CC BY
90
В.Б. Кусков, Я.В. Кускова, Н.В. Николаева, 2013
УДК 622.7.75
В.Б. Кусков, Я.В. Кускова, Н.В. Николаева
ОБЕССЕРИВАНИЕ УГЛЯ НА КОНЦЕНТРАЦИОННОМ СТОЛЕ
Сера является вредной примесью в углях. Для удаления серы можно использовать гравитационный, флотационный, магнитный, электрический и другие методы. Показана возможность эффективного удаления серы на концентрационных столах, в частности, на столах новых конструкций - круглых вращающихся. Ключевые слова: обессеривание углей, круглые вращающиеся концентрационные столы.
Одной из основных вредных примесей в углях является сера. Увеличение содержания серы в углях существенно ухудшают их качество. При использовании угля как энергоносителя происходит загрязнение окружающей среды окислами серы. При этом следует учитывать огромные объемы сжигаемого угля, а соответственно и выбросов в атмосферу. При коксовании происходит ухудшение качества кокса и увеличение его расхода в доменном процессе. Так, например, увеличение серни-стости угля на 0,1 % приводит к снижению производительности доменной печи и росту расхода кокса почти на 2 %. И, как следствие, при увеличении сернистости угля его стоимость снижается.
По содержанию общей серы угли подразделяются на низкосернистые (до 1,5 % серы), среднесернистые (1,5—2,5 %), сернистые (2,5—4 %) и высокосернистые (более 4 %). Ценными для коксования являются угли двух первых групп.
В углях различаются колчеданная (пиритная), органическая, сульфатная и элементарная серы.
Колчеданная сера — основной вид серы в углях, на ее долю обычно приходится более половины общего содержания серы. Формы включений серного колчедана в угольные пласты различны. Значительную часть колчеданной серы может быть удалена механическим путем.
Органическая сера обычно равномерно распределена по всему угольному веществу и ее невозможно выделить.
Сульфатная и элементарная сера содержится в углях в небольших количествах. Таким образом, в балансе сернистости углей существенную роль играют колчеданная и органическая серы и незначительную — сульфатная и элементарная.
В углях невысокой сернистости преобладает органическая сера (более половины общего содержания), в высокосернистых — колчеданная. Выраженной закономерности в соотношении между колчеданной и орга-
нической серами, как по мощности угольного пласта, так и по его простиранию не наблюдается.
Для обессеривания углей в принципе можно применять гравитационный, магнитный, электрический, флотационный методы, а также химическую обработку, бактериальное выщелачивание и т.д. Также можно использовать сочетание этих методов. Эффективность использования того или иного метода будет зависеть прежде всего от вида содержащейся серы и крупности серосодержащих минералов.
Очевидно, что если сера в угле содержится в виде крупных частиц пирита, то ее будет легко удалить гравитационным методом (в тяжело-средных сепараторах и циклонах, отсадочных машинах, циклонах water-only, и т.д.) При этом достигается существенное до 60 % и более снижение содержания серы в удельно-легком продукте.
Если частицы пирита имеют мелкие размеры, то большинство гравитационных методов малоэффективно. Сравнительно неплохие результаты можно достичь при сепарации в центробежном поле в тяжелых средах, конкретно в тяжелых жидкостях. Но такие методы достаточно дороги.
Пиритные включения имеют низкую магнитную восприимчивость, которая может резко увеличиваться при температурной обработке и окислении в результате структурных изменений и образований новых соединений. Для выделения из углей тонких включений пирита применяют высокоградиентную магнитную сепарацию, иногда с предварительным обжигом (скоростная паровоздушная термообработка, нагрев в ВЧ и СВЧ-полях, обработка газообразным пен-такарбонилом железа и др.). Недос-
татком таких методов является их высокая стоимость.
Химические методы, основанные на действии окислительных и реже восстановительных агентов, приводят к переводу серы в газообразные или растворимые в водных средах продукты. Например, паровоздушная обработка при 200—350 °С углей Донбасса переводит 55 % исходного количества серы в Б02 с примесью Б03. Под действием водных растворов окислителей (например, азотной кислоты) из угля извлекается практически все неорганические и свыше 70 % органических соединений серы. Перспективно также использование раствора сульфата железа. Также возможно и применение бактериального выщелачивания серы. Следует отметить, что все эти методы дороги.
Для обогащения, в частности обес-серивания, угля испытывались концентрационные столы. Концентрационные в основном применяют для обогащения мелких классов (-3 мм) руд олова, вольфрама, благородных, редких металлов и других полезных ископаемых. Также известно применение столов для обессеривания. Известны неподвижные и подвижные столы. Подвижные столы бывают ленточные, круглые и качающиеся (сотрясательные). В настоящее время наибольшее распространение получили качающиеся (сотрясательные) столы. На этих столах происходит разделения по плотности (с учетом крупности и формы частиц) в тонком слое воды, текущей по слабонаклонной плоскости (деке), совершающей асимметричные возвратно-поступательные движения в горизонтальной плоскости перпендикулярно к направлению движения воды. Основное преимущество концентрационных
столов — высокое извлечение тяжелых минералов, недостаток — низкая удельная производительность [1].
Испытаниям подвергались угли Печорского угольного бассейна (Вор-
гашорское и Интинское месторождение) крупностью -6 и -3 мм. Результаты испытаний на качающимся концентрационном столе приведены в табл. 1—4.
Таблица 1
Воргашорское месторождение, - 6 мм
Наименование продукта Выход продукта, % Содержание, % Извлечение, %
Зола Сера общая Зола Сера общая
Отходы 33,4 81,80 3,930 69,02 76,46
Промпродукт 18,7 41,50 1,910 19,60 20,81
Концентрат 47,9 9,40 0,098 11,37 2,73
Итого: 100,0 39,58 1,717 100,00 100,00
Таблица 2
Воргашорское месторождение, - 3 мм
Наименование продукта Выход продукта, % Содержание, % Извлечение, %
Зола Сера общая Зола Сера общая
Отходы 35,6 81,80 4,140 74,19 84,51
Промпродукт 12,7 41,50 1,810 13,43 13,18
Концентрат 51,7 9,40 0,078 12,38 2,31
Итого: 100,0 39,25 1,744 100,00 100,00
Таблица 3
Интинское месторождение, - 6 мм
Наименование продукта Выход продукта, % Содержание, % Извлечение, %
Зола Сера общая Зола Сера общая
Отходы 46,7 84,60 4,850 76,95 84,37
Промпродукт 18,7 43,30 1,910 15,77 13,31
Концентрат 34,6 10,80 0,180 7,28 2,32
Итого: 100,0 51,34 2,684 100,00 100,00
Таблица 4
Интинское месторождение, - 3 мм
Наименование продукта Выход продукта, % Содержание, % Извлечение, %
Зола Сера общая Зола Сера общая
Отходы 48,2 85,80 4,970 81,45 88,96
Промпродукт 15,2 41,50 1,720 12,42 9,71
Концентрат 36,6 8,50 0,098 6,13 1,33
Итого: 100,0 50,77 2,693 100,00 100,00
Таблица 5
Воргашорское месторождение, - 6 мм
Наименование продукта Выход продукта, % Содержание, % Извлечение, %
Зола Сера общая Зола Сера общая
Отходы 37,4 83,50 4,060 76,23 87,37
Промпродукт 14,9 37,50 1,220 13,64 10,46
Концентрат 47,7 8,70 0,079 10,13 2,17
Итого: 100,0 40,97 1,738 100,00 100,00
Кроме того, была проведена серия опытов на новой модификации круглого вращающегося концентрационного стола [2]. Стол имеет подвижную дисковидную деку, вращающуюся вокруг вертикальной оси, дека разделена на сектора и имеет концентрические рифли. Стол оснащен высокочастотным шаговым двигателем, обеспечивающим непрерывное вращение стола, вокруг вертикальной оси. При этом происходит набор частицами обогащаемого материала кинетической энергии и создается центробежная сила для принудительного движения пульпы от центра к периферии (движению пульпы также способствует подача смывной воды). С заданной частотой и скважностью на привод подаются противоимпульсы для инерционного сдвига частиц в направлении вращения. Т.е., в принципе воспроизводится работа обычного качающегося стола, но при существенно большей крутизне фронтов противоимпульсов, что достигает-
ся использованием шагового электродвигателя.
Также в круглом столе происходит удлинение траектории движения частиц, что повышает эффективность их разделения. Кроме того, на частицы находящиеся на поверхности стола дополнительно действует центробежная сила, что повышает удельную производительность и эффективность разделения.
Схема стола показана на рис. 1.
Дека стола разделена на два сектора, которые работают как независимые столы. На столе выделялись три продукта: плотный (при обогащения угля это отходы), промежуточный, легкий (концентрат).
Результаты опытов обогащения углей на круглом вращающемся концентрационном столе приведены в табл. 5—8.
Производительность на классе — 6 мм повышалась с 2,3—2,5 т-ч/м2 до 2,7—3,0 т-ч/м2, на классе — 3 мм с с 1,3—1,4 т-ч/м2 до 1,9—2,1 т-ч/м2.
Таблица 6
Воргашорское месторождение, - 3 мм
Наименование продукта Выход продукта, % Содержание, % Извлечение, %
Зола Сера общая Зола Сера общая
Отходы 38,3 84,70 4,370 80,21 92,04
Промпродукт 11,7 36,80 1,010 10,65 6,50
Концентрат 50,0 7,40 0,053 9,15 1,46
Итого: 100,0 40,45 1,818 100,00 100,00
Наименование продукта Выход продукта, % Содержание, % Извлечение, %
Зола Сера общая Зола Сера общая
Отходы 48,6 85,70 4,950 83,23 88,50
Промпродукт 13,8 41,20 1,910 11,36 9,70
Концентрат 37,6 7,20 0,130 5,41 1,80
Итого: 100,0 50,04 2,718 100,00 100,00
Таблица 7
Интинское месторождение, - 6 мм
Таблица 8
Интинское месторождение, - 6 мм
Наименование продукта Выход продукта, % Содержание, % Извлечение, %
Зола Сера общая Зола Сера общая
Отходы 48,2 86,20 5,270 83,27 91,29
Промпродукт 15,2 39,50 1,430 12,03 7,81
Концентрат 36,6 6,40 0,068 4,69 0,89
Итого: 100,0 49,89 2,782 100,00 100,00
4
Рис. 1. Схема круглого вращающегося стола:
1 — питающий бункер; 2 — дека; 3 — рифли; 4 — разгрузка плотного продукта; 5 — разгрузка легкого продукта; 6 — разгрузка промежуточного продукта
Выводы
Концентрационные столы позволяют достаточно эффективно обогащать уголь, в частности удалять серу.
Использование круглого вращающегося концентрационного стола позволяет повысить эффективность обогащения и его удельную производительность за счет: увеличения длины рифлей, приходящейся на едини-
цу занимаемой площади и соответствующего удлинения траектории движения частиц; использования более жёстких режимы противоимпульсов; наличия центробежной составляющей.
Кроме того, повышается надежность работы аппарата за счет применения современного электропривода (шаговый двигатель) и легкость оперативного регулирования стола.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Верхотуров М.В. Гравитационные методы обогащения: учеб. для вузов — М.: МАКС Пресс, 2006. — 352 с.
2. Андреев Е.Е., Кусков В.Б., Кускова Я.В., Цай А.Г. Патент № 2372994, Концентрационный стол, опубл. 20.11.2009, бюл. № 32. гттттз
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Кусков В.Б. — кандидат технических наук, доцент, е-шаИ: [email protected], Кускова Я.В. — аспирант, е-шаП: [email protected],
Николаева Н.В. — кандидат технических наук, ассистент, е-шаП: [email protected], Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».
ГОРНАЯ КНИГА
Дисперсное золото: геологический и технологический аспекты
А.Г. Секисов, Н.В. Зыков, B.C. Королёв Год: 2012 Страниц: 224 ISBN: 978-5-98672-314-3 UDK: 622.34+550.4
Приведены результаты исследований плазмохимических, фотохимических и электрохимических процессов воздействия на минеральные матрицы при извлечении дисперсного золота во взаимосвязи с минералого-геохимическими и геолого-технологическими особенностями руд. Представлен анализ перспективных отечественных и зарубежных технических решений в области аналитических методов определения содержания дисперсного золота в пробах, изложены технологические особенности БВР и управление качеством золотосодержащих руд и технологий их переработки.
А.Г. СгХИСОЯ Н-Р.ЗЫКРР к с кс|." 'in ■:.
дисперсное золото:
ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
