[go: up one dir, main page]

RU2835405C1 - Method of gravity-washing separation of coals - Google Patents

Method of gravity-washing separation of coals Download PDF

Info

Publication number
RU2835405C1
RU2835405C1 RU2024118406A RU2024118406A RU2835405C1 RU 2835405 C1 RU2835405 C1 RU 2835405C1 RU 2024118406 A RU2024118406 A RU 2024118406A RU 2024118406 A RU2024118406 A RU 2024118406A RU 2835405 C1 RU2835405 C1 RU 2835405C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coal
concentrate
enrichment
washing
waste
Prior art date
Application number
RU2024118406A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Андреевич Бураков
Станислав Константинович Попов
Андрей Иванович Горбунов
Ирина Сергеевна Никитина
Андрей Юрьевич Бураков
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Application granted granted Critical
Publication of RU2835405C1 publication Critical patent/RU2835405C1/en

Links

Abstract

FIELD: performing operations.
SUBSTANCE: proposed invention relates to dressing of minerals used in preparation of power-generating solid fuel for combustion and can be used for separation of brown and bituminous coals at early stage of coalification using highly mineralized water sources of natural origin in order to obtain coal concentrate with low ash content and sulphur content and high combustion heat. Method of gravity-washing separation of coals includes crushing of initial coal and its screening, subsequent heavy-medium separation with production of concentrated coal and dressing wastes, their washing, mixing and drying. Crushing and screening is performed to produce coal with size of 0-3.25 mm. Heavy-medium separation with obtaining concentrate of enriched coal and dressing wastes is carried out in solution of natural underground chloride sodium brine with density of 1160-1175 kg/m3 or solution of water of surface highly mineralized lakes with density of 1160-1210 kg/m3. Concentrate of enriched coal and enrichment wastes are washed separately with total mineralization of not more than 1000 mg/dm3, then, excess flushing water, concentrated coal and dressing wastes are mixed. Drying of the obtained mixture is carried out in a drying pipe with a drying agent with an inlet temperature of 700-750 °C and with outlet temperature of 90-100 °C.
EFFECT: increasing the efficiency of gravity enrichment by increasing the amount of enriched coal concentrate obtained by separating valuable rock from enrichment waste.
1 cl, 1 dwg, 4 tbl

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, применяемого в рамках подготовки энергетического твёрдого топлива к сжиганию и может быть использовано для сепарации бурых и каменных углей ранней стадии углефикации с применением высокоминерализованных водных источников природного происхождения с целью получения угольного концентрата с низкими показателями зольности и содержания серы, и повышенной теплотой сгорания.The invention relates to the field of mineral enrichment, used in the preparation of solid energy fuel for combustion and can be used for the separation of brown and hard coals of an early stage of coalification using highly mineralized water sources of natural origin in order to obtain coal concentrate with low ash and sulfur content and increased heat of combustion.

Уровень техникиState of the art

Известен способ сухого обогащения высокозольного угля (патент RU № 2651827, публ. 24.04.2018, МПК B07B9/00), который предусматривает измельчение обрабатываемого угля до крупности менее 5 мм и одновременную сушку в измельчающем агрегате с контролируемой атмосферой, после чего измельченный продукт подвергают обеспыливанию пневматической классификацией, затем осуществляют электростатическую сепарацию для частичного удаления зольной фракции, затем полученный электростатической сепарацией концентрат подвергают среднетемпературному пиролизу путем нагрева в контролируемой атмосфере, полученный полукокс подвергают сухой магнитной сепарации для удаления зольной фракции. A method for dry enrichment of high-ash coal is known (RU patent No. 2651827, published on 24.04.2018, IPC B07B9/00), which involves grinding the processed coal to a size of less than 5 mm and simultaneously drying it in a grinding unit with a controlled atmosphere, after which the ground product is subjected to dust removal by pneumatic classification, then electrostatic separation is carried out to partially remove the ash fraction, then the concentrate obtained by electrostatic separation is subjected to medium-temperature pyrolysis by heating in a controlled atmosphere, the resulting semi-coke is subjected to dry magnetic separation to remove the ash fraction.

Недостатками данного технического решения являются высокие энергетические затраты на осуществление электростатической сепарации и организацию процесса среднетемпературного пиролиза, а также наличие высокозольных отходов, содержащих ценный продукт – горючую массу угля.The disadvantages of this technical solution are the high energy costs for the implementation of electrostatic separation and the organization of the medium-temperature pyrolysis process, as well as the presence of high-ash waste containing a valuable product - the combustible mass of coal.

Известен способ гравитационного обогащения угля (авторское свидетельство SU № 1069607, публ. 23.01.1984, МПК B03B5/30), включающий отделение угля от примесей в тяжёлой углеводородной галогенсодержащей жидкости, выбранной из группы, включающей 1,1,2-трихлор-1,2,2-трифторэтан, 1,1-дихлор-1,2,2,2-тетрафторэтан, трихлорфторметан, выведение продуктов разделения.A method for gravity enrichment of coal is known (Author's Certificate SU No. 1069607, published on 23.01.1984, IPC B03B5/30), which includes separating coal from impurities in a heavy hydrocarbon halogen-containing liquid selected from the group including 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroethane, 1,1-dichloro-1,2,2,2-tetrafluoroethane, trichlorofluoromethane, and removing the separation products.

Недостатками данного технического решения являются токсичность жидкостей, выступающих в качестве тяжёлой среды в процессе гравитационного обогащения, а также наличие высокозольных отходов, содержащих ценный продукт – горючую массу угля, загрязнение концентрата угля токсичной тяжёлой средой.The disadvantages of this technical solution are the toxicity of liquids acting as a heavy medium in the process of gravity enrichment, as well as the presence of high-ash waste containing a valuable product - combustible coal mass, contamination of coal concentrate with a toxic heavy medium.

Известен способ гравитационного обогащения (патент RU № 2511310, публ. 10.04.2014, МПК B03B5/12), осуществляемый с применением водной среды полиминеральных, полидисперсных смесей, содержащих частицы различной плотности, включает подачу исходного материала в виде густой суспензии в придонную зону концентратора, подачу разрыхляющей воды; разделение материала под действием гравитационных сил на легкую и тяжелую фракции, концентрацию частиц высокой плотности внизу рабочего пространства и периодическую разгрузку тяжелой фракции. Обеспечивают прохождение материала в горизонтальном направлении сплошным потоком в виде сплошного тонкого слоя в кольцевом зазоре, расходящегося от центра с одновременной подачей в него восходящего потока воды. Осуществляют воздействие вибрациями на весь объем материала и перемещение частиц высокой плотности вследствие сегрегационного процесса вниз слоя движущегося горизонтально материала с концентрацией их на нижней поверхности рабочего пространства.A known method of gravity concentration (patent RU No. 2511310, published 10.04.2014, IPC B03B5/12) is carried out using an aqueous medium of polymineral, polydisperse mixtures containing particles of different density, includes feeding the source material in the form of a thick suspension into the bottom zone of the concentrator, feeding loosening water; separating the material under the action of gravitational forces into light and heavy fractions, concentrating high-density particles at the bottom of the working space and periodically unloading the heavy fraction. The material is passed in a horizontal direction in a continuous flow in the form of a continuous thin layer in an annular gap diverging from the center with the simultaneous supply of an ascending flow of water into it. The entire volume of the material is exposed to vibrations and high-density particles are moved downwards due to the segregation process of the layer of horizontally moving material with their concentration on the lower surface of the working space.

Недостатками данного способа являются сложность приготовления полиминеральных, полидисперсных смесей, необходимость их восстановления, а также наличие высокозольных отходов, содержащих ценный продукт – горючую массу угля, загрязнение концентрата угля токсичной тяжёлой средой, затраты энергии на процесс вибрационного воздействия.The disadvantages of this method are the complexity of preparing polymineral, polydisperse mixtures, the need to restore them, as well as the presence of high-ash waste containing a valuable product - combustible coal mass, contamination of coal concentrate with a toxic heavy environment, and energy costs for the vibration process.

Известны способы обогащения углей в гравитационных сепараторах барабанного (вертикальных и горизонтальных), конусного, корытного типов с применением в качестве тяжёлой среды: суспензий, где в качестве утяжеляющего материала используют магнетит, кварцевый песок, сланцевые породы, лесс, барит, пирит, ферросилиций, галенит, глина (см. В.М. Авдохин. Обогащение углей /учебник для вузов в 2 т. – М.: Издательство «Горная книга» // 2012. Т. №1. Процессы и машины – 424 с.; Н.И. Воробьев. Обогащение полезных ископаемых / Н.И. Воробьев, Д.М. Новик //Минск : БГТУ, 2008. – 174 с.; М.С. Клейн, Т.Е. Вахонина. Технология обогащения углей, учеб. пособие // [Электронный ресурс] Кемерово: КузГТУ, 2011 – 128 с.); жидкостей органического происхождения, таких как трихлорэтан, пятихлорэтан, диброметан, бромоформ, ацетилентетрабромид, трихлорфторметан, четырёххлористый углерод (см. И.А. Ощепков. Натриевые соли низших карбоновых кислот – активизаторы гравитационного обогащения углей в водных тяжёлых средах / И.А. Ощепков, Г.Л. Евменова // Вестник КГТУ, 4(74), 2009 г., с. 42 – 48; Н.И. Воробьев. Обогащение полезных ископаемых / Н.И. Воробьев, Д.М. Новик // Минск : БГТУ, 2008. – 174 с.; М.С. Клейн, Т.Е. Вахонина. Технология обогащения углей, учеб. пособие // [Электронный ресурс] Кемерово: КузГТУ, 2011 – 128 с; Г.Р. Монгуш. Изменение физико-химических свойств мелокодисперсного угля Каа-хемского месторождения при обогащении в тяжёлых средах / Г.Р. Монгуш, Т.В. Сапелкина, Л.Х. Тасоол // Успехи современного естествознания. 2018. № 12. с. 14–19); высокоплотных жидкостей минерального происхождения, таких как хлористый кальций, хлористый цинк, йодистая ртуть, йодистый калий (см. И.А. Ощепков. Натриевые соли низших карбоновых кислот – активизаторы гравитационного обогащения углей в водных тяжёлых средах / И.А. Ощепков, Г.Л. Евменова // Вестник КГТУ, 4(74), 2009 г., с. 42 – 48; Н.И. Воробьев. Обогащение полезных ископаемых / Н.И. Воробьев, Д.М. Новик // Минск : БГТУ, 2008. – 174 с.; М.С. Клейн, Т.Е. Вахонина. Технология обогащения углей, учеб. пособие // [Электронный ресурс] Кемерово: КузГТУ, 2011 – 128 с; Г.Р. Монгуш. Изменение физико-химических свойств мелокодисперсного угля Каа-хемского месторождения при обогащении в тяжёлых средах / Г.Р. Монгуш, Т.В. Сапелкина, Л.Х. Тасоол // Успехи современного естествознания. 2018. № 12. с. 14–19).There are known methods of coal enrichment in gravity separators of drum (vertical and horizontal), cone, trough types using as a heavy medium: suspensions, where magnetite, quartz sand, shale rocks, loess, barite, pyrite, ferrosilicon, galena, clay are used as a weighting material (see V.M. Avdokhin. Coal enrichment / a textbook for universities in 2 volumes. - M .: Publishing house "Gornaya kniga" // 2012. Vol. No. 1. Processes and machines - 424 p.; N.I. Vorobyov. Beneficiation of minerals / N.I. Vorobyov, D.M. Novik // Minsk: BSTU, 2008. - 174 p.; M.S. Klein, T.E. Vakhonina. Coal enrichment technology, a tutorial // [Electronic resource] Kemerovo: KuzGTU, 2011 – 128 pp.); liquids of organic origin, such as trichloroethane, pentachloroethane, dibromethane, bromoform, acetylenetetrabromide, trichlorofluoromethane, carbon tetrachloride (see I.A. Oshchepkov. Sodium salts of lower carboxylic acids – activators of gravity enrichment of coals in aqueous heavy media / I.A. Oshchepkov, G.L. Evmenova // Bulletin of KSTU, 4(74), 2009, pp. 42–48; N.I. Vorobyov. Beneficiation of minerals / N.I. Vorobyov, D.M. Novik // Minsk: BSTU, 2008. – 174 p.; M.S. Klein, T.E. Vakhonina. Coal enrichment technology, study guide // [Electronic resource] Kemerovo: KuzSTU, 2011 – 128 s; G.R. Mongush. Changes in the physicochemical properties of fine coal from the Kaa-khem deposit during enrichment in heavy media / G.R. Mongush, T.V. Sapelkina, L.Kh. Tasoool // Advances in modern natural science. 2018. No. 12. pp. 14–19); high-density liquids of mineral origin, such as calcium chloride, zinc chloride, mercury iodide, potassium iodide (see I.A. Oshchepkov. Sodium salts of lower carboxylic acids – activators of gravity beneficiation of coal in aqueous heavy media / I.A. Oshchepkov, G.L. Evmenova // Bulletin of KSTU, 4(74), 2009, pp. 42–48; N.I. Vorobyov. Beneficiation of minerals / N.I. Vorobyov, D.M. Novik // Minsk: BSTU, 2008. – 174 p.; M.S. Klein, T.E. Vakhonina. Coal beneficiation technology, textbook // [Electronic resource] Kemerovo: KuzSTU, 2011 – 128 p.; G.R. Mongush. Changes in the physicochemical properties of fine coal from the Kaa-Khem deposit during enrichment in heavy media / G.R. Mongush, T.V. Sapelkina, L.Kh. Tasoool // Advances in modern natural science. 2018. No. 12. pp. 14–19).

Недостатками описанных выше технических решений являются сложность приготовления жидкостей и суспензий, используемых в качестве тяжёлой среды, токсичность жидкостей, наличие трудностей при эксплуатации и регенерации жидкостей и суспензий, унос частиц-утяжелителей и кристаллов солей в концентрат и отходы, наличие высокозольных отходов, содержащих ценный продукт – горючую массу угля.The disadvantages of the technical solutions described above are the complexity of preparing liquids and suspensions used as a heavy medium, the toxicity of liquids, the presence of difficulties in the operation and regeneration of liquids and suspensions, the removal of weighting particles and salt crystals into the concentrate and waste, the presence of high-ash waste containing a valuable product - the combustible mass of coal.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ обогащения углей в гравитационных сепараторах барабанного (вертикальных и горизонтальных), конусного, корытного типов с применением в качестве тяжёлой среды однофазных высокоминерализованных водных растворов природного происхождения (см. И.А. Бураков, А.Ю. Бураков, И.С. Никитина, Аунг Х.Н., Йе В.А., Аунг К.М. «Оценка возможности применения подземных природных хлоридных натриевых рассолов в рамках реализации процессов гравитационного обогащения энергетических углей Республики Союз Мьянма», «Энергосбережение и водоподготовка», №6 (134), 2021, с. 4 – 9.), согласно которому предварительно подготовленный по классу крупности исходный уголь (разбивка по размерам производилась в диапазонах 0 – 500 мкм и 1 – 2 мм) помещают в рабочую зону сепаратора, заполненную тяжёлой средой (природным подземным хлоридным натриевым рассолом плотностью 1160 – 1165 кг/м3). Разделение на концентрат (более лёгкий продукт с пониженной зольностью и повышенной теплотой сгорания) и отходы (более тяжёлый продукт с пониженной теплотой сгорания и повышенной зольностью) производят за счёт гравитационных сил. Концентрат собирают с поверхности тяжёлой среды, промывают водой общим солесодержанием 15 – 250 мг/дм3, высушивают до постоянной массы и затем используют в качестве энергетического топлива.The closest in technical essence to the proposed invention is a method for enriching coals in gravity separators of drum (vertical and horizontal), cone, trough types using single-phase highly mineralized aqueous solutions of natural origin as a heavy medium (see I.A. Burakov, A.Yu. Burakov, I.S. Nikitina, Aung H.N., Ye W.A., Aung K.M. “Assessment of the possibility of using underground natural sodium chloride brines in the framework of the implementation of gravity enrichment processes for energy coals of the Republic of the Union of Myanmar”, “Energy Saving and Water Treatment”, No. 6 (134), 2021, pp. 4–9.), according to which the original coal, pre-prepared by size class (the breakdown by size was made in the ranges of 0–500 μm and 1–2 mm), is placed in the working area of the separator filled with a heavy medium (natural underground sodium chloride brine with a density of 1160 – 1165 kg/ m3 ). Separation into concentrate (a lighter product with reduced ash content and increased calorific value) and waste (a heavier product with reduced calorific value and increased ash content) is carried out by gravitational forces. The concentrate is collected from the surface of the heavy medium, washed with water with a total salt content of 15 – 250 mg/ dm3 , dried to a constant weight and then used as energy fuel.

Недостатками настоящего технического решения являются низкая эффективность процессов гравитационного обогащения вследствие образования высокозольных отходов в количестве 35,20 – 42,22% от исходного угля, содержащих ценный продукт – горючую массу угля в количестве 77,78 – 85,17 %.The disadvantages of the present technical solution are the low efficiency of gravity enrichment processes due to the formation of high-ash waste in the amount of 35.20 – 42.22% of the original coal, containing a valuable product – the combustible mass of coal in the amount of 77.78 – 85.17%.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Технической задачей предлагаемого изобретения является уменьшение показателей зольности в обрабатываемом угле за счёт значительного сокращения высокозольных отходов, содержащих ценный продукт.The technical objective of the proposed invention is to reduce the ash content in processed coal by significantly reducing high-ash waste containing valuable product.

Технический результат заключается в повышении эффективности гравитационного обогащения за счет повышения количества получаемого концентрата обогащённого угля путём выделения ценной породы из отходов обогащения.The technical result consists in increasing the efficiency of gravity enrichment by increasing the amount of enriched coal concentrate obtained by separating valuable rock from enrichment waste.

Это достигается тем, что в известном способе гравитационно-промывочной сепарации углей, заключающимся в дроблении исходного угля и его грохочении для получения требуемой крупности угля, последующей тяжелосредной сепарации на концентрат обогащённого угля и отходы обогащения, промывке, смешении и сушке, дробление и грохочение осуществляют с получением крупности угля размером 0 – 3,25 мм, тяжёлосредную сепарацию на концентрат обогащённого угля и отходы обогащения проводят в тяжёлой высокоминерализованной среде природного происхождения плотностью 1160 – 1210 кг/м3 (в растворе природного подземного хлоридного натриевого рассола плотностью 1160 – 1175 кг/м3 или растворе воды поверхностных высокоминерализованных озёр плотностью 1160 – 1210 кг/м3), после чего осуществляют отдельную промывку концентрата обогащённого угля и отходов обогащения водой с общей минерализацией не более 1000 мг/дм3, далее осуществляют смешение промытого концентрата обогащённого угля и промытых отходов обогащённого угля в виде пульпы, полученной из избытка промывочной воды, концентрата обогащённого угля и отходов обогащения, далее осуществляют сушку полученной смеси (состав смеси: избыток промывочной воды, концентрат обогащённого угля, отходы обогащения). Для сушки применяют трубу-сушилку с сушильным агентом (дымовыми газами) с температурой на входе 700 – 750°С и с температурой на выходе 90 – 100°С.This is achieved by the fact that in the known method of gravity-washing separation of coals, which consists of crushing the original coal and screening it to obtain the required coal size, subsequent heavy-medium separation into enriched coal concentrate and enrichment waste, washing, mixing and drying, crushing and screening are carried out to obtain a coal size of 0 - 3.25 mm, heavy-medium separation into enriched coal concentrate and enrichment waste is carried out in a heavy highly mineralized medium of natural origin with a density of 1160 - 1210 kg / m 3 (in a solution of natural underground sodium chloride brine with a density of 1160 - 1175 kg / m 3 or a solution of water from surface highly mineralized lakes with a density of 1160 - 1210 kg / m 3 ), after which a separate washing of the enriched coal concentrate is carried out and waste from enrichment with water with a total mineralization of no more than 1000 mg/ dm3 , then the washed concentrate of enriched coal and washed waste from enriched coal are mixed in the form of a pulp obtained from excess washing water, concentrate of enriched coal and waste from enrichment, then the resulting mixture is dried (mixture composition: excess washing water, concentrate of enriched coal, waste from enrichment). For drying, a drying pipe with a drying agent (flue gases) with an inlet temperature of 700–750°C and an outlet temperature of 90–100°C is used.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема системы, реализующей процесс гравитационно-промывочного обогащения.The essence of the invention is explained by a drawing, which shows a diagram of a system implementing the process of gravity-washing enrichment.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Система гравитационно-промывочного обогащения содержит блок подготовки угля по гранулометрическому составу 1, соединенный с блоком обогащения угля 2. The gravity-washing enrichment system contains a coal preparation unit according to granulometric composition 1, connected to a coal enrichment unit 2.

Блок подготовки угля по гранулометрическому составу 1 содержит блок дробления угля 3, представленный дробилками молоткового типа, и систему грохочения (отсева) угля 4, представленную инерционными наклонными грохотами (вибрационными с круговыми вибрациями). Блок обогащения угля 2 содержит систему основного процесса обогащения (сепарации в тяжёлой высокоминерализованной среде) 5, представленную сепаратором (корытного, барабанного, конусного типа), трубопровод подачи промывочной воды 6, блок промывки концентрата 7, представленный баковой ёмкостью, с отсекающими решётками, блок промывки отходов 8, представленный баковой ёмкостью, с отсекающими решётками, блок смешения и сушки 9, представленный трубой-сушилкой.The block for preparing coal by granulometric composition 1 contains a coal crushing block 3, represented by hammer crushers, and a coal screening (screening) system 4, represented by inertial inclined screens (vibrating with circular vibrations). The coal enrichment block 2 contains a system of the main enrichment process (separation in a heavy highly mineralized medium) 5, represented by a separator (trough, drum, cone type), a pipeline for feeding washing water 6, a concentrate washing block 7, represented by a tank tank, with cut-off grates, a waste washing block 8, represented by a tank tank, with cut-off grates, a mixing and drying block 9, represented by a drying pipe.

При этом к выходу блока дробления угля 3 подключен вход системы грохочения (отсева) угля 4, первый выход которой соединен со входом блока дробления угля 3, а второй выход подключен к системе основного процесса обогащения 5, первый выход которого соединен со входом блока промывки концентрата 7, а второй выход подключен ко входу блока промывки отходов 8. In this case, the input of the coal screening (screening) system 4 is connected to the output of the coal crushing unit 3, the first output of which is connected to the input of the coal crushing unit 3, and the second output is connected to the main enrichment process system 5, the first output of which is connected to the input of the concentrate washing unit 7, and the second output is connected to the input of the waste washing unit 8.

К блокам промывки концентрата 7 и промывки отходов 8 с одной стороны подсоединен трубопровод подачи промывочной воды 6, а с другой – трубопроводы вывода отработанных промывочных вод (ОПВ). Выход блока промывки концентрата 7 соединен с первым входом блока смешения и сушки 9, второй вход которого соединен с выходом блока промывки отходов 8. Выход блока смешения и сушки 9 выполнен с возможностью передачи обогащённого угольного продукта потребителю, на систему окусковывания, либо на дальнейшую переработку.The concentrate washing unit 7 and the waste washing unit 8 are connected on one side to a wash water supply pipeline 6, and on the other side to waste wash water discharge pipelines (WWD). The outlet of the concentrate washing unit 7 is connected to the first inlet of the mixing and drying unit 9, the second inlet of which is connected to the outlet of the waste washing unit 8. The outlet of the mixing and drying unit 9 is designed with the possibility of transferring the enriched coal product to the consumer, to the agglomeration system, or for further processing.

Способ гравитационно-промывочной сепарации углей осуществляется следующим образом.The method of gravity-washing separation of coals is carried out as follows.

Исходный уголь (бурый с содержанием зольности до 50% на рабочую массу, либо каменный ранней стадии углефикации с содержанием зольности до 20% на рабочую массу), доставленный с разрабатываемого месторождения подают на блок подготовки угля по гранулометрическому составу 1. Там, пройдя магнитные сепараторы для очистки от инородных железосодержащих частиц, исходный уголь подают на блок дробления угля 3. Дробление проводится в целях уменьшения размера угля до значений 0 – 3,25 мм (указанный размер позволяет разделять исходный уголь на концентрат и отходы. При более крупных размерах обогащаемой среды либо вся, либо большая часть угля переходит в отходы). The initial coal (brown coal with an ash content of up to 50% of the working mass, or early stage hard coalification with an ash content of up to 20% of the working mass), delivered from the developed deposit, is fed to the coal preparation unit according to granulometric composition 1. There, after passing through magnetic separators to remove foreign iron-containing particles, the initial coal is fed to the coal crushing unit 3. Crushing is carried out in order to reduce the coal size to values of 0 - 3.25 mm (the specified size allows separating the initial coal into concentrate and waste. With larger sizes of the enriched medium, either all or most of the coal goes to waste).

Раздробленный уголь далее подают в систему грохочения (отсева) угля 4, где некондиционный (размером более 3,25 мм) уголь отправляется обратно в блок дробления угля 3 в поток исходного не дроблёного угля. Это предотвращает попадание на блок обогащения угля 2 более крупных частиц.The crushed coal is then fed to the coal screening (screening) system 4, where the substandard coal (over 3.25 mm in size) is sent back to the coal crushing unit 3 into the flow of the original uncrushed coal. This prevents larger particles from reaching the coal enrichment unit 2.

Далее уголь подают в блок обогащения 2, где он загружается в рабочую зону системы основного процесса обогащения 5 (гравитационного сепаратора корытного, барабанного горизонтального, конусного типа) с налитой туда высокоминерализованной тяжёлой средой природного происхождения (природные подземные хлоридные натриевые рассолы плотностью 1160 – 1175 кг/м3; либо воды поверхностных высокоминерализованных озёр плотностью 1160 – 1210 кг/м3).Next, the coal is fed into enrichment unit 2, where it is loaded into the working area of the main enrichment process system 5 (gravity separator of trough, horizontal drum, cone type) with highly mineralized heavy medium of natural origin poured into it (natural underground sodium chloride brines with a density of 1160 - 1175 kg/ m3 ; or waters of highly mineralized surface lakes with a density of 1160 - 1210 kg/ m3 ).

При контакте с тяжёлой средой под действием гравитационных сил обрабатываемый уголь разделяется по плотности: более плотная часть (минерализованная) собирается в нижней части сепаратора, менее плотная часть (горючая) всплывает на поверхность. When in contact with a heavy environment, under the influence of gravitational forces, the processed coal is separated by density: the denser part (mineralized) collects in the lower part of the separator, the less dense part (combustible) floats to the surface.

Из рабочей зоны системы основного процесса обогащения 5 извлекают отдельно всплывшую часть – концентрат обогащённого угля (через перекидной порог); отдельно утонувшую часть – отходы обогащения (через породную камеру, либо посредством элеваторного колеса, либо с помощью конвейера (в зависимости от типа сепаратора).From the working area of the main enrichment process system 5, the floating part – enriched coal concentrate – is extracted separately (through a throw-over threshold); the sunken part – enrichment waste – is extracted separately (through a rock chamber, or by means of an elevator wheel, or using a conveyor (depending on the type of separator).

Извлечённые из тяжёлой высокоминерализованной водной среды природного происхождения концентрат обогащённого угля и отходы после контакта с тяжёлой средой становятся более хрупкими (коэффициент размолоспособности увеличивается в зависимости от типа обогащаемого исходного угля на 0,3 – 0,4 - см. таблицу 1). The concentrate of enriched coal and waste extracted from a heavy, highly mineralized aqueous environment of natural origin become more brittle after contact with the heavy environment (the grindability coefficient increases depending on the type of enriched initial coal by 0.3–0.4 – see Table 1).

И концентрат, и отходы подают в узлы вспомогательной промывки: соответственно в блок промывки концентрата 7 и блок промывки отходов 8. Промывку осуществляют водой с общим солесодержанием 15 – 1000 мг/дм3, подаваемой из трубопровода подачи промывочной воды 6. Это позволяет практически исключить образование высокозольных отходов обогащения, содержащих ценный продукт, повысить количество получаемого обогащённого угля. За счёт контакта обогащаемого угля с тяжёлой высокоминерализованной средой и последующей промывки достигается снижение зольности как в концентрате, так и в отходах до значений 5 – 10% в зависимости от типа угля.Both concentrate and waste are fed to auxiliary washing units: concentrate washing unit 7 and waste washing unit 8, respectively. Washing is performed with water with a total salt content of 15–1000 mg/ dm3 , fed from the washing water supply pipeline 6. This allows to practically eliminate the formation of high-ash enrichment waste containing valuable product, and to increase the amount of enriched coal obtained. Due to the contact of the coal being enriched with a heavy, highly mineralized environment and subsequent washing, the ash content in both the concentrate and waste is reduced to values of 5–10%, depending on the type of coal.

После проведения промывки зольность на рабочую массу в концентрате обогащённого угля варьируется в пределах 3,6 – 6,0% (при исходной 13,0 – 24,6%) (см. табл. 2), а в отходах обогащения в пределах 6,4 – 10,2% (при зольности отходов без промывки 25,7 – 35,2%). After washing, the ash content of the working mass in the enriched coal concentrate varies within the range of 3.6–6.0% (with the initial 13.0–24.6%) (see Table 2), and in the enrichment waste within the range of 6.4–10.2% (with the ash content of the waste without washing being 25.7–35.2%).

Полученный промытый концентрат и промытые отходы подают в блок смешения и сушки 9, где осуществляют смешение промытого концентрата обогащённого угля и промытых отходов обогащённого угля в виде пульпы, полученной из избытка промывочной воды, концентрата обогащённого угля и отходов обогащения.The obtained washed concentrate and washed waste are fed to the mixing and drying unit 9, where the washed concentrate of enriched coal and the washed waste of enriched coal are mixed in the form of a pulp obtained from excess washing water, concentrate of enriched coal and enrichment waste.

Далее осуществляют сушку полученной смеси (состав смеси: избыток промывочной воды, концентрат обогащённого угля, отходы обогащения). Для сушки применяют трубу-сушилку с сушильным агентом (дымовыми газами) с температурой на входе 700 – 750°С и с температурой на выходе 90 – 100°С. Next, the resulting mixture is dried (mixture composition: excess wash water, enriched coal concentrate, enrichment waste). For drying, a drying pipe with a drying agent (flue gases) with an input temperature of 700–750°C and an output temperature of 90–100°C is used.

Отработанные промывочные воды различной минерализации и направляются на переработку. The waste washing waters have different mineralization levels and are sent for processing.

После блока смешения и сушки 9 готовый обогащённый угольный продукт с пониженной зольностью может подаваться потребителю либо на систему окусковывания, либо на дальнейшую переработку.After the mixing and drying unit 9, the finished enriched coal product with reduced ash content can be supplied to the consumer either for the agglomeration system or for further processing.

Экспериментально установлено, что в предлагаемом способе потери ценной горючей угольной породы на этапах гравитационной сепарации и промывки не превышают 3% массы.It has been experimentally established that in the proposed method, the loss of valuable combustible coal rock at the stages of gravitational separation and washing does not exceed 3% of the mass.

Примеры экспериментальной фиксации изменений коэффициента размолоспособности после извлечения из тяжёлой среды рабочей зоны сепаратора 5 согласно предлагаемому способу представлены в табл. 1.Examples of experimental recording of changes in the grindability coefficient after extraction from the heavy environment of the working zone of separator 5 according to the proposed method are presented in Table 1.

Таблица 1. Коэффициент размолоспособности различных типов углейTable 1. Grindability coefficient of different types of coal

Уголь, месторождение или бассейнCoal, deposit or pool Тип тяжёлой средыHeavy Medium Type Коэффициент размолоспособностиGrindability coefficient Исходный угольOriginal coal Концентрат обогащённого угляEnriched coal concentrate Б3, Подмосковный буроугольный бассейн РФB3, Moscow Region Brown Coal Basin of the Russian Federation Природные подземные хлоридные натриевые рассолы плотностью 1165 кг/м3 Natural underground sodium chloride brines with a density of 1165 kg/ m3 1,11,1 1,41.4 Д, Калева Республика МьянмаD, Kaleva Republic of Myanmar Природные подземные хлоридные натриевые рассолы плотностью 1165 кг/м3 Natural underground sodium chloride brines with a density of 1165 kg/ m3 0,90.9 1,21,2 Д, Зидди ТаджикистанD, Ziddi Tajikistan Вода озера Баскунчак плотностью 1210 кг/м3 The water of Lake Baskunchak has a density of 1210 kg/ m3 1,01.0 1,41.4

Примеры экспериментальной фиксации изменений зольности различных типов углей, полученные при реализации предлагаемого способа, представлены в таблице 2.Examples of experimental recording of changes in the ash content of various types of coal, obtained during the implementation of the proposed method, are presented in Table 2.

Таблица 2. Изменение зольности на рабочую массу угля после применения предлагаемого методаTable 2. Change in ash content per working mass of coal after application of the proposed method

Уголь, месторождение или бассейнCoal, deposit or pool Тип тяжёлой средыHeavy Medium Type Зольность на рабочую массу, %Ash content per working mass, % Исходный угольOriginal coal Концентрат до промывкиConcentrate before washing Концентрат после промывкиConcentrate after washing Отходы до промывкиWaste before washing Отходы после промывкиWaste after washing Б3, Подмосковный буроугольный бассейн РФB3, Moscow Region Brown Coal Basin of the Russian Federation Природные подземные хлоридные натриевые рассолы плотностью 1165 кг/м3 Natural underground sodium chloride brines with a density of 1165 kg/ m3 24,624.6 4,94.9 3,63.6 35,235.2 6,46.4 Д, Калева Республика МьянмаD, Kaleva Republic of Myanmar Природные подземные хлоридные натриевые рассолы плотностью 1165 кг/м3 Natural underground sodium chloride brines with a density of 1165 kg/ m3 13,313.3 6,56.5 5,05.0 25,725.7 10,210.2 Д, Зидди ТаджикистанD, Ziddi Tajikistan Вода озера Баскунчак плотностью 1210 кг/м3 The water of Lake Baskunchak has a density of 1210 kg/ m3 13,013.0 8,28.2 6,06.0 26,126.1 7,07.0

Примеры экспериментальной фиксации увеличения низшей теплоты сгорания на рабочую массу в смеси промытого концентрата и промытых отходов после процесса их сушки по сравнению с исходным обогащаемым углём в зависимости от вида угля достигает 5,7 МДж/кг. Примеры изменения значений теплоты сгорания согласно предлагаемому способу представлены в табл. 3.Examples of experimental fixation of the increase in the lower combustion heat per working mass in the mixture of washed concentrate and washed waste after the drying process compared to the initial enriched coal, depending on the type of coal, reaches 5.7 MJ/kg. Examples of changes in combustion heat values according to the proposed method are presented in Table 3.

Таблица 3. Изменение низшей теплоты сгорания углей после обогащения предложенным способом Table 3. Change in the net calorific value of coals after enrichment by the proposed method

Уголь, месторождение или бассейнCoal, deposit or pool Тип тяжёлой средыHeavy Medium Type Теплота сгорания низшая на рабочую массу, МДж/кгLower calorific value per working mass, MJ/kg Исходный угольOriginal coal Концентрат угля после обогащения и промывкиCoal concentrate after enrichment and washing Смесь (концентрат и отходы после обогащения и промывки)Mixture (concentrate and waste after enrichment and washing) Б3, Подмосковный буроугольный бассейн РФB3, Moscow Region Brown Coal Basin of the Russian Federation Природные подземные хлоридные натриевые рассолы плотностью 1165 кг/м3 Natural underground sodium chloride brines with a density of 1165 kg/ m3 15,215.2 21,321.3 20,920.9 Д, Калева Республика МьянмаD, Kaleva Republic of Myanmar Природные подземные хлоридные натриевые рассолы плотностью 1165 кг/м3 Natural underground sodium chloride brines with a density of 1165 kg/ m3 24,924.9 27,227.2 26,526.5 Д, Зидди ТаджикистанD, Ziddi Tajikistan Вода озера Баскунчак плотностью 1210 кг/м3 The water of Lake Baskunchak has a density of 1210 kg/ m3 27,327.3 32,232.2 32,032.0

Примеры экспериментальной фиксации сокращения высокозольных отходов, содержащих ценный продукт согласно предлагаемому способу представлены в табл. 4.Examples of experimental recording of the reduction of high-ash waste containing a valuable product according to the proposed method are presented in Table 4.

Таблица 4Table 4

Уменьшение количества высокозольных отходов, содержащих ценный продуктReduction of the amount of high-ash waste containing valuable product

Уголь месторождение или бассейнCoal deposit or basin Тип тяжёлой средыHeavy Medium Type Гравитационная сепарация в корытном сепаратореGravity separation in a trough separator Гравитационно-промывочный способ обогащенияGravity-washing method of enrichment Количество отходов, %Amount of waste, % Зольность отходов, %Ash content of waste, % Количество отходов, %Amount of waste, % Зольность отходов, %Ash content of waste, % Д, Калева Республики Союз МьянмаD, Kaleva Republic of the Union of Myanmar Природные подземные хлоридные натриевые рассолы плотностью 1165 кг/м3 Natural underground sodium chloride brines with a density of 1165 kg/ m3 35,2 - 39,2235.2 - 39.22 14,17 - 17,5514.17 - 17.55 3 - 53 - 5 80 - 9080 - 90 Б3, Подмосковный буроугольный бассейн РФB3, Moscow Region Brown Coal Basin of the Russian Federation Природные подземные хлоридные натриевые рассолы плотностью 1165 кг/м3 Natural underground sodium chloride brines with a density of 1165 kg/ m3 37, 2 - 41, 437, 2 - 41, 4 29,1 - 35,629.1 - 35.6 2 - 62 - 6 80 - 9080 - 90

Полученная по результатам этапов дробления и грохочения крупность угля размером 0 – 3,25 мм позволяет осуществлять разделение исходного угля на концентрат и отходы обогащения, что позволяет осуществить их раздельную промывку. Данное условие обеспечивает более глубокое обогащение и уменьшение конечного количества отходов (см. табл. 4).The coal size obtained as a result of the crushing and screening stages is 0–3.25 mm, which allows the separation of the initial coal into concentrate and enrichment waste, which allows for their separate washing. This condition ensures deeper enrichment and a reduction in the final amount of waste (see Table 4).

Проведение тяжёлосредной сепарации на концентрат обогащённого угля и отходы обогащения в высокоминерализованном водном растворе природного происхождения позволяет увеличить коэффициент размолоспособности обогащённого продукта (см. табл. 1), что повышает глубину промывки концентрата и отходов (см. табл. 4).Carrying out heavy-medium separation into enriched coal concentrate and enrichment waste in a highly mineralized aqueous solution of natural origin makes it possible to increase the grindability coefficient of the enriched product (see Table 1), which increases the depth of washing of the concentrate and waste (see Table 4).

Отдельная промывка концентрата обогащённого угля и отходов обогащения водой с общей минерализацией не более 1000 мг/дм3 приводит к снижению зольности как концентрата, так и отходов, что повышает качество полученного угля (увеличивает теплоту сгорания, см. табл. 2 – 4). Separate washing of enriched coal concentrate and enrichment waste with water with a total mineralization of no more than 1000 mg/ dm3 leads to a decrease in the ash content of both the concentrate and waste, which improves the quality of the obtained coal (increases the heat of combustion, see Tables 2–4).

Смешение избытка промывочной воды, концентрата обогащённого угля и отходов обогащения позволяет увеличить объём конечного товарного продукта.Mixing excess wash water, enriched coal concentrate and enrichment waste allows increasing the volume of the final commercial product.

Осуществление сушки полученной смеси (состав смеси: избыток промывочной воды, концентрат обогащённого угля, отходы обогащения) в трубе-сушилке с сушильным агентов (дымовыми газами) с температурой на входе 700 – 750°С и с температурой на выходе 90 – 100°С позволяет удалить лишнюю влагу из состава конечного товарного продукта, повысить теплоту сгорания товарного продукта (см. табл. 3).Drying the resulting mixture (mixture composition: excess wash water, enriched coal concentrate, enrichment waste) in a drying pipe with a drying agent (flue gases) with an inlet temperature of 700–750°C and an outlet temperature of 90–100°C allows removing excess moisture from the composition of the final commercial product and increasing the combustion heat of the commercial product (see Table 3).

Таким образом, за счёт проведения вспомогательной промывки отходов обогащения в предлагаемом способе достигается снижение зольности в отходах, что позволяет сократить количество ценной породы, которая уходит в отходы. За счёт смешивания получаемого в процессе обогащения концентрата с извлечённым из отходов путём применения дополнительной промывки ценным продуктом, достигается увеличение количества продукта с повышенной теплотой сгорания и с пониженным содержанием зольности, что позволяет повысить эффективность проведения процесса обогащения.Thus, by carrying out auxiliary washing of enrichment waste in the proposed method, a decrease in ash content in the waste is achieved, which allows to reduce the amount of valuable rock that goes to waste. By mixing the concentrate obtained in the enrichment process with the valuable product extracted from the waste by using additional washing, an increase in the amount of product with increased combustion heat and with reduced ash content is achieved, which allows to increase the efficiency of the enrichment process.

Использование изобретения позволяет повысить эффективность гравитационного обогащения за счет повышения количества получаемого концентрата обогащённого угля путём выделения ценной породы из отходов обогащения вследствие сочетания подготовки угля по крупности на начальном этапе, применения гравитационной сепарации в тяжёлой высокоминерализованной водной среде природного происхождения и последующей вспомогательной раздельной промывки концентрата и отходов.The use of the invention makes it possible to increase the efficiency of gravity enrichment by increasing the amount of enriched coal concentrate obtained by separating valuable rock from enrichment waste due to a combination of coal preparation by size at the initial stage, the use of gravity separation in a heavy, highly mineralized aqueous medium of natural origin, and subsequent auxiliary separate washing of the concentrate and waste.

Claims (1)

Способ гравитационно-промывочной сепарации углей, включающий дробление исходного угля и его грохочение, последующую тяжелосредную сепарацию с получением концентрата обогащённого угля и отходов обогащения, их промывку, смешение и сушку, отличающийся тем, что дробление и грохочение осуществляют с получением крупности угля размером 0-3,25 мм, тяжёлосредную сепарацию с получением концентрата обогащённого угля и отходов обогащения проводят в растворе природного подземного хлоридного натриевого рассола плотностью 1160-1175 кг/м3 или растворе воды поверхностных высокоминерализованных озёр плотностью 1160-1210 кг/м3, после чего осуществляют отдельную промывку концентрата обогащённого угля и отходов обогащения водой с общей минерализацией не более 1000 мг/дм3, далее осуществляют смешение избытка промывочной воды, концентрата обогащённого угля и отходов обогащения, после чего осуществляют сушку полученной смеси в трубе-сушилке с сушильным агентом с температурой на входе 700-750°С и с температурой на выходе 90-100°С.A method of gravity-washing separation of coals, including crushing the original coal and screening it, subsequent heavy-medium separation to obtain a concentrate of enriched coal and enrichment waste, their washing, mixing and drying, characterized in that crushing and screening are carried out to obtain a coal size of 0-3.25 mm, heavy-medium separation to obtain a concentrate of enriched coal and enrichment waste is carried out in a solution of natural underground sodium chloride brine with a density of 1160-1175 kg/m 3 or a solution of water from surface highly mineralized lakes with a density of 1160-1210 kg/m 3 , after which separate washing of the concentrate of enriched coal and enrichment waste is carried out with water with a total mineralization of no more than 1000 mg/dm 3 , then mixing of excess washing water is carried out, concentrate of enriched coal and enrichment waste, after which the resulting mixture is dried in a drying pipe with a drying agent with an inlet temperature of 700-750°C and an outlet temperature of 90-100°C.
RU2024118406A 2024-07-02 Method of gravity-washing separation of coals RU2835405C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2835405C1 true RU2835405C1 (en) 2025-02-25

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1834709A3 (en) * 1991-04-10 1993-08-15 Kузheцkий Haучho-Иccлeдobateльckий И Пpoektho-Kohctpуktopckий Иhctиtуt Углeoбoгaщehия Method of coal cleaning
UA28196A (en) * 1995-06-15 2000-10-16 Виробниче Об'Єднання "Лугансьвуглезбагачування" Method of dressing of coal FINE SIZES in heavy suspensions
RU2511310C1 (en) * 2012-10-02 2014-04-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Магнетит" Method of gravity concentration and device to this end
RU141736U1 (en) * 2014-01-21 2014-06-10 Открытое акционерное общество "ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат" (ОАО "ЕВРАЗ ЗСМК") COAL PRODUCT LINE

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1834709A3 (en) * 1991-04-10 1993-08-15 Kузheцkий Haучho-Иccлeдobateльckий И Пpoektho-Kohctpуktopckий Иhctиtуt Углeoбoгaщehия Method of coal cleaning
UA28196A (en) * 1995-06-15 2000-10-16 Виробниче Об'Єднання "Лугансьвуглезбагачування" Method of dressing of coal FINE SIZES in heavy suspensions
RU2511310C1 (en) * 2012-10-02 2014-04-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Магнетит" Method of gravity concentration and device to this end
RU141736U1 (en) * 2014-01-21 2014-06-10 Открытое акционерное общество "ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат" (ОАО "ЕВРАЗ ЗСМК") COAL PRODUCT LINE

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БУРАКОВ И.А. и др. "О преимуществах применения процессов обогащения энергетических углей с использованием высокоминерализованных водных растворов в системе ТЭС", "Промышленная энергетика", N2, 2023, с.32-37. *
БУРАКОВ И.А. и др. "Оценка возможности применения подземных природных хлоридных натриевых рассолов в рамках реализации процессов гравитационного обогащения энергетических углей Республики Союз Мьянма", "Энергосбережение и водоподготовка", N6 (134), 2021, с. 4 - 9. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111644263B (en) Combined separation process and device for realizing carbon-ash separation of gasified slag
CN109794349B (en) Underground coal dressing process
CN111659527B (en) Gasification slag water medium cyclone gravity carbon ash separation device and method
US4338188A (en) Coal cleaning process
Zhang et al. A novel and effective method for coal slime reduction of thermal coal processing
CN111644264B (en) A heavy-magnetic combined separation process for gasification slag
CA2213212C (en) Beneficiation of ore and coal with ultrasound
Yaşar et al. Fine coal recovery from washery tailings in Turkey by oil agglomeration
JPH0711268A (en) Production of deashed high-concentration coal-water slurry
US6666335B1 (en) Multi-mineral/ash benefication process and apparatus
RU2835405C1 (en) Method of gravity-washing separation of coals
US1984386A (en) Process of separating composite materials
US4506835A (en) Oil shale beneficiation
RU2422208C2 (en) Dense-media separator for dressing fine grain in descending and ascending flows
Gouri Charan et al. Beneficiation of high-ash, Indian non-coking coal by dry jigging
US3493108A (en) Concentration of asbestos ore
Dvoichenkova et al. Increased Diamond Recovery from Metasomatically Altered Kimberlite Ores Through the Use of Ultrasonic and Electrochemical Effects in the Sticky Separation Cycle
US1290515A (en) Apparatus for cleaning coal, &c.
US1329493A (en) Flotation of coal
US4543104A (en) Coal treatment method and product produced therefrom
RU2607836C1 (en) Apparatus for processing carbon-containing wastes of mines and dressing factories
RU2726808C1 (en) Method of crushed stone production from iron ore beneficiation wastes
US4619669A (en) Method for increased mine recovery and upgrading of lignite
RU2245742C1 (en) Method of potassium-containing ores dressing
Burakov et al. Application of the underground natural brines for energy coal enrichment