Разработка и обоснование инновационного технологического комплекса по добыче и переработке угля

Разработана и обоснована технологическая схема комплекса, состоящего из угольной шахты (разреза) и модулей: обогатительного, получения водоугольного топлива, энергетического и получения твердеющей закладочной смеси. Согласно разработанной концепции, добываемый на шахте или разрезе уголь направляется на мокрое обогащение в обогатительный модуль, на котором в результате обогащения получают угольный концентрат, породу (кл. 0–200 мм) и угольный шлам (кл. 0–0,5 (3,0 мм)). Угольный шлам направляется на модуль получения водоугольного топлива, которое подается в котлы энергетического модуля, где вырабатывается электрическая и (или) тепловая энергия для собственных нужд и подачи сторонним потребителям. Порода, выделенная при обогащении угля, и золошлаковые отходы от сжигания водоугольного топлива на энергетической станции направляются на модуль для получения твердеющей закладочной смеси. Приготовленная твердеющая смесь с необходимыми структурно-реологическими характеристиками специальными насосами по трубопроводу транспортируется в выработанные пространства шахты или разреза. Экологическая и экономическая эффективность технологического комплекса обеспечивается за счет применения закладочной смеси из породы золошлаковых отходов для загрузки в выработанное пространство и использования дешевой собственной электроэнергии, вырабатываемой на энергетическом модуле.

Мурко В. И., Баранова М. П., Папченков А. И. Разработка и обоснование инновационного технологического комплекса по добыче и переработке угля // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 12. – С. 16–27. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_12_0_16.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках научного проекта № 23-29-00728.

Мурко Василиий Иванович — д-р техн. наук, профессор, e-mail: sib_eco@kuz.ru, Сибирский индустриальный университет, ORCID ID: 0000-0002-6932-1019,
Баранова Марина Петровна — д-р техн. наук, доцент, зав. кафедрой, Красноярский государственный аграрный университет, e-mail: marina60@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-2700-9721,
Папченков Анатолий Игоревич — канд. техн. наук, начальник управления энергоэффективности и энергоаудита, ОАО «Уральская горнометаллургическая компания», e-mail: a.papchenkov@ugmk.com.

Мурко В.И., e-mail: sib_eco@kuz.ru.

1. Мурко В. И., Папченков А. И., Голубин К. А., Шаньшин А. Е. Обоснование технологических решений по переработке тонких угольных шламов на обогатительных фабриках АО УК «Кузбассразрезуголь» // Уголь. — 2022. — № 7. — С. 27—33. DOI: 10.18796/00415790-2022-7-27-33.

2. Антипенко Л. А., Ермаков А. Ю. Технологические инструкции обогатительных фабрик Кузнецкого бассейна. — Новосибирск: Гео, 2012. — 318 с.

3. Мурко В. И., Баранова М. П. Обоснование инновационных направлений использования продуктов обогащения угля // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6. — С. 131—141. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_6_0_131.

4. Антипенко Л. А., Рашевский В. В., Артемьев В. Б. Технологическое оборудование для обогащения углей. — М.: Кучково поле, 2010. — 352 с.

5. Шпирт М. Я., Артемьев В. Б., Силютин С. А. Использование твердых отходов добычи и переработки углей. — М.: Горное дело, 2013. — 432 с.

6. Петухов В. Н., Свечникова Н. Ю., Юдина С. В., Горохов А. В., Лавриненко А. А., Харченко В. Ф. Использование отходов флотации угля для энергетических целей в условиях ОАО «ЦОФ» «Беловская» // Кокс и химия. — 2016. — № 5. — С. 38—41.

7. Yuxing Zhang, Zhiqiang Xu, Dinghua Liu, Yang Chen, Wei Zhao, Guanlin Ren The influence of water occurrences in CWSs made of lignite and bituminous coal on slurrying performances // Powder Technology. 2022, vol. 398, article 117150. DOI: 10.1016/j.powtec.2022.117150.

8. Мурко В. И., Хямяляйнен В. А., Волков М. А., Баранова М. П. Возможности и перспективы реализации отходов технологии обогащения углей // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 6. — С. 165—172. DOI: 10.25018/0236-14932019-06-0-165-172.

9. Шеховцова В. О., Мурко В. И. Обоснование технологии экологически безопасной подземной разработки слепых сближенных рудных залежей с закладкой выработанного пространства твердеющей смесью на основе золошлаков отходов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2014. — № 4. — С. 68—73.

10. Khayrutdinov A. M., Kongar-Syuryun Ch., Kowalik T., Faradzhov V. Improvement of the backfilling characteristics by activation of halite waste for non-waste geotechnology // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020, vol. 867, no. 1, article 012018. DOI: 10.1088/1757-899X/867/1/012018.

11. Мурко В. И., Папченков А. И., Голубин К. А., Шаньшин А. Е. Обоснование технологических решений по переработке тонких угольных шламов на обогатительных фабриках АО «УК «Кузбассразрезуголь» // Уголь. — 2022. — № 7. — С. 27—33. DOI: 10.18796/ 0041-5790-2022-7-27-33.

12. Пестряк И. В. Обоснование и разработка эффективных методов кондиционирования оборотных вод обогатительных предприятий // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2018. — № 7. — С. 153—159. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-7-0-153-159.

13. Мурко В. И., Заостровский А. Н., Аникин А. Е., Темлянцева Е. Н. Получение и использование углемасляного гранулята // Кокс и химия. — 2022. — № 10. — С. 45—50. DOI: 10.52351/00232815_2022_10_45.

14. Xiaofeng Jiang, Shixing Chen, Lifeng Cui, EnleXu, Hongji Chen, Xianliang Meng, Guoguang Wu Eco-friendly utilization of microplastics for preparing coal water slurry: rheological behavior and dispersion mechanis // Journal of Cleaner Production. 2022, vol. 330, article 129881. DOI: 10.1016/j.jclepro.2021.129881.

15. Куликова А. А., Ковалева А. М. Применение хвостов обогащения в качестве закладки выработанного пространства рудников // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 2-1. — С. 144—154. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-21-0-144-154.

16. Huang P., Zhang J., Spearing A. J. S., Li M., Yan X., Liu S. Deformation response of roof in solid backfilling coal mining based on viscoelastic properties of waste gangue // International Journal of Mining Science and Technology. 2021, vol. 31, no. 2, рр. 279—289. DOI: 10.1016/j. ijmst.2021.01.004.

17. Głód K., Lasek J., Słowik K., Zuwała J. Combustion of coal water slurry-technology enabling the achievement of technical minimum of the boiler // E3S Web of Conferences. 2019, vol. 82, article 01004. DOI: 10.1051/e3sconf/20198201004.

18. Бекмуратова Б. Т. Применение водоугольного топлива в теплоэнергетике // Бюллетень науки и практики. — 2020. — Т. 6. — № 12. — С. 261—267. DOI: 10.33619/24142948/61/27.

19. Kurgankina M. A., Nyashina G. S., Strizhak P. A. Prospects of thermal power plants switching from traditional fuels to coal-water slurries containing petrochemicals // The Science of the Total Environment. 2019, vol. 671, pp. 568—877. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.03.349.

20. Алексеенко С. В., Мальцев Л. И., Богомолов А. Р., Чернецкий М. Ю., Кравченко И. В., Кравченко А. И., Лапин Д. А., Шевырев С. А., Лырщиков С. Ю. Результаты опытно-эксплуатационного сжигания водоугольного топлива в водогрейном котле малой мощности // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2017. — Т. 328. — № 12. — С. 16—28.