Пути повышения объемов обогащения угля

--© Л.А. Антипенко, А.Ю. Ермаков, 2012

Л.А. Антипенко, А.Ю. Ермаков

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ОБЪЕМОВ ОБОГАЩЕНИЯ УГЛЯ

Описано современное состояние технологии обогащения коксующихся и энергетических углей в Кузбассе и путям повышения качества и объемов повышения угля. Затронуты проблемы ОАО «СУЭК», решаемые ОАО «Сибнииуглеобогащение», как института, входящего в ее состав. Ключевые слова: обогащение, технологическая схема, потери угля, строительство.

Лобыча угля в 2030 г. составит 430 млн т. Только в Кузнецком бассейне планируется добывать более 300 млнт. На начало 2010 г. в Кузбассе функционировало 114 угледобывающих предприятий: 58 шахт и 56 разрезов суммарной производственной мощностью 108,5 млн т и 97,3 млн т соответственно.

По видам углей в Кузбассе преобладают каменные угли всех марок, предусмотренных Государственными стандартами, от длиннопламенных до тощих.

По итогам 2010 г. общий объем добычи составил 185,3 млн т. Однако добываемый уголь во многих случаях не отвечает требованиям потребителей по основным качественным показателям: зольности, влажности, теплотворной способности и спекающим свойствам.

Повышение его качества на современном этапе возможно только с применением новых методов обогащения, что позволит получать высококачественные коксующиеся и энергетические угли, востребованные как на внутреннем, так и внешнем рынке.

В 2010 г. В Кузнецком бассейне на обогатительных фабриках было переработано 127,1 млн т угля, из них 53,2 млн т коксующихся марок и 73,9 млн т энергетических марок, что составляет 68,5 % от общей добычи.

В настоящее время в Кузбассе находятся в эксплуатации 39 обогатительных фабрик (табл. 1) и 12 установок с крутонаклонными сепараторами для обогащения разубоженной горной массы. За 2010 г. получено 49,8 млн т угольного концентрата, в том числе 36,2 млн т коксующихся марок.

§ Таблица 1

№ п\п Компания Фабрика

1. ОАО «СУЭК- ОФ им. Кирова

2. Кузбасс» 2-ая очередь

3. ОФ «Комсомолец»

4. ОФ «Полысаевская»

5. ОАО «СДС- ГОФ «Красногорская»

6. Уголь» ГОФ «Коксовая»

7. ЦОФ «Зиминка»

8. ОФ «Листвяжная»

9. ОФ «Черниговец»

10. ОФ «Черниговская-

Коксовая»

11. ОАО ЦОФ «Кузнецкая»

12. «Южкузбасс- ЦОФ «Абашевская»

уголь»

13. ЗАО «Сибугле- ОФ «Антоновская»

14. мет» ОФ «Междуреченская»

15. ОАО «Южный ЦОФ «Сибирь»

Кузбасс»

Год ввода в эксплуатацию Установленная производственная мощность тыс. т Метод обогащения Вид угля

1955 2700 Отс. Кокс

2012 2000 кокс

1961 1850 Отс. Кокс

1850 Отс. Кокс

1950 950 Отс., фл. Кокс

1961 2000 Отс., фл. Кокс

1955 1600 Отс., фл. кокс,

энергетика

2007 6000 Отс. Энергетика

1976 5600 ТСр энергетика

2012 4500 кокс

1966 4500 Отс., фл. кокс

1962 2900 Отс., фл. кокс

2001 3000 Отс., ССп кокс

2005 6200 ТСр кокс,

энергетика

1974 6600 ТСр, отс., кокс

фл.

16. ОАО «Южный ГОФ «Томусинская»

17. Кузбасс» ЦОФ «Кузбасская»

18. ОФ разреза

«Красногорский»

19. ОУ разреза «Сибиргинский»

20. ОАО «УК ОФ «Бачатская-

«Кузбассразрез энергетическая»

21. уголь» ОФ «Бачатская-коксовая»

22. ОФ разреза «Кедровский»

23. ОФ «Вахрушевская»

24. ОФ «Коксовая-

Краснобродская»

25. ЗАО ОФ «ООО «Барзасское то-

«Стройсервис» варищество» 2 очередь

26. ОФ разреза «Шестаки»

27. ОФ «Барзасское

товарищество»

28. ЦОФ «Тайбинская»

29. ЗАО ОФ «Щедрухинская»

«Топпром»

30. ООО «ОФ ОФ «Прокопьевская»

«Прокопьевская»

31. ЗАО «Ровер» ОФ «Ровер»

32. ОАО ОФ «Каскад»

«Кузбасская

топливная

компания»

1954 2700 Отс., фл. кокс

1990 7500 Ср., Отс., ССп кокс

2002 2500 ТСр энергетика

1993 1100 ТСр энергетика

2003 2500 ТСр энергетика

2008 3000 ТСр, Гц кокс

ССП, фл.

1984 5500 ТСр энергетика

1969 1200 ТСр энергетика

2011 3500 Фл. кокс

2011 500 ТСр энергетика

2007 1000 ТСр кокс

2009 1500 ТСр кокс

1953 1500 Отс, фл. кокс

2009 3500 Тер, Тгц, кокс,

ССп энергетика

1959 700 Отс энергетика

2006 1800 ТСр кокс

2010 2000 КНС энергетика

Окончание табл. 1

№ пп Компания Фабрика Год ввода в эксплуатацию Установленная производственная мощность тыс. т Метод обогащения Вид угля

33. ООО «ОФ ГОФ «Анжерская» 1954 2200 Отс, фл. кокс

«Анжерская»

34. ООО «Кокс- ЦОФ «Березовская» 1969 3150 ТСр, отс., кокс

Майнинг1964» фл.

35. ОАО «Белон» ЦОФ «Беловская» 1964 5950 ТСр, отс., кокс

ССп, фл.

36. ООО «ОФ Ка- ЦОФ «Киселевская» 1964 1000 Отс. энергетика

37. ООО «УК ОФ «Заречная» 2003 2400 ТСр, ССп, энергетика

«Заречная»

38. ЗАО «Распад- ОФ «Распадская» 2005 10500 ТСр, Гц, ССп кокс

ская угольная

компания»

39. ОАО «УК ОФ «Северная» 2006 3000 Отс, ССп, Фл кокс

«Северный Куз-

басс»

Примечания: ТСр — тяжелосредное обогащение в сепараторах; Отс — сепараторах; Фл — флотация. - отсадка; ССп — - обогащение в спиральных

1А-Юа,6

ПА-/17 А.В

ал-п*АФ

НА-«} ВХУ

11А-42Л-13

ИА-1МА,В.ЕТ,0Л

ИЛ-5Л-Н

ПА-66А,В

пл-ил.в

УоааОние Ыканачвниз

--рядовой ¡/г&ъ /ыггдг--имен фугяп фиг&прегя лылегахАзя снесъ

--тщтцрою --аОоратная Сюда

__ошосЬ - магнЁпип каиЬцаашт некондицистая сусп&вии

Рис. 1. Действующая схема соединения технологического оборудования ЦОФ «Ведовская»

Таблица 2

№ пп Компания Фабрика Год ввода в эксплуатацию Установленная производственная мощность тыс. т Метод обогащения Вид угля

1. 2. ОАО «СДС-Уголь» ОФ «Листвяжная-2» ОФ «Майская-ЭН» 2014 2015 7000 6000 Отс. Отс. энергетика энергетика

3. ЗАО «Сибугле- ОФ «Увальная»-Кокс 2015 1850 ТСр кокс

4. мет» ОФ «Увальная»-ЭН 2017 1850 Отс. энергетика

5. 6. ОАО «УК «Кузбассразрез уголь» ОФ «Калтанская-Эн» ОФ «Талдинская-Эн» 2013 2014 3000 3000 ТСр ТСр энергетика энергетика

7. ЗАО «Строй-сервис» ОФ разреза «Пермя-ковский» 2014 1500 ТСр энергетика

8. ОФ «Матюшинская» 2012 3000 ТСр энергетика

На 15 обогатительных фабриках применяются устаревшие технологические водно-шламовые схемы, имеют место наружные гидроотвалы и шламовые отстойники. На рис.1 приведена типовая технологическая схема 50—60 годов прошлого столетия, в которой предусмотрены циркуляционные нагрузки, приводящие к значительным потерям рядового угля в процессе обогащения.

Начиная с 2001 г. введены в постоянную эксплуатацию 13 обогатительных фабрик с технологической и водно-шламовой схемами нового поколения (рис. 2).

На этих фабриках отсутствует процесс сушки концентрата а на некоторых — отсутствует флотационный метод обогащения. Водно-шламовые схемы замкнуты, отсутствуют гидроотвалы и отстойники.

Для концентратов в схемах нового поколения предусмотрены крытые склады, что способствует удалению свободной влаги и облагораживанию экологической обстановки. На обогатительных фабриках нового поколения применяется оборудование импортного производства.

В перспективе на ближайшие годы намечено строительство еще 8 обогатительных фабрик (табл. 2).

Однако и на новых фабриках имеют место потери рядового угля в отходах обогащения. Согласно «Правил охраны недр» при переработке минерального сырья и производстве работ по обогащению необходимо обеспечивать наиболее полное извлечение и учет основных полезных компонентогв и предот-вращакть нормативные потери.

Потери угля при обогащении представляют ту часть находящегося на учете рядового угля, которая переходит в процессе обогащения в отходы. Анализируя данные работы обогатительных фабрик и установок Кузнецкого бассейна, следует отметить, что зольность породы составляет более 70 %, а зольность отходов менее 65 %.

Потери делятся на технологические и организационно-технические. Технологические потери зависят от качества поступающего на обогащение рядового угля. Это — трудная обо-гатимость, легкоразмокаемые породы, повышенная влага. Самая главная причина — несовершенство технологических схем

обогащения, циркуляционные нагрузки и, как следствие, накопление шламов, снижающих технологические показатели.

Организационно-технические потери связаны с нарушениями технологического процесса, зависят от организации управления предприятием. Причины организационно-технических потерь: неудовлетворительное состояние и некачественная наладка оборудования, внеплановые остановки, колебание качества сырьевой базы фабрики, работа оборудования с нарушениями технологической инструкции (регламента), аварийные остановки фабрики.

Показатели о потерях угля позволяют сделать вывод о том, что фактические потери превышают технологические базовые (проектные) потери. Превышение потерь характерно, как для фабрик 50—60 годов прошлого столетия, так и для обогатительных фабрик нового поколения.

На новых обогатительных фабриках потери рядового угля обусловлены выпуском осадков фильтр-прессовых отделений, которые направляются вместе с породой в отвал. Считаем необходимым, осадок фильтр-прессов использовать как сырье для получения водоугольного топлива или для производства брикетов.

Для обогатительных фабрик 50—60 гг. прошлого столетия необходимо разработать технико-экономические обоснования реконструкции технологии обогащения с применением схем нового поколения и высокопроизводительного оборудования.

Сибирская энергетическая угольная компания (ОАО «СУ-ЭК») одна из крупнейших в России по добыче и обогащению энергетических углей. За 2011 г. компанией добыто 92,22 млн т, выпуск товарной продукции составил 87,2 млн т.

В Кузнецком бассейне ОАО «СУЭК» принадлежат три обогатительные фабрики: шахты им. С.М. Кирова, шахты «Комсомолец» и шахты «Полысаевская».

В состав компании входят также обогатительные фабрики «Тугнуйская» (Бурятия) и «Черногорская» (Хакасия).

В сферу деятельности института «Сибнииуглеобогащения» входят научно-исследовательские и проектно-конструкторские работы. Кроме выдачи исследовательских данных для проектирования строительства и реконструкции обогатительных фабрик шахт и разрезов институт выполняет проекты строи-

тельства новых горнодобывающих и перерабатывающих предприятий. В частности для ОАО «СУЭК» выполняются работы по проектированию новой углеобогатительной фабрики «Че-гдомын» (ОАО «Ургалуголь») производительностью 6,0 млн т в год, реконструкции ОФ «Тугнуйская» производительностью более 6,0 млн т в год, реконструкции ОФ шахты «Комсомолец» и ОФ шахты «Полысаевская», ОФ шахты им. С.М. Кирова. В настоящее время заканчивается строительство II очереди ОФ шахты им. С.М. Кирова.

Технологические решения по обогащению угля на ОФ «Че-гдомын» ОАО «Ургалуголь» предусматривают замкнутую схему без гидроотвала и отстойников. Для обогащения труднообога-тимых углей предусмотрено тяжелосредное обогащение крупных и мелких классов углей, а спиральные сепараторы для тонких классов крупности. Замкнутая водно-шламовая схема обеспечивается применением ленточных фильтр-прессов. Оборудование принято в основном импортного производства.

Проект ОФ «Тугнуйская» выполнен совместной американо-китайской фирмой «Седжмен». Проектная производительность 750 т/ч или 4500 тыс. т в год. С увеличением добычи рядовых углей объем обогащения на фабрике после реконструкции составит 7200 тыс. т/год.

Проектом реконструкции предусмотрены существенные изменения в технологической и водно-шламовой схемах. Для вывода из системы высокозольных отходов магнитной сепарации вместо радиального сгустителя применены сгустительные гидроциклоны, что значительно снижает нагрузку на действующий радиальный сгуститель. Для готовой продукции построены укрытые склады.

Выполнен проект реконструкции разреза «Черногорский» с увеличением производственной мощности до 6,0 млн т/год и и обогащения до класса «0» мм. До реконструкции на ОФ глубина обогащения составляла -13 мм.

Как уже отмечалось на обогатительных фабриках России и Кузнецкого бассейна применяется в основном оборудование импортного производства. Кузбасс остается одним из крупнейших потребителей предприятий машиностроительной отрасли, причем не только зарубежных но и российских. В области функционирует 15 заводов специализирующихся на

производстве горно-шахтного оборудования, которые вполне могут разрабатывать и выпускать продукцию новой техники по обогащению угля.

Импортное оборудование, например производства КНР, вполне возможно изготавливать в Кузбассе на действующих или новых машиностроительных производствах. К слову, в Китае производится оборудование для обогащения углей всех типов имеющихся в мировой практике.

Для изготовления углеобогатительного оборудования необходимо самое современное техническое оснащение и широкомасштабное техническое перевооружение машиностроительных заводов.

На сегодняшний день для технического перевооружения 21 обогатительной фабрики Кузбасса требуется замена более 700 единиц оборудования (грохоты, дробилки, тежелосредные сепараторы и гидроциклоны, фильтр-прессы, центрифуги, спиральные сепараторы, отсадочные машины, насосы и т.д.).

Ввод новых мощностей и поддержание действующих предприятий в Кузнецком бассейне потребует соответствующих инвестиционных вложений. Объем инвестиций для поддержания уровня 70 % обогащения угля составит в 2011 — 2015 гг. соответственно 7669 млн руб.; 2015 — 2020 гг. — 8464 млн руб.; 2020-2025 гг. — 8715 млн руб.

Объем инвестиций по вводу мощностей новых обогатительных фабрик составит в 2011 — 2015 гг. соответственно 7700 млн руб.; 2015 — 2020 гг. — 4200 млн руб.; 2020 -2025 гг. — 12600 млн руб.

Таким образом, дальнейшее развитие угольной промышленности обеспечит получение конкурентоспособной угольной продукции, как на внутреннем, так и на внешнем рынках, гттез

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Антипенко Ё.А. — доктор технических наук, AntipenkoLA@suek.ru, Ермаков А.Ю. — кандидат технических наук, Сибнииуглеобогащение.