Что значит обогащение угля
Что такое обогащение угля и как оно производится
Содержание статьи
При обогащении можно получить как конечные товарные продукты, например, известняк, графит или асбест, так и концентраты, которые используют в дальнейших переработках химического или металлургического характера.
Типы процессов обогащения
Обогащение – это ряд последовательных действий. С помощью них происходит отделение полезных компонентов от примесей. Данные процессы бывают трех типов: подготовительные, основные и вспомогательные.
Первые нужны для раскрытия зерен минералов, из которых состоит полезное ископаемое. К таковым относятся процессы дробления, измельчения, грохочения, классификации. Сначала минералы разрушаются и уменьшаются до необходимого размера. После куски ископаемого попадают на специальное устройство, представляющее собой решето со строго отрегулированными отверстиями. Благодаря этому полезные минералы отделяются от примесей. После их промывают, в результате чего остаются только кусочки нужного размера и необходимой ценности.
Основные процессы нужны для извлечения ценных компонентов из полученного материала. Вид обогащения зависит от таких характеристик, как магнитная восприимчивость, смачиваемость, электропроводимость. Также играют роль форма зерен, их размер и химический состав. В зависимости от этого выбирается тот или иной способ обогащения.
На заключительной стадии обычно производится снижение влажности до нужного уровня или регенерация оборотных вод, использованных на обогатительной фабрике.
Что это такое и для чего это нужно
Данный процесс является важнейшим звеном между добычей полезных ископаемых и использованием извлекаемых из них веществ. В основе его теории лежит минералургия или знания об анализе свойств минералов и взаимодействии их во время разделения.
Обогащение может значительно увеличить концентрацию полезных элементов в ископаемом. В рудах, например, содержание цветных металлов, таких как медь, цинк и свинец, редко составляет более 2%. Однако в их концентратах эта цифра увеличивается в разы и способна составить от 20 до 70%.
С помощью обогащения можно использовать для добычи места с низким уровнем содержания полезных компонентов, тем самым увеличивая промышленные запасы минерального сырья, повысить эффективность труда на предприятиях и уменьшить стоимость добывания за счет механизации. Также возможна выемка всех ископаемых, так как каждый пойдет на пользу. До этого она производилась выборочно.
Обогащение угля
Обогащением угля называется процесс, при котором в топливе уменьшается содержание минеральных примесей и пустых пород, а так же происходит разделение угля на сорта по критерию размера кусков. После процесса сортировки и обогащения уголь поступает на транспортировку для конечного потребителя.
Первый этап обогащения угля – это его сортировка. Добытый материал поступает на углеобогатительную фабрику, где начинает сортировка по его крупности. Первый этап сортировки – грохочение, то есть обработка материала с помощью виброгрохотов через сита с разным размером ячеек. Существует несколько общепринятых размеров кусков материала, которые входят в стандартную классификацию.
Обогащение угля необходимо для того, чтобы очистить его от минеральных примесей (которые весьма сложноотделимы) и включений других пород, которые легко отделяются в процессе дробления.Существует два основных варианта обогащения угля: мокрое и сухое обогащение.
Мокрое обогащение угля – самый распространенный вариант, который основан на различии в плотности чистого угля и более легких примесей, которые разделяются в водной среде. Процесс мокрого обогащения происходит в отсадочных машинах или других устройствах гравитационного обогащения. В отсадочной машине принцип обогащения заключается в том, что уголь поступает на сито, через которое медленно поднимается вода. Товарный уголь уносится на отгрузку, тогда как загрязненный материал идет в отвал. Мелкие примеси проваливаются сквозь сито и выгружаются из машины. Возможен вариант, когда вместо воды применяется песок. Тогда обогащение происходит в стационарном сепараторном конусе, лопасти которого приводят в движение песочную суспензию.
Обогащение угля в тяжелой среде – один из самых популярных вариантов. Тяжелой средой в данном случае является водная суспензия порошка магнетита с высокой плотностью. Другой востребованный вариант – обогащение в циклоне с тяжелой средой. За счет центробежной силы осуществляется разделение отходов и товарного угля. Применяется так же пенная флотация, когда частицы угля всплывают на поверхность вместе с воздушными частицами, будучи обработанными гидрофобным флотационным реагентом.
Обогащение каменного угля
Добытый каменный уголь имеет много примесей, поскольку залегает в земле. Примеси снижают качество угля, так как при горении дают более низкую температуру. Чтобы избавить уголь от таких примесей, на специальных предприятиях проводится обогащение, или очищение.
Во время этого процесса уменьшается содержание минеральных компонентов, а кроме того, уголь разделяется на сорта по размерам зерен. И лишь после этого он поступает к конечному потребителю.
Первый этап – грохочение, или сортировка по фракциям. Происходит она с помощью виброгрохотов. Каменный уголь поступает на сита с разными ячейками и делится на группы.
Существует стандартная классификация размеров, включающая несколько подвидов – семечко, орех и т.д.
Мокрое обогащение – самый распространенный вариант
Метод основан на различии плотности самого угля и более легких примесей. В водной среде они отделяются друг от друга. Происходит это в устройствах гравитационного обогащения – в так называемых отсадочных машинах.
Принцип их действия заключается в подаче угля на сито, через которое постепенно поднимается вода. Мелкие частицы проваливаются вниз и выгружаются. Загрязненный материал транспортируется в отвал (от 10 до 15%), а товарный каменный уголь уносят на отгрузку.
Также распространенными методами являются обогащение в тяжелой среде – водной суспензии порошка магнетита высокой плотности или обогащение в циклоне. В последнем случае разделение примесей и чистого угля происходит за счет действия центробежной силы.
К мокрому обогащению относится и пенная флотация. Во время этого процесса уголь, обработанный гидрофобным флотационным реагентом, всплывает вместе с воздушными частицами.
Сухое и магнитное обогащение
Цель сухого обогащения точно такая же, как и мокрого. Различие заключается лишь в том, что вместо воды используется песок. В таком случае процесс проходит в стационарном сепараторном корпусе. Его лопасти вращаются и приводят в движение песочную смесь, которая обогащает каменный уголь.
Магнитный метод используется преимущественно для обогащения руд черных металлов – хромовых, марганцевых, железных. Магнитные частицы притягиваются к барабану и удаляются за область действия поля. Немагнитный материал отгружается в нижнюю часть ванны сепаратора.
Гидроциклоны уходят в прошлое
Гидроциклоны, предназначенные для обогащения угля, все больше и больше устаревают.
Несмотря на высокую производительность и дешевизну, качество их работы не на высшем уровне. К примеру, в США было принято решение отказаться от этих аппаратов и ждать появления другой более современной технологии.
Если говорить о цифрах, то качество разделения колеблется от 80 до 40% в зависимости от угля – от фракции, содержания золы и пр.
Однако даже показателя 80% недостаточно, чтобы затраты на оборудование предприятий гидроциклонами были оправданными. Для обогащения угля (особенно мелких фракций) использовать это оборудование становится невыгодным.
Добавить комментарий Отменить ответ
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
Обогащение угля
Что представляет собой ископаемый уголь
Залегающий в недрах земли ископаемый уголь – это не что иное, как осадочная горная порода, представляющая промышленный интерес в качестве топлива и сырья для химической промышленности.
Одно из первых добываемых человечеством топлив, дающих при сжигании до 7 тыс. ккал тепловой энергии, уголь ещё не так давно обеспечивал половину общемирового производства энергии. Сейчас ему на смену всё больше и больше приходят другие углеводороды – нефть и газ, а также альтернативные источники энергии. Но это нисколько не снижает потребности экономики в столь ценном минерале, каким является данное органическое вещество, по степени своего метафорфического преобразования и содержанию углерода, подразделяющееся на четыре вида:
Существует и масса других факторов, по которым классифицируются угли, тут: и габаритные размеры, и происхождение, и особенности месторасположения пластов, и особенности технологии их использования. Но всё же самым главным фактором выступает теплота, получаемая при сгорании определённого количества ископаемого топлива. Именно для достижения оптимума этой величины в основном и производится обогащение.
Добываемый открытым способом – в разрезах, или закрытым – в шахтах, ископаемый уголь не отличается высокими эксплуатационно-потребительскими характеристиками. Внутри его содержится множество ненужных веществ – примесей, мешающих процессу горения. Кроме того, фракционность извлечённого минерала отличается значительным разнообразием. Для решения всех этих проблем и выполняется обогащение.
Этапы и способы обогащения извлекаемой породы
Не существует единой методики повышения качества первозданной породы, так как она может сильно отличаться в зависимости от слоёв и месторождений. Поэтому, добытый на шахтах и в разрезах уголь, отправляют тяжёлой техникой на горно-обогатительные фабрики, где полученная порода проходит очистку от примесей, классифицируется в зависимости от сортамента и размеров. И уж затем, пройдя проверку на качество, конечный продукт поступает потребителям.
Подготовка
Первоначальная масса на первом этапе обогащения проходит так называемую «подготовку» – разделение на классы в зависимости от габаритов и содержания посторонних минеральных примесей. Осуществляется это посредством грохочения и дробления.
Загружаемая на видрогрохоты порода, в процессе последовательного прохождения через несколько огромных сит с разного размера ячейками, разделяется на несколько групп. Существует специальный государственный стандарт ГОСТ Р 51586-2000, который классифицирует уголь в зависимости от размеров – сортов угля (существуют также и марки угля, но это совершенно иное понятие, которое не следует путать с сортами):
Неотсортированная порода, содержащая в себе куски угля разных размеров, носит название «рядовой» (Р).
После грохочения, отсортированную породу доводят (измельчают) до нужных габаритов посредством дробления на дробильных установках.
Обогащение
Простое обогащение
Существует множество методов, с помощью которых на горно-обогатительных фабриках (ГОФах) производится обогащение. Один из них – «простое» обогащение, известный ещё с далёкого прошлого. Суть его заключается в ручном отборе извлечённой породы, сопровождающейся визуальной оценкой внешних данных кусков угля.
Процесс получил своё дальнейшее развитие с помощью метода обогащения по трению – это когда порода скользит по наклонной плоскости. При этом куски разной массы и размеров развивают различную скорость и траекторию, что позволяет проводить необходимый пофракционный отбор.
Мокрые способы обогащения
Но гораздо большее распространение получили мокрые способы обогащения угля, являющиеся одним из методов гравитационного обогащения. Суть этих методик заключается в различных гравитационных свойствах, обусловленных присущими конкретным породам параметрами и характеристиками:
Возвращаясь к мокрому способу обогащения, необходимо отметить, что он на практике реализуется посредством использования тяжёлых сред. Также находят применение концентрационные столы, моечные желоба, гидроциклоны. Или работают специальные отсадочные машины.
Концентрационные желоба и моечные машины не получили в нашей стране широкого распространения. Первые, вследствие отсутствия значительных залежей пирита и высокосернистых коксовых углей, вторые – по причине своей примитивности (корыто с бортами, установленное под незначительным уклоном), приводящей к низкой производительности процесса.
А вот отсадочные машины, разделяющие движущуюся смесь на элементы, имеющие большую или меньшую плотность, посредством движения восходящих и нисходящих потоков, получили гораздо большее распространение.
Тяжёлые среды – фактически растворы неорганических солей или минеральных суспензий в воде, обладают большей плотностью, чем уголь, что приводит к процессу всплытия последнего на поверхность жидкой среды.
Существенным недостатком мокрых способов обогащения является необходимость последующего обезвоживания концентратов (продуктов переработки, отличающихся наибольшими показателями содержания в себе горючих веществ, и наименьшими – сопутствующих неприменимых в качестве топлива природных материалов). Помимо концентрата в процессе обогащения образуются:
Флотация
Используя физическое явление прилипания угольных зёрен к воздушным пузырькам, которые затем устремляются на поверхность жидкой среды, осуществляется процесс флотации. Образуемая таким образом пена является сосредоточием искомого минерала, который затем служит основой будущего концентрата.
Процесс происходит в специальных устройствах, куда под давлением в пультовую среду запускается воздушный поток. Для повышения эффективности применяются реагенты: бензол, керосин, нефть, фенолы, соляровое и антраценовое масла.
Сухие методы обогащения
В пневматических агрегатах или на сухих лотках под воздействием воздушных потоков с периодическим встряхиванием, происходит сухое обогащение первичной угольной массы. Зёрна угля при этом приобретают разное направление и траекторию движения (в зависимости от своей массы и габаритов), что приводит к требуемому разделению на требуемые фракции.
Вспомогательные процессы и конечный продукт
Результатом обогащения служит конечный продукт, который необходимо довести до требуемых стандартов с помощью процесса доводки. Что и является конечным этапом всего процесса обогащения.
В ходе описанных процессов полученный материал иногда требует обезвоживания или обеспыливания. Первая потребность реализуется с помощью дренажа, вращения в центрифугах, термической сушки. Вторая – осуществляется на гидроциклонах и воздушных классификаторах.
С целью использования мельчайших фракций антрацитов, бурых и каменных углей, применяется брикетирование – окускование малогабаритной массы под давлением, подчас сопровождающееся добавлением связующих веществ (характерно для антрацита и каменного угля). Бурые угли отличаются высоким содержанием битумов, играющих в процессе склеивающую роль, поэтому брикетируются без связующих добавок.
Неэнергетические способы использования угля
Время не стоит на месте. Помимо стандартных способов использования угля в сфере топливной энергетики, металлургии и химической промышленности, появляются новые, весьма перспективные направления, требующие соответствующих технологий. Речь идёт о сжижении (гидрогенизации) и газификации угля, позволяющих создавать новые виды жидкого и газообразного топлива и сотни наименований продукции.
Новейшие достижения в области углеобогащения
Сегодня обогащения подвергается абсолютно большая часть добываемых углей, доходящая до 70-90%. В ЮАР и Австралии эта цифра для поставляемого на экспорт угля, составляет 100%. Германия производит 95% обогащение извлекаемого минерала.
Всё это требует самых передовых технологий, направленных на повышение выхода концентрата и практичного употребления микста, золы, шлама. Уже сейчас 60-80% отходов подвергается активной переработке с целью дальнейшего использования.
Да и сами обогащающие технологии претерпевают существенные изменения. Сегодня в целом ряде действующих установок можно увидеть:
Процесс явно идёт по нарастающей. Удовлетворяя тем самым всё более жёсткие требования, предъявляемые покупателям к качеству топлива. И к активному использованию отходов. Параллельно это сопровождается повышением производительности применяемых технологий и ростом экологической безопасности получаемой продукции. Что не может не радовать производителей и потребителей ископаемого угля.
Обогащение угля
Добытый каменный уголь имеет много примесей, поскольку залегает в земле. Примеси снижают качество угля, так как при горении дают более низкую температуру. Чтобы избавить уголь от таких примесей, на специальных предприятиях проводится обогащение, или очищение. Во время этого процесса уменьшается содержание минеральных компонентов, а кроме того, уголь разделяется на сорта по размерам зерен. И лишь после этого он поступает к конечному потребителю.
Процесс обогащения угля проходит на обогатительной фабрике и подразделяется на три основных этапа: подготовительный, основной и заключительный.
Подготовительный этап
Подготовительный этап призван разделить уголь по крупности кусков на классы. Данный этап включает в себя операции дробления и измельчения, грохочения и классификации. Первые два процесса позволяют раздробить и уменьшить куски угля. Проводятся они в специальных дробильных установках. Следующее действие – грохочение, или сортировка по фракциям. Происходит она с помощью виброгрохотов. Каменный уголь поступает на сита с разными ячейками и делится на группы. Сита издают характерный звук. За который аппарат получил свое название.
После того, как добытый уголь был разделен на разные классы по крупности, приступают непосредственно к обогатительным процессам. Они могут осуществляться двумя способами: сухим и мокрым.
Мокрое обогащение
Мокрое обогащение – самый распространенный вариант. Метод основан на различии плотности самого угля и более легких примесей. В водной среде они отделяются друг от друга. Происходит это в устройствах гравитационного обогащения – в так называемых отсадочных машинах. Уголь подается на сито, через которое постепенно поднимается вода. Тяжелая порода опускается вниз, а легкий уголь поднимается наверх. Примеси транспортируют в отвал (от 10 до 15%), а концентрат, т.е. уже обогащенный уголь, отправляют на отгрузку.
К мокрому обогащению относится и пенная флотация. Во время этого процесса уголь, обработанный гидрофобным флотационным реагентом, всплывает вместе с воздушными частицами, примеси же оседают на дно.
Также распространенными методом является обогащение в циклоне, где разделение примесей и чистого угля происходит за счет действия центробежной силы.
Тем не менее, гидроциклоны, предназначенные для обогащения угля, все больше и больше устаревают. Несмотря на высокую производительность и дешевизну, качество их работы не на высшем уровне. Если говорить о цифрах, то качество разделения колеблется от 80 до 40% в зависимости от угля – от фракции, содержания золы и пр. Однако даже показателя 80% недостаточно, чтобы затраты на оборудование предприятий гидроциклонами были оправданными. Для обогащения угля (особенно мелких фракций) использовать это оборудование становится невыгодным.
Сухое обогащение
Цель сухого обогащения точно такая же, как и мокрого. Различие заключается лишь в том, что вместо воды используется песок. В таком случае процесс проходит в стационарном сепараторном корпусе. Его лопасти вращаются и приводят в движение песочную смесь, которая обогащает каменный уголь.
Заключительный этап
Заключительная операция – сушка продуктов обогащения, которая требуется в случае мокрого метода.
В результате процесса обогащения получается ценный угольный концентрат, содержащий максимум полезных компонентов и минимум пустых пород и примесей.