Т : Ж = 1 : 1, частота колебаний — 125, размер решетки — 2 мм, класс крупности пробы — –2 +1 мм, вес пробы — 2 кг.

Таблица 5.

Баланс опыта обогащения угля на отсадочной машине

Таким образом, в первом опыте при частоте колебаний 200 получен продукт с зольностью 38%, во втором опыте при частоте 175 был получен продукт с зольностью 35%, в третьем опыте при частоте 150 был получен продукт с зольностью 33% и в четвертом опыте при частоте 125 был получен продукт с зольностью 32%.

Опыт по обогащению угля на винтовом сепараторе

Опыт 5. Пульпа Т : Ж = 1 : 3 весом 2 кг, класс крупности пробы — –2 +1 мм, насосом подавалась на винтовой сепаратор диаметром 350 мм. Заметного визуального разделения продукта по сечению сепаратора не было обнаружено, пульпа двигалась по периферии желоба без видимого заполнения зоны разгрузки тяжелой фракции. Применение винтового сепаратора оказалось неэффективным.

Таблица 6.

Баланс опыта обогащения угля на винтовом сепараторе

Рисунок 2. Баланс опытов при обогащении угля на лабораторной отсадочной машине «Итомак» при разных частотах тяжелого продукта

Рисунок 3. Баланс опытов при обогащении угля на лабораторной отсадочной машине «Итомак» при разных частотах легкого продукта

Результаты обогащения показывают, что при обогащении угля месторождений «Ангренский» разрез эффективно использование метода гравитационного обогащения на отсадочных машинах. Полученные результаты свидетельствуют о высокой эффективности отсадки для обогащения угля. Так при отсадке за один прием удается вывести в хвосты продукт с отвальной зольностью 62-68% и его выходом зольностью продукта до 32%. То есть при использовании этого метода обогащения для угля класса крупности -2 +1 мм мы можем уменьшить зольность исходной руды от 49% до 32%, тем самым увеличим теплотворную способность угля с высокими показателями зольности.

Список литературы:
1. Постановление Президента Республики Узбекистан № ПП-4234 от 07.03.2019 «О мерах по дальнейшему комплексному развитию и совершенствованию угольной промышленности Республики Узбекистан».
2. Клейн М.С., Вахонина Т.Е. Технология обогащения углей : учеб. пособие. Кемерово, 2011. С. 63–80.
3. Фоменко Т.Г., Бутовецкий В.С., Погарцева Е.М. Исследование углей на обогатимость. М. : Недра, 1978. С. 175–183.