Исследование брикетирующей способности углесодержащей фазы илонакопителей анжеровского месторождения

Аннотация

Сергеев П.В., Белецкий В.С. - Исследование брикетирующей способности углесодержащей фазы илонакопителей анжеровского месторождения
В статье приведены результаты исследований брикетирования угольных шламов Анжеровского месторождения Кузбасса. При этом использованы нефтяные связующие и лигносульфонат натрия. Показано, что углесодержащая твердая фаза илонакопителей с зольностью до 35 % обладает достаточной брикетирующей способностью при использовании нефтесвязующих. При брикетировании исследуемых шламов с использованием ССБ при давлениях прессования 80-100 МПа возможно получение механически прочных брикетов, для которых необходимы дополнительные влагозащитные операции.

Постановка проблемы и состояние ее изучения.

С 1990-х годов активно исследуется проблема переработки углесодержащего материала илонакопителей углеобогатительных фабрик. Сегодня для этой цели применяются ряд технологических процессов: флотация, винтовая сепарация, концентрация на столах. Апробированы технологии обогащения углесодержащей мелочи илонакопителей в тяжелосредных гидроциклонах, крутонаклонных сепараторах, масляной агломерацией [1-4].

В мировой практике переработка илонакопителей с целью извлечения энергетического угля осуществляется в Канаде. Для этого используются модернизированные стационарные или модульные обогатительные фабрики и установки.

Эффективным и сравнительно дешевым способом получения сорто-вого топлива из угольной мелочи является брикетирование, которое может быть применено при вторичной переработке углесодержащих продуктов из илонакопителей [5].

Цель работы

Исследование брикетирующей способности углесо-держащего материала илонакопителей углефабрик Анжеровского месторождения Кузбасса.

Основной материал.

В качестве объекта исследования принят угольный шлам илонакопителей Анжеровского месторождения с такими ха-рактеристиками: марка угля – ОС (V^daf =18,3), зольность необогащенного сырья 35,1%; обогащенного флотацией класса -0,5 мм – 10,3% (реагентный режим флотации следующий: собиратель ААР – 2 кг/т; вспениватель – КОБС – 150 2 г/т; оценка королька – не спекающийся; крупность – 0-2 мм (содержа-ние класса -0,2 мм – 27,7%; +2 мм – 4,3 %).

В качестве связующих веществ применяли: битум БН-70, брикетин, сульфит-спиртовая барда (ССБ).

Брикетирование осуществлялось в цилиндрических матрицах с диаметром рабочей камеры 25 мм на гидравлическом прессе типа ИП-1.

Подготовка шихты к брикетированию с нефтесвязующими включала: термическую сушку и разогрей угольной компоненты до 80-90°С, интенсивное смешивание угля с нефтесвязующим предварительно доведенным до температуры 80-90°С, охлаждение шихты до температуры 50-60 °С, прессование шихты при давлении прессования в интервале 25-100 МПа.

При исследовании брикетирующей способности угольных шламов со связующим ССБ термообработка компонентов не производилась.

Оценка прочности брикетов производилась по предельному напряжению на сжатие. При этом контрольное разрушение брикетов осуществлялось на том же гидравлическом прессе с регистрацией разрушающего усилия.

Проведены две серии исследований – с необогащенным углем и с шихтой обогащенного угля с исходным в пропорции 2:1. Зольность шихты составляла 26,7%.

Результаты исследований брикетирующей способности необогащенного шлама приведены на рис. 1.

Анализ полученных результатов показывает, что наиболее прочные брикеты (удовлетворяющие ТУ на брикеты для бытовых нужд) получены при использовании в качестве связующего нефтебитума. Эти брикеты получены при расходе связующего 7% и давлении прессования 25 МПа, что обеспечивается при брикетировании на вальцевых прессах. При использовании штемпельных прессов, где давление прессования составляет 80-120 МПа, расход нефтебитума может быть снижен до 6%.

Прочность брикетов полученных при использовании брикетина непосредственно после окускования несколько выше, чем при использовании, однако выдерживание брикетов в течение суток показало лучший результат по брочности брикетов на основе битума.

Прочность брикетов, полученных на основе ССБ практически всегда ниже прочности брикетов на основе нефтепродуктов..

Результаты исследований брикетирующей способности шихты необогащенного и обогащенного флотацией шлама приведены на рис. 2.

Как видно из их анализа, для каждого из связующих сохраняются вышеотмеченные тенденции. При этом привнесение в брикетируемый материал обогащенного сырья незначительно повышает прочность брикетов, однако в исследуемом диапазоне зольности оно незначительно.

Структура брикетов была изучена путем микроскопии в аншлифах (микроскоп NEOPHOT-21). На рис. 3 показан фрагмент структуры брикета. Как видно, исходная углебрикетная шихта хорошо гомогенизирована, отсутствуют участки поверхности частиц не покрытые связующим. Относительно крупные частицы не разрушены, что свидетельствует об отсутствии перепресовки материала. Хорошо прослеживаются углесвязующие комплексы, находящиеся в промежутках между индивидуальными угольными частицами. Эти комплексы представляют собой объемные пленки связующего, стуктурированные за счет их наполнения тонкодисперсными угольными частицами. Последнее способствует повышению прочности брикетов, поскольку структу-рируются не только граничные, но и объемные слои связующего.

Выводы

1. Углесодержащая твердая фаза илонакопителей с зольностью до 35 % обладает достаточной брикетирующей способностью при использовании нефтесвязующих.
2. Брикетируемость шихты, включающей исходный шлам и полученный из него флотоконцентрат повышается при использовании нефтесвязующих – брикетина и нефтебитума.
3. При брикетировании исследуемых шламов с использованием ССБ при давлениях прессования 80-100 МПа возможно получение механически прочных брикетов. Однако низкая их водостойкость потребует дополнительных затрат на организацию влагозащитных операций при хранении и транспортировании таких брикетов. Вместе с тем, отсутствие в этом случае термической обработки исходных компонентов обуславливает конкурентоспособность этого процесса.

Бібліографічний список

1. Переработка отходов, содержащихся в илонакопителях /Филипченко Ю.Н., Морозова Л.А., Мавренко Г.А., Федосеева С. О.// Украина, Луганск, ГП «Укрнииуглеобогащение» Електронний ресурс: [http://ukrnii.ucoz.ua/publ/pererabotka_otkhodov_soderzhashhikhsja_v_ilonakopiteljakh/1-1-0-42]
2. Саранчук В.И., Аровин И.А., Галушко Л.Я. Флотирование углей реагентами из продуктов коксохимии. – Донецьк: Східний видавничий дім, Кальміус. – 2006. – 192 с.
3. В.В. КОЧЕТОВ, А.П. ЛЕВАНДОВИЧ, З.Ш. БЕРИНБЕРГ, А.С. КИРНАРСКИЙ, П.И. ПИЛОВ ПРИМЕНЕНИЕ ВИНТОВЫХ СЕПАРАТОРОВ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ УГЛЕЙ, Научно-технический сборник ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ выпуск 1(42). Днепропетровск-1998 – с. 80-87.
4. Г. Г. ПИВНЯК, д-р техн. наук, П.И. ПИЛОВ, д-р техн. наук. А. С. КИРНАРСКИЙ, канд. техн. наук, В. В. КОЧЕТОВ, ВТОРИЧНЫЕ РЕСУРСЫ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА УКРАИНЫ, Научно-технический сборник ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ выпуск 1(42), Днепропетровск-1998 –с. 3-9.
5. Пилов П.И., Кирнаркский А.С., Бутенко Н.А. Исследование отвальных шламов углеобогатительных фабрик//Збагачення корисних копалин. – 1999. - № 5(46). – С.3-9.
6. Гаркушин Ю.К., Сергєєв П.В., Білецький В.С. Сучасний стан та перспективи переробки вугільних шламів // Збагачення корисних копалин. - № 17(58). – 2003. – С. 143-148.
5. Смирнов В.О., Сергєєв П.В., Білецький В.С. Технологія збагачення вугілля. Донецьк: Донецький національний технічний університет. Східний видавничий дім, 2011. – 476.