Этапы добычи угля: Обогащение угля: этапы и способы

Обогащение угля: этапы и способы

Не секрет, что горняки добывают в шахтах и на разрезах далеко не чистый уголь. Извлекаемая порода содержит в себе множество примесей, которые снижают качественные характеристики полезного ископаемого.

Уголь в первозданном виде непригоден для дальнейшего использования, поэтому его надо отделять от ненужных минеральных компонентов в горной массе.

Процесс разделения давно называется обогащением — проходит оно в несколько этапов и самыми разнообразными способами.

Подготовка угля к обогащению

Добытую на разрезе или в шахте породу горняки отгружают в спецтехнику, которая доставляет её на горно-обогатительную фабрику. Там горная масса проходит начальный этап обогащения – подготовку.

Первичную породу сортируют на классы по размеру кусков и наличию минеральных включений. Главная задача – выявить углесодержащие компоненты.

Для отделения фракций угля ГОФы на специальном оборудовании проводят процедуры грохочения и дробления.

Сначала порода загружается в грохоты – аппараты в виде одного или нескольких коробов с ситами или решетами с калиброванными отверстиями. Куски породы просеивают, после чего сортируют по фракциям в классификаторах.

Фото: pixy.org

Читайте также: «Обогащение угля: фабрики эволюционируют».

Все классификаторы работают примерно по одной схеме: пульпа (смесь угля и жидкости) непрерывно поступает в заполненный водой сосуд. Крупные частицы угля быстро оседают на дно сосуда, а мелкие «уходят» вместе с пульпой через сливной порог.

Затем отсортированную породу измельчают до необходимых размеров при помощи дробильных установок.

Стандартная классификация крупности угля включает в себя следующие виды: плитный (более 100 мм), крупный (50-100 мм), орех (26-50 мм), мелкий (13-25 мм), семечко (6-13 мм), штыб (менее 6 мм). Также есть так называемый рядовой уголь, который имеет неограниченные размеры.

«Простое» обогащение

Непосредственно для обогащения угольщики прибегают к массе методов. Среди них есть довольно простые: например, ручная сортировка, когда уголь отделяют от горной массы вручную, ориентируясь только по его внешним отличительным признакам.

Ещё один метод — обогащение по трению – основан на форме частиц угля и разной величине их коэффициентов трения. Его суть такова: куски угля обогащают на наклонной поверхности. Имея разный коэффициент трения, они движутся с разной скоростью и траекторией движения, что позволяет им самостоятельно отделяться друг от друга.

Флотация

Флотационный способ основан на свойстве минеральных частиц: находясь в воде, они прилипают к поверхности воздушных пузырьков. Для обогащения угля данным методом используются специальные машины (пневматические, механические или механопневматические).

В устройство загружается пульпа, через которую оно пропускает пузырьки воздуха – к ним прилипают только угольные зёрна. Полученный пенный продукт устремляется на поверхность смеси и образует на ней слой минеральной пены, который отправляют в концентрат.

Эффективность флотационного метода увеличивают реагенты. Это могут быть продукты нефтепереработки (керосин, соляровое масло, нефть) или продукты переработки самого угля (фенолы, антраценовое масло, сырой бензол).

Читайте также: «Российский рынок флотационных машин: анализ ситуации и сценарии развития».

Гравитационное обогащение

В основе гравитационного метода обогащения угля лежит его разная плотность и скорость движения в воздушной или водной среде.

Так называемый мокрый процесс обогащения может проводиться на концентрационных столах, в тяжёлых средах, моечных желобах, гидроциклонах или же при помощи отсадки на специальных машинах.

Моечный желоб — плоское корыто с невысокими бортами, которое ставится под небольшим уклоном. Пульпа проходит через аппарат, осевшие частицы угля выделяются через разгрузочную камеру желоба. Сейчас такие аппараты используются очень редко из-за невысокой производительности.

Концентрационные столы больше подходят для обогащения высокосернистых коксовых углей и пирита – не характерных для России видов угля, поэтому в нашей стране практически не применяются.

Зато большое распространение получили отсадочные машины. Они разделяют угольную смесь на частицы с разной плотностью при помощи движущихся в них восходящих и нисходящих потоках воды с разной скоростью. Отсадку используют и для мелких углей (12-0,5 мм), и для крупных (10-12 мм).

Данный метод обогащения более эффективен, чем другие мокрые способы, но за исключением обогащения в тяжёлых жидкостях.

Читайте также: «Обогатительная фабрика «Распадская». Богатый уголь».

Тяжёлые жидкости – это водные растворы неорганических солей и минеральные суспензии. Их плотность выше, чем плотность угля, но в то же время меньше, чем плотность первичной породы. Поэтому уголь, оказавшись в растворе или суспензии, всплывает на поверхность, а лишние материалы тонут.

Концентраты, полученные в результате мокрого обогащения, содержат в себе много воды, поэтому обязательно подвергаются обезвоживанию.

Сухой метод обогащения разделяет уголь в воздушной среде с помощью другого оборудования – сухих лотков, пневматических сепараторов или машин.

Материал подаётся на рабочую поверхность оборудования и
сортируется под действием восходящего или пульсирующего воздушного потока с
параллельным встряхиванием. Зёрна угля в зависимости от плотности и крупности
разделяются за счёт перемещения в разных направлениях.

Благодаря обогащению уголь из первичной горной массы превращается в первичный концентрат, оставшиеся породы отходами.

Конечный продукт

Полученный первичный концентрат подвергается доводке – чтобы получить материал, который будет полностью соответствовать принятым стандартам. Конечный продукт с ГОФ отправляется потребителям.

На выходе обогатительные фабрики получают концентрат, который содержит наибольшее количество горючей массы с минимальным числом лишних примесей. За счёт этого повышается самое главное качество концентрата – теплота сгорания.

Ещё в процессе обогащения образуется так называемый промпродукт – смесь сростков угольных и породных компонентов. В большинстве случаев его отправляют на повторное обогащение, но иногда реализуют в качестве котельного топлива.

И третий продукт углеобогащения, который содержит в себе в основном породные минералы, — это отходы обогащения (по-другому из называют микстами). В составе некоторых отходов есть достаточное для переработки количество угля, поэтому их тоже иногда отправляют на повторное обогащение.

Остальные миксты угольные предприятия, как правило, складируют в хвостохранилищах. Но постепенно в угольной отрасли получает распространение переработка углесодержащих отходов (например, получение брикетов).  

Читайте также: «Хвостохранилища без аварий — химера?».

Добыча угля становится чистой – Коммерсантъ Красноярск

Экологическая политика современной компании, ориентированной на лидерство, — это многогранный процесс, требующий усилий множества специалистов. «Зеленая» повестка для СУЭК с самого зарождения является одним из базисов развития — горняки уделяют огромное внимание не только чистоте процесса угледобычи, но и последующему восстановлению земель, очистке карьерных вод, качеству атмосферного воздуха, восполнению биоразнообразия на территориях присутствия, качеству жизни в самих шахтерских городах. Экологическое направление для угольщиков — это комплексная долговременная стратегия, выражающаяся в реализации конкретных программ, основанных на принципах ESG.

Флотаторы. Чтобы полностью исключить риск загрязнения сбрасываемых карьерных вод на предприятиях компании с 2018 года реализуется масштабная «Водная стратегия»

Фото: предоставлено пресс-службой СУЭК

Флотаторы. Чтобы полностью исключить риск загрязнения сбрасываемых карьерных вод на предприятиях компании с 2018 года реализуется масштабная «Водная стратегия»

Фото: предоставлено пресс-службой СУЭК

В Красноярском крае угледобывающие мощности СУЭК представлены тремя предприятиями, каждое — со своими особенностями, историей и традициями. Бородинский разрез имени М. И. Щадова — крупнейшее предприятие открытой угледобычи в России, в год он добывает свыше 20 млн тонн угля, надежно обеспечивая твердым топливом «большую энергетику» не только края, но и других регионов Сибири. Назаровский разрез — признанная кузница кадров для отечественной угольной промышленности, сегодня предприятие уверенно наращивает объемы добычи. Березовский разрез в 2022 году стал лидером среди предприятий СУЭК в крае по приросту производства, почти вдвое перекрыв объемы года предыдущего. На разрезе внедрены уникальные технологии переработки угля: здесь производят сорбенты для нефтепереработки, металлургические брикеты, экологически чистое бездымное топливо — продукт снискал немало наград федерального уровня, но главное признание — это заинтересованность регионов с неблагоприятной экологической обстановкой в создании на своей территории аналогичных производств, с подобной инициативой на угольщиков СУЭК уже вышли Хакасия, Бурятия и Забайкалье.

Стоит отметить, что процесс добычи угля, который используется на красноярских предприятиях, сам по себе является достаточно щадящим для экологии, так как не ведет к объемным выбросам в окружающую среду, а нарушенные добычей земли угольщики восстанавливают, едва производственные процессы успевают переместиться на новый участок. Проходит буквально пару лет, и уже ничто не напоминает о том, что когда-то здесь работали мощные экскаваторы: на их месте зеленеют холмы с молодой порослью. Тем не менее в СУЭК уверены — целенаправленная и рациональная экологическая политика необходима и в конечном счете ведет к существенному улучшению качества жизни в территориях присутствия. Принципы сохранения окружающей среды положены в основу концепции устойчивого развития компании.

Одним из важнейших этапов экологической политики является отслеживание и мониторинг. Сегодня в составе компании действуют две аккредитованные лаборатории на разрезах «Березовский» и «Бородинский» — они контролируют состояние атмосферы как на границе предприятий, так и непосредственно в рабочих зонах, измеряют уровень промышленных выбросов и качество сбрасываемых вод. Результаты используются специалистами компании для корректировок тех или иных экологических программ, производственных показателей, а также доступны государственным контролирующим органам.

Очистные сооружения для сточных и дренажных вод — один из основных объектов экологической программы СУЭК

Фото: Предоставлено пресс-службой СУЭК

Очистные сооружения для сточных и дренажных вод — один из основных объектов экологической программы СУЭК

Фото: Предоставлено пресс-службой СУЭК

Техническое оснащение лабораторий в виде спектрометров, спектрофотометров, газоанализаторов, пылемеров, анализаторов жидкости и бензоанализаторов позволяет с высокой точностью найти в пробах нефтепродукты, фенолы и металлы, вовремя отследить превышения. Переносные приборы помогают специалистам снимать показания не только в стенах самой лаборатории, но и непосредственно на рабочих местах — хоть в кабине экскаватора.

Особое внимание специалистами лабораторий уделяется повышению квалификации, поддержанию высокого уровня системы менеджмента качества. В компании не сомневаются — усиление мониторинга за окружающей средой позволяет более осознанно и эффективно планировать природоохранные мероприятия, реализовывать и корректировать экологическую стратегию в соответствии с запросами времени.

Помимо этого, угольщиками реализуется пилотный проект непрерывного автоматического мониторинга качества сбрасываемых карьерных вод. Сейчас на Бородинском разрезе внедряется система «Экопост S8» серии «Гидроконтроль». Система в автоматическом режиме каждые 16 минут собирает данные на посту, установленном после действующих очистных сооружений и перед местом сброса карьерных вод в реку Барга. Оборудование позволяет отслеживать восемь показателей — концентрацию взвешенных веществ, уровень железа, нефтепродуктов, ХПК, мутность, водородный показатель, температуру, расход. Собранный материал передается в экологическую информационную систему предприятия. В СУЭК отметили, что пока на пилотном этапе данные системы «Экопост» используются для внутреннего контроля, однако со временем информация может стать общедоступной.

Успехи рекультивации: уже через пару лет ничего не напоминает о том, что когда-то на этом месте работали мощные экскаваторы

Фото: Предоставлено пресс-службой СУЭК

Успехи рекультивации: уже через пару лет ничего не напоминает о том, что когда-то на этом месте работали мощные экскаваторы

Фото: Предоставлено пресс-службой СУЭК

Один из основных объектов экологической программы СУЭК — очистные сооружения, пропускающие сточные и дренажные воды. В процессе угледобычи скапливается определенный объем воды, который требует откачки. Однако просто откачивать и сбрасывать в близлежащую реку неверно, так как вместе с водой в окружающую среду могут попасть технические жидкости. С точки зрения экологических рисков именно этот сектор был наиболее опасен при угледобыче — здесь гипотетически было возможно превышение допустимых концентраций загрязняющих веществ.

Чтобы полностью исключить подобные риски, на предприятиях компании с 2018 года реализуется масштабная «Водная стратегия», предполагающая оптимизацию системы водоотведения на участках проведения горных работ, уменьшение объемов воды, которые нуждаются в очистке, доочистку карьерных вод. На Березовском разрезе в Шарыпове проект реконструкции системы водоотведения, водоснабжения и организации доочистки сбрасываемых карьерных вод уже завершен — сейчас идут пусконаладочные работы. Главная задача выполнена — на разрезе создана полностью автономная, устойчивая и замкнутая схема водопотребления и водоотведения. Замкнутый цикл позволяет минимизировать экологические риски и использовать карьерную воду для водоснабжения промышленных объектов. Вода проходит многоступенчатую очистку — сначала проводится очистка от металлов при помощи реагентов, после фильтруется. А уже в самом конце обеззараживается ультрафиолетом. Часть воды сбрасывается в водный объект.

Реализованная на разрезе схема позволяет собирать и очищать практически всю воду на объекте. При этом получается своеобразный замкнутый цикл. В круговорот попадают не только сточные воды, образующиеся при непосредственной разработке карьера, но и ливневые, талые воды с выработанного пространства разреза, стоки, образованные после мойки автотранспорта, гидросмыва с оборудования технологического комплекса, уборки помещений. Все это делает проект уникальным — компания заявила его на соискание Национальной премии в области экологических технологий «ЭКОТЕХ-ЛИДЕР».

Отметим, что подобные проекты в данный момент внедряются и на других предприятиях компании в Красноярском крае. Так, на Бородинском разрезе в процессе реализации реконструкция системы водоотведения карьерных вод и организация доочистки сбрасываемых карьерных вод — для этого здесь строится комплекс современных очистных сооружений с многоуровневой системой очистки. На Назаровском разрезе, в свою очередь, реализуется проект системы водоподготовки и подачи карьерных вод для технологических нужд Назаровской ГРЭС.

СУЭК не ограничивает свои экологические программы рамками предприятий — активно участвует в реализации «зеленых» инициатив на территориях присутствия. Уже традиционным стало участие в возобновлении популяции осетра, находящегося под угрозой вымирания в дикой природе. В сентябре прошлого года специалистами Бородинского разреза было выпущено около 20 тыс. мальков краснокнижной рыбы в Прутовское мелководье, расположенное в особо охраняемой природной зоне Енисейского района Красноярского края. Объемы выпусков согласуются с Енисейским территориальным управлением Росрыболовства. В этом году планируется выпустить 25 тыс. мальков.

Однако, пожалуй, самый наглядный пример эффективной экологической политики, который видно невооруженным глазом, СУЭК демонстрирует при рекультивации земли. Если посмотреть фотографии частей разрезов, которые были задействованы в добыче несколько десятков лет назад и сейчас, может сложиться впечатление, что это совершенно разные площадки. Благодаря рекультивации участки, где велась выработка, сегодня превратились в настоящие леса, где ничего не говорит о промышленном прошлом.

Сама по себе рекультивация довольно длительный процесс. В самом начале нужно сформировать рельеф. У специалистов это называется горнотехническим этапом. Необходимо провести планировку, заполнить «яму» породой со вскрышных горизонтов, нанести плодородный слой почвы. Все это занимает около трех лет, в зависимости от площади участка. Еще три года необходимо для завершения биологического этапа — лесовосстановления, высадки трав, внесения удобрений, полива. На месте выработок высаживаются сосны, кедры, ели. Только за последние пять лет на отработанных 70 гектарах Березовского разреза появилось 650 тыс. новых саженцев хвойных деревьев.

Принципы сохранения окружающей среды положены в основу концепции устойчивого развития СУЭК

Фото: Предоставлено пресс-службой СУЭК

Принципы сохранения окружающей среды положены в основу концепции устойчивого развития СУЭК

Фото: Предоставлено пресс-службой СУЭК

В Назарове на местах, где ранее проводились работы, появились рукотворные озера — Большое и Малое Тросовое. Несколько лет назад сюда запустили мальков карпа, пеляди, судака, белого амура. Сегодня здесь обитают экземпляры весом от четырех килограммов. Один водоем используется для выращивания рыбы, а второй — для организации трофейной рыбалки для любителей.

К слову, рыбы выполняют важную функцию в деле очистки карьерных вод: молодняк запускают еще и в пруды-отстойники (составная часть многоуровневых очистных комплексов), чтобы рыбы предупреждали цветение воды. В водоемах вполне благоприятная среда для размножения и комфортного существования — вода прошла все необходимые проверки в сертифицированных лабораториях, подтверждающие ее пригодность для безопасного рыборазведения.

Отметим, природоохранная деятельность СУЭК традиционно получает высокую оценку экологического сообщества. Компания уже обладает премиями EraEco (при поддержке UNIDO и Министерства природных ресурсов РФ), Evolution Awards, Eco Best Award. Всемирный фонд дикой природы (WWF) включает компанию в топ рейтингов экологической ответственности горнодобывающих компаний. На сегодня СУЭК стала одной из первых компаний, чья социальная, в том числе экологическая, деятельность признана на федеральном уровне. Угольщики имеют статус партнера нацпроектов.

В компании уверены, что корпоративная система контроля экологической безопасности должна охватывать все этапы — от собственно добычи до логистики и производства энергии из угля. В СУЭК используются лучшие из доступных технологий по очистке вод, пылеподавления, разрабатываются новые продукты. Основная задача — минимизировать воздействие техногенного характера на окружающую среду. Сегодня компания в этом аспекте является одной из лучших на российском рынке.

АО «СУЭК-Красноярск»

Реклама

Приложение E: Методы добычи и переработки угля

Посетите NAP.edu/10766, чтобы получить дополнительную информацию об этой книге, купить ее в печатном виде или загрузить бесплатно в формате PDF.

« Предыдущая: Приложение D: Таблицы данных: запасы угля в США и мире

Страница 160

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «Приложение E: Методы добычи и переработки угля». Национальный исследовательский совет. 2007. Уголь: исследования и разработки в поддержку национальной энергетической политики . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11977.

×

Сохранить

Отменить

Приложение E

Методы добычи и переработки угля

T В этом приложении представлены дополнительные сведения об отдельных процессах добычи угля из открытых и подземных шахт и последующем обогащении угля на углеперерабатывающих заводах для производить конечный продукт.

МЕТОДЫ ДОБЫЧИ УГЛЯ

Открытая разработка

При открытой разработке грунт, покрывающий угольный пласт (вскрышу), сначала удаляется, чтобы обнажить угольный пласт для добычи. Элементами открытых горных работ являются (1) снятие и хранение верхнего слоя почвы для последующего использования, (2) бурение и взрывные работы в пластах, покрывающих угольный пласт, (3) погрузка и транспортировка этого фрагментированного вскрышного материала (называемого отвалом), (4) бурение и взрыв угольного пласта, (5) погрузка и транспортировка угля, (6) обратная засыпка отвалом и планировка, (7) разбрасывание верхнего слоя почвы на размеченном участке, (8) создание растительности и обеспечение контроля эрозии почвы и качества воды , и (9) освобождение площади для других целей (рисунок Д.1). Крутой рельеф, крутопадающий пласт или несколько пластов — все это представляет собой серьезную проблему для проектирования устойчивых откосов и продуктивных операций в условиях открытых горных работ.

Топография поверхности определяет, какой из методов открытых горных работ — контурная разработка, разработка открытым способом или открытая разработка — используется (см. рис. 4.3). Они принципиально различаются методами погрузки, транспортировки и складирования добычи. Контурные мины распространены в холмистой местности Аппалачей на востоке США, где необходимо транспортировать фрагментированную вскрышную породу

Страница 161

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «Приложение E: Методы добычи и переработки угля». Национальный исследовательский совет. 2007. Уголь: исследования и разработки в поддержку национальной энергетической политики . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11977.

×

Сохранить

Отменить

вне зоны добычи для размещения и хранения. На Среднем Западе, где рельеф поверхности и угольные пласты, как правило, плоские, обычно применяют добычу открытым способом, при которой фрагментированная вскрышная порода размещается непосредственно большими драглайнами в пространстве, образовавшемся там, где добывался уголь (Рисунок E.1). В некоторых ситуациях на востоке Соединенных Штатов угольный пласт, залегающий вблизи вершины гор, обнажается путем удаления вершины горы (рис. 4.3) и транспортировки фрагментированной вскрышной породы в близлежащую долину.

Подземная добыча

Подземная добыча обычно осуществляется камерно-столбовым или лавным способом (Рисунок Е.2). Даже на шахтах, где основным методом добычи является лавный способ, отработка шахты и лавы осуществляется камерно-столбовой непрерывной выемкой. Толщина угольного пласта, глубина и наклон угольного пласта, характер слоев кровли и подошвы, а также количество газа, содержащегося как в угольном пласте, так и в слоях кровли и подошвы, важны для выбора метода добычи. . Трудности добычи значительно возрастают, если пласты очень толстые или тонкие или круто наклонены. Добыча длинными забоями дополнительно требует больших запасов угля, чтобы оправдать капитальные затраты на оборудование для длинных забоев.

По мере того, как продолжается добыча открытым способом в бассейнах Паудер-Ривер и Скалистых гор, вполне вероятно, что коэффициент вскрыши (вскрышных пород к углю) превысит экономический предел. Если этот уголь должен быть добыт с достаточно высоким коэффициентом извлечения, он

РИСУНОК E.1 Схематическое изображение операций установки в открытой угольной шахте. ИСТОЧНИК: Королевские утилиты.

Страница 162

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «Приложение E: Методы добычи и переработки угля». Национальный исследовательский совет. 2007. Уголь: исследования и разработки в поддержку национальной энергетической политики . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11977.

×

Сохранить

Отменить

РИСУНОК E.2 Схематическое изображение подземных выработок угольной шахты. Доступ к угольному пласту осуществляется как по склону, так и по шахте, как показано справа. Расположение вентилятора показано рядом с отверстием на поверхности шахты. В шахте есть подъемник для опускания и подъема горняков и материалов. Уголь, собранный из выработок различными конвейерами, вывозится на поверхность наклонным конвейером. На поверхности показаны бункер для хранения необработанного угля, питаемый наклонным конвейером, обогатительная фабрика (здание слева), бункеры для хранения чистого угля спереди и выгружаемый поезд. Показаны секция лавы и камерно-столбовая секция непрерывного комбайна. Квартирно-столбовая секция представляет собой пятиподъездную застройку с четырьмя рядами колонн. Лавный забой находится между двумя трехзаходными выработками. ИСТОЧНИК: CONSOL Energy Inc.

потребуются методы подземной разработки толстых пластов, такие как большие длинные забои или методы с несколькими слоями и/или обрушением, которые не использовались в Соединенных Штатах. Это потребует совершенствования горнодобывающего оборудования и практики, которые, вероятно, повлекут за собой исследования и разработки (НИОКР) в области проектирования шахт, наземного контроля, автоматизации шахт и новых систем защиты здоровья и безопасности рабочих.

Комнатно-столбовая разработка. При камерно-столбовом методе в угольный блок вбивается набор входов, обычно от трех до восьми. Эти входы соединены поперечными разрезами, которые обычно проходят под прямым углом к ​​входам. Входы обычно располагаются на расстоянии от 50 до 100 футов друг от друга, а поперечные разрезы обычно располагаются на расстоянии от 50 до 150 футов. Целки, образованные проходками и поперечными разрезами, могут быть извлечены или оставлены в зависимости от условий добычи. В

Страница 163

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «Приложение E: Методы добычи и переработки угля». Национальный исследовательский совет. 2007. Уголь: исследования и разработки в поддержку национальной энергетической политики . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11977.

×

Сохранить

Отменить

традиционный камерно-столбовой метод , несколько единиц оборудования последовательно используются в забое для извлечения угля. Эти единичные операции включают в себя подрезку, бурение, взрывные работы, погрузку и крепление кровли. В непрерывном камерно-столбовом способе единичные операции подрезки, бурения и взрывных работ исключаются, а функции вырезки и погрузки выполняет механическая машина — комбайн непрерывного действия. На камерно-столбовой метод приходится 50 процентов подземной добычи в США, а на непрерывную добычу приходится более 90 процентов этого производства. Как при обычном, так и при непрерывном методе уголь загружают в транспортные средства для перевозки угля, а затем выгружают на панельно-ленточный конвейер для транспортировки из шахты. После того, как уголь был разрезан, пласты над вынутым угольным пластом поддерживаются кровельными болтами. При благоприятных условиях производительность секции комбайна непрерывного действия может превышать 800 000 тонн в год на комбайн непрерывного действия.

Добыча длинными забоями. Добыча длинными забоями представляет собой автоматизированную форму подземной добычи угля, характеризующуюся высокими коэффициентами извлечения и извлечения, осуществимую только в относительно плоско залегающих, мощных и однородных угольных пластах. Мощная режущая машина (комбайн) перемещается по открытому угольному забою, срезая битый уголь, который непрерывно вывозится конвейерной системой на уровне пола (рис. Е.2). При разработке длинными забоями весь уголь, добываемый машинами, извлекается между полом и потолком в пределах непрерывного угольного блока, известного как панель, не оставляя опорных столбов в области панели. Размеры панелей меняются со временем и в зависимости от условий добычи, но в настоящее время в среднем составляют около 900 футов в ширину (ширина угольного забоя) и более 8000 футов в длину (извлекаемая протяженность панели, измеренная в направлении добычи). Разработка длинными забоями ведется под подвижными крепями кровли, которые выдвигаются по мере проходки пласта. Крыша на выработанном участке может обрушиться по мере продвижения горных работ (ОВОС, 2007b). Использование добычи длинными забоями в подземной добыче растет как в количественном, так и в процентном отношении, увеличившись с менее чем 10 процентов от подземной добычи (менее 10 миллионов тонн в год) в конце XIX века.60-х годов, до примерно 50 процентов подземной добычи (более 200 миллионов тонн в год) в настоящее время. Сегодня добыча лавой (одна лава и две-три проходные секции) может превышать 7 млн ​​тонн в год. Со второй лавой и необходимым комплектом комбайнов непрерывного действия производительность подземной лавы может составить более 10 миллионов тонн в год.

МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕЙ

Состав углей, добываемых в разных районах, может сильно различаться (табл. 4.2). С самых первых дней добычи качество угля улучшалось за счет удаления нежелательных минеральных примесей. За это время углеобогатительные фабрики значительно эволюционировали: от простой сегрегации по размеру в начале двадцатого века до кускового угля для бытового использования и промежуточных размеров для промышленного использования. Штрафы были забракованы как непригодные к использованию, что привело к образованию значительного количества угольного мусора

Страница 164

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «Приложение E: Методы добычи и переработки угля». Национальный исследовательский совет. 2007. Уголь: исследования и разработки в поддержку национальной энергетической политики . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11977.

×

Сохранить

Отменить

(«отходы угля» или «капля»), особенно в восточных штатах. Первые методы промывки были импортированы из Европы. В 1918 году была представлена ​​промывочная машина «Шанс», в которой для очистки сырого угля использовалась разница в плотности между углем и минеральным веществом. В промывочной машине «Шанс» в качестве среды использовались песок и вода. Сегодня процесс «тяжелой среды» с использованием магнетита является стандартным для очистки крупного угля. Попытки извлечения промпродукта и мелкого угля продолжались на протяжении многих лет, и ближе к середине двадцатого века процессы промывки и извлечения мелкого угля привели к внедрению такого оборудования, как центрифуги, камеры пенной флотации, дисковые фильтры, сгустители, циклоны, и термические сушилки.

Единичные процессы на углеобогатительных фабриках различаются, но типична следующая последовательность стадий.

• Дробление и разрушение . Рядовой уголь должен быть измельчен до приемлемого верхнего размера для обработки на обогатительной фабрике. Типичными устройствами для дробления и дробления являются питающие дробилки, роторные дробилки, молотковые дробилки и валковые дробилки.

• Размер . Различные процессы очистки используются для разных размеров угля. Поэтому рядовой уголь, поступающий на завод, будет просеиваться (просеиваться) по трем или четырем размерам. Чистый уголь редко подвергается сортировке, за исключением некоторых промышленных рынков.

• Хранение и складирование . Уголь хранится в силосах или складируется до и после очистки. Сырой уголь хранится между шахтой и обогатительной фабрикой, а чистый уголь хранится между обогатительной фабрикой и отгрузкой продукции. Это делается для обеспечения резервных мощностей на стыке между шахтой и обогатительной фабрикой, а также между обогатительной фабрикой и отгрузкой, для поддержания работоспособных запасов продукции и, в некоторых случаях, для контроля качества угля, поступающего к данному потребителю, путем разделения различных продуктов. .

• Разделение по плотности . Сырой уголь состоит из органических и минеральных компонентов с удельным весом от 1,30 для более легкого органического материала до 2,5 для породы. Уголь очищается путем отделения органического материала с более низкой плотностью от мусора с более высокой плотностью. При тяжелом разделении удельный вес среды, используемой для разделения, обычно это суспензия тонкоизмельченного магнетита в воде, выбирается для достижения заданной степени разделения в зависимости от характеристик угля, желаемого качества продукта и допустимый уровень потерь угля в брак. В устройствах только для воды, таких как приспособления, спирали и циклоны только для воды, разделение осуществляется за счет дифференциального ускорения частиц угля и минералов в воде.

• Пенная флотация . Мелкие частицы угля (т.е. размером менее 0,5 мм) трудно отделить от минерального вещества по плотности, и эту фракцию обычно очищают пенной флотацией. Пенная флотация представляет собой физико-химический процесс, в котором используется избирательность прикрепления пузырьков воздуха к поверхности органических частиц угля и неприсоединение к минеральным составляющим. Поверхностно-активные вещества используются для создания гидрофобной поверхности на частицах угля, подлежащих флотации, а «сборщик», обычно мазут, используется для ускорения агломерации флотируемых частиц для облегчения их удаления.

Страница 165

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «Приложение E: Методы добычи и переработки угля». Национальный исследовательский совет. 2007. Уголь: исследования и разработки в поддержку национальной энергетической политики . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11977.

×

Сохранить

Отменить

• Сушка угля . Углеобогатительные установки, использующие тонкую очистку угля пенной флотацией, могут давать недопустимое количество влаги в продукте. Термическая сушка, при которой влажный уголь высушивается в горячем газе, вырабатываемом угольной или газовой горелкой, используется на некоторых заводах для снижения содержания влаги.

• Управление отходами и хвостохранилищами. Управление отходами является неотъемлемой частью подготовки угля. Крупногабаритный мусор транспортируется в зону захоронения твердых отходов, где он может образовать хвостохранилище или быть помещен на подходящую свалку. Хвосты (мелкодисперсные твердые отходы в воде) обычно транспортируются по трубопроводу на накопительную площадку, где хвосты оседают; осветленная вода повторно используется на заводе.

Обогатительные фабрики

Ежегодно журнал Coal Age проводит перепись углеобогатительных фабрик в США (Fiscor, 2005). Общие результаты обследования (обобщенные в Таблице E.1) общеприняты в отрасли как достаточно точное отражение состояния углеобогатительной промышленности. Согласно статье Coal Age , «заводы сообщили о средней степени извлечения 57%». С учетом общей мощности обследуемых заводов по сырому углю (158 187 тонн в час) это соответствует мощности по чистому углю 79 тонн в час.0 миллионов тонн в год при круглосуточной работе. ТАБЛИЦА E.1 по штатам

Страница 166

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «Приложение E: Методы добычи и переработки угля». Национальный исследовательский совет. 2007. Уголь: исследования и разработки в поддержку национальной энергетической политики . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11977.

×

Сохранить

Отменить

за пять лет до 2005 г. (Fiscor, 2005). В обзоре отмечается, что «несмотря на то, что они используют новое оборудование, технологии и схемы, подготовительные заводы США в целом остались прежними. На типичном американском подготовительном заводе, построенном в 1983 году, используется разделение тяжелых сред. Его сырая производительность составляет от 500 до 1000 тонн в час. Несмотря на то, что все больше заводов используют циклоны большого диаметра, заводы по-прежнему полагаются главным образом на сосуды с тяжелыми средами для первичной сепарации и циклоны с тяжелыми средами для промежуточной сепарации. Для извлечения мелкого угля заводы предпочитают спирали. Популярны центробежные сушилки. С технологической точки зрения отрасль не получила широкого распространения онлайн-анализа, но широко использовала ПЛК» (Fiscor, 2005). ¹

Страница 160

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «Приложение E: Методы добычи и переработки угля». Национальный исследовательский совет. 2007. Уголь: исследования и разработки в поддержку национальной энергетической политики . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11977.

×

Сохранить

Отменить

Страница 161

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «Приложение E: Методы добычи и переработки угля». Национальный исследовательский совет. 2007. Уголь: исследования и разработки в поддержку национальной энергетической политики . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11977.

×

Сохранить

Отменить

Страница 162

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «Приложение E: Методы добычи и переработки угля». Национальный исследовательский совет. 2007. Уголь: исследования и разработки в поддержку национальной энергетической политики . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11977.

×

Сохранить

Отменить

Страница 163

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «Приложение E: Методы добычи и переработки угля». Национальный исследовательский совет. 2007. Уголь: исследования и разработки в поддержку национальной энергетической политики . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11977.

×

Сохранить

Отменить

Страница 164

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «Приложение E: Методы добычи и переработки угля». Национальный исследовательский совет. 2007. Уголь: исследования и разработки в поддержку национальной энергетической политики . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11977.

×

Сохранить

Отменить

Страница 165

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «Приложение E: Методы добычи и переработки угля». Национальный исследовательский совет. 2007. Уголь: исследования и разработки в поддержку национальной энергетической политики . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11977.

×

Сохранить

Отменить

Страница 166

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «Приложение E: Методы добычи и переработки угля». Национальный исследовательский совет. 2007. Уголь: исследования и разработки в поддержку национальной энергетической политики . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11977.

×

Сохранить

Отменить

Далее: Приложение F: Акронимы и сокращения »

Жизненный цикл добычи угля

Жизненный цикл добычи угля — Горное дело для школ

• Главная
• О
• Познакомимся
• Загрузки
• Контакты

Разведка

Разведка угля включает сбор данных, которые позволяют принимать решения о желательности дальнейшей разведки, технической осуществимости добычи и экономической целесообразности, включая размер шахты и качество угля.

Геологическое картирование, аэрофотосъемка и фотограмметрия используются в разведке. Бурение является наиболее надежным и экономичным методом сбора информации об угольном месторождении и условиях добычи. Он предоставляет физические образцы угля и вышележащих слоев для химического и физического анализа. Геофизическая разведка измеряет сейсмические, электрические, магнитные, радиометрические и гравитационные свойства материалов, чтобы обнаружить структурные особенности, определяющие угольные месторождения.

Разработка шахт

Уголь можно добывать из-под земли либо открытым, либо подземным способом.

При добыче угля открытым способом на участке выкапывается карьер, который становится карьером, иногда называемым карьером. Карьеры могут расширяться до огромных размеров, пока угольное месторождение не будет выработано или стоимость транспортировки не станет слишком большой.

В подземной добыче угля доступ к угольному пласту осуществляется через соответствующие отверстия с поверхности, а сеть выработок, проложенных в пласте, делает возможным установку средств для перевозки людей и материалов, вентиляции, обработки воды и дренаж и мощность.

Открытая добыча

Около 53% угля в Южной Африке добывается открытым способом, открытым способом или открытым способом. Это связано с тем, что уголь находится на глубине менее 60 метров от поверхности.

В карьерах используются драглайны, а также грузовики и экскаваторы для добычи угля. Экскаватор-драглайн использует драглайн, чтобы тянуть ковш за трос. Оператор опускает ковш на выемку угля. Затем оператор протягивает трос так, чтобы ковш волочился по земле и копался в отложениях. Затем ковш поднимают и помещают зачерпнутый им уголь туда, где он нужен.

Подземная добыча

Около 47 % угля в Южной Африке добывается за счет бордюрно-столбовой, очистной и лавной выемки — видов подземной добычи, при которых уголь находится на глубине до 300 метров под землей.

Горняки перемещаются на подъемниках по шахтному стволу, чтобы добраться до глубины шахты, или входят в шахты по наклонным шахтам или штольням для более мелких шахт. Они управляют тяжелой техникой, которая добывает уголь и перемещает его над землей.

В Добыча длинными забоями г. комбайны непрерывного действия очистили длинные забои от огромных пластов угля толщиной около метра, длиной от трех до четырех километров и шириной 250-400 метров. Уголь перемещается конвейерной лентой обратно на поверхность. Крыша шахты поддерживается гидравлическими опорами. По мере продвижения шахты продвигаются и эти крепи. Пространство за опорами обрушивается.

Остановка практикуется, когда окружающая порода достаточно прочна, чтобы можно было бурить, взрывать и удалять уголь без обрушения. В большинстве случаев также обеспечивается искусственная поддержка.

При добыче бордюрным столбом горняки вырезают «галерею» из угля. Колонны (столбы) из угля поддерживают перекрытие и вскрышные породы. Ширина галерей составляет около девяти метров, а ширина опорных столбов может достигать 30 метров.

Сложная машина, называемая комбайном непрерывного действия, извлекает уголь или, говоря более традиционным языком, уголь может выбрасываться из забоя.

При подземных горных работах остаются хвосты. Хвосты — это остаток, остающийся после процесса отделения угля от экономически неважных минералов на этапе переработки угля на заводах.

Вентиляция

Подземно-шахтная вентиляция обеспечивает горняков кислородом и растворами, обезвреживает и выносит опасные скопления газов и пыли. В некоторых из самых загазованных шахт на каждую тонну добытого угля через шахту циркулирует более шести тонн воздуха. Циркуляция воздуха достигается за счет создания разницы давлений между горными выработками и поверхностью за счет использования вентиляторов. Свежий воздух также подводится к очистным забоям, расположение которых может меняться несколько раз в смену.

Мониторинг и управление

Достижения в сенсорных технологиях, компьютерном аппаратном и программном обеспечении находят все более широкое применение в подземных угольных шахтах, особенно в мониторинге и управлении вентиляцией, транспортировкой и состоянием машин. Машинами можно управлять дистанционно, а комбайны непрерывного действия также оснащены автоматическим управлением. Атмосферная среда дистанционно контролируется на предмет скорости воздуха, концентрации различных газов и пыли в воздухе; вентиляторы и насосы также постоянно контролируются на предмет их рабочего состояния и характеристик.

Транспортировка

Транспортировка угля, транспортировка добытого угля из забоев на поверхность, является основным фактором эффективности подземных шахт. Его можно рассматривать в три этапа: проходка забоя, при которой происходит перемещение угля из забоев; промежуточный откат, передающий уголь на основной откат; и главная система откатки, которая вывозит уголь из шахты. В разных ситуациях и на разных этапах используются различные методы перевозки, которые могут включать в себя транспортные средства с электроприводом и резиновыми шинами; цепная тяга; бронированные забойные конвейеры, шахтные вагонетки с приводом от электровозов или дизельных локомотивов.

Рабочие и материалы могут доставляться к очистному забою и обратно ковшами, аккумуляторными или дизельными грузовиками, тракторами, автобусами или малотоннажными автомобилями.

Подготовка угля

Уголь, поступающий непосредственно из шахты, содержит примеси. Покупатели могут потребовать определенных спецификаций в зависимости от предполагаемого использования угля: сжигание угля, карбонизация, сжижение или газификация.

Предприятие по обогащению или обогащению угля представляет собой предприятие, которое промывает уголь от примесей, таких как зола, почва и горная порода, дробит его на сортированные и размерные куски (сортировка), складирует сорт, а также подготавливает и загружает его для транспортировки на рынок.

Чем больше этих отходов можно удалить из угля, тем ниже его общая зольность, тем выше его рыночная стоимость (поскольку его теплотворная способность увеличилась) и тем ниже затраты на его транспортировку.

Транспортировка

После подготовки уголь более высокого качества доставляется на экспортные рынки, а продукт более низкого качества закупается Eskom и сжигается в котлах электростанций специальной конструкции.

Угольный терминал Ричардс-Бей (RBCT) служит основным экспортным портом для южноафриканского угля и является одним из ведущих экспортных терминалов угля в мире. Южноафриканская национальная коммунальная компания Transnet предоставляет железнодорожные услуги, связывающие угольные шахты с портом, а также координирует перевозки более чем 900 судов в год.

Открытая в 1976 году с первоначальной производительностью 12 миллионов тонн в год, RBCT превратилась в современное круглосуточное предприятие с проектной мощностью 91 миллион тонн в год.

Расположенный в одном из глубоководных портов мира, RBCT может обрабатывать большие суда и последующие большие объемы. Она завоевала репутацию эффективной и надежной работы. На участке площадью 276 га в настоящее время имеется причал длиной 2,22 км с шестью причалами и четырьмя судопогрузочными машинами, а вместимость склада составляет 8,2 млн тонн.

Реабилитация

Рекультивационные работы включают обратную засыпку, восстановление окончательной поверхности, восстановление растительности и восстановление земли для будущего использования.