Изучение обогатимости барзасского сапропелитового угля

уклонов, с созданием бремсберговой схемой проветривания, с подачей свежей струи воздуха главной вентиляторной установкой по главному вентиляционному уклону в нижнюю точку уклонов с дальнейшим ее распределением по выработкам выемочного блока с выпуском исходящей струи по главному конвейерному уклону на поверхность. Все уклоны проходятся механизированным способом. Кроме того, предусмотрено проведение дополнительных вскрывающих выработок в средней части основного шахтного поля.

Отработка столбов II шахтного поля принята в восходящем порядке, который обеспечивает отвод шахтных вод из очистного забоя в отработанное пространство нижележащего выемочного столба. Направление отработки принято от флангового уклона к главному. Выемочные столбы в панели подготавливаются парными штреками.

Таким образом, выбранная схема соответствует всем требованиям и параметрам на данном месторождении, все работы по работе транспорта будут минимальными. Установлена связь транспортно-технологических характеристик основных фланговых вскрывающих выработок с инфраструктурой поверхности. Совместный учет всех имеющих значение факторов при решении вопроса о выборе местоположения промышленной площадки является основой оптимизации схемы вскрытия и подготовки шахтного поля.

Новизна научного решения состоит в разработке единой концепции освоения нового угленосного района при сбалансированном сочетании технологической, экономической и экологической возможности рациональной отработки месторождений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Сапропелиты Барзасского месторождения Кузбасса / Г.И.Грицко, В.А.Каширцев, Б.Н.Кузнецов и др.; науч. ред. акад. А.Э.Конторовича; Рос. акад. наук, Сиб. Отд-ние, Ин-т нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А.Трофимука. - Новосибирск: ИНГГ СО РАН, 2011. - 126с.

2. Теория и численные модели вскрытия месторождений / Стрекачинский Г.А. -Новосибирск: Наука. 1883. - 373 с.

3. Исследования транспортных характеристик размещения технологических объектов угольных шахт/ Островерх О.А. Сборник трудов научной молодежи Кемеровского научного центра СО РАН - Новосибирск, 2010. - С. 20-25.

Автор статьи:

Татаринова Оксана Андреевна мл. науч. сотр. Института угля СО

РАН,

E-mail: TatarinovaOA@yandex.ru

УДК 622.7.017.2

Ю.Ф. Патраков, Ю.А.Кондратенко ИЗУЧЕНИЕ ОБОГАТИМОСТИ БАРЗАССКОГО САПРОПЕЛИТОВОГО УГЛЯ

Кузнецкий угольный бассейн - основной поставщик ценных марок коксующихся и энергетических углей в России. В то же время на территории области находиться не разрабатываемое в настоящее время месторождение (Барзасское) сапропелитовых углей, которые имеют уникальный состав органического вещества. Первоначальные запасы этого месторождения оцениваются в 31,5 млн. т., общая длина полосы залегания составляет 80 км; разведаны три шахтных поля с запасами по категории А+В+С1 [1]. Барзасские угли характеризуются высокой зольностью (до 50 %), однако органическая масса отличается высоким содержанием водорода (9-11 %), выходом летучих веществ (50-60 %), является природным концентратом группы липтинита (около 90 %), обладает способностью плавиться при нагреве без доступа

воздуха, что позволяет рассматривать эти угли как перспективное химическое сырье. Не смотря на уникальные химико-технологические качества, эта группа до сих пор остается не вовлеченной ни в энергетическую, ни тем более в химическую переработку. Вместе с тем, при соответствующей подготовке сырья (обогащении) барзасские сапро-пелиты могут быть ценным сырьем для получения дорогостоящих химических продуктов, углеводородных топлив, органического связующего [2].

Попытка промышленной переработки сапро-пелитов с использованием процессов пиролиза предпринималась еще в 30-е годы, когда на базе Кемеровского опытного углеперегонного завода была организована сухая перегонка сапропелитов в жидкие нефтеподобные продукты. Однако результаты промышленных испытаний существенно

34

Ю.Ф. Патраков, Ю.А.Кондратенко

отличались от предварительных лабораторных опытов, поскольку богатый смолистыми веществами уголь быстро закоксовывал стенки реторты. С введением в 1939 году технологии гидрирования пасты на основе угля и смолы полукоксования при температуре 420-430 °С и давлении водорода 200 атм было достигнуто ожижение угля 80-92 % на органическую массу. По новой технологии за год работы завода было наработано 117 т бензина, 24 т лигроина и 5 т фенолов. Выход жидких углеводородов оказался весьма скромен - простая перегонка углей не позволяла получить достаточное количество моторного топлива требуемого качества. До 1937 года на месторождении действовала шахта «Барзасская», которая после пожара перестала эксплуатироваться. С 1941 г.работы по гидрогенизации угля прекратились (завод начал работать на оборону) и более не возобновлялись [3].

В последние годы наблюдается тенденция ухудшения отечественной сырьевой базы коксования в связи с увеличением доли низкометамор-физованных углей с пониженной спекаемостью. Это диктует необходимость улучшения и стабилизации качества кокса на основе оптимизации состава угольной шихты и совершенствования технологий коксования углей.

Таблица 2. Результаты анализа проб по оксидному оставу.

Оксиды Исходная проба, % Обогащенная проба, % Шлам, %

уголь зола уголь зола уголь зола

№2° 0,810 0,7924 1,036 0,690 0,616 0,828

Мя° 2,249 2,242 2,188 2,215 2,291 2,394

АІ2°3 14,690 13,870 14,020 13,520 15,790 15,150

8і°2 56,950 63,250 54,930 64,040 62,710 67,310

2 0 С'І Рч 0,298 0,241 0,325 0,246 0,198 0,176

8°э 9,359 3,595 12,390 4,420 4,891 0,836

СІ 0.079 0.122 0.088 0,065 0,066 0,067

К20 4.217 4.397 3.909 4,078 4,475 4,576

СаО 3.678 3.951 4,046 4,223 1,492 1,592

Ті°2 1.673 1.561 2,366 2,307 1,244 1,178

Мя° 0.023 0.019 0,026 0,022 0,016 0,018

РЄ2°3 5.972 5.956 4,662 4,870 6,204 5,876

Таблица 3. Результаты фракционного анализа.

Плотность фракций, кг/м3 Выход У, % Зольность А,% Суммарные данные

всплывшие фракции потонувшие фракции

У, % Аа,% % Аа,%

<1300 37,05 36,95 12,63 36,95 12,63 100 32,57

1300-1400 7,90 7,88 13,81 44,83 12,84 62,74 44,47

1400-1500 2,70 2,70 19,40 47,53 13,21 54,86 48,88

1500-1600 2,60 2,60 23,69 50,13 13,75 52,16 50,40

1600-1800 3,38 3,38 27,02 53,51 14,11 49,56 51,80

1800-2000 1,81 1,81 47,27 55,32 15,56 46,18 53,62

2000-2100 3,31 3,31 31,12 58,63 16,53 44,37 53,87

>2100 42,01 41,09 55,67 100 32,57 41,06 55,71

Итого: 100,0 32,57

Основные свойства пластической массы определяются содержанием в ней жидкоподвижных продуктов. Наличие в углях микрокомпонентов группы липтинита способствует увеличению подвижности и газопроницаемости жидкой фазы. В свою очередь, это обеспечивает уменьшение вспучиваемости угольной массы при коксовании и получение более прочного кокса. Барзасский сапропелит, доля липтинита в котором достигает 8590 %, не является дефицитным сырьем и его добавка в коксовую шихту может позволить снизить удельное содержание в ней более ценных и дефицитных марок, что значительно снизит остроту нехватки марок углей коксующейся группы.

Таблица 1. Результаты ситового анализа исходной ____________________пробы угля ___________________

Класс крупности, мм Выход У, % Зольность Аа , % Суммарный выход верху, %

3-2 2,18 22,1 2,18

2-1,25 40,88 22,89 43,06

1,25-0,5 21,16 21,19 64,22

0,5-0,2 15,52 24,05 79,74

0,2-0,1 6,00 34,64 85,74

<0,1 14,26 67,38 100,0

Предварительными исследованиями [4] показана возможность использовать низкозольный концентрат барзасского сапропелита в качестве модифицирующей добавки в коксовую шихту с целью снижения доли дефицитных марок спекающихся углей.

Для оценки обогатимости барзасского сапропелита использован образец, отобранный из отвала закрытой шахты Барзасская 1 (пос. Барзас). Крупные куски угля (5-10 кг) извлекались из под толстого слоя глины, поэтому уголь сохранился не окисленным (содержание гуминовых веществ не превышало 0,2%). Уголь имеет слоистую структуру, очень вязкий и трудно дробимый. В лабораторных условиях крупные куски предварительно вручную разрушали и затем измельчали последовательно в щековой дробилке и шнеково-дисковой мельнице до класса 0-3 мм. Зольность исходной пробы составляла Ааисх=35,95%. По результатам ситового анализа (табл. 1) видно, что зольные составляющие концентрируются в наиболее мелких фракциях.

Исходную пробу сапропелита подвергли отмывке от шлама (фракция менее 0,1 мм) и ее зольность снизилась до Ааотм=20,63 %. Зольность шлама, оставшегося после отмывки Аашл=63,30%. Таким образом, предварительной отмывкой возможно существенно снизить зольность угля поступающего на дальнейшее обогащение.

. Показатель обогатимости Т определяли согласно ГОСТ 10100-84 при плотности промежуточных фракций 1400-1800 кг/м3

Т=(7,90+2,70+2,60)х100/100-3,38=13,66%, что позволяет отнести исследованный образец барзасского сапропелита к трудной категории обогатимости (табл. 5).

Таблица 4. Теоретические результаты обогащения

Продукт обогащения Выход, У, % Зольность, Ал,%

Концентрат 47,53 13,21

Промпродукт 5,98 25,57

Отходы 46,21 53,58

Исходный уголь 100 32,57

Таблица 5. Показатель обогатимости углей

Показатель обогатимости Категория

менее 5 Легкая

5 - 10 Умеренная

10 - 15 Трудная

15 - 20 Очень трудная

20 - 25 Весьма трудная

более 25 Значительной трудности

Таким образом, несмотря на значительные запасы и уникальные особенности сапропелитовых углей они до настоящего времени не используются ни в промышленности, ни в энергетике. Перспективными направлениями в создании прогрессивных технологий получения химических продуктов из сапропелитовых углей является их термохимическая переработка, включающая подготовку, пиролиз или терморастворение угля с получением жидких углеводородов, преимущественно алифатического строения, и последующее превращение этих продуктов в дизельные или керосиновые топлива, органические растворители, ПАВ и т.д.[5].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Тыжнов А.В. Материалы по геологии Западной Сибири, №3 (45). Геологический очерк Барзасского района Кузнецкого бассейна.-Томск. 1938 г. -155с.

2. Патраков Ю.Ф., Федорова Н.И. О возможных путях комплексной переработки низкосортных углей и углеотходов Кузбасса // Уголь. 2000.- №2.- С. 60-61.

3. Чуднов И. А., Чуднов А. Ф. Проблемы искусственного жидкого топлива: экономика и политика // Вестник КузГТУ. 2001.-№ 1.- С. 120- 125 .

4. Станкус В.М., Патраков Ю.Ф., Анферов Б.А. Легирующая присадка к коксовой шихте для производства металлургического кокса из твердых природных компонентов. Патент РФ на изобретение № 2323956, опубл.10.05.2008 Бюл. № 13.

5. Грицко Г.И., Каширский В.А. и др. Сапропелиты Барзасского месторождения Кузбасса. -Новосибирск.: ИНГГ СО РАН. 2011.-126с.

Авторы статьи:

Патраков Юрий Федорович, докт. хим.наук., зав. лаб. научных основ технологий обогащения углей (НОУТ) ИУ СО РАН, е-таіі: yupat@icc.kemsc.ru

Кондратенко Юлия Александровна, вед. инженер лаборатории научных основ технологий обогащения углей (НОУТ) ИУ СО РАН, е-таД: kon.julija@gmail.com