Введение к работе
Актуальность теми. Несмотря на огромные размеры добычи, да современном этапе развития общества повышение эффективности использования угля и других сырьевых ресурсов остается в числе актуальнейших научно-технических и хоояйственных проблем.
В соответствии с этим, в последние годы проводились обширные исследования в области рационального и комплексного использования сырья с точки арени я технического решения проблемы и ее экономических аспектов.
Общим понятием считается "рациональное использование природных ресурсов" или любой экономически оправданный рсс? номенклатуры, ассортимента, объема и стоимости продукции, получаемой из определенного ресурсе.
Комплексное использование сырья представляет самостоятельный элемент рационального использования природных ресурсов, характеризующийся собственной системой технологических и экономических лризнакоз.
' "Еошле"ксШе'1і"сп61Гьзо'ванйе снрья~ШЙимосвязаяо~"С",рЯшо-нальнкм, частью которого оно является, и во многом определяет его уровень и показатели. Ьолее полное разделение сырья на чистые компоненты позволяет использовать их с минимальными нормами расхода на единицу изделий. Единство комплексного и рационального использования сырья обусловлено ециной задачей - использованием сырья с максимальной экономической эффективностью.
Анализ угольной сырьевой базы коксования показывает, что создалось напряженное положение с обеспечением коксохимичес-
' . 4
ких предприятий углями необходимого качества.
Карагандинский угольный бассейн является поставщиком коксующихся углей металлургическим предприятиям Казахстані и Урала. Кроме того, часть углей поступает на коксохкмичеі заводы Деытра России и Украины, что выдвинуло бассейн на і из ведущих мест по снабжений черной металлургии СНГ коксу; мися углями.
К 1990-м годам объём добычи углей в бассейне стабили, решался на уровне 50 млн.т, к 2000 году монет повыситься , 5с млн.т. Аг. них для целей коксования в бассейне подверга. обогащению 31-32 млн.т и еіце около 4 млн.т вывозилось на сохимические заводы СНГ в виде рядового угля.
Таким образом, за пределами использования для коксов,
остается около 14-15 млн.т спекающихся карагандинских угл
и... них около Э млн.т углеіі нижних пластов. Задачей рацион
ного использования карагандинских углей является максимал
использование их для коксования, в том числе нижних пласт
для производства спепкокса, а таюхе утилизация и перерабо
^их^шыеральной части, .
Работа выполнялась по научно-техническим направления 3.3. "ііоцготовка и обогащение шихты для коксования. Разра ка методов использования отходов углеобогащения" и З.о. " нология производства недоменного кокса и других углеродис материалов" по отрасли "Коксохимическое производство" быв МЧк СССР.
Цель работы. Разработка теоретических основ технолог обогащения, переработки л рационального использования кас ндинских углей с учетом специфики их петрографического ее тава, организация и внедрение этой технологии в практику
повышения экономической эффективности углеперерабатывающего и коксового производства.
В соответствии с этим решались следующие задачи:
исследовать петрографический состав карагандинских углей, их особенности и отличия от углей других бассейнов, определить некоторые физические свойства петрографических составляющих, влияющие на обогатимость;
на основании изучения петрографического состава предложить метод оценки органо-шнеральной обогатимости караган-іі.инских углей как практическое применение технологической минералогии и рациональную группировку этих углей по потребительской ценности;
теоретически обосновать и разработать новые и модернизировать существующие технологии обогащения карагандинских углей различного петрографического состава, в том числе углей нижних пластов карагандинской свиты;
разработать новую комплексную технологию подготовки к коксованию петрографически неоднородных шихт сочетанием .дроде^с^абохаціания^_язбират:ельнаг'о измельчения^—Ерохоценшц—
смешения и частичного брикетирования для улучшения качества металлургического кокса и расширения сырьевой угольной базы коксования;
- исследовать свойстве отходов угледобычи и углеобогаще
ния караган пшеких углей, ч-'еретически обосновать и предло-адть
іювьії.' технологии по ;:х перср.-.оогке в различную товарную про
дукцию, а 'з копчиком итоге разработать комплексную 'гехпологи?.)
С'езотхо п-юп переработки карагандинских углей.
іилшия нопизпа. Обосновано и развито новое научное нап-
равление в углеобогащении - технологическая петрология, д. разработки теории и внедрения технологии обогащения и nej: тки углей с учетом особенностей их петрографического coca как новая область технологической минералогии.
Сформулированы теоретические аспекты обогащения пет{ графически неоднородных углей, предложена и внедрена техи гия их обогащения в зависимости от специфіки их петрограф ческого состава.
Осуществлена разработка метода оценки органо-минерал обогатимости углей. Метод дает возможность оценить свойст углей в процессе обогащения изменять свой компонентный ее в зависимости от плотности разделения, что позволяет прог зировать показатели обогащения, качество концентратов, в числе их коксуемость.
Разработана группировка по потребительской ценности рографически неоднородных углей по содержанию в их концеи тах отощающих компонентов и минеральных примесей. С помои индекса ценности представляется возможным разделить караг динские угли по органо-минеральной обогатимости на группь определить рациональные пути их использования.
Разработана и экспериментально подтверждена принципи ная технология органо-минерального обогащения карагандинс углей пониженной спекаемости, в том числе их отсевов, по схеме получены концентраты, из которых образуется кокс, г годный по прочности для доменного производства.
Исследована специфіка процесса флотации тламов караг динских петрографически неоднородных углей различных харг ристик. ІІолучены математические модели процессов флотации фильтрования, определено влияние каждого из исследуемых q|
торов, сформулированы основные направления оптимизации про- |
цессов флотации и фильтрования, а также гравитационных процессов обогащения, что позволило оптимизировать параметры работы угольных обогатительных фабрик (ОФ) КармК, в том числе по петрографическому составу концентратов.
Разработана комплексная технология подготовки к коксованию петрографически неоднородных шихт сочетанием процессов
-
обогащения, избирательного измельчении, грохочения, смешения j
и частичного брикетирования, применительно к карагандинским
углям, ilo этой технологии избирательному измельчений подвер- 1
гают хуже спекающиеся и более высокозольные крупные классы !
ШИХТЫ. j
На основании исследований органо-минерадьной обогатимос- !
ти и технологических свойств концентратов различкой плотности
из углей нижних пластов карагандинской сзиты разработана тех
нология их обогащения и подготовки к коксованим, lio разрабо
танной технологии получены опытные партии концентрата, из
них - сцецкокса, которые с положительными результатами испы- і
тан^дад_эдектдотврыии ^осДіоаа,и_Д)Єррйсплавлв,-литейного -изводства и агломерации фосфоритов.
Дополнительно изучены свойства отходов углеобогащения карагандинских углей, в первую очередь, 03> Карій, показана их пригодность не только в качестве сырья для производства традиционных строительных материалов (кирпич, аглопорит и т.д.), но и для другой, более ценной процукплл. Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены научные основы производства методами гидрометаллургии новой продукции из угольных отходов: глиноземистого цемента, расширяющейся добавки и ис-
кусственного боксита, А как итог исследований, предложена комплексная технология безотходной переработки карагандин углей.
практическая ценность работы. Разработанный автором учный подход к созданию эффективной технологии обогащения переработки и рационального использования углей с учетом органе—минерального состава как практическое применение т нологической минералогии позволил решить следующие задачи
использовать результаты исследований органо-минера ной обогатимости и технологических свойств карагандинских лей при расчете показателей угольных шихт КарМК;
разработать с учетом петрографического состава ка ганцинских углей рациональную технологическую и водно-шла вую схемы их обогащения, оптимизировать параметры работы таиионного и фильтрационного отделений и углеобогатительь фабрик в целом, модернизировать на этой основе технологик СФ № I КарМІ;
разработать технологию обогащения углей нижних плг
ва спецкокса, получить и испытать в промышленных условиям специальный кокс для электротермии фосфора и ферросплавої литейного производства и агломерации фосфоритов;
создать новую технологию подготовки к коксованию і рографически неоднородных углей, применительно к караган, ским углям;
разработать технологию получения новых нетрадицио: продуктов из отходов углеобогащения: глиноземистого цеме расширяющейся добавки и искусственного боксита;
предложить комплексную технологию безотходной пер
работки карагандинских углей;
разработать и внедрить методику прогноза качественно-количественных показателей органо-кинерального обогащения с учетом петрографической характеристики исходных'углей и реки-мов обогащения, а на этой основе качество кокса;
сконструировать некоторое новое оборудование цля повышения эффективности обогащения и подготовки к коксованию петрографически неоднородных углей.
Реализация результатов работы. Результаты исследований, представленные в виде технических решений и методических разработок, нашли следующее практическое применение.
Полученные автором данные об органо-минеральной обога-тимости углей основных шахт Карагандинского бассейна и разработанная система оценки потребительской ценности карагандинских углей по содержанию в них отощащих кошонентов и минеральных примесей, используются при разработке состава шихт О КарЖ.
Методика прогноза качественно-количественных показате-
лей.обобщения- с .учетом-Петрдр-рафических характеристик исхо-^__^_
дных углей, входящих в шихту на обогащение, ревдмов обогащения и взаимосвязей мезду петрографическими характеристиками концентрата и качеством кокса используется на КХіі КарЖ для расчетов показателей качества кокса при изменениях сырьевой угольно:д*базы коксования.
Отдельные элементы технологии орі'ино-:'<,янорального обогащения, разработанной для углей поименной спекаомости (ре-агентный режпы с испольмоад-шем кубовых остатков бутилового спирта, технологическая схема флотации с перечисткой тонко-цисперсной части флотоконцентрата), внедрены на ОФ if- I КарМК.
На 0Ф #' I внедрены такие модернизированные технологи^ как и водно-шламова я ехе(.;ы и, ь соответствии с полученными математическими моделями процессов флотаиии и фильтрования эти процессы интенсифицированы. Оптимизированы технологичс кие параметры процессов обогащения углей с целью увеличен выхода концентрата без ухудшения его качества.
Основные технические решения по модернизации технолог 0$ № I были заложены Гипрококсом в проект и реализованы щ строительстве ОФ Ш 2.
ііо результатам исследований органо-минеральной обога1; мости углей пониженной спекаекости в шихту НарІЖ внедрены отсевы-углей марок К и Kg, а также концентраты ЦОФ „Востот ная" из смеси углей марок К и ОС и длиннопламенные угли 1 баркольского месторождения.
В процессе совершенствования технологии подготовки П( рографически неоднородных углей к коксованию на КарЖ pea. зована новая технологическая схема с избирательным измелы нием, по которой измельчению после рассева подвергают тол; -крудные^нлассы_^шихты_для, коксования, ^перспективе, при р< конструкции и перекладке коксовых батарей предполагается . дрение схемы с частичным брикетированием дробленных крупн классов.
iio результатам исследований органо-шнеральной обога мости и технологических свойств углей нижних пластов кара динской свиты по разработанной технологии обогащения из у этих пластов получен концентрат, а из него специальный ко который успешно испытан цля электротермии фосфора, феррос вов, литейного производства и агломерации фосфоритов, чем окончательно доказана возможность и нужность тдя иароцног
II ' .
хозяйства получения' спещкокса ИЗ ЭТИХ уГЛс.'Й.
i'a.сработанные тохнололг.і получения из угольнкх отходов глиноземистого цемента, расширяющейся '.ооавки и искусственного (5оксита, а таюсь комплексная технология переработки карагандинских углей к:огуг случить о качестве исходных данных проектнігл институ^о;-,', леи разработке соответствующих проектов.
і4з технических решении, аащи'ценнь'х авторскими свидетельствами, на комбинате и чругих предприятиях внедрены: „Отсадочная машина для обогащения угля" (а.с. № 492994), ^Грохот" (а.с. № Эь2769), ^Устройство для отдуеки осадка с секторов дисковых вакуум-фильтров* (а.с. № І066І45 и № І2І4І57), „Способ обезводавания угольного флотоконцентрата" (а.с. № I67J592).
Фактический экономический эффект, подтверждающий докумен
тально после внедрения разработанной автором новой технологии
в виде изобретений и других технических решений, внедренных
на КарЖ, составил более 1,7 млн.рублей (здесь и далее.в це
нах 1990 г.). Существенный народно-хозяйственный эффект может
быть получен от внедрения предложенной технологии при рекон
струкции и строительстве^новых мощностей до ,обогащению_углеД
в Карагандинском бассейне, при реконструкции коксохимического производства и сооружении предприятий стройин.цустрии на базе отходов углеобогащения.
исновные положения, вынесенные автором на защиту:
а) метод оценки органо-минеральной обогатимости и груп
пировка по потребительской ценности карагандинских углей;
б) технология органо-минерального обогащения углей пони
женной спекаемости;
в) рекомендации по модернизапии и оптимизации технологии
обогащения угольных шихт на основе хорошо спекающихся углей,
в tow числе:
принципы модернизации технологической и всдно-шлаи. вой схем;
способы интенсификации процессов флотации рядовых обезвоживания обогащенных шламов из карагандинских углей;
метод оптимизации технологических процессов обогац ния углей для получения концентратов заданного органо-миь рального состава;
г) комплексная технология подготовки к коксованию пе
рографимески неоднородных шихт сочетанием процессов обога
ния, грохочения, избирательного измельчения, смешения И V
тичного брикетирования шихты;
д) технология сргано-шнерального обогащения углей и
них пластов и результаты ее промышленных испытаний;
е) технология комплексного использования и переработ
отходов добычи и обогащения карагандинских углей;
ж) технологические способы и технические средства дл
повышения эффективности обогащения, переработки и рациона
н.ого_использо'вания_карагащщндких углей.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывали и обсуждались на научно-технических советах НХЛ КарМК в I96b-Iib7 гг., на ежегодных научно-технических конференци профессорско-преподавательского состава кафедр обогащения полезных исг.їз:ае?ікх Карагандинского политехнического и Ка гандинского металлургического институтов в 1777-1^0 іч\ 13Э1-19до гг., h'j . асеїднил .углекокеозой секции НТь К/ХЛН (г.^ердловск, хЛо и ijo'/ гг.) по .*исеі:,ании кгфи ;рн обог щения поле.-іних ископаемых свердловского горного института (г.Сзоудлозск, i3?c-Iv74 гг.), на научно-практической коіі
ренции по комплексному использованию железорудного, полиметаллического и химического сырья Центрального Казахстана (г.Караганда, 1977 г.), на Всесоюзном совещании по безотходной технологии переработки полезных ископаемых (г.Звенигород, 1979 г.; г.Караганда, 1990 г.), на научных семинарах в ХМИ Щ КДМС и КазНИИуголь (г.Караганда, декабрь 1994 г.).
Устройство для отдувки осадка с секторов дисковых вакуум-фильтров и технология флотации рядовых и обезвоживания обогащенных шламов на 03 № I КарКК демонстрировались на ВДІІХ uXP, последняя работа удостоена бронзовой медали.
Публикации. Основное содержание диссертации oтpaeнo в 2-х монография:?, бропыре, 65 публикациях з различных научно--технических «уркалах и сборниках и 2-х депонированных статьях, новизна технологических способов и технических решений защищена 12 авторскими свидетельствами на изобретения. Материалы диссертации изложены также в 20 научных отчетах.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и библиографического списка из III наименований. Общий объем работы изложен на <ЬЗ страни-'Ірх^ашнописного"текста и содержит 29"рисунков и 61 таблицу.