обогащенный уголь что это такое
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 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.
Обогащенный уголь что это такое
Термины и определения
Coal. Preparation. Terms and difinitions
Дата введения 2017-04-01
Предисловие
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2009 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены»
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Техническим комитетом по стандартизации ТК 179 «Твердое минеральное топливо»
2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 10 декабря 2015 г. N 48)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Госстандарт Республики Беларусь
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 февраля 2016 г. N 88-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 17321-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 апреля 2017 г.
ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 3, 2020 год
Поправка внесена изготовителем базы данных
Введение
Установленные в стандарте термины расположены в систематизированном порядке, отражающем систему понятий данной области знания.
Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин.
Не допустимые к применению термины-синонимы приведены в круглых скобках после стандартизованного термина и обозначены пометой «Ндп».
Приведенные определения можно при необходимости изменить, вводя в них произвольные признаки, раскрывая значения используемых в них терминов, указывая объекты, относящиеся к определенному понятию. Изменения не должны нарушать объем и содержание понятий, определенных в данном стандарте.
В тех случаях, когда в термине содержатся все необходимые и достаточные признаки понятия, определение не приводится, и вместо него ставится прочерк.
В стандарте приведены иноязычные эквиваленты стандартизованных терминов на английском (en) языке.
В стандарте приведен алфавитный указатель терминов на русском языке, а также алфавитный указатель иноязычных эквивалентов на английском языке.
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает применяемые в науке, технике и производстве термины и определения основных понятий в области обогащения угля.
Термины, установленные настоящим стандартом, обязательны для применения во всех видах документации и литературы, входящих в сферу действия стандартизации или использующих результаты этой деятельности. Для правильного ограничения области применения терминов и определений в случае их цитирования или публикации в отрыве от контекста, необходимо вставлять сразу за термином после тире ограничительное слово «угля».
Термины, установленные настоящим стандартом, обязательны для применения во всех видах документации и литературы, входящих в сферу действия стандартизации или использующих результаты этой деятельности.
2 Общие понятия
2.1 обогащение угля (Ндп сепарация угля, промывка угля, сортировка угля): Обработка угля для повышения содержания в нем горючей массы удалением негорючих компонентов.
en coal preparation
2.2 сухое обогащение: Отделение примесей от угля вручную или механическими методами, что позволяет избежать использования жидкости.
2.3 мокрое обогащение: Механическое отделение примесей от угля методами, использующими жидкость.
2.4 двухпродуктовое обогащение угля: Обогащение угля, в результате которого получается два продукта.
en two-product coal preparation
2.5 трехпродуктовое обогащение угля: Обогащение угля, в результате которого получается три продукта.
en three-product coal preparation
2.6 углеобогатительная фабрика, обогатительная фабрика (Ндп мойка, реомойка): Промышленное предприятие, предназначенное для обогащения углей.
en coal preparation plant
2.7 углесортировка: Промышленное предприятие для рассортировки угля на классы.
en classification of coal
2.8 водно-шламовое хозяйство углеобогатительной фабрики (Ндп шламо-водное хозяйство): Совокупность машин, аппаратов и сооружений для обогащения, улавливания, сгущения и обезвоживания шламов и осветления оборотной воды.
en water slurry circuit
2.9 качественно-количественная схема обогащения угля, качественно-количественная схема: Схема технологического процесса обогащения угля, отображающая количество и качество продуктов, полученных в процессе обогащения.
en qualitative and quantitative flowsheet of coal preparation
2.10 схема соединения оборудования углеобогатительной фабрики: Схема технологической последовательности оборудования, установленного на обогатительной фабрике.
en equipment flowsheet of coal preparation plant
2.11 технологическая схема обогащения: Совокупность всех последовательных технологических операций обработки минерального сырья на обогатительных фабриках.
en process flowsheet of coal preparation
2.12 рядовой уголь (Ндп необогащенный уголь): Добытый уголь, не подвергшийся обработке.
2.13 обогащенный уголь; товарный уголь: Уголь, получаемый в процессе обогащения (сухого или мокрого).
en cleaned coal; clean coal
2.14 исходное питание: Уголь, подаваемый на машины и в аппараты углеобогатительной фабрики.
2.15 оборотная вода (Ндп циркулирующая вода, циркуляционная вода, моечная вода): Вода, многократно используемая в технологическом процессе обогащения угля.
en circulating water
2.16 добавочная вода: Вода для возмещения потерь оборотной воды с продуктами обогащения угля.
2.17 транспортная вода: Вода, используемая в технологическом процессе обогащения для транспортирования обрабатываемого угля.
en transport water
2.18 пульпа: Жидкая неоднородная система, содержащая взвешенные частицы угля.
3 Основные процессы обогащения угля
3.1 гравитационное обогащение (Ндп гравитация): Обогащение угля, основанное на различии плотностей разделяемых компонентов.
en gravity concentration
3.2 отсадка угля (Ндп мойка, сепарация угля): Гравитационное обогащение угля в вертикальном пульсирующем потоке жидкости.
3.3 цикл пульсации отсадки: Время между началом и концом периодически повторяющегося движения отсадочной постели и воды в процессе отсадки.
en cycle pulsation of jigging
3.4 отсадочная постель: Масса материала на решете в отсадочном отделении, находящаяся под воздействием пульсирующего потока.
3.5 разрыхленность отсадочной постели: Степень удаления отдельных частиц отсадочной постели друг от друга.
en looseness of jig bed
3.6 подрешетная вода (Ндп подпоршневая вода, подпорная вода, нижняя вода): Вода, подаваемая под решето отсадочной машины.
en uderscreen water
en dense medium cleaning
3.8 утяжелитель (Ндп суспензоид): Компонент тяжелой среды, обеспечивающий ее заданную плотность.
3.9 регенерация тяжелой среды: Восстановление технологических свойств тяжелой среды.
en dense medium regeneration
3.10 пневматическое обогащение угля (Ндп пневматическая сепарация): Гравитационное обогащение угля в вертикальном пульсирующем потоке воздуха.
en pneumatic cleaning
3.11 флотация угля: Обогащение мелкого угля в водной среде, основанное на различии смачиваемости частиц, обработанных флотационными реагентами, всплывании и накоплении их на поверхности пульпы.
3.12 пенная флотация: Флотация угля, характеризующаяся накоплением флотируемых частиц на поверхности пульпы в виде трехфазной пены, образуемой при введении в пульпу воздуха.
en froth flotation
3.13 реагент-собиратель, коллектор: Реагент, добавляемый в пульпу для содействия адгезии между частицами угля и пузырьками воздуха.
en collecting agent; collector
3.14 пеногаситель: Устройство, для уменьшения объема пенных флотационных концентратов путем деаэрации.
3.15 вакуумная флотация угля: Пенная флотация, в которой воздух, необходимый для осуществления процесса, выделяется из пульпы в результате перепада давлений.
en vacuum flotation
3.16 масляная флотация: Флотация угля, характеризующаяся накоплением флотируемых частиц на поверхности пульпы в виде крупных агрегатов, образуемых при введении в пульпу масла.
3.17 флотационные реагенты: Вещества, применяемые для осуществления процесса флотации.
en flotation agents
3.18 вспениватели (Ндп пенообразователи): Реагенты, способствующие образованию пены.
en frothing agents
3.19 собиратели (Ндп коллекторы): Реагенты, понижающие смачиваемость частиц флотируемой пульпы, переводимых в пену.
en collecting agents
3.20 активаторы: Реагенты, усиливающие действие собирателей.
en activating agents
3.21 подавители (Ндп депрессоры): Реагенты, повышающие смачиваемость частиц флотируемой пульпы, переводимых в отходы.
3.22 скорость флотации угля (Ндп группа фюзинита): Количество частиц, флотируемых в единицу времени.
3.23 кинетика флотации угля: Характер изменения скорости флотации угля во времени.
en flotation kinetics
3.24 элементарный акт флотации: Прикрепление минеральной частицы, находящейся в водной среде, к пузырьку воздуха.
en elementary act of flotation
3.25 аэрация пульпы: Введение в пульпу воздуха.
3.26 электрическое обогащение угля: Обогащение угля в электрическом поле, основанное на различии электрических свойств разделяемых компонентов.
en electric separation
3.27 магнитное обогащение угля (Ндп магнитная сепарация): Обогащение угля в магнитном поле, основанное на различии магнитных свойств разделяемых компонентов.
en magnetic separation
3.28 центробежное обогащение угля: Обогащение угля в центробежном поле, основанное на различии плотностей разделяемых компонентов.
en centrifugal preparation of coal
3.29 химическое обогащение угля: Обогащение угля, основанное на удалении из него негорючих компонентов химическим способом.