Углеобогатительная фабрика ( УОФ ; также известная как углеподготовительная фабрика ( УПП ), угольный завод , обогатительная фабрика , промывочная фабрика ) — это предприятие, на котором уголь промывают от почвы и породы , измельчают на куски определенного размера (сортировка), складируют, подготавливая его к транспортировке на рынок, и, чаще всего, также загружают уголь в железнодорожные вагоны, баржи или суда .
Чем больше этих отходов можно удалить из угля, тем ниже его общая зольность , тем выше его рыночная стоимость и тем ниже расходы на транспортировку .
Уголь, поставляемый из шахты, которая отчитывается перед углеобогатительной фабрикой, называется рядовым углем, или ROM. Это сырье для CPP, состоящее из угля, горных пород, промежуточных продуктов, минералов и загрязнений. Загрязнение обычно вносится в процессе добычи и может включать детали машин, использованные расходные материалы и детали землеройных инструментов. ROM уголь может иметь большую изменчивость влажности и максимального размера частиц.
Уголь необходимо хранить на различных этапах процесса подготовки и транспортировать по объектам CPP. Обработка угля является частью более крупной области обработки сыпучих материалов и является сложной и важной частью CPP.
Штабеля обеспечивают пиковую мощность для различных частей CPP. Уголь ROM поставляется с большими колебаниями производительности в тоннах в час (т/ч). Штабеля ROM используется для того, чтобы обеспечить подачу угля на промывочную установку с более низкой, постоянной скоростью. Простой штабель формируется с помощью техники, сбрасывающей уголь в штабель, либо с самосвалов , либо сталкиваемой в кучи бульдозерами , либо с помощью конвейерных стрел. Более контролируемые штабели формируются с использованием штабелеукладчиков для формирования штабелей по всей длине конвейера и реклаймеров для извлечения угля, когда это необходимо для загрузки продукта и т. д. Более высокие и широкие штабели уменьшают площадь земли, необходимую для хранения установленного тоннажа угля. Более крупные угольные штабели имеют меньшую скорость потери тепла, что приводит к более высокому риску самовозгорания.
Передвижные штабелеукладчики с изменяемым вылетом стрелы , которые устанавливаются на подающем конвейере, обычно используются для создания угольных отвалов.
Туннельные конвейеры могут питаться от непрерывного щелевого бункера или бункера под штабелем для извлечения материала. Фронтальные погрузчики и бульдозеры могут использоваться для подачи угля в питатели. Иногда фронтальные погрузчики являются единственным средством извлечения угля из штабеля. Это имеет низкие первоначальные капитальные затраты, но гораздо более высокие эксплуатационные расходы, измеряемые в долларах за тонну обработанной массы. Высокопроизводительные штабеля обычно извлекаются с помощью ковшовых роторных реклаймеров . Они могут достигать очень высоких показателей.
Отбор проб угля является важной частью управления процессом производства и сбыта угля. Выборочная проба — это разовая проба угля в определенной точке технологического потока, и, как правило, она не очень репрезентативна. Обычный отбор проб производится с установленной частотой, либо в течение определенного периода времени, либо для каждой партии. Отбор проб угля состоит из нескольких типов устройств для отбора проб. Пробоотборник «поперечного среза» имитирует метод отбора проб «стоп-лента», указанный в стандарте, первоначально опубликованном Американским обществом по испытаниям и материалам ( ASTM ). Пробоотборник «поперечного среза» устанавливается непосредственно поверх конвейерной ленты, пробоотборник падающего потока размещается в головной части ленты. На промывочной установке есть несколько точек, которые многие угольные операции выбирают для отбора проб. Сырой уголь, перед тем как он поступает на установку. Отходы, чтобы увидеть, что пропустила установка. Затем чистый уголь, чтобы увидеть, что именно отправляется. Пробоотборник настраивается в соответствии с Тоннами в час, Футы в минуту и верхним размером продукта на фактической ленте. Образец отбирается, затем измельчается, затем разделяется на подвыборки и возвращается на главный конвейер. Образец отправляется в независимую лабораторию для тестирования, где результаты будут предоставлены покупателю и поставщику. Во многих случаях покупатель также снова берет пробу угля после его получения, чтобы «перепроверить» результаты. Непрерывное измерение золы, влаги, ккал (БТЕ), серы Fe, Ca, Na и других составляющих элементов угля сообщается перекрестными элементарными анализаторами. Эту информацию можно периодически калибровать по лабораторным данным в соответствии с методами.
Характеристики промываемости угольного запаса определяются путем получения данных об освобождении образца сырого угля. Освобождение относится к количеству физического разрушения, необходимого для освобождения угля от других материалов с разной плотностью. Материал с низкой плотностью — это чистый уголь, тогда как материал с высокой плотностью — это отходы (порода). Материал с промежуточной плотностью называется промпродуктом .
Данные об освобождении обычно получают с помощью анализа всплытия и опускания. Процедуры этого анализа подробно описаны в австралийском стандарте AS 4156.1 – 1994 «Подготовка угля — Уголь высшего сорта — Тестирование всплытия и опускания». [ необходима цитата ]
Дробление уменьшает общий верхний размер рядового угля, так что его легче обрабатывать и перерабатывать в CPP. Требования к дроблению являются важной частью конструкции CPP, и существует ряд различных типов.
Сита на сортировочной установке используются для группировки частиц процесса в диапазоны по размеру. Обезвоживающие сита используются для удаления поверхностной воды из продукта. Сита могут быть статическими, механически вибрирующими или электромеханически вибрирующими. Деки сит могут быть изготовлены из различных материалов, таких как пружинная сталь, нержавеющая сталь, мягкая сталь или полиуретан (ПУ).
Методы гравитационного разделения используют различную относительную плотность разных сортов угля и отсортированного материала.
Отсадочные машины — это метод гравитационного разделения крупного угля. Различные типы мокрых отсадочных машин включают:
Методы разделения в условиях плотной среды используют такой материал, как магнетит, для формирования среды, более плотной, чем вода, что способствует разделению.
Различные типы DMB включают в себя:
Циклон представляет собой конический сосуд, в котором уголь вместе с тонкоизмельченным магнетитом (среда) подается по касательной к коническому входному отверстию и короткой цилиндрической секции с заданной скоростью потока и давлением, за которыми следует коническая секция, где происходит разделение. Фракции с более высоким удельным весом , подвергаясь большим центробежным силам, отрываются от центрального сердечника и опускаются вниз к вершине вдоль стенки корпуса циклона и выходят как отходы/промежуточные продукты через выпускное отверстие нижнего потока, также известное как кран. Более легкие частицы улавливаются восходящим потоком и выходят как чистый уголь через выпускное отверстие перелива циклона через вихревой искатель. Из переливного отверстия уголь попадает в камеру перелива и выгружается на следующую стадию процесса.
Жидкость при входе начинается во внешних областях тела циклона. Это в сочетании с вращательным движением, к которому она ограничена, создает внешнюю спираль. Наличие верхнего центрального выхода и невозможность для всей жидкости выйти через выход вершины конуса способствуют внутренней миграции части жидкости из внешней движущейся массы. Количество внутренней миграции увеличивается по мере приближения к вершине, т. е. радиус уменьшается, и жидкость, которая течет в этом миграционном потоке, в конечном итоге меняет свое вертикальное направление скорости и течет вверх к циклону через выход потока, т. е. вихревой искатель. Поскольку он в то же время вращается, результатом является внутренняя спираль.
Heavy Media Cyclone может быть облицован высококачественной керамической плиткой или изготовлен из Ni-hard (очень твердый сплав чугуна, содержащий никель) со специально разработанным спиральным профилем. Циклон является сердцем моечного агрегата в Heavy Media Washery. Это неподвижная часть и, следовательно, требует очень низкого обслуживания. Однако давление на входе в циклон является очень важным фактором, и предлагается поддерживать минимальное давление около D x 9 x 9,81 x плотность/100 (в барах), где D = внутренний диаметр циклона в мм. Важно отметить, что давление, при котором пульпа (смесь угля и магнетита) вводится в циклон, является основным средством управления силами внутри циклона. С уменьшением давления больше угля будет попадать в отходы/промежуточные продукты, тем самым снижая эффективность разделения.
Если по какой-либо причине насос подачи циклона не может обеспечить необходимое давление на входе в циклон, подачу следует немедленно прекратить, а трубопроводы, бак и насос следует тщательно проверить на предмет заклинивания, а все заклинивания следует тщательно очистить перед запуском контура или подачи.
Мелкий уголь очищается с помощью методов пенной флотации. Ячейки Денвера и ячейки Джеймсона — два используемых метода флотации. Спирали выполняют простое, недорогое и достаточно эффективное разделение более мелкого материала на основе плотности и размера частиц.
Вода удаляется из продукта для уменьшения массы и стока на складе. Существуют различные методы обезвоживания, в том числе:
Обезвоживание грубого угля:
Обезвоживание мелкого угля:
Вода удаляется из хвостов для повторного использования. Фильтры, центрифуги и загустители используются в этой части процесса. Черная вода является формой хвостов . Она производится как побочный продукт и обычно помещается в угольный шламовый пруд, который может быть источником экологических катастроф.
Загустители используются для обезвоживания пульп хвостов или продукта. Загуститель представляет собой большой круглый резервуар, который используется для осаждения твердого материала из воды в исходной пульпе. Отделенная вода очищается и повторно используется в качестве технологической воды в CPP.
Размеры сгустителей определяются в зависимости от объема перерабатываемой пульпы. Типичные размеры составляют от 13 до 40 м в диаметре и 3-4 м в высоту. [1] Пол сгустителя имеет коническую форму, плавно спускаясь к центру.
Подача закачивается в питательный колодец, в центре сгустителя, около верха. Подача обычно дозируется флокулянтом перед подачей в сгуститель.
Загущенная масса перемещается к нижнему центру сгустителя большими граблями, которые вращаются вокруг резервуара. Скорость вращения очень низкая, а крутящий момент привода может быть высоким, особенно для сгустителей большего диаметра. Крутящий момент привода обычно контролируется непрерывно, так как высокая плотность может привести к выходу из строя граблей и приводного оборудования. Грабли могут иметь возможность подниматься для снижения крутящего момента привода.
Загущенный шлам, также называемый нижним продуктом сгустителя, откачивается из нижней части сгустителя. В случае с углем, как правило, требуется дополнительное обезвоживание перед отгрузкой. Загущенные хвосты можно перекачивать в хвостохранилище, объединять с более крупными отходами для утилизации (совместная утилизация) или дополнительно обезвоживать перед утилизацией.
Контрольно-измерительные приборы являются очень важной частью CPP. Измерение расхода, плотности, уровней, золы и влажности являются входными данными для системы управления. ПЛК широко используются при проектировании установок. Системы SCADA обычно используются для управления процессом. Другие приборы, используемые на установках, включают плотномеры и элементарные анализаторы угля в режиме онлайн .
В 1810 году немец Эрнст Фридрих Вильгельм Линдиг, пионер добычи угля, изобрел установку для обогащения угля.