К вопросу переработки угольных шламов

УДК 622.7:662.654.1 © В.И. Ефимов, Т.В. Корчагина, А.И. Антонов, 2018

К вопросу переработки угольных шламов

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-2-77-80

Представлена технологическая установка комплексной переработки угольных шламов из наружных отстойников обогатительной фабрики «Черниговская» разреза «Черниго-вец» (АО ХК «СДС-Уголь»). Использование данной установки позволяет осуществить перевод угля из разряда потерь в товарную продукцию высокого качества, соответствующую требованиям потребителей. В настоящей статье выполнено экономическое обоснование переработки угольных шламов на предлагаемой технологической установке. Ключевые слова: угольный шлам, обогащение, безотходные технологии.

ВВЕДЕНИЕ

Энергетическая стратегия Российской Федерации на период до 2030 г. предусматривает увеличение доли угля в топливном балансе страны за счет новых технических решений добычи и переработки угля, обеспечивающих рациональное природопользование и охрану природной среды [1].

При переработке рядового угля на обогатительной фабрике «Черниговская» (АО «Черниговец»), построенной по проекту института «Кузбассгипрошахт» и сданной в эксплуатацию в 1974 г., образуется угольный шлам, который складируется в наружные шламоотстойники.

В настоящее время в наружных отстойниках фабрики скопилось более 1 млн т необогащенного угольного шлама. Общая площадь загрязнения наружными отстойниками составляет около 19 га непригодной для рекультивации территории [2, 3, 4, 5].

УСТАНОВКА КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ

УГОЛЬНЫХ ШЛАМОВ ИЗ НАРУЖНЫХ ОТСТОЙНИКОВ

ОФ «ЧЕРНИГОВСКАЯ»

Специалистами ООО «Сибирский Институт Горного Дела», являющегося одним из структурных подразделений АО ХК «СДС-Уголь», разработана установка по переработке угольных шламов из наружных отстойников обогатительной фабрики «Черниговская» часовой производительностью 50 т [6, 7, 8, 9, 10, 11].

В результате обогащения угольных шламов на данной установке получаем товарную продукцию и отходы обогащения в обезвоженном виде. В дальнейшем отходы направляются на породный отвал. Товарная продукция реализуется потребителям для энергетических нужд.

Общий вид обогатительной установки представлен на рис. 1.

По результатам отбора проб установлено средневзвешенное качество находящегося в шламоотстойниках угля: зольность - 26,6%, высшая теплота сгорания на сухое беззольное состояние - 8167 ккал/кг, то есть уголь, содержа-

Q

ЕФИМОВ Виктор Иванович

Доктор техн. наук,

заместитель директора

по перспективному развитию

Филиала АО ХК «СДС-Уголь» в г. Москве,

профессор НИТУ «МИСиС»,

119034, г. Москва, Россия,

e-mail: v.efimov@sds-ugol.ru

КОРЧАГИНА Татьяна Викторовна

Канд. техн. наук,

Директор ООО «Сибирский Институт

Горного Дела»,

653066, г. Кемерово, Россия,

e-mail: t.korchagina@sds-ugol.ru

АНТОНОВ Алексей Игоревич

Начальник отдела технологии обогащения ООО «Сибирский Институт Горного Дела», 653066, г. Кемерово, Россия, e-mail: a.antonov@pk-ugol.ru

щийся в шламе, сохранил свои потребительские свойства.

Технологическая схема переработки угольных шламов на установке представлена на рис. 2.

Извлечение шлама из шламоотстойника осуществляется погружным насосом с агитатором. Агитатор создает сильную вертикальную тягу, которая заставляет осевшие твердые частицы перейти во взвешенное состояние. Извлеченный шлам транспортируется насосом на высокочастотный грохот для предварительной (мокрой) классификации по классу крупности +2 мм и отделения посторонних предметов. Подрешетный продукт самотеком транспортируется в зумпф. Надрешетный продукт транспортируется ленточным конвейером в штабель отходов.

Процесс классификации и обезвоживания на высокочастотном грохоте происходит за счет высокочастотных колебаний грохота. Подрешетный продукт грохота насосом подается для классификации по классу 0,2 мм на блок гидроциклонов, где осуществляется разделение на пески (класс +0,2 мм) и слив (класс -0,2 мм). Угольный шлам подается насосом в корпус гидроциклонов по касательной, где в результате вращения создается центробежное поле и происходит классификация по крупности. Крупные

Рис. 1. Общий вид обогатительной установки Fig. 1. Concentration unit overview

Исходный уголь

1

Кл. 0-3 мм

Рис. 2. Технологическая схема переработки угольных

шламов на установке

Fig. 2. Coal slurries processing flow diagram

I. Отделение посторонних предметов

2 Кл. +2 мм

3 Кл. 0-2 мм

ii. Классификация на гидроциклонах

Слив кл. <0,2 мм

Пески кл. 0,2-2 мм

iii. Обогащение на спиральном сепараторе

Отходы

iV. Обезвоживание на ВЧГ

8

t/k

Отходы на отвал

10

7 Концентрат

V. Сгущение на гидроциклонах

Пески кл. 0,075-2 мм

11 Слив кл. <0,075 мм

Vi. Обезвоживание на ВЧГ

12

13

Концентрат на склад

На ОФ «Черниговская-Коксовая»

4

5

6

9

Условные обозначения -±.- Шлам

uis-

атх-- к —

Шламовые воды Отходы Концентрат Вода

Наружный отстойник

1 8

Концентрат на склад готовой продукции

Отходы

L,'- в породный отвал  ; '

•ШГГГШЖЖГШ^Ш^ГГШЖГШЖГГГШГШГЖГГГЖГГШГГГГЖЖЖЖГГЖГ^ГШГШГГГГГГГГШГГГГГГГЖШГЖ!

3

5

Рис. 3. Схема цепи аппаратов установки по переработке угольных шламов: 1 - насос погружной

Fig. 3. Coal slurries units process chain: 1 - submersible pump

частицы удаляются через песковую насадку. Более мелкие частицы удаляются через верхний патрубок в виде слива. Слив (класс -0,2 мм) самотеком транспортируется в зумпф и далее насосом подается для обогащения на ОФ «Черниговская-Коксовая». Пески (класс +0,2 мм) самотеком подаются в приемный стакан спиральных сепараторов для обогащения.

Обогащение на спиральном сепараторе осуществляется за счет действия центробежных сил, а также за счет сил трения. Отходы спиральных сепараторов обезвоживаются на высокочастотном грохоте. Обезвоженные отходы транспортируются ленточным конвейером в штабель отходов. Подрешетный продукт объединяется со сливом гидроциклонов классификации и транспортируется насосом на ОФ «Черниговская-Коксовая» для дальнейшего обогащения.

Концентрат спиральных сепараторов самотеком транспортируется в зумпф питания гидроциклонов сгущения и далее насосом подается для сгущения на гидроциклонах. На гидроциклонах сгущения выделяются пески (класс +0,075 мм) и слив (класс -0,075 мм).

Пески гидроциклонов сгущения обезвоживаются на высокочастотном грохоте, где обезвоженный продукт является товарной продукцией, а подрешетный продукт совместно со сливом гидроциклонов транспортируется насосом на ОФ «Черниговская-Коксовая» для дальнейшего обогащения.

На обогатительной фабрике «Черниговская-Коксовая» шлам обогащается на флотационных машинах с получением угольного концентрата зольностью 9,5% и дополнительным выходом товарной продукции 24,8%. Выход концентрата, получаемый на установке по переработке угольных шламов, составляет 40,6% с зольностью 10,9%.

Суммарный выход товарной продукции (установка и ОФ «Черниговская-Коксовая») составляет 65,4%, или 98139,4 т в год с зольностью 10,4%.

Схема цепи аппаратов установки по переработке угольных шламов представлена на рис. 3.

Расчеты качественно-количественной и водно-шламовой схем выполнены с учетом рекомендаций и требований нормативных документов, а также на основании гранулометрического и фракционного составов, представленных службой ОТК ОФ «Черниговская».

Экономическая оценка эффективности данной работы:

- товарная продукция может быть реализована по цене 2092 руб./т как энергетический уголь;

- себестоимость товарной продукции составляет 919 руб./т;

- чистый дисконтированный доход - 341 млн руб.;

- вложенные денежные ресурсы окупятся через 1,6 года;

- индекс доходности - 2,8;

- бюджетная эффективность - 109 млн руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, при рекомендуемой в условиях рыночной экономики внутренней норме доходности 10% строительство установки по переработке шламов является экономически целесообразным и эффективным. Внутренняя норма доходности составит 14,1%.

Основные преимущества данной установки:

- высокая экономическая эффективность;

- невысокие капитальные затраты (срок окупаемости установки составит 1,6 года, доходность за первую пятилетку - 341 млн руб.);

- неприхотливость в обслуживании (установка имеет минимум вращающихся частей и механизмов, все технологические процессы по максимуму автоматизированы);

- транспортабельность (конструкция установки проектируется разборного типа, после отработки одного шла-мохранилища предусмотрена возможность переноса всего оборудования и несущих конструкций к другим хранилищам);

- экологическая безопасность (территория осушенных шламоотстойников в дальнейшем пригодна для рекультивации).

Перевод угольных шламов в технологически приемлемое топливо позволит не только улучшить экологическую обстановку в угледобывающих регионах, но и добиться существенного экономического эффекта.

Список литературы

1. Энергетическая стратегия России на период до 2030 г.: утв. распоряжением Правительства РФ от 13.11.2009. № 1715р. М., 2010. 138 с.

2. Ефимов В.И., Рыбак Л.В. Производство и окружающая среда. М., 2012. 301 с.

3. Ефимов В.И., Никулин И.Б., Рыбак В.Л. Использование отходов углеобогащения и оптимизация ресурсов по экологическому фактору // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2014. № 1. С. 85-95.

4. Ефимов В.И. Управление качеством: учебное пособие. М., 2014. 382 с.

5. Ефимов В.И., Сидоров Р.В., Корчагина Т.В. К вопросу образования отходов производства от предприятий

угольной отрасли Кузбасса // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 1. С. 85-96.

6. Авдохин В.М. Обогащение углей: учебник для вузов: в 2 т. Т. 2 Технологии. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Горная книга. 2012. 475 с.

7. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов (вторая редакция) М.: Экономика, 2000. 421 с.

8. Оборотное водоснабжение углеобогатительных фабрик / И.С. Благов, М.А. Борц, Б.И. Вахрамеев и др. М.: Недра, 1980. 214 с.

9. Папин А.В., Неведров А.В., Сечин А.И. Комплексная переработка низкосортных углей и отходов углеобогащения // Ползуновский вестник. 2014. № 3. С. 220-223.

10. Полулях А.Д., Пилов П.И., Егурнов А.Е. Практикум по расчетам качественно-количественных и водно-шламовых схем углеобогатительных фабрик. Днепропетровск: ДонГУ, 2007. 504 с.

11. Федотов К.В., Никольская Н.И. Проектирование обогатительных фабрик: учебник, 2-е изд., перераб. и доп. М.: Горная книга, 2014. 536 с.

COAL PREPARATION

UDC 622.7:662.654.1 © V.I. Efimov, T.V. Korchagina, A.I. Antonov, 2018

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, № 2, pp. 77-80 Title

ON COAL SLURRY PROCESSING

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-2-77-80

Authors

Efimov V.I.1, 2, Korchagina T.V.3, Antonov A.I.3

1 "SBU-Coal" Holding Company, JSC, Moscow Branch, Moscow, 119034, Russian Federation

2 National University of Science and Technology "MISIS" (NUST "MISIS"), Moscow, 119049, Russian Federation

3 "Mining Engineering Institute of Siberia", LLC, Kemerovo, 653066, Russian Federation

Authors' Information

Efimov V.I., Doctor of Engineering Sciences, Professor, Deputy Director for Future Development, e-mail: v.efimov@sds-ugol.ru Korchagina IV., PhD (Engineering), Director, e-mail: t.korchagina@sds-ugol.ru Antonov A.I., Head of Department of Technology of Preparation, e-mail: a.antonov@pk-ugol.ru

Abstract

Presented is the process unit for integrated processing of coal slurries from the external sedimentation tanks of the Chernigivka concentrator is shown in the Chernigovets section (HC SBU-Coal). The use of this unit enables coal transfer from the category of losses into high-quality commodity products, meeting consumers specifications. This article provides an economic feasibility study of coal slurries processing using proposed process unit. Figures:

Fig. 2. Coal slurries processing flow diagram

Fig. 3. Coal slurries units process chain: 1 - submersible pump

Keywords

Coal slurry, Concentration, Non-waste technologies References

1. Energeticheskaya strategiya Rossii na period do 2030 goda: Utverzhdeno rasporyazheniem Pravitelstva RF ot 13.11.2009 N 1715 r. [Energy strategy of Russia until 2030]. Endorsed by the resolution of RF Government No. 1715 r, dated 13.11.2009. Moscow, 2010, 138 p.

2. Efimov V.I. & Rybak L.V. Proizvodstvoiokruzhayushchayasreda [Production and environment]. Moscow, 2012, 301 p.

3. Efimov V.I., Nikulin I.B. & Rybak L.V. Ispolzovanie othodov ugleobogash-cheniya i optimizatsiya resursov po ekologicheskomu faktoru [Coal ben-

eficiation wastes utilization and resources optimization with account for environmental factor]. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Nauki o Zemle - Newsletter of the Tula State University. Earth Sciences, 2014, No. 1, pp. 85-95.

4. Efimov V.I. Upravlenie kachestvom: Uchebnoe posobie [Quality management: Educational aid]. Moscow, 2014, 382 p.

5. Efimov V.I., Sidorov R.V. & Korchagina T.V. K voprosu obrazovaniya otkhodov proizvodstva ot predpriyatiy ugol'noy otrasli Kuzbassa [On wastes generation by Kuzbass coal enterprises]. Gornyy Informatsionno-Analiticheskiy Byulleten' -Mining Information and Analytical Bulletin, 2017, No. 1, pp. 85-96.

6. Avdokhin V.M. Obogashchenie ugley: Uchebnik dlya vuzov v2 tomah. T.2 Tekhnologii 2-e izd pererab. i dop. [Coal beneficiation: Textbook for high schools, in 2 volumes. Vol. 2 Technologies, 2-nd edition, updated and revised]. Moscow, Gornaya Kinga Publ., 2012, 475 p.

7. Metodicheskie rekomendatsii po otsenke effektivnosti investitsionnyh proektov vtoraya redaktsiya [Methodical recommendations for investment projects efficiency evaluation (second revision)]. Moscow, Ekonomika Publ., 2000, 421 p.

8. Blagov I.S., Borts M.A., Vakhrameyev B.I. et al. Oborotnoe vodosnabzhenie ugleobogatitelnyh fabrik [Coal beneficiation factories recycle water supply]. Moscow, Nedra Publ., 1980, 214 p.

9. Papin A.V., Nevedrov A.V., Sechin A.I. Kompleksnaya pererabotka nizkosort-nyh ugley i othodov ugleobogashcheniya [Low grade coal and beneficiation wastes integrated processing]. Polzunovskiy vestnik - Polsunovsky Newsletter, 2014, No. 3, pp. 220-223.

10. Polulyakh A.D., Pilov P.I. & Egurnov A.E. Praktikum po raschetam kachest-venno-kolichestvennyh i vodno-shlamovyh skhem ugleobogatitelnyh fabrik [Workshop for coal beneficiation factories qualitative-quantitative and water-slime flow diagrams computation]. Dnepropetrovsk, DonGU Publ., 2007, 504 p.

11. Fedotov K.V., Nikolskaya N.I. Proektirovanie obogatitelnyh fabric: Uchebnik, 2-e izd pererab i dop. [Beneficiation factories design: Textbook, 2-nd edition, revised and updated]. Moscow, Gornaya Kniga Publ., 2014, 536 p.