Германская традиционная разработка обогащения каменного угля на фабрике Саар Описана разработка обогащения длиннопламенного угля на обогатительной фабрике Саар с применением обычных способов типа тяжелосредной сепарации, отсадки и флотации. Приведены особенности водно-шламовой схемы, построенной по принципу глубочайшего осветления шламовых вод. Отмечены особенности утилизации большой и маленькой породы, также использования метана в качестве энергоэлемента.
Ключевики: угольная индустрия Германии, обогащение угля, тяжелосредная сепарация, отсадка, флотация, водно-шламовая схема, дробление породы.
Невзирая на утверждение, что Германия бедна энергоэлементами, страна обладает довольно большенными припасами каменного и бурого угля при относительно малых ресурсах нефти и газа. Длительное время российский уголь был главным энергоэлементом, хотя в текущее время 70 % энергопотребления обеспечивается импортом, сначала из Рф, природного газа, нефти, обогащенного урана и каменного угля. Последнее пока не дает права гласить о полной энергетической зависимости германской индустрии, потому что 56 % первичных энергоэлементов покрываются за счет российского угля (40 % — бурый уголь, 16 % — каменный уголь), а 33 % электроэнергии делается из угля, добываемого в Германии. Истощение припасов нефти и резкий рост цен на нее, газовый конфликт зимой 2009 г. меж Россией и Украиной, ограниченные способности возобновляемых источников энергии (ветровой и солнечной), разразившийся денежный кризис — все это не привело к пересмотру энергетической политики и не приостановило спада в развитии германской каменноугольной отрасли. В текущее время добыча каменного угля резко снизилась до 17,1 млн т. Количество рабочих и служащих в германской угольной индустрии составляет 27 тыс. чел., при всем этом конкретно в подземном производстве заняты 15 620 чел. Дотации не превосходят 3,1 миллиардов евро. Страна предпочитает импортировать энергоэлементы, в том числе и каменный уголь, на закупку которого за рубежом в 2008 г. было истрачено 5 миллиардов евро при общих издержек на импорт энергоэлементов 105 миллиардов евро [1].
В Германии на сегодня в эксплуатации находится 6 шахт и обогатительных фабрик: Ост, Вест, Аугуста Виктория, Проспер-Ханиель, Иббенбюрен и Саар. Предприятие по добыче и обогащению каменного угля Саар основано на базе шахты Энсдорф, которая после закрытия в 2006 г. шахты Варндт-Луизенталь осталась единственным предприятием в Саарском каменноугольном бассейне, специализирующимся на переработке ископаемых углей. Тут раз в год добывается и обогащается 3,7 млн т энергетического угля.
Марка угля — длиннопламенный (Д).
Количество рабочего персонала — 3908 человек. Добыча ведется на глубине в среднем 1500 м, а глубина одной из шахт («Северная»), находящейся в структуре предприятия Саар, добивается 1750 м, что позволяет отнести ее к самой глубочайшей в Европе.
Принципно разработка обогащения каменного угля на углеобогатительной фабрике Саар (см. набросок) является обычной для германских фабрик: тяжелосредное обогащение большого угля (+13 мм), отсадка маленького угля (0,6-13 мм) и двухстадийная флотация усредненных первичных и вторичных шламов с следующим складированием породы томных сред и отсадки в отвале, а водянистых отходов — в многоразовом илонакопителе секционного типа.
Рядовой уголь ленточными конвейерами подается в отделение подготовки горной массы по крупности, где имеет место предварительное грохочение материала по размеру 150 мм и следующее дробление в шнеко-зубчатых молотилках надрешетного продукта (+150 мм). Дробленый продукт совместно с подрешетным продуктом грохотов транспортируется в отделение усреднения, созданное для количественной стабилизации нагрузки на технологическое оборудование и действенной его работы независимо от дневных колебаний в качестве рядового угля, зачем бункеры заполняются в определенной последовательности по данной программке зависимо от черт угля. Усредненный рядовой уголь подвергается сухому грохочению по крупности 13 мм. Надрешетный продукт крупностью более 13 мм подается в отделение тяжелосредного обогащения, при всем этом в конце транспортного тракта над конвейерной лентой установлен железоуловитель для удаления сторонних железных предметов. В отделении тяжелосредного разделения предусмотрена система изготовления и регенерации магнетитовой суспензии различной плотности, три наклонных сепаратора типа «Дрюбой», грохоты для обезвоживания товаров обогащения.
Тяжелосредное обогащение осуществляется в две стадии. На первой стадии при плотности магнетитовой суспензии 1450 кг/м3 делается разделение на концентрат и промпродукт, при всем этом на виброгрохотах концентрат обезвоживается, отмывается с помощью прыскал от частиц магнетита и направляется в погрузочные бункеры и/либо подвергается дроблению, зачем предусмотрены две молотилки роторного типа. Промпродукт после первой стадии подвергается повторной тяжелосредной сепарации в суспензии плотностью 1950 кг/м 3 с выделением породы и промпродукта. Промпродукт обезвоживается и отмывается от магнетита на виброгрохотах, а потом транспортируется в погрузочные бункеры, откуда отгружается потребителям в качестве бытового горючего. Порода томных сред после обезвоживания и отмывки от магнетита транспортируется в бункеры, откуда она идет на террикон, а отчасти, после дробления и грохочения на нужные фракции, отгружается строительным фирмам в качестве товарного щебня разных фракций.
Большая порода крупностью 80-150 и 25-80 мм перемешивается с маленькой породой отсадки крупностью 0-13мм с примесью инертного заполнителя раз равнивается и уплотняется на породном отвале ровненькими слоями, что исключает его самовозгорание. Не считая того, на поверхности отвала предвидено озеленение, зачем высаживают травки и разводят виноград, из которого изготовляют вино типа «Рислинг», рюмочку которого гости могут испробовать в маленьком ресторане, специально оборудованном на склонах террикона для обслуживания туристов, интересующихся историей данного предприятия, которая насчитывает 183 года и берет свое начало со времен расцвета прусского страны на местности Саарланда.
Извлечение магнетита из некондиционной суспензии осуществляется с помощью электрических сепараторов.
Отсадка маленького угля (0,6-13 мм) предугадывает предварительное обесшламливание на виброгрохотах с подачей подрешетных шламовых вод на флотацию. Обесшламленный маленький уголь обогащается в отсадочных машинах типа «Батак», при всем этом получают три продукта: маленький концентрат, маленький промпродукт и маленькую породу. Маленький концентрат обезвоживается в две стадии:
поначалу на виброгрохотах, а потом в горизонтальных фильтрующих центрифугах, при этом подрешетные воды грохотов и фугат сгущаются в отдельном сгустителе, а позже повергаются обезвоживанию по обозначенной схеме. Маленький промпродукт и маленькая порода обезвоживаются поочередно в ковшовых элеваторах, а потом в горизонтальных центрифугах фильтрующего типа. Принципиально отметить возможность подачи промпродукта на отсадочные машины в случае превышения установленной зольности для данного продукта. Перед складированием в бункерах маленький промпродукт подвергается дроблению.
Водно-шламовый комплекс построен по принципу глубочайшего осветления шламовых вод с применением двухстадийной флотации. Первичные и вторичные шламы независимо от крупности, зольности, содержания жесткой фазы направляются в шламовый сгуститель, где имеет место усреднение тонких классов угля и осветление шламовой воды, зачем добавляются флокулянты типа «Седипур».
Сгущенный продукт насосами перекачивается в пульподелитель, откуда самотеком угольная пульпа при содержании твердого на уровне 100-120 г/л подается на механические флотационные машины основной флотации. Время основной флотации — 5-7 мин. Флотоконцентрат первичной флотации подвергается перечистке в подобных флотомашинах.
Время перечистной флотации — 4-5 мин.
Для флотации употребляются флотореагенты всеохватывающего типа «Монтанол 750, 800». Для разрушения пенных товаров — пеногасители не предусмотрены, но при частичном запенивании системы прибегают к гидродинамическому воздействию на трехфазные пенные потоки, к примеру в желобах флотомашин. Флотоконцентрат собирается в открытых зумпфах, откуда насосами подается в сборник, а потом распределяется по барабанным вакуум-фильтрам площадью фильтрования 45 м2 каждый, где происходит их обезвоживание до влажности наименее 20 %. Отходы флотации самотеком сбрасываются в круговые сгустители, где они при подаче флокулянта в количестве 30-40 г/т уплотняются до 300-350 г/л и перекачиваются в илонакопитель многоразового использования. Последний выполнен в виде 3-х секций: одна секция служит для приема водянистых шламовых отходов углеобогащения, другая — для их отстоя и осветления, а в третьей делается выемка сухого осадка.
Бак свежайшей воды установлен на самой верхней отметке обогатительной фабрики. Не считая обратной и свежайшей воды в фабричном водно-шламовом комплексе предусмотрена подача шахтной воды, откачиваемой насосами с нижних горизонтов шахты Энсдорф. На германских углеобогатительных фабриках, в том числе и на углеобогатительной фабрике Саар, не используются гидроциклоны ни для гидроклассификации, ни с целью сгущения шламовых вод.
Измерение зольности, содержания твердого, расхода осуществляется автоматом, при всем этом золомеры построены на использовании радиоизотопов. Независимо от этих устройств раз в час осуществляется отбор проб вручную и в их по установленной эталонами методике определяется содержание золы и серы, жесткой фазы и воды [1-4]. Зольность получаемого концентрата не должна превосходить 10 %.
Используемая на предприятии система шихтоподготовки при отгрузке концентрата и промпродукта включает: одиннадцать бункеров для концентрата томных сред, отгружаемого в жд вагоны с первого и второго путей, 6 бункеров для маленького концентрата после отсадки, отгружаемого в жд вагоны с третьего пути, 5 бункеров для флотоконцентрата и четыре бункера для промпродукта в купе с одним бункером маленького концентрата, отгружаемых попеременно с 4-ого пути.
Особенного внимания заслуживает технологическая линия по утилизации метана из выработанного места остановленных и действующих шахт. Газоносность в этом районе составляет 100 м3 газовой консистенции на 1 т добытого угля, при всем этом ее качество по содержанию CH4 и теплоте сгорания выше в неработающих шахтах.
Раз в год тут попутно утилизируется около 300 млн м3 метаногазовой консистенции.
Утилизация метана является природощадящей технологией, потому что он в 21 раз опаснее, ежели СО2, при попадании в окружающую среду. Содержание метана в начальной газовой консистенции, откачиваемой из выработанного места, колеблется в широких границах — от 30 до 90 %, потому уникальным следует считать газогенератор типа JMS 620 мощностью 2,7 МВт, который позволяет гибко реагировать на колебания свойства начальной консистенции, при всем этом КПД его равен 84 % против 40-45 %, достигаемых на современных термических электрических станциях. Мощность установки по утилизации метана составляет 16,4 МВт, что равнозначно годичному производству электроэнергии на уровне 100 000 МВт•ч.
Выводы 1. Обогащение каменного угля осуществляется классическими способами типа тяжелосредной сепарации, отсадки и флотации с получением энергетического концентрата зольностью наименее 10 %.
2. Водно-шламовая схема фабрики построена по принципу глубочайшего осветления и подразумевает сгущение всех шламовых вод с следующей двухстадийной флотацией и осветлением флотационных отходов в сгустителе и илонакопителе.
3. Порода томных сред и отсадки после дробления отчасти реализуется строительным фирмам в качестве щебня разных фракций, а основная ее масса складируется в породные отвалы. Водянистые шламовые отходы располагаются в многоразовом илонакопителе секционного типа.
4. Утилизация метана из горных выработок закрытых и действующих шахт делается с внедрением газогенераторов мощностью 2,7 МВт, которые позволяют гибко реагировать на колебания свойства начальной консистенции, при всем этом КПД таких агрегатов равен 84 % против 40-45 %, достигаемых на современных термических электрических станциях. Мощность установки по утилизации метана составляет 16,4 МВт, что равнозначно годичному производству электроэнергии на уровне 100 000 МВт•ч.
Перечень литературы 1. R. Lьbke, Kai van de Loo, A. Lange. Der deutsche Steinkohlemarkt im Jahr 2008// Glьckauf 145. — 2009, — №4. — S. 198-207.
2. Probenahme und Probevorbereitung. //
DIN 51701. — Berlin. — 08. 1985. — Preisgr. 7.
3. Bestimmung des Aschegehaltes. // DIN 51719. — Berlin. — 07.1997. — Preisgr. 3.
4. Bestimmung des Wassergehaltes. // DIN 51718. – Berlin. – 01. 1978. – Preisgr. 4.
5. Bestimmung des Schwefelgehaltes. //
DIN 51400. – Berlin. – 12. 1976. – Preisgr. 5.