Ефективно получаване на качествени енергийни въглища от отпадък



Дата23.10.2018
Размер139.37 Kb.
#94773
ГОДИШНИК НА МИННО-ГЕОЛОЖКИЯ УНИВЕРСИТЕТ “СВ. ИВАН РИЛСКИ”, Том 57, Св. II, Добив и преработка на минерални суровини, 2014

ANNUAL OF THE UNIVERSITY OF MINING AND GEOLOGY “ST. IVAN RILSKI”, Vol. 57, Part ІI, Mining and Mineral processing, 2014



ЕФЕКТИВНО ПОЛУЧАВАНЕ НА КАЧЕСТВЕНИ ЕНЕРГИЙНИ ВЪГЛИЩА ОТ ОТПАДЪК
Георги Стоянчев
Минно-геоложки университет „Св.Иван Рилски“, 1700 София, g.stoyanchev@mail.bg
РЕЗЮМЕ. Представен е практическият опит от построяването на инсталация за обогатяване на отпадъци от кафяви каменни въглища, получени в процеса на добива и обогатяването с едрина минус 3,00 mm. Използван е хидрокласификатор TBS1800, работещ на принципа на възходящ воден поток. Постигната е производителност на въглищен концентрат от 7-9 t/h при пепелност 20-25 % и калоричност 4100 - 4500 kcal/kg. Работата на хидрокласификатора се подържа автоматично с помощта на програмно управление.
EFFECTIVE WAY OF PRODUCING ENERGY QUALITATIVE COALS FROM WASTE

Georgi Stoyanchev

University of Mining and Geology “St. Ivan Rilski”, 1700 Sofia, g.stoyanchev@mail.bg
ABSTRACT. It is presented the practical experience of the construction of an enrichment of waste from brown coal produced in the process of extraction and processing with particle size minus 3,00 mm. It was used hydrosizer TBS1800, operating on the principle of upward water flow. It is achieved a perrformance of coal concentration of 7-9 t/ h at 20-25% ash content and calorific value 4100 - 4500 kcal / kg. The work of the hydrosizer is maintained automatically by using program control.


Увод
Почти всички индустриално развити държави ползват въглищата за производство на електроенергия. За да се покрие растящото търсене на електроенергия от сигурен, постоянен източник, балансиращ променливото произ­водство в денонощието от ВЕИ (възобновяеми енергийни източници), въглищата ще продължават да се използват и в бъдеще.
Изискванията към качеството на изгаряните в ТЕЦ въглища се повишават, особено по отношение съдържа­нието на сяра в тях. В същото време висококалоричните ниско пепелни въглища в експлоатираните находища са изчерпани, което води до производство на по-ниско качествени въглища при по-трудни геоложки условия. Добивът на въглища по открит начин допълнително увеличава количеството на негоримата маса в тях. По тези причини, за да се осигурят въглища с относително постоянни показатели по отношение на калоричност и съдържание на сяра като енергийно гориво за ТЕЦ е наложително тяхното обогатяване.

Кратка характеристика на суровината
В рудник „Бела вода” Пернишки въглищен басейн се добиват кафяви въглища с пепел 47-52%, влага 17-18%, сяра 1.2-1.5%, летливи вещества на суха безпепелна маса 40-45% и калоричност 2400-2700 kcal/kg. В пепелта се съдържат основно следните химични съединения: SiO2 – 58.20%; Al2O3 – 22.90%; Fe2O3 – 9.80%. Температурите на топимост на пепелта са както следва: на деформация – 10400С; на сфера – 11630С; на полусфера – 13250С и на течливост – над 13950С.

Текущо състояние
Получаваните отпадъци при въгледобивното производство в България са в размер на десетки милиони тонове. Тези отпадъци се съхраняват на табани и в хвостохранилища, заемащи големи земни площи. Те трудно могат да удовлетворят екологичните изисквания по опазване на околната среда. При липса на постоянно водно огледало, от повърхността на шламохранилищата при ветрово или механично въздействие се наблюдава голямо прахоотделяне. Водите в шламохранилищата са с повишено съдържание на серни съединения, които замърсяват подпочвените води, а при случай на обилни валежи замърсяват и повърхностните отточни води. Голяма част от съхраняваните в шламохранилищата отпадъци от обогатяването на въглищата са дребни фракции получени при технологичните операции и обезводняването на въглищните концентрати, които са с едрина под 3,00 mm. Тези въглищни фракции са определяни като въглищен шлам. Прилаганите техноло­гични схеми и обогатителни машини не са били в състоя­ние да решат въпроса за ефективното извличане на дребните въглищни частици. Сега действащите инстала­ции за обогатяване на въглища, които са в Бобов дол, Перник и Бургас, непрекъснато изхвърлят дребни въглищни фракции. Поради повишаващите се изисквания на пазара и търсене на по-качествени въглища, през 2008  г. на територията на рудник „Бела вода” е построена инсталация за обогатяване на въглища. Използва се автогенна суспензия получена от суспензоид - глина, включена в преработваната суровина и вода. Принципната схема на инсталацията е показана на фигура 1. На обогатяване се подлагат въглища с едрина минус 32mm. Получените обогатени въглища са клас -32,00+3,00 mm със следните качествени показатели – влага 20-21%, пепелност 20-25% и калоричност 4000 – 4500 kcal/kg. Въглища с такава едрина и качество са подходящи за енергийно гориво в топлоелектрическите централи.
От обогатителната инсталация се получават два вида отпадък:

  • Отпадък с едрина 3-32 mm съдържащ мергели, глини и въглищни срастъци;

  • Отпадък с едрина -3,00 mm представляващ смес от въглищни частици, глини и дребни мергелни частици, т.е въглищен шлам.




Фиг. 1. Технологична схема на инсталацията за обогатяване на въглища с едрина минус 32 mm
Инсталацията за обогатяване на въглища с едрина минус 32 mm включва: сито (1); резервоар (2); помпа (3); класифициращи циклони 6 броя (4); дъговидно сито за чисти въглища (5); измивно сито за чисти въглища (7); лента за чисти въглища (9); дъговидно сито за отпадък (6); измивно сито за отпадък (8); лента за отпадък (10).
Въглищният шлам се събира в действащото шламохра­нилище, което се намира в котлована на стар открит рудник, под нивото на терена. Шламохранилището има издигната стена с височина 5 m. Тя е изградена от здрави глинестомергелни прослойки. Площта на шламохра­нилището е около 27 dka с обем 170 000 m3.

Експериментални резултати
В търсеното на решение за оползотворяване на отпадъка, получаван при обогатяването на въглищата в инсталацията показана на фигура 1, са направени зърнометричен анализ на въглищата подавани в инсталацията за обогатяване (Табл.1) и фракционен анализ на отпадъка от обогатяването клас -3,00+0,5 mm (Табл. 2).
Таблица 1

Клас, mm

Частен

добив%


по"+"

по"-"

Ас

пепел%


над 50

4.55

4.55

100.00

32.1

50÷35

16.77

21.33

95.45

50.3

35÷22

22.46

43.79

78.67

32.3

22÷11

8.97

52.76

56.21

34.4

11÷5

8.88

61.63

47.24

43.0

5÷3

9.32

70.95

38.37

52.0

3÷0

29.05

100.00

29.05

58.1

Общо за пробата

100.00







50.4



Таблица 2

Относителна плътност на фракциите g/cm3

Добив на фракциите ý %

Пепел на всяка фракция Ас %

Сумарни данни

Изплували фракции

Потънали фракции

∑ý,

%


Ас %

сред­но


∑ý,

%


Ас % сред­но

1

3

4

5

6

7

8










-

-

100.00

58.1

- 1.4

16.90

9.5

16.90

9.5

83.10

67.9

1.4 - 1.5

9.74

20.3

26.64

13.5

73.36

74.3

1.5 - 1.6

6.28

35.4

32.93

17.6

67.07

77.9

1.6 - 1.7

9.69

50.6

42.61

25.1

57.39

82.5

+ 1.7

57.39

82.5

100.00

58.1

-

-

Общо

100.00















Направен е фракционен анализ и са построени криви на обогатимост на отпадъка от обогатяването клас 3,00+0,5 mm по данните от Таблица 2.




Фиг. 2. Криви на обогатимост на отпадък от инсталацията за обогатяване на въглища клас -3,00+0,5 mm

Дискусия
След анализиране на резултатите от Таблица 1 се установи, че като цяло въглищата от дребните фракции преобладават, а именно клас минус 5 mm представлява около 40% от всички добивани въглища, а тези с едрина минус 3,00 mm са 29-30%. Пепелното съдържание на този клас е 58.1%. Това означава, че действащото шламо­хранилище много бързо ще достигне своя максимален капацитет. Очевидно ще се необходими средства за проектиране, строеж и поддръжка на ново шламохрани­лище, закриване и техническа рекултивация на старото шламохранилище, като цялата площ се засипе със слой земен материал с дебелина 1,50 m.
От направените фракционни анализи се вижда , че при плътност между 1,6 и 1,7 g/cm3 се получават въглища с пепел до 25,1%, които имат над 4000 kcal/kg. Получения въглищен концентрат с такова качество представлява около 42-43% от въглищния шлам, а потъналите фракции са с пепел 82,5%, което показва, че това са глини. Въглищата получени от въглищния отпадък-шлам от обогатителната инсталация, ще повишат качествените и количествени показатели на въглищата предлагани за енергийни цели. От друга страна ще отпадне задачата за построяване на ново шламохранилище на този етап. Значително се подобрява икономическата ефективност от всеки добит тон в рудника.
Бяха проучени различни варианти за обогатяване на въглища минус 3 mm. Беше обсъден вариант за обогатяване с винтов сепаратор. Такава технологична схема се нуждае от относително малко допълнителна енергия. Вариантът не беше приет като удачен, тъй като при използването на винтови сепаратори е необходимо подавания за обогатяване материал да има постоянни параметри, както в количествено, така и в качествено отношение. Поради тази причина , в условията на рудник „Бела вода”, използването на винтови сепаратори се оказа неприложимо.
След продължително проучване и търсене на подходящо оборудване за обогатяване на дребни въглища бе установено, че хидрокласификатор (ТBS) с диаметър 1800 mm, работещ на принципа на възходящ воден поток ще дава добри резултати. Доставката на хидрокласифика­тора по икономически съображения беше от две фирми. Металната конструкция е произведена в Украйна, а електрониката от Великобритания.
В резултат на направените анализи и инжинерингова дейност през 2010 г., обогатителната инсталация беше разширена съгласно представената на фигура 3 технологична схема. Разширяването на дейността на обогатителната инсталация обхваща обогатяване на клас минус 3,00 mm. Възможностите на хидрокласификатора допускат сепарирането на частици с едрина 5 – 6 mm. Инсталацията. обогатяваща частици с едрина минус 3,00 mm включва: валцова трошачка (12); хидроциклони (16); хидрокласификатор (18); за сгъстяване на изходния продукт – чистите въглища получени от tbs 1800 са поставени два циклона (17), след тях дъговидно сито (19) за обезводняване, измивно сито (20) за измиване с чиста вода, а за окончателното обезводняване се използва центрофуга с отвори 0,4 mm (21).
Хидрокласификаторът (ТBS) работи на принципа на създаване на възходящ воден поток с постоянна скорост на водата в корпуса на хидрокласификатора. За формиране на възходящия поток се използва промишлена утаена вода от шламохранилището, като съдържанието на твърдата фаза в нея не надвишава 5 g/dm3. В горната част на хидрокласификатора се подава въглищния шлам във вид на пулп със съдържание 40-60% твърдо. Оптималното съдържание на твърдата фракция в пулпа е 50% и се постига, чрез преминаване на входящия материал през хидроциклони.

Фиг. 3. Технологична схема на инсталацията за обогатяване на въглища с едрина минус 32 mm след включване на цикъл са обогатяване на клас минус 3 mm.
Твърдата фаза, попаднала в хидрокласификатора се разделя, така че по-тежките частици, предимно глини и скален материал /отпадъка/ преодоляват скоростта на възходящият воден поток и се движат към дъното на хидрокласификатора. По-леките въглищни частици изплу­ват в горната част на хидрокласификатора. Така се формира слой тежки фракции и слой от леки въглищни фракции. Непрекъснатото подаване на пулп на входа на хидрокласификатора и постоянния възходящ воден поток принуждава леките фракции да изплуват от горния край като въглищен концентрат. Плътността на разделителния слой се контролира автоматично, чрез управлението на разтоварващ клапан на дъното.
Основните предимствата на хидрокласификатора (ТBS) се свеждат до:

- Има малък процент загуби на въглища;

- Лесно се променя плътността на разделяне от 1,4 до 2,0 g/cm3;

- Има пълна автоматизация на настройване на елементите за управление, което позволява на оператора да контролира, както качеството на концентрата, така и на отпадъка;

- подаването на материала за обогатяване е опростен и безпроблемен;

- Разходът на вода е 75 m3/h.


След внедряването на хидрокласификатора TBS1800 и пускането на обогатителната инсталация за преработка на въглища с едрина минус 3,00 mm чувствително се увеличи количеството на произвежданите въглища. Добавени, тези качествени ситни въглища към въглищата клас минус 32 mm произвеждани в обогатителната инсталация показана на фигура 1, увеличи количеството на енергийните въглища с 12-13%.
С помощта на хидрокласификатора се извличат от 7- 9 t/h въглищен концентрат от клас минус 3,00 mm. Той е с пепелност 20-25 % и калоричност 4100 - 4500 kcal/kg. Хидрокласификаторът подържа калоричността на добива­ния концентрат автоматично.
Количеството на отпадъка от сепарацията в хидрокласи­фикатора се намали значително. Той е съставен от почти чисти глини с пепелност над 85-90% и намира успешна реализация в керамичната промишленост.
Направените инвестиции вложени при закупуването на съоръженията и изграждането на обогатителната инстала­ция за сепариране на въглища с едрина минус 3,00 mm са изключително ефективни, тъй като срока им за откупуване е 3 месеца.

Заключение
Създадената инсталация за сепарирането на добити по открит начин дребни въглища с високо съдържание на пепел нагледно показва как да се повиши калоричността на въглищата и намали пепелното им съдържание, така че те да намерят реализация при производството на електроенергия в ТЕЦ.
Прилагането на хидрокласификаторът TBS1800, работещ на принципа на възходящият воден поток показва сериозна възможност за преработването на дребните класи въглища, които до момента при много обогатителни фабрики се изхвърлят като отпадъчен продукт.
Икономическата целесъобразност от преработката на дребните класи въглища е доказана недвусмислено, тъй като само след няколко месечна работа на обогатителната инсталация за обогатяване на въглищните класи с едрина минус 3,00 mm са покрити напълно всички разходи по закупуване на машините и изграждането на инсталацията. Използваният хидрокласификатор TBS1800 показва устойчива и ефективна работа, при която се осигуряват въглища с желани качествени показатели.

Литература
Бердрань, Н.Г.1988, Обогащение углей, Недра, М.

Metso Mineral, брошюра №2178-12-07-СВL/Russian.

Каталог – 2005, Гипромашуглеобогащение, Луганск, Украйна.

Стоев, С. С. 1989. С, Гравитационни методи за обога­тяване на полезни изкопаеми, Печатна база при МКНП.



http://www.coto.com.ua/

http://www.gmexp.ru/

http://www.parnaby.co.uk/

Статията е препоръчана за публикуване от кат. „Подземно разработване на полезните изкопаеми“.





Каталог: sessions
sessions -> Изследване чистотата на слънчогледово масло за производство на експлозиви anfo
sessions -> Laser “Raman” spectroscopy of anglesite and cubanite from deposit “Chelopech” Dimitar Petrov
sessions -> Св иван рилски
sessions -> Modeling of
sessions -> Управление на риска от природни бедствия
sessions -> Oценка на риска от наводнениe в елховското структурно понижение в района на гр. Елхово красимира Кършева
sessions -> Гравиметрични системи използвани в република българия и оценка точността на системи igsn-71 и unigrace при точки от гравиметричните и мрежи
sessions -> Toxicological assessment of photocatalytically destroyed mixed azo dyes by chlorella vulgaris
sessions -> Field spectroscopy measurements of rocks in Earth observations


Сподели с приятели:




©obuch.info 2022
отнасят до администрацията

    Начална страница