13 июля 2020, Понедельник

О переработке экибастузских углей

Роман ЛАДУРЕНКО: «Брикетирование угля – оптимальное решение»

Техногенные отсевы – серьёзная проблема современной горнодобывающей промышленности. В угольной отрасли – шламы, штыбы и пыли. В металлургии – некондиционный подситовый рудный продукт мелких классов. Чаще всего, размер подобных отсевов не превышает 6 миллиметров. Накопления этих материалов не только занимают огромные площади, но и требуют специальных мер обращения с ними. Вследствие этого, колоссальные вложения, экологические штрафы, возмущение окружающего населения, недополучение прибыли от реализации основного товарного продукта. Что же со всем этим делать и как собственникам превратить отходы в дополнительную прибыль для предприятия? Об этом в интервью с учредителем ТОО «КонсалТТех», инженером-технологом, занимающимся проблемой переработки техногенных минеральных образований и, в частности, некондиционными классами экибастузских углей, Романом Ладуренко.

— Роман, в последнее время, среди угольщиков и металлургов весьма популярна тема переработки вторичных ресурсов.  

— Да, конечно. Уместнее всего будет ознакомить читателя, сформировав общее представление о технологиях. Если можно, давайте кратко остановимся на первичной стадии переработки, а потом рассмотрим основной передел.

Обогащение угля и других полезных ископаемых – это последовательный, определенный технологическим регламентом, ряд процессов, позволяющий получить конечный товарный продукт (концентрат), пригодный для использования в дальнейшей промышленной переработке. При обогащении происходит целевое извлечение полезного компонента из горной массы и отделение концентрата (либо нескольких полезных компонентов) от пустых пород.

Зачастую отсевы и прочие техногенные накопления недостаточно богаты полезным компонентом и не готовы к основному использованию, требуя предварительных переделов, включающих в себя обогащение некондиционных классов полезных ископаемых и их последующее брикетирование.

Достижением результата при обогащении различных ископаемых и их отсевов можно считать увеличение максимальной концентрации основного материала. Важным показателем эффективности является также максимальное обеднение хвостов. Таким образом, весь ценный продукт оказывается в товарных фракциях обогащаемого сырья. Существует множество методов обогащения, но основными являются – магнитный, флотационный и гравитационный. Последний является наиболее применяемым способом очистки углеродсодержащих и рудных горных масс.

Гравитационный метод обогащения – это процесс разделения минеральных зерен, отличающихся плотностью, размером или формой, отражающийся в различиях, характере, а также скорости их движения в среде под действием силы тяжести и сил сопротивления среды разделения.

Гравитационный метод включает в себя множество технологических процессов и целый ряд применяемого оборудования:

-отсадочные машины;

-тяжелосредное оборудование;

-концентрационные столы;

-винтовые сепараторы;

-флотационные установки;

-вибропневмосепараторы;

-аэродинмические сепараторы и прочие механизмы.

 

— Всех интересует применяемость мировых технологических трендов в привязке к местному продукту. Как складывается ситуация с переработкой угля конкретно в Казахстане?

— Если говорить о местных  проблемах с техногенными накопителями, то нашей компанией неоднократно тестировались различные пробы углей. Причем, начиная с рядовых углей и заканчивая вскрышными породами. Так, например, были проведены самостоятельные тесты на обогатимость вскрышных пород Экибастузского разреза, управляемого ТОО «Ангренсор Энерго». Зольность завезённого на исследования исходного материала составляла 58-62%. Естественно, применяемость подобной горной массы близится к нулю. Проведя тестовые обогащения, нами был получен продукт с зольностью около 37%, что позволит реализовать этот уголь по привлекательной цене. Учитывая, что рядовка, отгружаемая потребителям, чаще всего имеет показатели значительно хуже. Также были отработаны пробы с разреза «Богатырь». Были завезены 20 тонн материала разреза «Северный» с зольностью 49-53%. Особенность работ состояла в повышении калорийности до требуемых технических условий, зольности — концентрат не более 43% и коэффициенту извлекаемости углеродсодержащей массы не менее 65. Результаты тестов вполне удовлетворили заказчиков – средняя расчётная зольность концентрата 42,7%, выход полезной фракции 63,7%.

Отработаны были угли разрезов Сарыколь и Талдыколь. Вполне приличная обогатимость. При входящих параметрах золы в 38-43% (угольная мелочь 0-20 мм), были получены концентраты с золой 8,7-14%. Это совершенно другой материал, как по цене, так и по востребованности рынком. При  обогащении марки Т, разреза Жамантуз параметры калорийности концентрата показали 5870-6270 кКал/кг. Входящее же питание было с низкой калорийностью от 2800 до 3070 кКал/кг.

Кстати, ультрасовременный способ аэродинамической сепарации углей, как сырья для полукоксования с последующей активацией, уже тестируется компанией «КонсалТТех» в Павлодаре. Также вводится в эксплуатацию мини-комплекс в Украине, задача которого обогащение древесного угля, полученного методом карбонизации скорлупы грецкого ореха. Причем, и в том, и в другом случае идет речь об обогащении достаточно богатых материалов с зольностью от 4,5 до 8%, являющихся уже концентратами. Результаты, требуемого техническими условиями обогащения – зольность целевых фракций 1,8 – 3,5%. Говоря же о рядовых углях, с зольностью 32-48%, в частности Экибастузского месторождения, следует отметить актуальную доступность для горняков самого недорогого, удобного и простого процесса обогащения, дающего великолепные результаты, как по аэродинамике, так и по вибропневмосепарации. Мы имеем возможность отработать индивидуальную технологию обогащения под самые капризные пожелания заказчиков.

Также, для наших земляков, в частности, коллег с «Майкубен-Вест», да, впрочем и для всех, кто сталкивается с повышенной влажностью горной массы при добыче угля марки Б3, мы можем предложить автономный, быстросборный комплекс на базе инновационных инфракрасных элементов. Причём, стоимость и энергоэффективность технологии оставляет позади всех, существующих конкурентов. При этом, оборудование категорически безопасно по взрывам и воспламенению угольной пыли. Энергия расходуется только на нагрев воды, не нагревая при этом исходный кусок угля. А для высоких летучих – это одно из самых существенных условий.

— Роман, поговорим о брикетировании. Насколько я понимаю, это один из самых выгодных и продуктивных методов переработки угля?

— На самом деле, не очень корректно говорить о нём, как о самом выгодном методе переработки. Каким бы сторонником брикетирования я не был. Для каждой задачи есть своё техническое решение. Зачастую – да. Единственный вариант продать – окусковать. Но, я бы рассматривал его в том случае, когда нет возможности просто использовать существующие мелкие классы. Брикетирование повышает востребованность материалов. Брикетирование увеличивает добавленную стоимость. Брикетирование позволяет заработать деньги на отходах. Но, при этом, оно так же требует вложений и компетенции. Без нормального технолога либо его качественного обучения этот процесс может стать суперэнергозатратным, капиталоёмким. Брикетирование по сути – механический процесс окускования мелкофракционных материалов (чаще всего – отходов) прессованием либо другим способом в уплотненный ком (кусок), заданных параметров, с плотностью, достаточной для транспортировки без разрушения к месту использования.

Оптимальный вариант для производителя – разработка собственных технических условий на различные типы брикетированных материалов и согласование с потребителем качественных характеристик, с учетом существующих параметров.

На самом деле, так называемая технология брикетирования без связующих, представляет собой процесс, в котором породы, сопутствующие, например, газовым углям либо целевым полезным ископаемым, отличающиеся максимальным содержанием минералов группы монтмориллонита, непосредственным образом участвуют в окусковании. То-есть, в роли связующих веществ, выступают содержащиеся в брикетируемых материалах пластичные компоненты, позволяющие получить прочный кусок, без добавления специальных вяжущих и клеящих веществ.

Основные преимущества брикетов:

-одинаковая форма и вес;

-улучшенная механическая прочность и транспортабельность;

-безотходность при применении;

-стабильность основных физико-химических характеристик;

-возможность направленно изменять требуемые свойства брикетов, за счет ввода в состав шихты различных добавок;

-улучшение длительности и интенсивности горения за счет требуемой газопроницаемости слоя;

-неограниченная сырьевая база и дешевизна исходного сырья;

-возможность использования всех видов мелкодисперсных отходов и многое другое.

Именно, возможность в процессе производства достигнуть заданных свойств, размеров, формы и веса, содействовало распространению и популяризации данной технологии переработки материалов в горнорудной и перерабатывающей промышленности.

Брикетирование позволяет задать определённый состав брикетируемой смеси и при этом получить продукт с необходимыми свойствами, которых, зачастую, не имеют входящие в него компоненты.

Особенно, если это отходы.

Все вышеназванные полезные свойства брикетов определяют обширную область применения технологий брикетирования.

Процесс брикетирования состоит из следующих технологических этапов, содержащих в себе от одной до нескольких производственных операций:

-подготовительный этап – предподготовка сырья к прессованию (подача питания БФ, дробление, сушка, дозировка компонентов брикетной шихты, ввод связующих веществ, их смешивание, нагрев либо охлаждение брикетной шихты перед прессованием);

– основной этап – прессование брикетной шихты с приложением требуемых усилий, определяемых в зависимости от физико-химических свойств, петрографического и минерального состава брикетируемого материала;

– этап доупрочнения «зеленых» брикетов – обработка «сырых» брикетов с целью быстрейшего их затвердевания (охлаждение, пропарка, карбонизация, сушка, монолитизация, восстановительный обжиг и др.);

– финальный этап – складирование, хранение и погрузка готовых брикетов

Итак, для лучшего понимания, приблизительная технологическая схема укрупнённо состоит из следующих процессов — измельчение предполагаемого питания, сушка (либо увлажнение) сырья до определенной технологическим регламентом влажности, ввод связующих и смешивание их с рабочей шихтой, прессование (валковый пресс, экструдер, штемпельный агрегат, гидравлический пресс, виброагрегат и прочие механизмы), доупрочнение полученных брикетов (сушка, монолитизация, пр.).

— Есть ли опыт брикетирования наших местных углей? Возможно ли надеяться собственникам угольных компаний, что когда-то вся пыль разрезов будет перерабатываваться и они перестанут платить экологам?

— Если говорить о наших экибастузских углях, то следует отметить, что их не только можно брикетировать, но, что особо важно, некоторые угли отлично брикетируются без связующих компонентов. В течение многолетних исследований нами было разработано прессующее оборудование, способное радикально механоактивировать частицы в процессе их прохождения от приёмного бункера до выходного отверстия фильеры. Говоря доступным языком, создаются условия, при которых шихта подвергается многократной обработке при комплексном воздействии давления, температуры, напряжения сдвиговых деформаций и непрерывной гомогенизации шихты.

Брикетировали и экструдерами, и валковым прессом – всё получается. Тестировали богатырские угли, ангренсорские, майкубенские, сарыкольские, жамантузские, шубаркульские – брикетируется всё.

Также работали с аспирационными пылями, углеродными отходами, красным шламом, углистой пеной и со многими мелкодисперсными отходами.

Что хотелось бы сказать читателям. Не нужно бояться. Главное и первичное – суметь правильно сформулировать задачу. Что мы хотим и зачем. А как этого добиться – станет понятно в процессе. Притом, на сегодняшний день невероятное количество информации есть в Интернете – как о технологиях, так и о компаниях, готовых сопроводить ваш проект от начала до запуска. Думаю, в ближайшее время придет осознание, что у нас под ногами лежат потрясающие богатства. Переработка вторичных месторождений – невероятная возможность при минимальных вложениях заработать и при этом улучшить экологическую обстановку местности, в которой мы проживаем.

Беседовал Виталий АСЕЕВ.

Фото автора.