Обогатимость и микроэлементный состав угля месторождения «Хушуут» в Западной Монголии

Гантимур Баасандорж

ОБОГАТИМОСТЬ И МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ УГЛЯ МЕСТОРОЖДЕНИЯ «ХУШУУТ» В ЗАПАДНОЙ МОНГОЛИИ

Предварительная обработка и обогащение угля имеют важное экономическое значение, поскольку увеличивают ценность данного сырья на мировом рынке. Результаты исследования с помощью тяжелых жидкостей показали, что угли месторождения «Хушуут» имеют среднюю степень обогатимости. Установлено, что в процессе обогащения получается концентрат с зольностью 5,95% при выходе его в объеме 69,5%. В ходе исследования микроэлементов выявлено, что Ве, N1, Лв содержатся в органической части угля, а С4 РЬ, Си, 2п и Сг находятся в его минеральной части.

Ключевые слова: уголь; обогатимость; микроэлементы; месторождение «Хушуут».

Результаты обогащения угля определяют направление использования его органических и неорганических частей. Обогащенные угли могут использоваться как высококачественное топливо или сырье для производства кокса. На международном рынке зольность обогащенных углей составляет 6-10%, а содержание серы -менее 1%. Обогащение осуществляется в зависимости от зольности исходного угля [1]:

- не обогащается, если зольность составляет 7-10%;

- обогащается частично при 10-12%;

- обогащается полностью при 12%.

Использование необогащенного угля приводит к загрязнению окружающей среды посредством выбросов в атмосферу дыма, пыли и золы [2].

Для исследования обогатимости угля и определения содержания микроэлементов в полученных фракциях был проведен ряд экспериментов.

Методология исследования

Исследования по обогащению угля выполнены с помощью набора тяжелых жидкостей на фракции размерностью 0,5 мм (ГОСТ 4790-93). Содержание микроРезультаты анализа обогатимо!

элементов изучено с помощью рентгенофлуоресцентного и эмиссионного спектрального анализа.

Результаты и апробация исследований

Параметры обогатимости угля:

- технологические параметры продуктов обогащения (концентрат, промежуточные продукты, отходы) определяются содержанием золы в данном продукте;

- обогащенность угля определяется на основе анализа фракций по размеру выхода промежуточных продуктов;

- эффективность обогащения угля прямо пропорциональна объему выхода промежуточных продуктов.

Исследования показали, что угли в месторождении «Хушуут» являются высококачественными. Их влажность составляет 0,81%, зольность - 14,31%, содержание летучих веществ - 14,76%, в процессе горения они выделяют 35,91 МДж/кг тепла.

С целью определения обогатимости угля был проведен анализ его различных по плотности фракций согласно ГОСТу 4790-93, результаты которого отражены в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

угля месторождения «Хушуут»

Удельный вес, г/см3 Выход фракции, % Зольность фракции Л“, % Легкие фракции Тяжелые фракции

Выход, % Л“, % Выход, % Л“', %

< 0,76 9,76 0,54 9,76 0,54 100 15,08

0,76-1,00 27,25 4,85 37,01 3,48 90,24 18,48

1,00-1,30 40,04 9,48 77,05 5,05 62,99 21,95

1,30-1,60 4,12 15,89 81,17 5,67 22,95 28,34

1,60-1,92 2,87 23,05 84,04 12,24 18,83 35,57

1,92-2,28 10,57 31,55 94,61 13,54 15,96 39,15

> 2,28 5,39 40,63 100 15,08 5,39 40,63

Согласно полученным данным, угли месторождения «Хушуут» относятся к II категории с обогащаемостью 7,51%; 77,05% выхода всех его фракций относится к легким с плотностью до 1,30 г/см3 (рис. 1). По резуль-

татам исследования видно, что в процессе обогащения угля возможно получение продукта с выходом 69,5% и зольностью 5,95%, если будут использоваться фракции с плотностью до 1,25 г/см3 (рис. 2).

Рис. 1

Рис. 2

Формы нахождения элементов-примесей в углях зависят от их содержания, особенностей накопления и степени измененности органического вещества. Микроэлементы могут присутствовать как в органической, так и в минеральной частях. Для изучения характера распределения элементов-примесей используется следующая формула [3]:

И = С /С

1 '-'орг ^мин?

где Сорг - содержание микроэлементов в легких фракциях с плотностью до 1,6 г/см3, Смин - содержание микроэлементов в тяжёлых фракциях с плотностью более 1,6 г/см3.

Если значение коэффициента ^ больше единицы, то микроэлементы связаны преимущественно с органической частью угля, если меньше - то с минеральной. Характер распределения элементов-примесей в бурых углях, согласно [4, 5], определяет следующий ряд:

Ое > Ш > Ве > №> > Оа > 1 > Мо > 8е >

> У > Ьа > Zn > РЬ > 8е > ЯЬ.

В каждой из полученных фракций угля месторождения «Хушуут» были определены следующие опасные для окружающей среды элементы: Ве, Сё, Со, РЬ, N1, Сг, Zn, Аз. Результаты данных исследований представлены в табл. 2.

Значение коэффициента И для Ве будет равно 2,48, N1 (1,59), Аз (1,13), Со (0,71), Си (0,69), Zn (0,61), РЬ (0,59), Сг (0,33), Сё (0,13). Можно сделать вывод, что Ве, N1 и Аз находятся преимущественно в органической части угля, а Сё, Сг, РЬ, Zn, Си, и Со - в минеральной. Характер распределения микроэлементов следующий:

Сё < Сг < РЬ < Zn < Си < Со < 1 < Аз < N1 < Ве.

Установлено, что содержания Со, Си, Сг и Zn закономерно и последовательно растут от легких к тяжелым фракциям угля (рис. 3).

Содержание микроэлементов в разных фракциях обогащения угля месторождения «Хушуут»

Микроэлемент Удельный вес, г/;м3

< 0,76 0,76-1,00 1,00-1,30 1,30-1,60 1,60-1,92 1,92-2,28 > 2,28

Be 0,3 0,3 - - - 0,3 -

Cd - 0,5 0,4 1,4 5,4 8,7 4,0

Co 5,8 4,7 8,9 3,1 12,6 7,8 11,3

Pb 1,7 2,5 2,3 6,0 8,4 5,5 7,3

Cu 0,9 6,8 4,6 6,3 8,0 11,8 10,7

Cr 1,7 3,4 0,2 2,3 7,5 6,9 8,9

Ni 8,2 4,5 5,6 3,3 2,6 3,7 7,3

Zn 3,6 7,5 14,0 8,6 8,0 15,3 25,9

As 0,4 - - 0,5 - - 0,8

Рис. 3

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

1. Монголия обладает большими ресурсами угля, но он пока используется только для получения электроэнергии. Для повышения эффективности производства энергии, попутного извлечения ценных полезных компонентов и ограничения выбросов в атмосферу вредных актуальной является разработка методов обогащения угольного сырья.

2. Оптимальным порогом обогащения угля месторождения «Хушуут» будет выделение фракции с плотностью до 1,25 г/см3, что обеспечит выход продукта с зольностью 5,95% в объеме 69,5% от исходного.

3. Среди потенциально опасных элементов-примесей в углях месторождения «Хушуут» Ве, N1 и Лв связаны с органической его частью, а Сё, РЬ, Си, Zn и Сг - с минеральной.

ЛИТЕРАТУРА

1. Классен В.И. Флотация углей. М., 1963.

2. Liu Guijian, Yang Pingyue. The advance in environmental study on trace and minor elements in coal // Coal Mine Environmental Protection. 1999.

Vol. 13, № 5.

3. Шпирт М.Я., ИткинЮ.В. Основные принципы классификации отходов добычи и переработки углей // Химия твердого топлива. 1980. № 2.

4. Ратынский В.М., Шпирт М.Я., Юровский А.З. Некоторые актуальные задачи комплексного использования минеральной части ископаемых

углей // Химия твердого топлива. 1970. № 2.

5. ЮдовичЯ.Э., Кетрис М.П. Токсичные элементы-примеси в ископаемых углях. Екатеринбург, 2005.

Статья представлена научной редакцией «Науки о Земле» 2 декабря 2011 г.