ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС МОДУЛЬНОГО ТИПА ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ШЛАМОВ ОБОГАЩЕНИЯ УГЛЯ И ЖЕЛЕЗНОЙ РУДЫ
MODULAR ENERGOTECHNOLOGICAL COMPLEX FOR PROCESSING SLUDGES FROM CONCENTRATION OF COAL AND IRON ORE

Изобретение относится к области переработки дисперсных высоковлажных отходов в виде шламов, которые получаются в результате обогащения угля и железной руды на углеобогатительных и агломерационно-обогатительных фабриках углеперерабатывающих и металлургических предприятий.
Известны различные способы переработки угольных и металлургических шламов с целью получения из них товарных продуктов.
Известен комплекс для переработки шламовых отходов твердых горючих ископаемых, содержащий грохот, сепаратор, транспортные системы для перемещения перерабатываемых шламовых отходов. Комплекс также снабжен флотационным агрегатом, агрегатом сушки, измельчителем, теплоэлектроагрегатом, модулем хранения и переработки органического концентрата шламовых отходов, установкой гранулирования или брикетирования минерального концентрата. Комплекс позволяет получить из минеральной составляющей отходов топливо, а из органической составляющей - сырье для строительных материалов. Однако комплекс характеризуется невысокими технологическими возможностями, невысокой производительностью (РФ ПМ №52740, МПК B03B 7/00).
Известен комплексный способ переработки отходов обогащения железных руд, который включает дробление отходов, отделение магнитных пород магнитными сепараторами, отделение и переработку тяжелых пород, отделение и переработку легких и немагнитных пород, отделение и переработку размокаемых пород. Переработку отходов производят в два этапа: на первом сухом этапе производят первичное отделение магнитных пород магнитными сепараторами барабанного типа, немагнитные породы разделяют на классификаторе на класс крупностью +2,0 мм и передают на дробление, где его измельчают и сбрасывают на ленточный транспортер и смешивают с классом крупностью -2,0 мм после классификатора и проводят вторичное отделение магнитных пород магнитными сепараторами барабанного типа, которые направляют на переработку и брикетирование. Немагнитные породы передают на второй гидравлический этап переработки, для чего их сбрасывают в вибрационный желоб, установленный с уклоном, куда подают воду, и в созданной пульпе гравитационно разделяют немагнитные породы по плотности и крупности частиц, для чего гидравлический поток равномерно увеличивают по высоте в вибрационном желобе. Обезвоженные породы подают в аппараты Кнельсона, в которых разделяют частицы пород на тяжелые, благородные и редкоземельные. Пустую породу из аппаратов, воду из обезвоживающих бункеров и желобов и поток, не уловленный воронками, подают в головную часть обезвоживающего комплекса, где производится осаждение, выдача и обезвоживание твердых частиц в обезвоживающий бункер песка, откуда ее подают для отгрузки (РФ ИЗ №2531148, МПК B03B 9/06).
Недостатками данного способа являются низкий уровень энергоэффективности и ограниченные возможности по спектру перерабатываемых отходов и получаемых продуктов.
Известен также технологический комплекс по переработке угольных шламов, исключающий из технологической цепи поток отходов в отвал и направленный на получение топлива различных видов, в том числе сухого концентрата, сухих угольных брикетов. Комплекс включает обогатительно-сгустительный блок, линия вывода сгущенного продукта которого соединена с узлом дополнительного обезвоживания, последовательно соединенным либо с узлом получения брикетированного топлива, либо с потребителем, а линия отвода частично осветленной воды соединена с узлом осветления воды и сгущения твердой фазы, линия отвода осветленной воды которого соединена с обогатительно-сгустительным блоком. В комплекс дополнительно введен узел приготовления и сжигания водоугольного топлива, с которым соединены линия отвода сгущенного осадка блока осветления воды и сгущения твердой фазы и линия подачи исходного шлама и обезвоживания продукта узла дополнительного обезвоживания, при этом узлы дополнительного обезвоживания и получения брикетированного топлива снабжены установками термообработки готовой продукции тепловым агентом и линиями приема последнего от узла приготовления и сжигания водоугольного топлива (РФ ПМ №96860, МПК C02F 11/12).
Недостатком данного комплекса является ограниченный спектр перерабатываемых отходов и получаемых продуктов.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка энерготехнологического комплекса модульного типа с высоким уровнем энергоэффективности процессов комплексной переработки высоковлажных отходов в виде шламов угольных и металлургических предприятий с получением широкого спектра товарных продуктов.
Поставленная задача достигается тем, что в известном комплексе, включающем модуль по переработке угольных шламов, содержащем сгустительный блок угольного шлама, который посредством линии вывода сгущенного продукта соединен с блоком сушки угольного шлама, модуль получения топливных брикетов и блок генерации энергоресурсов на сжигании водоугольного топлива, который соединен линией с источником исходного угольного шлама и каналами передачи теплового агента с блоком сушки угольного шлама и модулем получения топливных брикетов, согласно изобретению комплекс дополнительно снабжен модулем по переработке шламов обогащения железной руды и модулем получения металлизованных брикетов, а модуль по переработке угольных шламов дополнительно снабжен блоком сухого обогащения шлама, который соединен с блоком сушки угольного шлама, с блоком генерации энергоресурсов на сжигании водоугольного топлива и с модулем для получения топливных брикетов, а блок сушки угольного шлама дополнительно снабжен линией, соединяющей его с источником исходного угольного шлама, при этом модуль по переработке шламов обогащения железной руды содержит соединенный с блоком сухого обогащения угольного шлама блок генерации энергоресурсов на сжигании порошкообразного угольного топлива и последовательно соединенные блок подготовки, сушки и измельчения шламов обогащения железной руды, блок магнитной сепарации и блок классификации, гравитационной и электростатической сепарации, причем блок подготовки, сушки и измельчения шламов обогащения железной руды соединен с источником шламов обогащения железной руды, а модуль получения металлизованных брикетов соединен с блоком сухого обогащения угольного шлама и с блоком магнитной сепарации, при этом блок генерации энергоресурсов на сжигании порошкообразного угольного топлива посредством каналов передачи теплового агента соединен с модулем получения металлизованных брикетов и блоком подготовки, сушки и измельчения шламов обогащения железной руды.
Технический результат, получаемый при реализации изобретения, заключается в энергоэффективной и комплексной переработке высоковлажных шламов обогатительных и агломерационно-обогатительных фабрик углеперерабатывающих и металлургических предприятий с получением широкого спектра продуктов.
Указанный результат достигается тем, что комплекс дополнительно снабжен модулем по переработке шламов обогащения железной руды и модулем получения металлизованных брикетов, а модуль по переработке угольных шламов дополнительно снабжен блоком сухого обогащения шлама, который соединен с блоком сушки угольного шлама, с блоком генерации энергоресурсов на сжигании водоугольного топлива и с модулем для получения топливных брикетов, а блок сушки угольного шлама дополнительно снабжен линией, соединяющей его с источником исходного угольного шлама, при этом модуль по переработке шламов обогащения железной руды содержит соединенный с блоком сухого обогащения угольного шлама блок генерации энергоресурсов на сжигании порошкообразного угольного топлива и последовательно соединенные блок подготовки, сушки и измельчения шламов обогащения железной руды, блок магнитной сепарации и блок классификации, гравитационной и электростатической сепарации, причем блок подготовки, сушки и измельчения шламов обогащения железной руды соединен с источником шламов обогащения железной руды, а модуль получения металлизованных брикетов соединен с блоком сухого обогащения угольного шлама и с блоком магнитной сепарации, при этом блок генерации энергоресурсов на сжигании порошкообразного угольного топлива посредством каналов передачи теплового агента соединен с модулем получения металлизованных брикетов и блоком подготовки, сушки и измельчения шламов обогащения железной руды.
На чертеже представлен предлагаемый энерготехнологический комплекс модульного типа по переработке шламов обогащения угля и железной руды.
Комплекс содержит модуль 1 по переработке угольных шламов, модуль 2 для получения топливных брикетов, модуль 3 по переработке шламов обогащения железной руды и модуль 4 получения металлизованных брикетов.
Модуль 1 по переработке угольных шламов содержит сгустительный блок 5 угольного шлама, вход которого соединен с источником 6 исходного шлама обогащения угля, а выход соединен с блоком 7 сушки угольного шлама. Второй вход блока 7 сушки угольного шлама соединен с источником 6 исходного шлама обогащения угля, а выход соединен с блоком 8 сухого обогащения угольного шлама. Блок 9 генерации энергоресурсов на сжигании водоугольного топлива входами соединен с источником 6 исходного шлама и с блоком 8 сухого обогащения угольного шлама, а выходными каналами передачи теплового агента соединен с блоком 7 сушки угольного шлама и модулем 2 для получения топливных брикетов.
Модуль 2 для получения топливных брикетов линией подачи материалов соединен с блоком 8 сухого обогащения угольного шлама.
Модуль 3 по переработке шламов обогащения железной руды содержит блок 10 генерации энергоресурсов на сжигании порошкообразного угольного топлива, который соединен с блоком 8 сухого обогащения угольного шлама модуля 1, и последовательно соединенные блок 11 подготовки, сушки и измельчения шламов обогащения железной руды, блок 12 магнитной сепарации и блок 13 классификации, гравитационной и электростатической сепарации. Блок 11 подготовки, сушки и измельчения соединен с источником 14 шламов обогащения железной руды. Блок 10 генерации энергоресурсов на сжигании порошкообразного угольного топлива каналами передачи теплового агента соединен с блоком 11 подготовки, сушки и измельчения модуля 3 и с модулем 4 получения металлизованных брикетов, а модуль 4 в свою очередь входами соединен с блоком 8 сухого обогащения угольного шлама модуля 1 и с блоком 12 магнитной сепарации модуля 3.
Энерготехнологический комплекс работает следующим образом. Исходный шлам обогащения угля из источника 6 при влажности более 18-20% поступает в сгустительный блок 5, где в центрифуге происходит отделение влаги и сгущение угольного шлама, который затем поступает в блок 7 сушки угольного шлама. Если исходный шлам имеет влажность менее 18-20%, то он сразу поступает в блок 7 сушки угольного шлама. Для сушки используется горячий тепловой агент, который получают в блоке 9 генерации энергоресурсов на сжигании водоугольного топлива.
В блоке 9 генерации энергоресурсов осуществляют приготовление из исходного угольного шлама водоугольного топлива, его сжигание в топке специальной конструкции, а затем получение тепловой и электрической энергии. Если калорийность топлива из исходного шлама получается меньше 3500 ккал/кг, то добавляют к исходному угольному шламу среднекалорийное топливо, полученное в блоке 10, в количестве, необходимом для создания калорийности водоугольного топлива 3500-4500 ккал/кг. Образующиеся при сжигании водоугольного топлива горячие дымовые газы используются для приготовления сушильного агента и подачи его в блок 7 сушки угольного шлама и модуль 2 получения топливных брикетов. В качестве сушильного агента для сушки шламов и брикетов может применяться как горячий воздух (для его получения потребуется теплообменник), так и смесь дымовых газов с воздухом.
В блоке 7 производится сушка угольного шлама до влажности 3÷5% и затем сухой шлам поступает в блок 8 сухого обогащения. В этом блоке с использованием оборудования классификации и сепарации производится сухое обогащение шлама с получением различных по размерам фракций и калорийности продуктов (Продукция 1): низкокалорийное (до 4500 ккал/кг) мелкодисперсионное топливо размером частиц до 0,05÷0,06 мм; среднекалорийное (от 4500 до 6500 ккал/кг) порошкообразное угольное топливо размером частиц от 0,06 до 2,0 мм и высококалорийное (более 6500 ккал/кг) порошкообразное угольное топливо размером частиц от 0,06 до 2,0 мм. Низкокалорийное мелкодисперсионное топливо поступает в блок 10, где в топках специальной конструкции производится его сжигание, генерация тепловой и электрической энергии, получение сушильного агента, который поступает в блок 11 подготовки, сушки и измельчения шлама обогащения железной руды и модуль 4 получения металлизованных брикетов. Среднекалорийное порошкообразное угольное топливо поступает в модуль 2, в котором получают «Продукцию 2» в виде топливных брикетов. Для получения топливных брикетов используется типовое оборудование. Сушка брикетов осуществляется тепловым агентом, который получают в блоке 9 модуля 1. Часть высококалорийного порошкообразного угольного топлива поступает в модуль 4, где используется в качестве шихтового материала для получения металлизованных брикетов.
Блоки 9 и 10 генерации энергоресурсов обеспечивают тепловой и электрической энергией работу энерготехнологического комплекса. Кроме того, энерготехнологический комплекс является также объектом малой распределенной энергетики. Получаемый избыток тепловой и электрической энергии может быть использован вне комплекса, например, для энергоснабжения близлежащих административных, производственных или иных помещений. За счет указанных факторов достигается высокая энергетическая эффективность работы энерготехнологического комплекса. После сгорания водоугольного топлива в блоке 9 и сгорания мелкодисперстного порошкообразного топлива в блоке 10 образуется зола в виде мелких светлых частиц. Содержание углерода в них не превышает 1,5%. Такой материал может использоваться в качестве компонентов сухих строительных смесей или для других назначений в строительной индустрии. В совокупности блоки 9 и 10 производят «Продукцию 3» в виде тепловой, электрической энергии и сырья для получения строительных материалов.
Шлам обогащения железной руды из источника 14 поступает в блок 11, в котором производится подготовка, сушка и измельчение. Для сушки используется тепловой агент, который получают в блоке 10. Полученный в блоке 11 сухой и измельченный шлам обогащения железной руды поступает в блок 12 магнитной сепарации, где осуществляют выделение магнитных минералов и получение железорудного концентрата с содержанием железа более 60%.
Оставшаяся часть шлама железной руды из блока 12 поступает в блок 13, где производятся технологические операции классификации, гравитационной и электростатической сепарации. В результате получается «Продукция 4» в виде силикатного шлама, песка для сухих строительных смесей, гранатового песка, сульфидного концентрата.
Полученный в блоке 12 железорудный концентрат поступает в модуль 4, из которого в смеси с порошкообразным высококалорийным угольным концентратом, поступающим из блока 8 сухого обогащения угольного шлама, получают металлизованные брикеты (Продукция 5), которые являются шихтовыми материалами для металлургических процессов.
Предлагаемый энерготехнологический комплекс модульного типа по переработке шламов обогащения угля и железной руды имеет высокий уровень энергоэффективности процессов комплексной переработки высоковлажных отходов в виде шламов обогатительных и агломерационно-обогатительных фабрик углеперерабатывающих и металлургических предприятий с получением широкого спектра продуктов.