Татьяна Хамзина, аспирант ИГД имени Чинакала СО РАН, главный технолог ООО «Сибгипрошахт»
Работы по созданию углеобогатительных фабрик будущего дают возможность оценить перспективу совершенствования техники и технологии углеобогащения, определить направления развития отрасли и условия реализации лучших решений, обеспечивающих рост производительности труда, повышение эффективности обогащения и улучшение качества товарных продуктов.
Оценка изменения качества добываемых каменных углей и антрацитов показала, что тенденция развития техники и технологии добычи в сочетании с разработкой пластов углей низкого качества определяет повышение зольности добываемых углей. Анализ направлений использования каменных углей и антрацитов и прогноз тенденций его развития показал, что требования к качеству товарных углей и его стабильности будут возрастать. Техника и технология обогащения углей и антрацитов располагают большим числом методов, процессов и оборудования, которые применительно к характеристике перерабатываемых рядовых углей и требованиям к ассортименту продуктов могут быть использованы в различных сочетаниях. Сочетание процессов и аппаратов определяется технологической схемой, которую принимают для обогатительной фабрики на стадии ее создания и изменяют в процессе модернизации в соответствии с характеристиками обогащаемых углей, требованиями к ассортименту и качеству продуктов обогащения и возможностями применения новых технологических и инженерных решений.
При выборе технологической схемы фабрики, основных обогатительных и вспомогательных операций и оборудования должны быть соблюдены следующие требования:
— максимальное извлечение полезной части в товарные продукты;
— минимальное, но достаточное для выполнения первого условия число процессов и операций в технологической схеме.
Эффективным средством выполнения условий минимизации числа процессов и операций являются:
— соблюдение принципа: «каждому процессу и аппарату — свой продукт»;
— каждый процесс и операция — как подготовительная, так и обогатительная — должны завершаться в аппарате, принятом для этого процесса. При этом должны быть исключены повторные операции и циркуляция продуктов;
— эффективность каждого процесса и операции должна удовлетворять требованиям допустимой погрешности.
Для современных фабрик основным направлением в технологии является охват обогащением всех классов крупности. Однако реализация этого направления при правильном выборе характеристике углей и требований к продуктам обогащения должна быть различной. Эффективность технологического процесса зависит от особенностей применяемого обогатительного оборудования, общей характеристики обогащаемых углей, а также от качества подготовки и технологических условий проведения процесса. Анализ связей подготовительных и обогатительных операций показал, что требования к подготовительным операциям, в частности к классификации на машинные классы, должны определяться не характеристикой процесса, проводимого на стадии подготовки (например, грохочения), а условиями, определяющими максимальный технологический эффект обогатительной операции, а также технологической схемы фабрики и суммарными затратами на комплекс операций.
Основными направлениями перспективы развития технологических схем для углеобогатительных фабрик являются:
— неуклонное повышение мощности фабрик;
— создание фабрик с универсальными технологическими схемами, позволяющими перерабатывать угли с любой характеристикой обогатимости и получать готовую продукцию гарантированного качества;
— применение высокопроизводительного оборудования, обеспечивающего малопоточность технологического процесса;
— использование новейших достижений науки и техники, позволяющих принимать в проектах малооперационные схемы с замкнутым водно-шламовым циклом;
— комплексное использование сырья;
— широкое внедрение математических методов инженерных расчетов на компьютере.
Определяющее значение правильного выбора технологической схемы и зависимость результатов работы фабрики от данного фактора выдвинули необходимость всесторонней оценки углей как объекта обогащения и сравнительной оценки вариантов технологических схем. Технологическая схема современной углеобогатительной фабрики представляет собой сложную систему, которая характеризуется сочетанием множества технологических, технических и экономических параметров. Экономико-математическая модель этой системы представляет основу для анализа и оценки технологических схем углеобогатительных фабрик и их оптимизации в технологическом и экономическом аспектах, в их аппаратурном оснащении и др. Расчет вариантов с применением математического моделирования и использование современных автоматизированных расчетных программ позволяют с помощью численных экспериментов проанализировать большое число их и выбрать из них оптимальный по заданным критериям и ограничениям. В общем случае оптимальность технологической схемы фабрики определяется совокупностью нескольких разнородных показателей, например выходом товарных продуктов, их качеством, эксплуатационными и капитальными затратами. Методы выбора технологических схем и технических средств для их оснащения широко применяются не только при проектировании новых фабрик, но и при техническом перевооружении действующих фабрик, являясь средством повышения их эффективности.