Сухин Н.В., Куценко А.С., тезисы докладов студенческой конференции кафедры ОПИ - 2008

Комплекс переработки угольных шламов

Проблема и ее связь с научными и практическими задачами

Комплекс является средством гидромеханизации горных работ и может быть использован в угольной промышленности для добычи и переработки шламов шламонакопителей шахт и углеобогатительных фабрик. Комплекс переработки угольного шлама предназначен для эксплуатации в полевых условиях, при переработке отходов углеобогащения которые сохраняются в шламонакопителях продолжительное время, способствуя размоканию илосодержащих отходов и не требует дополнительных операций для их обособления от частиц угля.

Анализ исследований и публикаций

В угледобывающей и углеперерабатывающей отраслях промышленности существует острая проблема сброса и хранения технологических шламовых вод, которые в процессе длительного отстоя осветляются и становятся пригодными для повторного использования в качестве оборотной воды. Однако в процессе отстоя образуется осадок, состоящий из тонких частиц, содержащих, в том числе, угольные и промпродуктовые фракции. Существующие же в настоящее время технологические приёмы переработки не обеспечивают полного извлечения твёрдых включений из воды. Поэтому на практике сложилась традиционная схема - накопление и осветление шламовой воды в наружных отстойниках, сбор и возврат оборотной воды для повторного использования в технологических схемах угольных предприятий. В результате длительной эксплуатации этих предприятий (десятки лет) на территории угольных районов Украины образовывались сотни отстойников, наполненных тонкозернистым шламом, запасы которого составляют более 100 миллионов тонн, содержащих примерно 10 – 15% горючей массы. Большинство отстойников представляют угрозу для окружающих территорий так как огромное количество полужидкой массы может прорвать дамбы и другие гидротехнические сооружения, создавая аварийно опасную ситуацию. Таким образом, существует проблема ликвидации техногенных источников экологической опасности. Традиционно для выемки и переработки шлама применяется способ, при котором отстойник освобождается от воды, осушается за счёт нарезки в нём дренажных каналов и, после длительной сушки, производится выемка шлама экскаватором типа «Драглайн». Извлечённый таким образом продукт имеет низкие показатели качества, и, за редким исключением, является ликвидным. Более совершенным является способ, описанный в статье [1], в котором выемка шлама производится при помощи стационарной гидромониторной установки, разрушающей и разжижающей уплотнённый шлам, который насосной установкой подаётся на обогатительную фабрику ,где производится выделение из шлама угольного концентрата. Однако, при всей е го привлекательности, способ имеет недостаток, заключающийся в его неприспособленности к работе в полевых условиях. Это является самым важным отрицательным моментом, так как большинство шламовых отстойников расположены в местах, где отсутствуют линии электропередач и другие коммуникации.

Постановка задачи

В основу работы поставлена задача усовершенствования комплекса для добычи и переработки угольных шламов из шламовых отстойников, за счёт использования мобильных, адаптированных к полевым условиям эксплуатации установок, посредством которых производится выемка, подготовка и разделение на ликвидные продукты отходов угледобывающей и углеперерабатывающей отраслей промышленности.

Изложение материала и результаты

Комплекс переработки угольных шламов включает устройство выемки шлама из шламонакопителя, в качестве которого использован землесосный снаряд, и установку грохочения шлама, при этом землесосный снаряд соединен трубопроводом с установкой. Комплекс работает таким образом. Землесосный снаряд, установленный на понтоне, с помощью стрелы с рыхлителем, подача на забой которого регулируется в зависимости от плотности материала, разрыхляет придонный пласт угольного шлама в шламонакопителе. Исходный материал в виде пульпы всасывается насосом и направляется по трубопроводу к устройству грохочения шлама 2. Во время транспортирования угольного шлама осуществляется отмывание угольных частиц от ила путем интенсивного перемешивания за счет турбулентности в самом насосе и в трубопроводе, что позволяет подготовить исходный материал к обогащению. Плотность, подготовленной таким образом пульпы, составляет 400 - 600 г/л. Регулирование плотности выполняют с помощью механизмов перемещения, установленных на землесосном снаряде. Из трубопровода пульпа подается к устройству грохочения шлама, в качестве которого используют высокочастотные вибрационные грохоты, рабочая поверхность которых представляет собой сетчатую ткань с отверстиями диаметром 0,15-0,17 мм. На грохотах осуществляется обезвоживание угольного шлама со снижением влажности до 20-25% и одновременно с этим отделяется высокозольная илистая составляющая. Обезвоженный продукт выгружается через разгрузочное устройство на площадку для сушки, на которой в процессе накопления обработанного шлама осуществляется дренирование влаги и сушка материала атмосферным воздухом до 10-15 %. Зольность полученного продукта при этом составляет 20-25 %. Подрешетный продукт в виде пульпы подается на дренажную площадку для сбора высокозольного шлама. При переработке угольного шлама из загрязненных шламонакопителей целесообразно землесосный снаряд соединять с устройством грохочения шлама через устройство предварительной очистки, которое выполняется в виде очистительной емкости. На входе очистительной емкости установлено дуговое сито, либо вибросито, а на выходе которой установлен насос, при этом в днище очистительной емкости предусмотрены отверстия, а выходной патрубок насоса выполнен с ответвлением, которое соединяется с отверстиями. Такое устройство позволяет отделить мусор от шлама при постоянном перемешивании пульпы и образования однородной массы в емкости. Интенсивность перемешивания корректируют задвижкой, установленной на участке ответвления выходного патрубка насоса.

Выводы и направление дальнейших исследований

Использование комплекса позволяет ликвидировать техногенные хранилища и получать из угольных шламов ликвидный продукт: угольный концентрат с зольностью 22-25 % и влажностью 12-15 %; и отходы с зольностью выше 60 %, которые могут быть использованы в качестве сырья для производства строительных материалов. Комплекс выполнен в виде блоков, удобных для транспортирования, является конструктивно простым и надежным в работе, а возможность сокращения времени на проведение монтажа и демонтажа комплекса повышает его мобильность. Энергоснабжение комплекса производится от автономных дизельгенераторов, что позволяет эксплуатировать комплексы в полевых условиях.