CC BY
50
лый газ, окись углерода, сероводород в любых соотношениях.
Данные качественного и количественного определения компонентного состава газов, выделяющихся при сжигании исследуемых твердых топлив представлены в табл. 2.
Данные приведенные в табл. 2 позволяют констатировать следующие основные вредные компоненты в газообразных продуктах сгорания сравниваемых видов угольного топлива, в первую очередь из бурых углей разреза «Бородинский».
1. Содержание в отходящих газах окиси углерода при сжигании брикетов из бородинского угля с нефтебитумным связующим НБС-1 в 5 раз ниже, чем при сжигании рядового бородинского угля.
2. Содержание ароматических углеводородов, представляющих канцерогенную опасность, при сжигании брикетов с НБС-1 в 56 раз ниже, в сравнении с рядовым углем.
3. Брикеты из бородинского угля с нефтебитумным связующим, в отличие от рядового уг-
— Коротко об авторок ---------------------
Ананьев С.Ю. - ст. научный сотрудник, ИОТТ.
-------------------------------------------------------------- НОВИНКИ
ИЗДАТЕЛЬСТВА МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА
Гюльмалиев А.М., Головин Г.С., Гладун Т.Г. Теоретические основы химии угля. — 556 с.: ил.
¡ББЫ 5-7418-0243-5 (в пер.)
Обобщены результаты современных физико-химических исследований в области структуры и свойств органической массы угля, разработаны теоретические основы взаимосвязи структуры и свойств углей с применением методов квантовой химии, химической термодинамики и формальной кинетики на примере модельных соединений и непосредственно на угольном веществе. Дан анализ процессов химической переработки углей, изложены теоретические основы процессов экстракции, газификации, коксования и гидрогенизационного ожижения угля. Представляет интерес материал, приведенный в приложениях: словарь терминов, иерархия структурных моделей и компьютерные программы расчета.
Для научных работников академических и отраслевых НИИ, производственников, а также преподавателей, аспирантов и студентов вузов.
-------------------------------------------- © А.И. Левитин, Л.В. Казаков,
2004
УДК 622.7/621.386
А.И. Левитин, Л.В. Казаков
РЕНТГЕНОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ
ля, при сжигании образуют газообразные продукты с более высоким содержанием предельных и непредельных углеводородов, которые не относятся к канцерогенам. При сжигании брикетов наблюдается некоторое увеличение концентрации оксидов серы, это объясняется увеличением содержания серы за счет введения связующего.
4. Добавка нефтебитумного связующего при брикетировании канско-ачинских бурых углей, в частности бородинских углей, в целом приводит к улучшению экологической характеристики газообразных продуктов сгорания топлива, особенно при использовании нефтебитумного связующего НБС-1
5. В газообразных продуктах от сжигания каменного угля Кузнецкого бассейна, одного из самых массовых и перспективных видов сортового бытового топлива, содержание вредных веществ компонентам, за исключением серосодержащих и оксида углерода, значительно выше, чем от сжигания брикетов из канско-ачинских бурых углей с добавкой нефтебитумного связующего.
И РЕНТГЕНОФЛЮОРЕСЦЕНТНЫЕ СЕПАРАТОРЫ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ НПП «БУРЕВЕСТНИК»
Семинар № 21
~П многообразной гамме радиометриче-
-Я-М ских - использующих различные виды излучений - методов обогащения минерального сырья важное место занимают методы, использующие рентгеновское излучение. При этом наилучшие перспективы практического использования при обогащении руд имеют рентгенолюминесцентный (РЛ) и рентгенофлюоресцентный (РФ) методы.
РЛ-метод, помимо широко известного применения при обработке алмазосодержа-щего сырья, может быть использован для руд таких лю-минесцирующих минералов, как шеелит, флюорит, апатит, сподумен, микроклин и др. Объектами РФ-метода в горнодобывающей промышленности являются руды черных, цветных и редких металлов.
Эффективность рассматриваемых способов и в методическом, и в аппаратурном плане доказана достаточно давно. Но ни в нашей стране, ни за рубежом они еще не нашли такого практического применения, которое по масштабам хотя бы отдаленно могло бы сравниться с использованием в алмазодобывающей промышленности.
Около 40 лет назад достаточно давно обнаруженное свойство алмазов люминесцировать под воздействием рентгеновского излучения было положено в основу создания промышленного оборудования - сепараторов - для извлечения алмазов из природного сырья. Общепризнанно, что пионерами в этом начинании явились советские, российские исследователи и инженеры. Первые аппаратурные опыты - еще в предвоенные годы в Институте минерального сырья. Затем, в конце 50-х - начале 60-х годов -в геологической экспедиции ВСЕГЕИ в Якутии и позже - в Якутнипроалмазе треста «Якутал-маз». В 1966 г. к промышленной реализации сепараторов приступило СКБ рентгеновской аппаратуры (ныне - ОАО «Научно - производственное предприятие «Буревестник», С. - Петербург).
С небольшим временным интервалом это специфическое аппаратурное направление было подхвачено на Западе: в исследовательском центре мирового лидера алмазодобычи - ком-
пании «Де Бирс» и фирмой «Gunson’s Sortex» (Великобритания).
Безусловная перспективность зарождавшейся новой технологии для алмазной отрасли (в России широкое промышленное внедрение предпринято в начале 70-х годов) стимулировала весьма быстрое появление целой гаммы РЛ - сепараторов для решения различных задач обогатительного процесса. Фактически за неполных 10 лет как в России, так и за рубежом были созданы комплексы сепараторов, ориентированные на все стадии обогащения и на весь диапазон крупностей материала. В этот период аппаратурно - технологическая политика в обогащении алмазного сырья в России и за рубежом имела очень близкую направленность.
Однако вскоре сформировавшееся принципиальное отличие технологических схем в России и в остальных странах алмазодобычи не могло не отразиться на номенклатуре РЛ-сепараторов соответствующих фирм - поставщиков. Известно, что в «западной» схеме практически повсеместно РЛ-технология теперь используется только в операциях доводки концентрата, на головной же стадии предпочтение отдано гравитационному процессу - обогащению в тяжелых суспензиях. В российском технологическом построении применение РЛ-технологии не ограничивается доводкой концентрата: обработка исходной руды крупных классов (+ 5 мм) также проводится РЛ-сепараторами. Соответственно российская аппаратурная номенклатура сохранила свои технологические границы. Продукция же таких зарубежных фирм как DEBEX, FLOW ELECTRONICS (ЮАР) в алмазной тематике ограничена моделями доводочных сепараторов; ULTRASORT (Австралия) только сравнительно недавно создала модели «головных» машин (об их практическом использовании информация фактически отсутствует).
Здесь не ставится цель провести технико -экономическое сравнение упомянутых альтернативных схем: задача очень непростая,
имеющиеся оценки неоднозначны и небесспорны, возможно, недостаточно учтены все факторы. Видимо, не должно быть категорич-
ных, универсальных заключений. Российская «сторона» , по крайней мере, уже реализовала в «якутских условиях» западный вариант технологической схемы (Нюрбинский ГОК, 2003 г.). Аппаратурная основа российской РЛ-технологии - РЛ-сепараторы разработки и производства НПП «Буревестник».
РЛ-сепараторы алмазного сырья - это технически сложные, наукоемкие изделия, эксплуатируемые в жестких условиях горнообогатительных предприятий, сочетающие в своем составе различные системы:
- механика (подача и транспортировка материала, вт.ч. с использованием электровибропитателей, выделение алмазов из транспортируемого материала электропневматическими исполнительными устройствами).;
- рентгенооптика и оптоэлектроника (возбуждение рентгеновским излучением рентгеновских трубок люминесценции алмазов и регистрация этого свечения фотоэлектронными умножителями, снабженными в ряде моделей оптикой - волоконной, линзовой);
- высоковольтный (с напряжением до 40 кВ) источник питания рентгеновских трубок;
- электроника (регистрация и обработки
сигналов фотоприемных устройств; питание и управление всеми системами; контроль параметров и диагностика неисправностей; реализация всех функций в автоматизированном режиме с использованием современных программируемых микропроцессорных устройств;
обеспечение связи сепаратора как объекта управления с АСУ ТП обогатительной фабрики);
- «подсобные системы (водяная, воздушная и др.).
Указанные системы объединены в двух составных частях сепаратора - сортировочной машине и стойке управления, - соединяемых кабелями.
Положение сепаратора в технологическом процессе (стадия обработки и крупность материала) определяет специфику технической реализации определенных систем при сохранении значительной степени унифицирован-
Рис. 1. Принцип работы РЛ-
сепаратора алмазного сырья
ных решений для различных моделей.
Гарантирована полная радиационная безопасность обслуживающего персонала.
Принцип работы сепаратора (рис. 1). Материал (руда, концентрат), подаваемый в сортировочную машину сепаратора, поступает в поточном или позерновом режиме (в зависимости от стадии обработки) в зону анализа. При прохождении алмазом полосы рентгеновского излучения возникает импульс люминесценции, который регистрируется фотоприемником. Сигнал последнего после соответствующей обработки передается на исполнительное устройство - электропневмоклапан. Кратковременной струей сжатого воздуха алмаз или порция материала с алмазом отсекается в концентратный отсек и затем выводится из сепаратора. Безал-мазный материал, минуя зоны анализа и отсечки, по «хвостовому» каналу также выводится за пределы сепаратора. В случае возникновения неисправности в той или иной системе сепаратора автоматически прекращается поступление материала, неисправность диагностируется, а ее место и характер индицируется на стойке управления. Принципиальная технологическая схема использования комплекса сепараторов последнего
Руда
Обогащение исходной руды
ЛС-20-05М
ЛС-20-05-2М
-50 + 20 ттп -20 + 10 пт -10+ 5 |ит
Доводка концентрата
ЛС-20-05М
лс-го-ад-зм
ПС-Д-4-03
Предокончательнэи и окончательная доводка концентрата
ЛС-ОД -50-03
-50 + 20 тш -20 + 10 тт -10 + 6 тт
Конечный проду
Рис. 2. Принципиальная технологическая
поколения в отечественной алмазо- лс-д-4-04
добывающей промышленности показана на рис. 2.
Для материала крупностью более 5 мм РЛ-сепараторы «закрывают» все стадии процесса обогащения. В диапазоне крупности менее 5 мм аппаратура этого типа обеспечивает доводочные операции: по технико - экономическим показателям здесь целесообразно сочетание рентгенолюминесцентного и других (например, гравитационного, флотационного) методов
обогащения.
Оригинальные технические решения сепараторов позволяют использовать их на мокром материале на всех стадиях обогащения. Обязательная сушка требуется только перед подачей концентрата крупностью менее 5 мм на предо-кончательную и окончательную доводку. Работа комплекса в основном с мокрым материалом
- важнейший показатель с точки зрения экономии энергоресурсов, учитывая, что рудоподго-товка - «мокрый» процесс и что на алмазодо-
Л С-ОД-4-04
бывающих предприятиях обработке подлежат миллионы тонн руды.
В сепараторы должен подаваться классифицированный по крупности и отмытый от глины и шлама материал; сухой материал должен быть обеспылен.
На рис. 3 представлен ряд последних моделей сепараторов, в таблице - некоторые их технические данные.
С момента выпуска в 1967 г. первого промышленного образца РЛ-сепаратора НПП «Буревестник» изготовило в общей сложности около 1200 сепараторов различных моделей. В настоящее время в эксплуатации находится около 370 сепараторов фирмы: основная часть из них (примерно 90%) - на фабриках АК «АЛРОСА». При тесном сотрудничестве со специалистами АК «АЛРОСА» было создано три поколения сепараторов. Обеспечены постоянное моральное и физическое обновление аппаратуры, активный послепродажный сервис. В
настоящее время НПП «Буревестник» предлагает потребителям обновленный комплекс сепараторов, в котором воплощен ряд современных, прогрессивных технических решений, в
целом обеспечено повышение потребительских качеств аппаратуры при безусловном учете специфики конкретных технологических задач.
Рис. 3. Модели РЛ-сепараторов алмазного сырья
АК «АЛРОСА» проводит энергичную модернизацию парка сепараторов на основных объектах алмазодобычи. Новые модели введены в технологию последнего крупного объекта Компании - обогатительной фабрики Нюрбин-ского ГОКа, отвечающей самому современному мировому уровню. Запуск фабрики состоялся в августе 2003 г. Планирует на 2004 г. начало обновления сепараторов ЗАО «Уралалмаз», которое базирует обогащение на аппаратуре НПП «Буревестник», начиная с конца 80-х годов прошлого века.
Значительны успехи в модернизации производства, с использованием в том числе новых моделей сепараторов НПП «Буревестник», сезонных предприятий, работающих на богатых алмазных россыпях Якутии: ОАО «Нижне-
Ленское» (современная фабрика пущена в 2003 г.) и ООО «Алмазы Анабара» (пуск фабрики в 2004 г.).
Положено начало промышленному освоению Ломоносовского месторождения алмазов в Архангельской области: к концу 2004 г. ОАО «Севералмаз» примет в эксплуатацию пилотную фабрику, в технологическом комплексе которой также будут сепараторы НПП «Буревестник».
Принципиально важное значение имеет выход АК «АЛРОСА», нашей алмазодобычи за рубежи России: с 1997 г. в Анголе совместным предприятием ведется высокорентабельная эксплуатация алмазоносной трубки «Катока» -одной из крупнейших в мире. Работа обогатительной фабрики горнорудного общества «Катока» полностью базируется на российской технологии, на применении значительного количества РЛ-сепараторов НПП «Буревестник».
335
Таблица 1
Технические данные рентгенолюминесцентных сепараторов алмазосодержащего сырья
Технические Мод»лк сепаратора
данные ЛС-20-05М ЛС-20-06-2М ЛС-20-04-ЗМ ЛСОД-6<М>3 ЛС-Д-4-03 ЛС-Д^4-03 1 Л С-Д-4-04 Л С-ОД-4-04
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1. Назначение Обогащение исходной руды Обогащение исходной руды Обогащение исходной руды, доводка концентрата Предокомча-тельная и окончательная доводка концентрата Доводка концентрата Предоконча тельная доводка концентрат« а Пред окончательная и окончательная доводка концентрата Пред окончательная и окончательная доводка концентрата
2. Характерне« тика материала Мокрый Мокрый Мокрый Мокрый Обводненный Обводненнь й Сухой Сухой
3. Классы крупности материала, мм -20 + 10 -10 + 5 -50 + 20 -20+10 -20+10 -10 + 5 - 50 + 20 -20+10 -10 + 5 -5+2 -2+1 -5 + 2 -2+1 -5 + 2 -2+1 . - 5 + 2 -2 + 1 -1+0,5
4. Режим подачи материала Поточный Поточный Поточный Позерноеой Поточный Поточный Поточный Позер новой
5. Производительность» т/ч, до 45 (-20+10 мм) 25 (-10+5 мм) 100 (-50+20 мм) 60 (-20+10 мм) 20 (-20+10 мм) 9 (-10+5 мм) 2.5 (-50+20ММ) 0,5 (-20+10 мм) 0,12 (-10+5 мм) 5 (- 5 + 2 мм) 1,3 (-2+1 мм) 0.4 0.6 (-5+2 мм) 0.2 (-2+1 мм) 0.1 (-5+2 мм) 0,025 (-2+1 мм) 0.004 (-1+0,5 мм)
6. Извлечение, % , не менее (по данным объектов Якутии: трубки «Удачная», «Мир» и др.) 98 98 98 99 98 (-5+2 мм) 95 (-2+1 мм) 99 99 98 (-5+2 мм) 96 (-2+1 мм) 90 (-1+0.5 мм)
7. Потребляемая мощность., кВА 7 7 6 4 7 6 4 3
8. Габаритные размеры, мм: - сортировочная машина - стойка автоматического управления 2150x840x2290 600x600x2000 2150x840x2290 600x800x2000 2250x900x2300 600x800x2000 2020x850x1800 600x800x2000 2790x850x2600 600x800x2000 1100х770х1< 600x800х2С 550 00 1000x670x1900 600x800x2000 1650x700x1850 600x800x1700
9. Масса, кг - сортировочная машина - стойка автоматического управления 1090 і 250 1090 250 850 250 1100 250 1300 250 750 250 650 250 850 180
Таблица 2
Некоторые технические данные СЕРФ — 34Л
Назначение - РФ- и РЛ-сепарация кускового сухого рудного материала.
Крупность сепарируемого материала — 50 + 20, — 20 + 10 мм
Количество ручьев - 4
Производительность - кл. - 50 + 20 мм - до 7 - 8 т/ч; - кл. - 20 + 10 мм - до 3 т/ч
Механическое извлечение - не хуже 90%
Габаритные размеры и масса - машина сортировочная - стойка автоматического управления 2030x815x1900 мм; не более 1300 кг; 600x750x1900 мм; не более 275 кг.
Потребляемая мощность - не более 4 кВт.
К концу 2004 г. на руднике будет запущен 2-ой обогатительный модуль, при эксплуатации которого на полную мощность ГРО «Като-ка» войдет в число крупнейших современных алмазодобывающих предприятий мира.
В Анголе, с участием АК «АЛРОСА» и с использованием РЛ-оборудования НПП «Буревестник», начинается реализация нового крупного алмазного проекта на трубках «Камажи-ку» и «Камачия»: к концу 2004 г. под нагрузку будет поставлена пилотная фабрика.
В планах специалистов НПП «Буревестник» - дальнейшее совершенствование и развитие комплекса РЛ-сепараторов алмазного сырья, ориентированных на повышение потребительских параметров, на целесообразное расширение номенклатуры, модификаций аппаратуры при сохранении высокой степени унификации, что создает большую гибкость в оптимизации построения технологических схем в каждом конкретном случае.
Многолетний и успешный опыт разработки и серийного производства РЛ-сепараторов для алмазной промышленности и рентгеноспектральной аппаратуры для научных и промышленных целей побудил НПП «Буревестник» приступить к созданию РФ-сепараторов. (Последние используют эффект возбуждения первичным рентгеновским пучком вторичного, характеристического рентгеновского излучения химических элементов). Решение стимулировалось и ростом заинтере-
Рис. 4. РФ-сепаратор минерального сырья СЕРФ-34Л
сованности горнодобывающих отраслей в более эффективных методах обогащения. Это диктуется состоянием минерально - сырьевой базы, заметным сокращением доли богатых месторождений. Для России ситуация еще более обострена тем, что после распада СССР за пределами страны остались богатые месторождения таких стратегически важных металлов, как марганец, хром, ниобий и др. В переработку вынужденно должно вовлекаться сырье, или трудно обогатимое, или с низким содержанием ценных компонентов, при традиционной переработке которого далеко не всегда возможно получить приемлемые и тем более высокие технико-экономические показатели.
При наличии в России конкуренции в производстве таких сепараторов (фирмы - «РА-ДОС», Красноярск; «Интегра», Москва) следовало предложить востребованные, но аппара-турно не реализованные решения, при относительно компактном техническом воплощении.
Разработан сепаратор - 3-продуктовый, в отличие от традиционного 2-продуктового (концентрат и хвосты), с дополнительным РЛ-каналом (т.е. с возможностью использования для сепарации двух признаков разделения). Это позволяет за одну операцию получить, например, два различных по кондиции, по качеству однотипных концентрата или два различных по искомому компоненту концентрата и хвосты.
РФ- и рассмотренные выше РЛ-сепараторы в целом имеют аналогичное устройство и аналогично функционируют. Принципиальная специфика - в регистрации излучения объекта: в первом случае фиксируется рентгеновское излучение, во втором - оптическое. Соответственно отличаются приемники излучения и обработка полученной информации.
На рис. 4 представлена фотография опытного образца РФ-сепаратора СЕРФ-34Л (3 -продуктовый, 4 - ручейный, с люминесцент-
ным каналом). В таблице приведены некоторые технические данные этого сепаратора.
На базе опытного образца сепаратора в НПП «Буревестник» создан технологический стенд для обработки проб материала в режиме сепарации.
Проводятся работы по созданию сепаратора на крупность материала - 80 + 50 мм. Анализируются варианты решения как в 4 - , так и в 8 - ручейном исполнении. Выпуск РФ-сепараторов по заказам, в серийном изготовлении планируется с 2005 года.
Создаваемые РФ-сепараторы явятся базовой основой для «чисто» РЛ-моделей, ориентированных на обработку руд люминесцирую-щих минералов.
НПП «Буревестник» получены предложения по участию в реализации проектов на Мп-руды, а также по переработке шлаковых отвалов ряда металлургических заводов.
— Коротко об авторок ---------------------------------
Левитин А.И, Казаков Л.В. — НПП «Буревестник», Санкт-Петербург.
