Оценка раскрываемости угля Калтанского угольного разреза

© В.А. Козлов, 2012

В.А. Козлов

ОЦЕНКА РАСКРЫВАЕМОСТИ УГЛЯ КАЛТАНСКОГО УГОЛЬНОГО РАЗРЕЗА

Рассмотрены способы оценки раскрываемости угля на примере изучения фракционного состава угля Калтанского угольного разреза (ОАО «УК «Кузбассразрезуголь»),

Ключевые слова: промежуточные фракции, обогатимость угля, раскрытие угля.

В настоящее время проектируется обогатительная фабрика «Энергетическая» производительностью 3 млн т в гол для переработки угля марки «Т» Калтанского угольного разреза ОАО «УК «Кузбассразрезуголь».

В большинстве случаев в исходных данных, выдаваемых на проектирование углеобогатительных фабрик, отсутствуют результаты прямых исследований по раскрываемости угля. Под раскрываемостью угля понимается раскрытие сростков угля и породы при дроблении, первоначально находящиеся в промежуточных фракциях плотностью 1,4—1,8(2,0) т/м3. Важным является определение крупности зерна, при котором происходит раскрытие определенной доли, например, 80 % сростков. Недооценка данного факта при проектировании обогатительной фабрики приводит к потере значимого количества легкого концентрата с менее ценным промпродуктом или отходами.

Фактически, из всех действующих обогатительных фабрик на территории СНГ в технологической схеме было учтено дробление крупного промпродукта только на построенной по технологии СЕТСО ОФ «Свято-Варваринская» (Украина, 2008). На этой фабрике установлены две 4-хвалковые дробилки фирмы Gundtach, по одной на секцию, для дробления крупного промпродукта до крупности -13 мм. Дробленый продукт затем повторно обогащается в тяжелосредных гидроциклонах вместе с мелким углем.

Из зарубежного опыта интересен факт того, что сразу после пуска в 2006 году ОФ «Кардинал» производительностью 9 млн т коксующегося угля в год, принадлежащей компании Arch Coal Inc. (шт. Западная Вирджиния, США) было принято решение о

О -1-1-1-1-1-—-1-1

100x200 50*100 25*50 13x25 6x13 3*6 1*3 0,5x1 0x0,5

Рис. 1. Изменение зольности легких и промежуточных фракций исходного угля в элементарные классах крупности

реконструкции фабрики, которая была осуществлена в 2007 голу. Реконструкция предполагала лробление крупных отходов ло крупности -50 мм и их последующее переобогащение в тя-желосредном гидроциклоне диаметром 1000 мм. В результате удалось получить дополнительно до 5 % выхода концентрата.

Наши исследования углей различных месторождений показывают, что в случае если уголь относится к очень трудной категории обогатимости и, следовательно, в нем присутствует большое количество промежуточных фракций, то их дробление до крупности 2 (3) мм зачастую позволяет раскрыть и выделить при обогащении дополнительно до 6—10 % чистого угля — концентрата.

Оценка раскрываемости угля при дроблении позволит на стадии проектирования правильно составить технологическую схему обогатительной фабрики, выбрать типоразмер оборудования и рассчитать транспортные цепочки.

В случае отсутствия данных по прямым исследованиям раскрываемости угля оценку его раскрываемости можно выполнить косвенно по исследованию фракционного состава угля.

Чтобы оценить раскрытие промежуточных фракций угля необходимо рассмотреть следующие зависимости:

• изменение зольности легких и промежуточных фракций в элементарных классах угля;

• изменение относительного выхода легких и промежуточных фракций в элементарных классах угля;

• изменение показателя обогатимости, определяемого согласно ГОСТ 10100—84, в элементарных классах угля;

• изменение относительного выхола концентрата заданной зольности в элементарных классах угля;

• изменение показателя обогатимости, определяемого по кривой Бэрда, с учетом плотности выделения концентрата в элементарных классах угля;

• изменение относительного теоретического выхола концентрата заданной зольности в элементарных классах угля.

Можно рекомендовать дополнительно исследовать зависимость изменения плотности разделения угля при заданной зольности концентрата в элементарных классах угля, а, в случае, если проводились исследования на сухую измельчаемость рядового угля в барабане, можно исследовать зависимости разницы выходов и зольностей легких и промежуточных фракций в исходном и измельченном угле в элементарных классах угля.

Оценку раскрываемости угля выполним на примере фракционного состава угля пласта №9 поля Калтанского угольного разреза. Данные по фракционному составу возьмем из работы [1].

На рис.1 видно, что зольность легких фракций <1,4 т/м3 и промежуточных фракций 1,4—1,8 т/м3, заметно снижается с уменьшением крупности угля, начиная с крупности 6 мм. На основании этого можно предположить, что в более мелких классах присутствует более чистое угольное вещество, из-за его большей хрупкости по сравнению с породой.

На рис. 2 разница между значениями зольностей исходного угля и угля, прошедшего сухое измельчение в барабане, для фракций промежуточной плотности 1,5—1,8 т/м3 составляет 6—7 % в диапазоне крупности 0,5х25 мм. В крупном классе угля 25х100 мм разница составляет около 14 %. Разница зольностей для легких фракций плотностью <1,5 т/м3 составляет всего ~1 %.

Следовательно, можно сделать вывод, что после измельчения угля наблюдается значительное раскрытие сростков промежуточных фракций и выделение чистого угля в мелкие классы, в связи с его большей хрупкостью по сравнению с породой.

На рис. 3 разница выходов легких фракций <1,4 т/м3 между углем, прошедшим измельчение, и исходным углем имеет крутой максимум в классе крупности 1х3 мм. Следовательно, можно предположить, что максимальное раскрытие сростков с выделением чистого угля происходит в этом диапазоне крупности 1—3 мм.

1.3-1,4

1.4-1,5

1.5-1,3

Рис. 2. Изменение разницы зольностей для легких и промежуточных фракций исходного угля и угля, прошедшего измельчение в барабане, в элементарных классах крупности

Рис. 3. График разницы относительных выходов легких и промежуточных фракций между углем, прошедшим сухое измельчение в барабане, и исходным углем в элементарных классах крупности

На рис. 4 приведена диаграмма зависимости значений показателя обогатимости, вычисленного по методике ГОСТ 10100—84, для элементарных классов крупности угля [2]. Значения показателя обогатимости имеет крутой минимум в классе крупности 0,5х6 мм. Уголь данной крупности имеет значение показателя обогатимости в диапазоне 10—13 %, что соответствует

39,5 39,5

ЗЯ 1

20,4

13,6 / /

10.1 -

>100 50x100 25x50 13x25 6x13 3x6 1x3 0,5x1 0x0,5

Рис. 4. Изменение показателя обогатимости (ГОСТ 10100—84) для элементарных классов крупности угля

Рис. 5. Изменение критерия обогатимости Бэрда для элементарные классов крупности угля

3-й трудной категории обогатимости. Значение показателя для других классов крупности в 2—3 раза больше 20—39 %, что относит их к 4-й очень трудной категории обогатимости. Это указывает на то, что максимальное раскрытие сростков с выделением чистого угля и, соответственно, минимальное количество промежуточных фракций находится в диапазоне крупности 0,5—6 мм.

На рис. 5 приведена диаграмма зависимости значений критерия обогатимости, вычисленного по методике Бэрда, для элементарных классов крупности угля.

Зависимость значения критерия обогатимости Бэрда имеет крутой минимум в диапазоне крупности 0,5—6 мм и в классе крупности 0,5х1 мм находится минимальное значение критерия, равное 4 %, что соответствует легкой категории обогати-мости угля. Уголь классов крупности 1х3 мм и 3х6 мм относится к средней категории обогатимости. Значения критерия 32 % и более относят уголь к категории значительной трудности обогащения. Это указывает на то, что максимальное раскрытие сростков с выделением чистого угля и, соответственно, минимальное количество промежуточных фракций находится в диапазоне крупности 0,5—6 мм.

Заключение

Анализ рассмотренных диаграмм и зависимостей указывает на то, что уголь Калтанского разреза в целом относится к очень трудной категории обогатимости. Улучшить обогати-мость угля и увеличить выход низкозольного концентрата возможно дроблением промежуточных фракций плотностью 1,4— 1,8 т/м3 до крупности 2 (3) мм, что достижимо применением современных видов двухстадийных четырех валковых дробилок. При этой крупности угля наблюдается максимальное раскрытие сростков и, соответственно, минимальное содержание самих промежуточных фракций в дробленом угле.

Применением технологи дробления промежуточных фракций (промпродукта) до крупности 2 (3) мм мы сможем значительно увеличить выход низкозольного концентрата при обогащении угля Калтанского разреза и, соответственно, уменьшить потери угля с отходами.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Отчет по научно-исследовательской работе «Комплексное исследование обогатимости и качественной характеристики рядового угля пласта №9 Калтанского угольного разреза». — Прокопьевск: СибНИИУглеобогащение, 2008.

2. ГОСТ 10100—84. Угли каменные и антрацит. Метод определения обогатимости. ЕШ

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -

Козлов Валим Анатольевич — кандидат технических наук, доцент, главный технолог Коралайна Инжиниринг — СЕТСО, vak@cetco.ru