Жалпы мәліметтер, жіктелуі және байыту амалдары

Көмір алу көлемінің үздіксіз өсуі көмірлерді пайдаланудың тиімділігін алдын ала анықтайтын олардың сапасын жоғарылатуға қойылатын талаптарға байланысты.

Шахталар мен карьерлерді тереңдетудің, өндірісті кеңінен механикаландырудың және басқа да себептердің салдарынан көмірлердің сапалы сипаттамасы күлділігі, уақталған құрамы, ылғалдылығы және т.б бойынша нашарлайды. Сонымен, соңғы он жылдың ішінде алынатын көмірлердің күлділігі 3,4% өсті және 1988 жылғы деректер бойынша 35,7% жетті.

Энергиялық отынның жоғары күлділігі пайдаланылатын отын агрегаттарының ПІК төмендетеді, жабдықтың уақытынан бұрын тозуына әкеледі, қоршаған ортаны түтінді газдармен ластануына әсерін тигізеді. Кокстанатын көмірлердің күлділігінің ұлғаюы оларды кокстануға дайындау кезінде шығындардың көбеюіне, шойын өндіру кезінде кокс пен флюстардың шығынының жоғарылауына және домна пештерінің өнімділігін төмендетуге әкеледі.

Сонымен қатар, күлдің (тау жынысының) көмірде болуы тұтынушыға оларды жеткізу кезінде балласт болып табылады. Оларды тасымалдау үшін теміржол вагондары мен автомобильдердің көп саны қарызға беріледі, бұл пайдаланушылық шығындарды жоғарылатады.

Сонымен, көмірлердің сапасын өндіру және байыту кезінде олардың күлділігін азайту есебінен жоғарылату – көмір өнеркәсібінің алдында тұрған маңызды міндеттердің бірі.

Алынатын көмірлерде ұсақ кластар мен шаңдардың құрамын ұлғайту оларды пайдаланудың экономикалық тиімділігін төмендетуге әкеледі. Кокстелетін көмірлердің гранулометриялық сипаттамалары кезінде оларды байытуға шығындар ұлғаяды, себебі, ұсақ кластарды және әсіресе шламдарды өңдеудің құны ірі кластарды өңдеу құнынан бірнеше рет көп.

Минералды қоспалардың болуы, әсіресе көмірлерде күкірттің болуы шойынның домналық өндірісіне және сапасына әсерін тигізеді. Энергетикалық көмірлерде күкірт сондай зиян қоспа, себебі, оның болуы жабдықтың (пештердің) коррозиясын, уақытынан бұрын тозуын туындатады. Көмірлерден оларды кешенді қайта өңдеу кезінде күкірт алу көмірлердің технологиялық және энергетикалық құндылығын маңызды жақсартуға ғана емес, сонымен бірге, күкіртті химиялық өнеркәсіп үшін шикізат ретінде пайдалануға мүмкіндік береді.

Көмірлердің ылғалдылығын төмендету маңызды байыту міндеті. Көмір отынында ылғал энергетикалық қондырғылардың жылу техникалық көрсеткіштерін төмендетеді. Сонымен қатар, артық ылғал қысқы мерзімде көмірлердің қатты мұздауына әкеледі, бұл оны тасымалдауға және түсіруге қосымша шығындарды талап етеді.

Сонымен, байыту – бұл органикалық емес құраушылардың - ылғалдың және минералды қоспалардың деңгейін жою процесі – көмірлерді байыту технологиясының негізгі міндеті.

Минералдар органикалық заттың өзінде бөлінеді немесе бірнеше қаттама, сеппелер, кішкентай линзалар түрінде кірінділерді жасайды. Тау массасында алу барысында жер мен төбеден көмірге түскен тау жыныстарын сыйдыратын сынықтар түрінде болады. Бұл әртүрлі балшықты минералдар, кварц, қабаттас, алқаптық шпат және т.б.

Әдеттегідей, алу кезінде түскен минералды қоспалармен бітеліп қалған көмірді байыту салыстырмалы жеңіл іске асырылады. Алайда, үлкен қиындықтар осы қоспалар қатты жібіп кететін балшықты тау жыныстары болып табылған кезде туындайды. Ылғалды байыту кезінде су ортасына түсе отырып, олар айналымды сулардың тығыздығы мен жабысқақтығын жоғарылата және оларды бастапқы қалпына келтіруді күрделендіре келе, жерлердің ауқымын көбейтеді.

Байыту техникасын дамыту шамасына қарай, қалдықсыз технологияны әзірлеу, яғни алынатын көмірлердің барлық құрамды бөліктерін, соның ішінде қазіргі уақытта үйінділерге жіберілетін қалдықтарды кешенді қайта өңдеу және пайдалану міндеттері пайда болады.

Технологиялық жіктеу бойынша қатты жанғыш заттардың барлық қолданылатын түрлерін энергетикалық және технологиялық деп бөлуге болады. Қазандықтарда жағуға ғана жарамды көмірлер энергетикалық топты құрайды. Энергетикалық көмірлердің негізгі ресурстары Антрациттер, бірігетін, жұқартылған, құнарсыз көмірлер құрайды.

Технологиялық көмірлер құрамы бойынша шикізат ретінде әртүрлі әдістермен қайта өңдеу үшін пайдалануға болатын болып табылады. Осы топқа бірігетін, майлы, кокстелетін, газды және т.б көмірлердің барлық түрлері кіреді.

Пайдалы қазбаларды, соның ішінде көмірлерді өнеркәсіптік байыту процестерінің көп түрлілігі кезінде олардың барлығы минералдардың осы және басқа физикалық және физика-химиялық қасиеттерінде пайдалануға негізделген.

Көмірлерді ылғалды және құрғақ байытудың негізгі әдістері анықталған: гравитациялық, флотациялық, магниттік, электрлік және арнайы.

Осы әдістердің әрқайсысы материалдың бөлінуі жүргізілетін жалпы физика-химиялық қасиеттерге негізделген және бір-бірінен қосымша бөлуші күштерді және машиналар мен аппараттардың сәйкес конструкцияларын пайдаланумен ерекшеленетін процестер қатарынан тұрады.

Гравитациялық байыту әдісі минералдардың тығыздығындағы айырмашылықтарды пайдалануға негізделген.

Бұл әдіске келесі процестерді жатқызады: ауыр жағдайларда (сұйықтарда және суспензияларда) байыту, отырғызу, көлбеу жазықтықта ағатын судың ағысында байыту (концентрациялық үстелдер), центрден тепкіш алқап.

Флотациялық байыту әдісі минералдардың сеппелігінің табиғи немесе құрылатын реагенттерін пайдалануға негізделген. Келесі процестерге бөлінеді: көбікті флотация, көбікті генерация, майлы флотация (агломерация), каскадтық-адгезиялық байыту. Әртүрлі реагенттерді (жинағыштарды) қолдана отырып, минералдардың бетінің сеппелігін жасанды өзгертуге болады. Сумен нашар бүркілетін бөлшектер ауаның көпіршіктеріне жабысады да үстіңгі бетке шығып, минералдандырылған көбікті жасайды.

Магниттік байыту әдісі минералдарды әртүрлі магниттік қабылдауды пайдалануға негізделген.

Электрлік әдісі минералдардың электрлік қасиеттерін пайдалануға негізделген. Электрлік алқапта минералдар олардың заряды мен электр өткізгіштігіне байланысты әртүрлі траекториялар бойынша жылжиды.

Арнайы байыту әдістері - нысаны мен үйкелісі бойынша рентгенометриялық сепарация. Көмір үшін мүлдем қолданылмайды.

Осы немесе басқа процестерді қолдану шығатын шикізаттың сапалы сипаттамасымен, байыту техникасын және технологиясын дамытудың қалыптасқан тенденцияларымен және техникалық-экономикалық есептерімен белгіленеді.

Қолданылатын процестер мен көмірді өңдеу операцияларының жиынтығы байыту сұлбасына құрастырылады. Аппараттардың сұлбалары да тізбектері де технологиялық (принциптік), сапалық-сандық, су-шламды болып бөлінеді.

Технологиялық (принциптік) сұлба байыту кезінде көмір ұшырайтын технологиялық процестер мен операциялардың бірізділігін сипаттайды.

Сапалық-сандық сұлба байыту өнімдерінің саны мен сапасы туралы деректерден тұрады. Бұл сұлба бөлінудің немесе араласудың барлық операцияларында өнімдердің шығынын, олардың шығуы, күлділігі және ылғалдылығы, егер байыту күкірт бойынша жүргізілетін болса, күкірттің құрамын анықтауға мүмкіндік береді.

Су-шламдық сұлбасы – жеке операциялардағы судың шығыны және онда қатты фазаның мазмұны.

Тізбектер мен аппараттардың сұлбасы фабрикаға көмірдің түсуінен бастап тауарлық шоғырландырғыштар мен қалдықтармен аяқтай келе, байытудың технологиялық процестерін орындауға арналған машиналар мен аппараттардың орналасу жүйесін сипаттайды.