Немецкая классическая технология обогащения каменного угля на фабрике Саар



Предыдущая | Следующая

 

Немецкая классическая технология обогащения каменного угля на фабрике Саар Описана технология обогащения длиннопламенного угля на обогатительной фабрике Саар с применением традиционных методов типа тяжелосредной сепарации, отсадки и флотации. Приведены особенности водно-шламовой схемы, построенной по принципу глубокого осветления шламовых вод. Отмечены особенности утилизации крупной и мелкой породы, а также использования метана в качестве энергоносителя.
Ключевые слова: угольная промышленность Германии, обогащение угля, тяжелосредная сепарация, отсадка, флотация, водно-шламовая схема, дробление породы.
Несмотря на утверждение, что Германия бедна энергоносителями, страна обладает достаточно большими запасами каменного и бурого угля при относительно малых ресурсах нефти и газа. Долгое время отечественный уголь был основным энергоносителем, хотя в настоящее время 70 % энергопотребления обеспечивается импортом, прежде всего из России, природного газа, нефти, обогащенного урана и каменного угля. Последнее пока не дает права говорить о полной энергетической зависимости немецкой промышленности, так как 56 % первичных энергоносителей покрываются за счет отечественного угля (40 % — бурый уголь, 16 % — каменный уголь), а 33 % электроэнергии производится из угля, добываемого в Германии. Истощение запасов нефти и резкий рост цен на нее, газовый конфликт зимой 2009 г. между Россией и Украиной, ограниченные возможности возобновляемых источников энергии (ветровой и солнечной), разразившийся финансовый кризис — все это не привело к пересмотру энергетической политики и не остановило спада в развитии немецкой каменноугольной отрасли. В настоящее время добыча каменного угля резко снизилась до 17,1 млн т. Количество рабочих и служащих в немецкой угольной промышленности составляет 27 тыс. чел., при этом непосредственно в подземном производстве заняты 15 620 чел. Дотации не превышают 3,1 млрд евро. Страна предпочитает импортировать энергоносители, в том числе и каменный уголь, на закупку которого за рубежом в 2008 г. было истрачено 5 млрд евро при общих затратах на импорт энергоносителей 105 млрд евро [1].
В Германии на сегодняшний день в эксплуатации находится шесть шахт и обогатительных фабрик: Ост, Вест, Аугуста Виктория, Проспер-Ханиель, Иббенбюрен и Саар. Предприятие по добыче и обогащению каменного угля Саар основано на базе шахты Энсдорф, которая после закрытия в 2006 г. шахты Варндт-Луизенталь осталась единственным предприятием в Саарском каменноугольном бассейне, специализирующимся на переработке ископаемых углей. Здесь ежегодно добывается и обогащается 3,7 млн т энергетического угля.
Марка угля — длиннопламенный (Д).
Количество рабочего персонала — 3908 человек. Добыча ведется на глубине в среднем 1500 м, а глубина одной из шахт («Северная»), находящейся в структуре предприятия Саар, достигает 1750 м, что позволяет отнести ее к самой глубокой в Европе.
Принципиально технология обогащения каменного угля на углеобогатительной фабрике Саар (см. рисунок) является типичной для немецких фабрик: тяжелосредное обогащение крупного угля (+13 мм), отсадка мелкого угля (0,6-13 мм) и двухстадийная флотация усредненных первичных и вторичных шламов с последующим складированием породы тяжелых сред и отсадки в отвале, а жидких отходов — в многоразовом илонакопителе секционного типа.
Рядовой уголь ленточными конвейерами подается в отделение подготовки горной массы по крупности, где имеет место предварительное грохочение материала по размеру 150 мм и последующее дробление в шнеко-зубчатых дробилках надрешетного продукта (+150 мм). Дробленый продукт вместе с подрешетным продуктом грохотов транспортируется в отделение усреднения, предназначенное для количественной стабилизации нагрузки на технологическое оборудование и эффективной его работы независимо от суточных колебаний в качестве рядового угля, для чего бункеры заполняются в определенной последовательности по заданной программе в зависимости от характеристик угля. Усредненный рядовой уголь подвергается сухому грохочению по крупности 13 мм. Надрешетный продукт крупностью более 13 мм подается в отделение тяжелосредного обогащения, при этом в конце транспортного тракта над конвейерной лентой установлен железоуловитель для удаления посторонних металлических предметов. В отделении тяжелосредного разделения предусмотрена система приготовления и регенерации магнетитовой суспензии различной плотности, три наклонных сепаратора типа «Дрюбой», грохоты для обезвоживания продуктов обогащения.
Тяжелосредное обогащение осуществляется в две стадии. На первой стадии при плотности магнетитовой суспензии 1450 кг/м3 производится разделение на концентрат и промпродукт, при этом на виброгрохотах концентрат обезвоживается, отмывается при помощи брызгал от частиц магнетита и направляется в погрузочные бункеры и/или подвергается дроблению, для чего предусмотрены две дробилки роторного типа. Промпродукт после первой стадии подвергается повторной тяжелосредной сепарации в суспензии плотностью 1950 кг/м 3 с выделением породы и промпродукта. Промпродукт обезвоживается и отмывается от магнетита на виброгрохотах, а затем транспортируется в погрузочные бункеры, откуда отгружается потребителям в качестве бытового топлива. Порода тяжелых сред после обезвоживания и отмывки от магнетита транспортируется в бункеры, откуда она идет на террикон, а частично, после дробления и грохочения на нужные фракции, отгружается строительным фирмам в качестве товарного щебня различных фракций.
Крупная порода крупностью 80-150 и 25-80 мм перемешивается с мелкой породой отсадки крупностью 0-13мм с примесью инертного заполнителя раз равнивается и уплотняется на породном отвале ровными слоями, что исключает его самовозгорание. Кроме того, на поверхности отвала предусмотрено озеленение, для чего высаживают травы и разводят виноград, из которого изготовляют вино типа «Рислинг», рюмочку которого посетители могут испробовать в небольшом ресторане, специально оборудованном на склонах террикона для обслуживания туристов, интересующихся историей данного предприятия, которая насчитывает 183 года и берет свое начало со времен расцвета прусского государства на территории Саарланда.
Извлечение магнетита из некондиционной суспензии осуществляется при помощи электромагнитных сепараторов.
Отсадка мелкого угля (0,6-13 мм) предусматривает предварительное обесшламливание на виброгрохотах с подачей подрешетных шламовых вод на флотацию. Обесшламленный мелкий уголь обогащается в отсадочных машинах типа «Батак», при этом получают три продукта: мелкий концентрат, мелкий промпродукт и мелкую породу. Мелкий концентрат обезвоживается в две стадии:
сначала на виброгрохотах, а затем в горизонтальных фильтрующих центрифугах, причем подрешетные воды грохотов и фугат сгущаются в отдельном сгустителе, а потом повергаются обезвоживанию по указанной схеме. Мелкий промпродукт и мелкая порода обезвоживаются последовательно в ковшовых элеваторах, а затем в горизонтальных центрифугах фильтрующего типа. Важно отметить возможность подачи промпродукта на отсадочные машины в случае превышения установленной зольности для данного продукта. Перед складированием в бункерах мелкий промпродукт подвергается дроблению.
Водно-шламовый комплекс построен по принципу глубокого осветления шламовых вод с применением двухстадийной флотации. Первичные и вторичные шламы независимо от крупности, зольности, содержания твердой фазы направляются в шламовый сгуститель, где имеет место усреднение тонких классов угля и осветление шламовой воды, для чего добавляются флокулянты типа «Седипур».
Сгущенный продукт насосами перекачивается в пульподелитель, откуда самотеком угольная пульпа при содержании твердого на уровне 100-120 г/л подается на механические флотационные машины основной флотации. Время основной флотации — 5-7 мин. Флотоконцентрат первичной флотации подвергается перечистке в аналогичных флотомашинах.
Время перечистной флотации — 4-5 мин.
Для флотации используются флотореагенты комплексного типа «Монтанол 750, 800». Для разрушения пенных продуктов — пеногасители не предусмотрены, но при частичном запенивании системы прибегают к гидродинамическому воздействию на трехфазные пенные потоки, например в желобах флотомашин. Флотоконцентрат собирается в открытых зумпфах, откуда насосами подается в сборник, а затем распределяется по барабанным вакуум-фильтрам площадью фильтрования 45 м2 каждый, где происходит их обезвоживание до влажности менее 20 %. Отходы флотации самотеком сбрасываются в радиальные сгустители, где они при подаче флокулянта в количестве 30-40 г/т уплотняются до 300-350 г/л и перекачиваются в илонакопитель многоразового использования. Последний выполнен в виде трех секций: одна секция служит для приема жидких шламовых отходов углеобогащения, другая — для их отстоя и осветления, а в третьей производится выемка сухого осадка.
Бак свежей воды установлен на самой верхней отметке обогатительной фабрики. Кроме оборотной и свежей воды в фабричном водно-шламовом комплексе предусмотрена подача шахтной воды, откачиваемой насосами с нижних горизонтов шахты Энсдорф. На немецких углеобогатительных фабриках, в том числе и на углеобогатительной фабрике Саар, не применяются гидроциклоны ни для гидроклассификации, ни с целью сгущения шламовых вод.
Измерение зольности, содержания твердого, расхода осуществляется автоматически, при этом золомеры построены на использовании радиоизотопов. Независимо от этих приборов ежечасно осуществляется отбор проб вручную и в них по установленной стандартами методике определяется содержание золы и серы, твердой фазы и влаги [1-4]. Зольность получаемого концентрата не должна превышать 10 %.
Применяемая на предприятии система шихтоподготовки при отгрузке концентрата и промпродукта включает: одиннадцать бункеров для концентрата тяжелых сред, отгружаемого в железнодорожные вагоны с первого и второго путей, шесть бункеров для мелкого концентрата после отсадки, отгружаемого в железнодорожные вагоны с третьего пути, пять бункеров для флотоконцентрата и четыре бункера для промпродукта в сочетании с одним бункером мелкого концентрата, отгружаемых поочередно с четвертого пути.
Особого внимания заслуживает технологическая линия по утилизации метана из выработанного пространства остановленных и действующих шахт. Газоносность в этом районе составляет 100 м3 газовой смеси на 1 т добытого угля, при этом ее качество по содержанию CH4 и теплоте сгорания выше в неработающих шахтах.
Ежегодно здесь попутно утилизируется около 300 млн м3 метаногазовой смеси.
Утилизация метана является природощадящей технологией, так как он в 21 раз опаснее, нежели СО2, при попадании в окружающую среду. Содержание метана в исходной газовой смеси, откачиваемой из выработанного пространства, колеблется в широких пределах — от 30 до 90 %, поэтому уникальным следует считать газогенератор типа JMS 620 мощностью 2,7 МВт, который позволяет гибко реагировать на колебания качества исходной смеси, при этом КПД его равен 84 % против 40-45 %, достигаемых на современных тепловых электростанциях. Мощность установки по утилизации метана составляет 16,4 МВт, что равнозначно годовому производству электроэнергии на уровне 100 000 МВт•ч.
Выводы 1. Обогащение каменного угля осуществляется традиционными методами типа тяжелосредной сепарации, отсадки и флотации с получением энергетического концентрата зольностью менее 10 %.
2. Водно-шламовая схема фабрики построена по принципу глубокого осветления и предполагает сгущение всех шламовых вод с последующей двухстадийной флотацией и осветлением флотационных отходов в сгустителе и илонакопителе.
3. Порода тяжелых сред и отсадки после дробления частично реализуется строительным фирмам в качестве щебня различных фракций, а основная ее масса складируется в породные отвалы. Жидкие шламовые отходы размещаются в многоразовом илонакопителе секционного типа.
4. Утилизация метана из горных выработок закрытых и действующих шахт производится с использованием газогенераторов мощностью 2,7 МВт, которые позволяют гибко реагировать на колебания качества исходной смеси, при этом КПД таких агрегатов равен 84 % против 40-45 %, достигаемых на современных тепловых электростанциях. Мощность установки по утилизации метана составляет 16,4 МВт, что равнозначно годовому производству электроэнергии на уровне 100 000 МВт•ч.
Список литературы 1. R. Lьbke, Kai van de Loo, A. Lange. Der deutsche Steinkohlemarkt im Jahr 2008// Glьckauf 145. — 2009, — №4. — S. 198-207.
2. Probenahme und Probevorbereitung. //
DIN 51701. — Berlin. — 08. 1985. — Preisgr. 7.
3. Bestimmung des Aschegehaltes. // DIN 51719. — Berlin. — 07.1997. — Preisgr. 3.
4. Bestimmung des Wassergehaltes. // DIN 51718. – Berlin. – 01. 1978. – Preisgr. 4.
5. Bestimmung des Schwefelgehaltes. //
DIN 51400. – Berlin. – 12. 1976. – Preisgr. 5.

/*/

Странно живет Германия - экспортирует себе энергию