Исследование качественных характеристик кокса, полученного из обогащенных угольных шламов

Аннотация

Папин А. В., Неведров А. В., Жбырь Е. В. Исследование качественных характеристик кокса, полученного из обогащенных угольных шламов Работа посвящена исследованию характеристик и изучению методов получения кокса из обогащенных угольных шламов.

Содержание работы

При добыче и обогащении углей образуются отходы – обводненные шламы и тонкие илы (мелкодисперсный и высокозольный продукт), в твердой части которых, кроме органического вещества углей, содержится от 30 до 80 масс. % минеральной части. Они также характеризуются высоким содержанием воды – до 50 масс. %, что затрудняет сбыт и использование этих отходов.

В настоящее время шламообразование резко увеличилось, в т. ч. из-за повышения зольности добываемых углей, содержания мелочи и пр. Шламонакопители занимают большие территории вокруг угольных предприятий, они выводятся из хозяйственного оборота, при этом замораживается часть средств, вложенных в добычу и переработку угля. Кроме того, они загрязняют окружающую среду. В настоящее время только в Кузбассе накоплено более 25 млн. т шламов.

Перевод угольных шламов в технологически приемлемое сырье позволит не только улучшить экологическую обстановку в регионе, но и получить существенный экономический эффект.

Известен ряд методов глубокой деминерализации угля. Это, прежде всего, химическое извлечение минеральных компонентов последовательным действием кислот и щелочей при автоклавировании угольной суспензии. Другой метод – также последовательное извлечение кислотами и щелочами, но при спекании тонкоизмельченного угля со специально подобранными солями и щелочами. Однако эти процессы являются весьма сложными и дорогостоящими. Единственный, широко применяемый для селективного разделения тонких классов угля (-100 мкм), флотационный метод обогащения не всегда обеспечивает получение желаемых результатов, что связано с недостаточной эффективностью разделения тонких частиц при флотации, а также сложностью и высокой стоимостью обезвоживания и сушки флотационного концентрата. Отсюда – представляется перспективным применять метод масляной агломерации, основанный на различной смачиваемости жидкими углеводородами угольных и породных частиц в воде. При этом, в результате турбулизации пульпы происходит селективное образование углемасляных агрегатов, которые уплотняются, структурно преобразуясь в прочные гранулы сферической формы [1].

Для исследования процесса утилизации угольных шламов Кузнецкого бассейна объектами исследования были выбраны шламы средней зольности углей марок К и Г.

В табл.1 приведена характеристика исходных угольных шламов.

Сущность процессов переработки угольных шламов заключалась в их сгущении с последующим обогащением методом масляной агломерации (т. к. другие методы обогащения не приемлемы в виду низкой селективности этих процессов при обогащении из-за тонкодисперсного состояния угольных частиц) [2].

Изначально угольные шламы представляли собой водные суспензии с концентрацией твердой фазы приблизительно 100-150 г/л. Поэтому первоначальным этапом подготовки (перед обогащением) угольных шламов являлось их сгущение. Полученная водно-угольная суспензия имела 56?60 мас.% твердой фазы, т. е. с концентрацией около 600 г/л, и далее подвергалась обогащению по методу масляной агломерации.

В качестве связующего реагента при обогащении водно-угольной суспензии использовалось отработанное машинное масло с эксгаустеров коксохимических производств. Связующий реагент добавлялся в количестве 15 % от массы исходного угля.

Полученные результаты показали высокую селективность процесса масляной агломерации и возможность получения низкозольного концентрата. В результате обогащения были получены угольные концентраты углей марок Г и К зольностью 5,4 и 9,0 % соответственно.

Для выполнения основных исследований и возможности получения приемлемого концентрата для коксования из отходов обогащения углей коксующихся марок, был выбран угольный шлам марки К с ЦОФ Березовская (г. Березовский).

Требуемые качественные показатели шихты для коксования и полученного угольного концентрата отражены в табл. 2.

Полученный концентрат из угольного шлама угля марки К, отвечающий требованиям технологических регламентов производства кокса, необходимо было исследовать на возможность применения его в технологии коксования.

Наиболее точную информацию о пригодности углемасляного концентрата в технологии коксования можно получить, приготовив из него или при помощи него прочный кокс.

Коксование угольного концентрата осуществлялось путем применения ГОСТированной методики – технического анализа углей. Согласно методике, при определении выхода летучих веществ, образуется коксовый королек, по свойствам которого можно сделать вывод о качестве кокса.

Расчетный индекс свободного вспучивания равен 5 единицам, показывающий, что полученный угольный концентрат пригоден для технологии коксования.

Данные испытаний на прочность коксовых корольков из обогащенного угольного концентрата соответствовали требованиям к углям, идущим на коксование.

Полученные данные показывают эффективность применения угольного концентрата для процесса коксования и возможность применения масляной агломерации с целью получения ценного коксохимического сырья хорошего качества и соответственно получения качественного кокса.

Предлагаемый способ переработки угольных шламов предприятий угольной отрасли позволит достигнуть следующих результатов:

• расширить сырьевую базу для коксохимических производств и энергетики;
• значительно улучшить экологическую обстановку в угледобывающих и углеперерабатывающих регионах;
• повысить экономическую эффективность предприятий угольной отрасли.

Список использованной литературы

1. Клейн М. С., Байченко А. А., Почевалова Е. В. Обогащение и обезвоживание тонких угольных шламов с использованием метода масляной грануляции / М. С. Клейн, А. А. Байченко, Е. В. Почевалова // Горный инф.-аналит. бюллетень. – 2002. – № 4. – С. 237–239.
2. Солодов Г. А., Жбырь Е. В., Папин А. В., Неведров А. В. Технология переработки шламовых вод предприятий угольной отрасли // Известия Томского политехнического университета. – 2007. – Т. 310. – № 1. – С. 139–144.