Традиционно, под потерями угля
при обогащении понимают ту часть балансовых запасов угля, которая в процессе
обогащения попадает в отходы. В этом случае отходы рассматриваются как
механическая смесь породы и угля с зольностью равной зольности рядового угля,
поступающего на обогатительную фабрику.
В целом по фабрике проектный
норматив потерь определяется по формуле, приведенной, например, в работе [1]:
Пб =
Yо·(
Аn —
Ao)/(
An —
Ap.у.), % (1)
где
Yо - выход отходов в практическом балансе
продуктов обогатительной фабрики (ОФ), %;
Аn - зольность породы, определяется по
фракционному составу рядового угля, и равна зольности фракции плотностью >
1800 кг/м
3, %;
Ao - зольность отходов по практическому
балансу продуктов ОФ, %;
Ap.у.- зольность рядового угля, поступающего на обогащение, %.
Для вновь проектируемых
обогатительных фабрик требуется в проекте приводить расчеты нормативов потерь. Анализ
состава проектных потерь показывает, что потери угля, в первую очередь,
определяются техническим заданием на качество товарной продукции и, во вторую
очередь, зависят от принятой технологической схемы фабрики. Количество потерь, связанных
с технологической схемой, имеют две составляющие: прямые потери, определяемые
принятой глубиной обогащения схемы ОФ, и опосредствованные, связанные с
погрешностью разделения угля в применяемых обогатительных аппаратах.
Прямые потери характерны для
технологических схем, обогащающим уголь не до «нуля», например, до 0,15 или
0,04 мм. Это характерно для схем обогащения углей, используемых для
энергетических целей. В этом случае шлам класса 0х0,15(0,04) мм присоединяется
к отходам без обогащения и, тем самым, увеличивает количество потерь угля с
отходами.
В свою очередь глубина
обогащения будет зависеть от наличия технической возможности и экономической
целесообразности переработки всего рядового угля и извлечения из него горючей
массы.
Выбор технологической схемы вновь проектируемой ОФ и,
соответственно, расчет глубины обогащения производится по условию получения
максимальной прибыли предприятием. Таким образом, целесообразность принятия
прямых потерь, связанных с глубиной обогащения, определяются прибыльностью
проекта. Прибыль от переработки шлама и реализации концентрата в схеме с
обогащением до «нуля», с применением дорогостоящего процесса флотации угля, будет
зависеть от затрат на строительство флотационного отделения, строительство
сушильного отделения, и вытекающих отсюда эксплуатационных затрат, в том числе
на флотореагенты, на обезвоживание и сушку флотоконцентрата. Обычно, для схем
обогащения коксующихся углей, благодаря высокой цене на концентраты, применяют
схемы с обогащением до «нуля», т.е. с включением в схему ОФ процесса флотации.
Косвенные потери, определяются
вероятностным характером разделения продуктов в обогатительном аппарате, что
предполагает засорение продуктов посторонними фракциями. Эти потери
рассчитываются с учетом среднего вероятного отклонения Етр узких фракций от плотности
разделения в обогатительных аппаратах с тяжелой средой и для обогатительных
аппаратов с водной средой с учетом погрешности разделения I.
Наряду со структурой технологической схемы и применяемого
обогатительного оборудования, качественные характеристики рядового угля также
влияют на величину нормативных потерь. Например, от обогатимости угля,
характеризуемой величиной показателя обогатимости, зависят косвенные потери,
связанные с погрешностью разделения в обогатительных аппаратах. В направлении
от углей легкой обогатимости к углям трудной обогатимости увеличиваются потери
угля при обогащении. Так, при трудной обогатимости угля, наблюдается высокое
содержание продуктовых частиц с низкой контрастностью физико-химических
свойств. Поэтому будет наблюдаться значительное засорение продуктов
посторонними фракциями и потери товарного угля с отходами.
От структурной прочности угля
зависит количество образуемого шлама в процессе обогащения и, соответственно,
величина прямых потерь в схемах с обогащением не до «нуля».
На рис.1 приведен состав проектных потерь угля при
обогащении.
Анализ формулы (1) показывает, что:
- в ней присутствует некоторый
элемент условности по определению зольности породы An ;
- формулой определяются потери
рядового угля, что спорно, так как с экономической точки зрения, надо
определять потери товарного угля с отходами.
Под понятием «товарного угля»
понимаем уголь, получаемый в процессе
обогащения - концентрат и промпродукт заданного качества, который реализуется
на рынке.
В настоящей статье предлагается производить
расчет проектных потерь по следующей методике:
1. По общему фракционному составу
рядового угля строятся кривые обогатимости.
2. В соответствии с требованиями
технического задания на проектирование ОФ к зольности концентрата и
промпродукта по кривым обогатимости определяем теоретический баланс продуктов
обогащения. Необходимо отметить, что зольность отходов в теоретическом балансе
будет предельной, фактически не достижимой зольностью отходов в практическом
балансе продуктов.
3. Вычисляем качественно-количественные
показатели по процессам обогащения с учетом погрешности разделения в
обогатительных аппаратах согласно выбранному варианту технологической схемы и
сводим их в практический баланс продуктов.
4. По разнице выходов продуктов
обогащения в теоретическом и практическом балансах определяем величину
проектных потерь товарного угля с отходами.
Рассмотрим порядок расчета проектных
потерь товарного угля по предлагаемой методике на следующем примере:
В Техническом задании
на проектирование ОФ требуется получить зольность концентрата не более 10% и
зольность промпродукта не более 25%. Технологическая схема с глубиной
обогащения до 0,15 мм.
Общий фракционный состав исходного угля класса
0х300 мм:
|
Плотность
фракций
кг\м3
|
Среднее
значение плотности
|
Выход
γ, %
|
Зольность
Ad,%
|
Суммарные
данные
|
|
всплывшие
фракции
|
потонувшие
фракции
|
|
γ, %
|
Ad,%
|
γ, %
|
Ad,%
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
|
1250-1300
|
1275
|
26,53
|
7,31
|
26,53
|
7,31
|
100,0
|
34,30
|
|
1300-1400
|
1350
|
23,04
|
16,28
|
49,57
|
11,48
|
73,47
|
44,05
|
|
1400-1500
|
1450
|
10,53
|
26,71
|
60,10
|
14,15
|
50,43
|
56,74
|
|
1500-1600
|
1550
|
6,33
|
34,45
|
66,43
|
16,08
|
39,90
|
64,66
|
|
1600-1800
|
1700
|
5,65
|
46,38
|
72,08
|
18,46
|
33,57
|
70,36
|
|
1800-2000
|
1900
|
5,27
|
60,13
|
77,35
|
21,30
|
27,92
|
75,21
|
|
2000-2400
|
2200
|
12,72
|
72,30
|
90,07
|
28,50
|
22,65
|
78,72
|
|
2400-2800
|
2600
|
9,93
|
86,95
|
100,0
|
34,30
|
9,93
|
86,95
|
|
Итого:
|
100,0
|
34,30
|
|
|
|
|
По данным таблицы фракционного
анализа угля построены кривые обогатимости, показанные на рис.2:
По кривым обогатимости определены
для заданных значений зольности концентрата 10% и промпродукта 25% их выхода и
составлен теоретический баланс продуктов:
|
Наименование
продукта
|
Выход,
%
|
Зольность,
%
|
Плотность разделения,
кг/м3
|
|
Концентрат
|
42,04
|
10,0
|
1350
|
|
Промпродукт
|
21,02
|
25,0
|
1540
|
|
Отходы
|
36,94
|
67,25
|
|
|
Итого:
|
100,0
|
34,30
|
|
Таким образом, построением
кривых обогатимости и составлением теоретического баланса продуктов в
соответствии с Техническим заданием, мы можем определить теоретическую максимальную
зольность породы, которую возможно достичь в процессе обогащения - 67,25%.
В принципе, в формуле (1) этот
значение и надо использовать в качестве зольности породы
An.
Далее вычисляем «теоретическую
зольность товарного угля», которая вычисляется из теоретического баланса и
является общей зольностью концентрата и промпродукта.
А т.у =(
42,04х10,0+21,02х25,0)/63,06 = 15,0% при теоретическом выходе товарного угля -
63,06%.
Далее,
необходимо воспользоваться расчетом практического для выбранного варианта технологической схемы
обогатительной фабрики, который выполнен с учетом погрешностей разделения
продуктов в применяемых обогатительных аппаратах. Расчет практического баланса
выполнен для схемы ОФ с глубиной обогащения до 0,15 мм для рядового угля,
рассматриваемого выше фракционного состава.
Практический баланс продуктов обогащения ОФ производительностью 423 т/ч
по сухому:
|
Продукты
|
Выход,
%
|
Зольн.,
%
|
Нагр.сух.,
т/ч
|
Масса воды, т/ч
|
Нагр. факт., т/ч
|
Влага поверх.,%
|
|
Концентрат
|
36,98
|
9,60
|
156,42
|
13,54
|
169,96
|
7,96
|
|
Промпродукт
|
19,46
|
24,62
|
82,30
|
5,72
|
88,02
|
6,50
|
|
Отходы
|
43,56
|
59,60
|
184,29
|
44,24
|
228,52
|
19,36
|
|
Всего:
|
100,0
|
34,30
|
423,0
|
63,50
|
486,50
|
|
По практическому балансу выход товарного угля (концентрат +
промпродукт) составляет 56,44% общей зольностью 14,78%.
Тогда потери товарного угля составят:
Пт.у = 63,06 - 56,44 = 6,62%,
зольностью:
(63,06 ·15,0 - 56,44 ·14,78)/6,62 = 16,88%.
Вычислим потери рядового угля по
формуле (1):
Пб =
Yо·(
Аn —
Ao)/(
An —
Ap.у.) = 43,56 ·(75,21 - 59,60)/(75,21 - 34,30) =
16,62%.
В
этом выражении использованы данные из таблицы фракционного состава и
практического баланса продуктов обогащения.
Теперь вычислим потери рядового угля
с учетом требований Технического задания к зольности продуктов обогащения. Для
этого в формуле (1) заменим зольность породы
An = 75,21% на значение
зольности породы (отходов) из теоретического баланса
An.тз = 67,25%.
В этом случае потери рядового угля с отходами при учете
требований ТЗ будут:
Пб.тз = 43,56 ·(67,25 - 59,60)/(67,25 -
34,30) = 10,11%.
Таким
образом, фактически потери рядового угля в отходах с учетом требований ТЗ будут
10,11%, что существенно ниже значения 16,62%, получаемого при стандартном
подходе к данному вопросу.
При
этом потери товарной продукции составят 6,62%.
Заключение 1.
Традиционный расчет потерь рядового
угля по формуле (1) не позволяет оценить потери «товарной продукции» и не
учитывает влияние требований Технического задания на проектирование к качеству продукции.
2.
Описанная выше методика,
основывающаяся на разнице выходов продукции по теоретическому и практическому
балансам, позволяет вычислить проектные потери «товарной продукции» с отходами.
Коротко об авторе: Козлов Вадим Анатольевич - главный технолог
ООО
«Коралайна Инжиниринг» (СЕТСО), к.т.н., доцент