Снижение зольности угля. Выбор мероприятий по обеспечению устойчивости боковых пород. Параметры и условия применения
Пути понижения зольности коксуемых углей
из "Вопросы экономики коксохимической промышленности СССР"
Понижение зольности добываемых углей имеет очень важное народнохозяйственное значение.Зольность добываемых в СССР рядовых углей и углей, намечаемых к добыче, является высокой для производства кокса удовлетворительного качества. Поэтому в СССР требуется почти сплошное обогащение углей для коксования. Данные о зольности углей приведены в табл. 57.
Эти данные свидетельствуют о том, что практически все угли СССР, используемые или предназначенные для коксования, и многие угли применяемые для других целей, требуют удаления большего или меньшего количества минеральных примесей. Доля природночистых углей, которые могут быть использованы для коксования в сыром виде, невелика и, например, по Донецкому бассейну она не превышает 5-6% от всего количества коксуемых углей, причем проявляется тенденция к дальнейшему сокращению этой доли.
Кремнезем Глинозем. Известь.
Включая самоплавкий агломерат.
При таком составе пустой породы рудной части шихты и золы кокса последняя является вредной примесью и подлежит удалению до экономически обоснованного уровня. Зольность добываемых углей в СССР имеет тенденцию к увеличению, главным образом вследствие большего участия в добыче более зольных пластов, участков и районов.
Однако зольность кокса все еще высока и должна снижаться в дальнейшем для улучшения технико-экономических показателей доменного производства.
В связи с этим возникает вопрос о степени целесообразности удаления минеральных примесей а указанных стадиях производственного процесса, с целью обеспечения минимальных затрат общественного труда по всей цепи производства, начиная от добычи угля и кончая получением стали.
Зольность рядовых углей может уменьшаться при их добыче в шахте, поскольку уголь на этой стадии обычно загрязняется породой. В Донецком бассейне зольность товарной массы углей в среднем на 5-6% больше пластовой массы, причем эта разница в ряде случаев доходила до 20% . Загрязнение угля породой зависит от применяемых систем разработки, от угла падения пласта, а также от постановки работы на шахте от качества надзора и крепления забоев, правильной подрубки пластов, отбойки прослойков, ограждения завальной части лавы, улучшения ручной породоотборки и т. д.
Нужно иметь в виду также факторы, способствующие повышению зольности углей в процессе их добычи. Угли, добываемые из новых месторождений СССР, как правило, содержат больше золы, чем угли, добываемые в уже освоенных месторождениях. С другой стороны, на действующих шахтах часто вводятся в эксплуатацию пласты и участки с более зольными углями .
Наглядным примером этого является повышение на протяжении последних десятилетий зольности рядовых углей, добываемых в Донецком и Кузнецком бассейнах.
В Англии на ряде обследованных шахт в 1935 г. в классе 12-О мм было 20% класса размером частиц менее 3 мм, а в 1945 г., после внедрения механизации добычи, доля этих классов (менее 3 мм) возросла до 50% . За то же время в результате роста механизации количество породы в добываемом угле увеличилось с 5-10 до 12-30% , а количество сростков так называемой промпродуктовой фракции с удельным весом выше 1,6 возросло с 1 до 15-20% .
Таким образом, несмотря на наличие некоторых резервов в области понижения зольности на стадии добычи угля, одно использование этих резервов на этой стадии не может решить задачу понижения зольности углей для коксования.
Обращаясь к крайнему звену рассматриваемой цепи технологических процессов - выплавке стали, следует отметить, что здесь количество допустимых минеральных примесей, переходящих из породы руды и золы угля в сталь, невелико. Содержание кремния в мартеновской стали составляет около 0,15%, а в бессемеровской стали около 1,15%. При этом возможность увеличения минеральных примесей в стали недопустима, так как увеличение это резко сказывается на ухудшении ее свойств.
Следовательно, в дальнейшем возможно удаление минеральных примесей только на стадии обогащения углей и на стадии доменной плавки чугуна. В настоящее время от /г ДО /з минеральных примесей удаляется на стадии обогащения углей и от /з ДоУг на стадии доменной плавки.
Ниже приводятся данные, характеризующие последовательное изменение содержания минеральных примесей во всех звеньях технологических процессов-от добычи углей до выплавки стали.
Зольность рядового угля, %.
На стадии обогащения, как правило, целесообразно удалять наибольшее количество минеральных примесей сравнительно со всеми остальными звеньями технологического процесса, так как удаление минеральных примесей здесь связано с наименьшими издержками.
Обогащение углей представляет собой процесс, специально предназначенный для удаления из углей минеральных примесей, тогда как на остальных стадиях технологических процессов задача удаления минеральных примесей не является основной и должна решаться попутно с более важными задачами технологических процессов. Поэтому в процессе обогащения углей легче и проще приспособить технологию к разделению угля и сопровождающих его минеральных примесей. Это и является причиной того, что удаление этих примесей из угля на стадии обогащения до определенного уровня связано с минимальными издержками.
На протяжении четвертой пятилетки имелось ввиду обеспечить в 1950 г. механическое обогащение всех коксующихся углей, подлежащих обогащению (с зольностью свыше 7%) . В директивах XIX съезда ВКП(б) по составлению пятого пягп-летнего плана указано Улучшить качество угля, значительно расширив его обогащение обеспечить за пятилетие рост обогащения углей, примерно в 2,7 раза .
ЗОЛЬНОСТЬ (а. ash соntent; н. Aschegehalt, Aschehaltigkeit; ф. teneur en cendres; и. соntenido de cenizas) — отношение массы негорючего остатка (Золы), полученной после выжигания горючей части топлива, к массе исходного топлива. Обозначается символом А (латинской) и выражается в процентах. Для практических целей значение зольности, определённое по аналитической пробе (Aa), обычно пересчитывается на cyxoe Ad или рабочее Ar состояние топлива. Для всех типов твёрдых топлив зольность — один из основных нормируемых показателей характеристики и оценки их качества, используемый при разработке технических условий, потребительских стандартов, кондиций и при подсчёте запасов. Повышение зольности снижает тепловой эффект сжигания топлив, удорожает (как балласт) стоимость их транспортировки, отрицательно отражается на технологии процессов переработки и качестве получаемых продуктов ( , и др.).
Золообразующие компоненты, химически связанные с органическим веществом углей или дисперсно в нём рассеянные (внутренняя зола), а также образующиеся за счёт содержащихся в углях неорганических включений и засоряющих (при добыче) вмещающих пород (внешняя зола), при термической переработке имеют различную летучесть и претерпевают неодинаковые изменения. Поэтому условия определения зольности и химического состава золы стандартизированы. Зольность углей за счёт внутренней золы (так называемой материнской) обычно колеблется в пределах 1-15%, но при тонкодисперсном распределении неорганического материала достигает десятков процентов с постепенным переходом углей в углистые породы (с Ad 60%). При обычном обогащении углей эта зола не удаляется. Зольность за счёт внешней золы зависит от внутреннего строения угольных пластов и технологии их ; подавляющая часть минеральных примесей, образующих внешнюю золу, может быть удалена при .
Зольность нормируется государственными стандартами. Наиболее высокий допустимый предел зольности рядовых углей, отсевов, штыбов , промпродукта и шламов обогащения установлен для условий пылевидного сжигания (Ad 45%, экибастузских углей — 53%). Для слоевого сжигания используются угли с Ad не более 37,5%, для коксования — необогащённые спекающиеся угли и концентраты обогащения с Ad до 10,6% (угольных месторождений Кавказа — до 13,8%). Предельная зольность углей для коксования, направляемых на обогащение для различных бассейнов, 25-36%. Зольность горючих сланцев колеблется в широких пределах (Ad 48-72%). Для условий потребления горючих сланцев зольность не нормируется; основным показателем качества служит удельная теплота их сгорания, на величине которой отражается зольность. Зольность торфа зависит от геологических условий его образования и различна для разных типов и видов торфа. По содержанию золы различают малозольные (менее 5%), среднезольные (5-10%) и высокозольные (более 10%) торфы.
В зольность углей и горючих сланцев определяется озолением навески испытуемого топлива в муфельной печи и прокаливанием зольного остатка при t 800-830°С, для ускоренного озоления горючих сланцев — при t 850-875°С (ГОСТ 11022-75). Зольность углей определяется также рентгенометрическим методом — по параметрам ионизирующего излучения после взаимодействия с углём (ГОСТ 11055-78).
Друзья, давайте поговорим о зольности, о том, что это такое и почему это важно. По большому счету у нас не принято об этом задумываться и как-то учитывать, отчасти потому что у нас про зольность вообще на пачках с мукой ничего не сказано, отчасти потому что у нас есть сорта - экстра, высший сорт, первый, второй, обойная, крупчатка - в случае с пшеничной, и обдирная, сеяная, обойная - в случае с ржаной. И нам привычна эта классификация. Тем не менее, большинству пекарей в Европе и штатах гораздо понятнее говорить о муке с точки зрения зольности, она дает более емкое понятие о свойствах муки, о ее помоле и поведении в тесте.
На фото: пшеничная в/с, Т80 (что-то вроде смеси 1 и 2 сорта) и цельнозерновая пшеничная мука
Зольность - это количество минеральных веществ в тесте, а, поскольку минеральные вещества большей частью содержатся в периферийных частях зерна, то есть, в отрубях, зародыше и пр, зольность говорит о том, насколько мука грубая: чем “цельнозерновее” мука, тем зольность этой муки выше.
Как узнают, какая у муки зольность? Есть специальное исследование, позволяющее определить количество минеральных веществ: образец муки весом 50 гр. сжигают при температуре 480 градусов по Цельсию, от муки остается небольшая горстка золы , которую взвешивают, высчитывают процент от изначального количества муки, и выражают это в цифрах, которые потом идут в основу маркировки европейской и американской муки.
Для примера, пишет: “В ржаной муке типа 610 содержится 0,61% золы (в США тип 610 относится обычно к светлой или сеяной ржаной муке), тогда как в муке типа 1740 зольность составляет 1,74% (в США это соответствует цельнозерновой ржаной муке)” .
На фото: ржаная цельнозерновая мука
Зола, которая осталась после сжигания образца муки - это преимущественно минеральные вещества. Если сжечь 50 гр. муки высшего сорта, горстка золы будет совсем небольшой, если сжечь такое же количество цельнозерновой муки - горстка золы будет побольше, просто потому в ней больше минеральных веществ,а именно они составляют золу.
Зольность является очень важным показателем для пекаря, потому что говорит сразу о нескольких вещах:
- О степени помола муки, то есть, о том, что у нас принято называть сортом (если обобщенно говорить).
- О том, как активно будет бродить тесто: чем больше в муке минеральных веществ, которые в том числе являются пищей для дрожжей и способствуют развитию молочнокислых бактерий, тем активнее в нем происходит брожение. Кроме того, чем больше в муке грубых частиц, богатых минеральными веществами, тем больше в ней и микроорганизмов, которые также влияют на брожение, делая тесто активнее. Грубая мука богата ферментами, которые расщепляют крахмал на простые сахара, что тоже делает тесто более активным, поскольку повышает содержание естественных сахаров в тесте.
- О том, что тесто из муки с высокими показателями зольности будет иметь более высокую кислотность (накопит больше кислоты).
Вместе с тем, зольность не дает нам представления о содержании белка в муке, а это для нас, пекарей, тоже довольно важный показатель, который, впрочем, иногда мало о чем говорит, потому что на деле оказываются важнее свойства клейковины, нежели цифры на пачке, которые всегда имеют одно значение - пресловутые 10,3%.
Согласно характеристикам свойств каждого сорта муки, все же, мы можем на что-то рассчитывать.
- Например, что в пшеничной муке высшего сорта с белком 10,3% содержание сырой клейковины - около 28%, а ее зольность - 0,55. Но те, кто долго и активно пекут и используют муку разных производителей, знают, что мука муке рознь, и одна будет по ощущениям более сильной и влагоемкой, а другая будет давать более интересную структуру мякишу, бродить быстрее или медленнее. Если исходить из показателей зольности и количества клейковины, наша “вышка” соответстует европейкой муке с типа 550 - это мука общего назначения.
- Для пшеничной муки первого сорта характерна зольность 0,75, она по цвету более кремовая, содержание сырой клейковины не менее 30%. Обратите внимание, сырой клейковины больше, но ведет себя эта мука не так гладко и удобно, как “вышка”, часто плывет и дает нестабильный результат, иногда к ей надо приспособиться, чтобы начало получаться что-то внятное!
- Второй сорт имеет зольность 1,25 содержание сырой клейковины 25%. Мука этого сорта редко встречается на прилавках и доступна в основном производствам. Часто ее советуют заменять смесью в разных пропорциях вышки и цельнозерновой пшеничной муки, но я не уверена, насколько это корректная и равноценная замена.
- Обойная мука имеет зольность около 2,0 и содержание клейковины (не белка, а клейковины!) 20%. Белка в обойной муке больше, чем в той же “вышке”, да не весь он участвует в образовании клейковины.
- На прилавках еще можно встретить муку сорта “Экстра”, она еще более тонкая, чем вышка, еще более светлая, ее зольность 0,45, а содержание клейковины - 28%.
Зольность крупы и муки из цельного зерна и Sekowa
На фото: ржаная крупа для восстановления закваски Sekowa и сама закваска
Отдельно хочу остановиться на зольности крупы и у муки из цельного зерна. Несмотря на то, что и то, и другое получено из одного и того же пшеничного зерна, зольность крупы будет выше, то есть, при сжигании она оставит больше золы, чем мука и это, в общем-то, понятно: условия для всех одинаковые, но крупа имеет более грубую фракцию и горит не так быстро, как мука. Почему я вообще об этом вспомнила? Потому что многие из тех, кто читают этот блог, пекут на , для восстановления которой нужна крупа из цельного зерна, именно крупа, а не мука! И если раньше я не понимала, зачем именно крупа, просто знала, что с мукой результат может быть не стабильным, то сейчас стало понятно! Более высокая зольность способствует более высокой кислотности теста, а кислотность крайне важна для стабильности закваски, по сути - это ее иммунитет. Sekowa стабильная, но тоже живая, и ей также нужно накопить кислот, чтобы не позволить развиться патогенной флоре, благополучно дойти до пика и остаться в этом состоянии (до скончания веков). Такие вот пироги:)
До скорого, друзья, пекте, экспериментируйте, удачного вам хлеба!
АО «Сибирский Антрацит» ведет добычу антрацита открытым способом на двух разрезах Горловского угольного бассейна в Искитимском районе Новосибирской области - Колыванском и Горловском.
Рядовой уголь компании характеризуется изменчивыми показателями зольности, достигающей 35%, плотности (1,6-2,0 г/см3), влажности (от 10-11 до 15-17%) и гранулометрического состава (по классам +25 мм, 13-25 мм, 6-13 мм — от 5-7 до 11-15% каждого).
Для переработки рядового угля используется современное оборудование, которое позволяет производить продукцию разного класса, различных фракций с уровнем зольности 12%. Угольные пласты характеризуются обильной трещиноватостью, раздробленностью, часто пониженной прочностью, и, как следствие, выдерживание качества готовой продукции ограничено качеством добываемого минерального сырья.
В 2016 году «Сибирский Антрацит» приложил значительные усилия к повышению качества готовой продукции. Перед специалистами предприятия стояли три ключевые задачи:
— выделение низкозольного премиального угля с зольностью до 8%, который не требует обогащения в тяжелых средах, из общей высокозольной добычи разрезов;
— снижение влаги отгружаемого антрацита марки АСШ класса 0-13 мм до уровня менее 12%;
— общее снижение содержания угольной мелочи размерностью 0-1 мм в отгружаемом антраците класса 0-13 мм.
Чтобы предложить потребителю антрацит премиального качества, который обеспечит максимальное конкурентное преимущество нашей компании, необходимо постоянно работать над совершенствованием всех производственных процессов.
Мы комплексно подошли к решению поставленных задач. Были проанализированы все этапы производственной цепочки: определение качества угля в массиве — добыча — перевозка — обогащение — складирование — отгрузка. На каждом этапе были выявлены основные проблемы, влияющие на качество, и реализованы инженерно-технические и организационные способы их решения.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА УГЛЯ В МАССИВЕ И ДОБЫЧА
Анализируя проблемы этого этапа, специалисты компании выявили необходимость максимально точного понимания качественных характеристик извлекаемой и планируемой к извлечению угольной массы в каждый отдельно взятый момент времени. Определение зольности по пластам, горизонтам и отдельным забоям позволяет разделять угольные потоки высокозольного и низкозольного угля прямо из забоя и распределять их по направлениям переработки: высокозольный уголь отправляется на обогатительные фабрики, а низкозольный уголь сортируется на мобильных сортировках.
Также были выявлены факторы, которые влияют на качество угля, а именно: валовое извлечение кондиционного угля без отделения чистых угольных пачек (ЧУП), недостаточное опережающее осушение подготавливаемых к выемке забоев, невозможность выделения из угольного забоя породных включений, ухудшающих общую зольность рядового угля.
Для решения вышеуказанных проблем специалисты «Сибирского Антрацита» предприняли следующие шаги:
1. Идентифицировали зольность и наличие чистых угольных пачек по пластам, горизонтам, отдельным забоям. Для этого была проведена работа по эксплуатационному бурению угольных пластов и опробованию угля с определением координат каждой скважины и занесением результатов в 3D-модель месторождения.
2. Обеспечили ежесменный надзор со стороны отдела технического контроля и геологического отдела за наличием засорений в угольных пластах с систематическим опробованием забоев.
3. Скорректировали план горных работ таким образом, чтобы обеспечить наиболее выгодные угольные потоки в данный момент времени. Разделение угольных потоков позволило отдельно обогащать высокозольный уголь на обогатительных фабриках и отдельно сортировать низкозольный уголь.
4. Провели организационно-технические мероприятия и обучение персонала по контролю и способам разделения низкозольного и высокозольного угля в забое при без- условном извлечении полезного ископаемого из недр; провели обучение инженерно-технических работников и рабочих экскаваторных бригад по добыче низкозольного угля, разработали программу мотивации.
5. Усовершенствовали программу по осушению разрезов, обеспечили опережающее осушение забоев. Была перестроена система дренажа, все водные потоки сведены в самой низкой точке с последующей откачкой воды за пределы карьерного поля. Обеспечили запас по производительности насосного оборудования в системе дренажа. В результате было исключено извлечение угля из обводненных забоев.
ПЕРЕВОЗКА
Основная проблема с качеством угля на этапе его перевозки из разрезов была связана с наличием разрозненных временных угольных складов внутри карьерного пространства. Отсутствие специально отведенных и обустроенных мест для временного хранения привело к тому, что контролировать уровень влаги и попутного засорения в добытом угле было крайне сложно.
В прошедшем году практика использования нескольких временных угольных складов была прекращена. Подготовленные, специально выделенные и оборудованные площади, используемые для временного хранения, а также дополнительного осушения добываемого угля, позволили снизить как влагу, так и засорение рядового угля.
ОБОГАЩЕНИЕ И СКЛАДИРОВАНИЕ
Основными проблемами сохранения качественных характеристик угля на данном этапе являются избыточное передвижение угля на складе, валовое складирование рядового угля без разделения по качеству, отсутствие систем дренажа и водоотведения на складах готовой продукции.
Специалисты компании предприняли следующие шаги для решения этой проблемы. На складах рядового угля были определены и выделены площади для высокозольного и низкозольного углей. В зимнее время обеспечен сбор и вывоз привносимой влаги в виде снега.
На территории складов готовой продукции были проведены дренажные работы. Основание складов стало выше уровня грунтовых или поверхностных вод. Сформированный уклон основания складов позволил избыточной влаге дренировать естественным образом.
ОТГРУЗКА
Основная проблема этого этапа была связана с невозможностью осуществления отгрузки антрацита различного качества разным потребителям. Летом прошлого года состоялся пробный пуск складской площадки станции «Шихтовочная» для премиального угля. При строительстве этого склада был выполнен весь комплекс мероприятий, позволяющий сохранить качественные характеристики продукции на требуемом уровне. Дорожная инфраструктура складской площадки позволяет поставлять антрацит на территорию склада как с обогатительной фабрики, так и с угольных разрезов.
Помимо всех описанных выше мероприятий важным фактом является мотивация персонала. По всей производственной цепочке реализуется программа адресного вознаграждения рабочих за достижение качественных показателей рядового угля и готовой продукции.
Мероприятия, проведенные в рамках проекта по улучшению качества продукции, положительно сказались на ее реализации. Увеличивается количество прямых контрактов с конечными потребителями, пробные поставки приводят к заключению долгосрочных договоров с крупными компаниями. Прошедшая зима показала, что наш антрацит не смерзается, облегчается его выгрузка в холодный период. Стало возможным выгружать продукцию через порты, оборудованные вагоноопрокидывателями, что расширяет возможности экспорта. Несмотря на успешные результаты прошлого года, мы не собираемся останавливаться на достигнутом. Впереди — новые задачи, к решению которых мы уже приступили. Мы по-прежнему будем концентрироваться на производительности труда, качестве продукции и укреплении позиций на рынке.