Карта сайта

Адрес: 630015, г. Новосибирск, ул. Трикотажная, 41а.
Телефон: +7 (383) 363-39-10, 363-39-11, 363-39-12  факс: +7 (383) 279-01-33, e-mail: mail@giprougol.ru.

 
Гипроуголь Горный институт по проектированию предприятий угольной промышленности

Решения экологических проблем в реализованных проектах обогатительных фабрик

БЕЛОКОПЫТОВ П.И.
Генеральный директор
ООО «Гипроуголь»,
630015, г. Новосибирск, Россия,
e-mail: mail@giprougol.ru

САЗЫКИН Г.П.
Директор по обогащению углей
ООО «Гипроуголь»,
630015, г. Новосибирск, Россия,
e-mail: mail@giprougol.ru

Проектные решения экологических проблем в угольной промышленности в части применения укрытых складов, сушки горячей поверхностью, замкнутых водно-шламовых схем не только решают экологические проблемы, но и существенно снижают эксплуатационные затраты.
Ключевые слова: обогатительная фабрика, проектные решения, окружающая среда, экология, укрытые склады, эксплуатационные затраты, эффективность.
Для цитирования: Белокопытов П.И., Сазыкин Г.П. Решения экологических проблем в реализованных проектах обогатительных фабрик // Уголь. 2020. № 3. С. 70-73.
DOI: 10.18796/0041-5790-2020-3-70-73.

ВВЕДЕНИЕ

   Проблема экологии и негативного воздействия на окружающую среду углеобогатительных фабрик встала остро еще несколько десятков лет назад. Однако в 1950-е годы стояла задача любой ценой обогреть страну и обеспечить промышленность металлом при минимуме капитальных затрат. Кузбасс постепенно начал заполняться шахтерскими поселками с террикониками, гидроотвалами, термическими сушилками с трубами отходящих газов, но, как ни странно, в это время эти сооружения отражали динамику развития промышленности и были ее неотъемлемыми элементами.
   1960-1970 годы характеризуются уже более пристальным отношением к вопросам экологии, появляются многоступенчатые системы газоочисток, плоские породные отвалы размещаются вне населенных пунктов на нарушенных другими производствами территориях. Большая часть оборотной воды обогатительных фабрик осветляется внутри зданий, но все-таки гидроотвалы по-прежнему строятся. В эти годы в Кузбассе создаются лучшие обогатительные фабрики.

РЕШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ В ПРОЕКТАХ ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИК

  Но самым эффективным решением по экологии стало создание ОФ «Антоновская» (рис. 1).

ОФ «Антоновская», построенная по проекту ЗАО «Гипроуголь» в 2001 г., стала первым современным предприятием в угольной промышленности Кузбасса и России, органично вписывающимся в окружающую природную среду.

   Все действующие фабрики были запроектированы и построены в условиях жесткой централизации нормативной базы и зачастую обезличены типовыми проектами. Кроме того, существовали жесткие ограничения в приме-нении металла для строительных конструкций и другихдефицитных в то время материалов. Даже самые лучшие обогатительные фабрики прошлых лет для коксующихся углей громоздки, на их эксплуатацию требуется боль- шое количество обслуживающего персонала, огромное количество тепла в зимний период и электроэнергии. Гидроотвалы отходов флотации и выбросы в атмосферу от термических сушек этих предприятий наносят невосполнимый ущерб окружающей природной среде.

   Все действующие фабрики были запроектированы и построены в условиях жесткой централизации нормативной базы и зачастую обезличены типовыми проектами. Кроме того, существовали жесткие ограничения в приме-
нении металла для строительных конструкций и других дефицитных в то время материалов. Даже самые лучшие обогатительные фабрики прошлых лет для коксующихся углей громоздки, на их эксплуатацию требуется большое количество обслуживающего персонала, огромное количество тепла в зимний период и электроэнергии. Гидроотвалы отходов флотации и выбросы в атмосферу от термических сушек этих предприятий наносят невосполнимый ущерб окружающей природной среде.

   Необходимо отметить факт: лучшие технико-экономические показатели имеют те предприятия, которые оказывают наименьшее вредное воздействие на окружающую природную среду. Так, например, по сравнению с ана-
логичными по мощности действующими предприятиями ОФ «Антоновская», запроектированная без гидроотвала, без термической сушки, с укрытыми угольными складами, имеет численность трудящихся в два раза меньше, расход тепла на отопление – в три раза меньше, расход электроэнергии – на 30% меньше.

   Укрытые напольные склады рядовых углей и товарной продукции, безусловно, являются одним из существенных элементов охраны окружающей природной среды, предотвращают загрязнение воздушного и водного бассейнов. Принимая во внимание сравнительно невысокую стоимость их строительства (по сравнению с силосами и бункерами) при обеспечении большой емкости (30-50 тыс. т), представляется целесообразным рекомендовать в проектах новых и реконструируемых фабрик рассматривать применение укрытых напольных складов.

   А всего институтом «Гипроуголь» с тех пор выполнено еще 17 успешных проектов, по которым сданы в эксплуатацию обогатительные фабрики: «Антоновская» годовой мощностью 3 млн т; «Распадская» – 10,5 млн т;
«Северная» – 3 млн т; «Спутник» – 2,4 млн т; «Междуреченкая» – 3 млн т; «Листвяжная» – 6 млн т; «Бачатская-Энергетическая» – 2,5 млн т; «Бачатская-Коксовая» – 3 млн т; ОФ разреза «Красногорский» – 1,5 млн т;
«Краснобродская» – 3 млн т; «Степная» – 2,4 млн т;  «Черниговская-Коксовая» – 4,5 млн т; «Матюшинская» – 3 млн т; «Калтанская» – 3 млн т; «Денисовская» – 6 млн т.

   В числе новейших проектов – ОФ «Увальная» годовой мощностью 5 млн т (рис. 2).

   Реальная работа фабрики «Увальная» показывает, что эксплуатационные и экологические затраты существенно ниже при укрытых складах:

– нет потерь товарной продукции от ветров, дождей и переизмельчения от напольной техники;

– нет выбросов от напольной техники, при открытых складах рядового угля и товарной продукции на фабриках мощностью 4-6 млн т в год понадобится до 8-10 ковшовых погрузчиков;
– с учетом потерь товарной продукции на открытых складах до 3% и дополнительных эксплуатационных затрат при работе напольной техники, которые в 5 раз больше по сравнению с формированием складов с ленточными конвейерами, укрытые склады окупаются за 2-3 года.

НАПОЛЬНЫЕ УКРЫТЫЕ СКЛАДЫ ДЛЯ РЯДОВОГО УГЛЯ И ТОВАРНОЙ ПРОДУКЦИИ

   Наиболее существенным инновационным решением по обогатительным фабрикам являются напольные укрытые склады для рядовых углей и товарной продукции, разработанные институтом «Гипроуголь». За 18 лет построено 20 напольных укрытых угольных складов емкостью от 15 до 30 тыс. т.

При этом необходимо отметить, что эти сооружения не такие уж и дешевые в строительстве, но их преимущества по сравнению с силосами и бункерами различных конструкций очевидны, и прежде всего это касается вопросов безопасности.

   Укрытые склады товарной продукции и рядовых углей – это еще один существенный фактор в пользу охраны окружающей природной среды и экономической эффективности новых фабрик.
   Уголь с напольного склада забирается качающимися ленточными питателями. В принципе, склад самотечно-бульдозерный, а зона самотечности зависит от влажности угля. Так называемые «мертвые» зоны зачищаются на-
польной техникой, это можно считать недостатком, но зато практически полностью ликвидирован ручной труд.
   Отсутствуют проблемы метана, поскольку склад хорошо, естественно проветривается, обеспечивая безопасные условия эксплуатации, но в то же время склад укрытый, что предотвращает загрязнение пылью окружающей
природной среды.
Конструктивно склад очень прост и не требует затрат на содержание строительной части.
   Очень важная деталь – возможен абсолютный визуальный контроль за строительной частью, посторонними предметами, заполнением склада углем.
   В качестве примера на рис. 3 представлена ОФ «Листвяжная» с укрытым напольным складом.

УКРЫТЫЕ СКЛАДЫ ТОВАРНОЙ ПРОДУКЦИИ

   Во-первых, укрытые склады товарной продукции – это сохранение окружающей среды от угольной пыли. Площадь загрязнения от одного открытого склада угля составляет до 2 км по радиусу, площадь загрязнения превы-
шает 10 млн кв. м, при этом потери концентрата составляют от 1 до 3% – до 500 млн руб. при годовой мощности фабрики 3 млн т.
   Во-вторых, экономический эффект от укрытых складов товарной продукции при годовом обороте 3 млн т в год зависит от гарантии качества, а значит, и от цены на товарную продукцию при усреднении с учетом техно-
логических сбоев при запуске фабрики в эксплуатацию и непредвиденных остановок. Как правило, все проблемы технологии и постоянного измерения зольности концентрата позволяют решать все проблемы в течение 8 ч
технологической смены, при этом емкость составляет около 3,4-4 тыс. т. Эта емкость одного железнодорожного маршрута. Таким образом, для гарантии качества необходимо как минимум две емкости по 4 тыс. т. Как по-
казывает практика действующих фабрик, работающих без складов, простои фабрик составляют до 700 ч в год, кроме того, до 10% товарной продукции возвращают на фабрики из-за брака.

   При наличии до двух составов порожняка под погрузку (что часто бывает на практике) погрузка может быть организована в течение 4-5 ч, таким образом, возникает ситуация, когда недостаточная емкость склада фабрики может вызвать простои железнодорожного транспорта. При наличии четырех составов в сутки емкости складов должны быть рассчитаны на двое суток, т.е. до 20 тыс. т, т.е. не может быть какой-либо взаимной зависимости. Практика эксплуатации фабрик с укрытыми складами товарной продукции емкостью 20 тыс. т полностью подтверждается экономической эффективностью, которая составляет до 1 млрд руб. в год.
   Напольные укрытые склады – самые экономичные по капитальным вложениям в сравнении с бункерами и силосами, поскольку стоимость 1 куб. м емкости укрытых складов составляет 3 тыс. руб., а силоса – 7 тыс. руб., т.е.
укрытый склад стоит 500 млн руб., а силоса на такую же емкость – 1,2 млрд руб.
По сравнению с открытыми складами укрытые занимают меньшую площадь, так как на эти склады не распространяются ограничения по высоте (пункт 413 ПБ).
Загрузка склада работает в «автоматическом» режиме без использования напольной техники, что необходимо при открытых складах. Укрытый склад товарной продукции естественно проветривается от метана, нет необхо-
димости в механической вентиляции.

   Укрытый склад товарной продукции обеспечивает естественное снижение общей влажности на 0,5-1%.
   Наличие укрытого склада товарной продукции позволяет фабрикам увеличивать число рабочих часов до 7200 в год вместо 6000 (это цифры, реально достигаемые на действующих фабриках), таким образом, дополнительная прибыль может составлять до 500 млн руб. в год. Кстати, ОФ «Антоновская» при наличии укрытых складов как рядового угля, так и товарной продукции работает до 7600 ч в год.
   Товарная продукция на укрытом складе укладывается ленточным конвейером с безприводной двухбарабанной тележкой. Погрузка товарной продукции в железнодорожные полувагоны со склада осуществляется качающи-
мися питателями и ленточным конвейером с интенсивностью до 1200 т/ч. Нет выбросов от дизельных погрузчиков. Экология и экономика как по капитальным затратам, так и по эксплуатационным затратам абсолютно адекват-
ны, достаточно сравнить эксплуатационные затраты на 1 т рядового угля с термическими сушками и фабриками нового поколения – 400 и 200 руб.
   С учетом большого опыта ЗАО «Гипроуголь» в проектировании и строительстве укрытых складов угля считаем целесообразным использовать наш опыт при проектировании погрузочных комплексов и складов угля в портах
на Дальнем Востоке, где существуют постоянные проблемы с сильными ветрами и ливнями.
Применение ограждающих стенок и водяных «туманов» – это малоэффективные мероприятия.

СУШКА ГОРЯЧЕЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

  Институт «Гипроуголь» предлагает для применения в технологических комплексах сушку горячей поверхностью (СГП), состоящую из следующих элементов:
– стандартный скребковый конвейер типа КСГС, заключенный в теплоизолирующий контур;
– электронагревательные пластины, устанавливаемые
под верхней и нижней рабочими ветвями конвейера, максимальная температура нагрева – до 250°С;
– загрузочное и разгрузочное устройства;
– устройства для отвода и конденсации пара.
  Испарение влаги с частиц угля происходит во время контакта с нагретой поверхностью конвейера. Для увеличения интенсивности испарения установлены планки перемешивания угля. Скорость перемещения скребковой
цепи регулируется в зависимости от заданных параметров по производительности и конечной влажности. Лабораторные испытания СГП производились на площадке ОФ «Черниговская», и получены подтверждения теорети-
ческим расчетам.
  Традиционные воздушные термические сушки угольных концентратов – самый энергоемкий и опасный процесс, поэтому технология СГП является хорошей альтернативой в тех случаях, когда есть потребность уменьшить
общую влажность концентрата на несколько процентов.
  Основными преимуществами СГП, по мнению эксплуатационных служб обогатительных фабрик, являются: малые капитальные затраты; низкие эксплуатационные затраты; отсутствие необходимости длительных согласований на ввод установки в эксплуатацию, так как СГП комплектуется из элементов, имеющих все разрешительные документы; простая конструкция, которая может интегрироваться в существующие производственные комплексы;
обеспечение соответствия влажности готовой продукции требованиям рынков сбыта.
  Проект опытной установки СГП реализован на ОФ «Матюшинская» ООО «Разрез «Березовский» группы предприятий ЗАО «Стройсервис». Партнерами по изготовлению первого в Кузбассе агрегата СГП являются кемеровский
завод «Сибтехномаш» и томская компания ООО «Аккурат-Инжиниринг» (Авторское свидетельство ИНКО «Гипроуголь» на СГП № 44-2014 от сентября 2014 г.).
  По итогам работы СГП на ОФ «Матюшинская» в течение двух лет (2017-2018 гг.) можно уверенно подтвердить работоспособность и эффективность агрегата с производительностью от 60 до 80 т/ч по классу крупности 0,2-2 мм, при этом объем испаряемой влаги составляет 2,5-3 куб. м/ч, флотоконцентрат не сушится, а «присаживается» к пересушенному концентрату класса 0,2-2 мм, поэтому при перегрузках и погрузке товарной продукции в железнодорожные полувагоны пыления нет, поскольку общая влажность концентрата составляет около 8,5%.
  В новых проектах фабрик необходимо объективно сравнивать применение классических воздушных термических сушек и сушку горячей поверхностью, поскольку капитальные затраты на СГП в 4 раза меньше, а выбросы в
атмосферу загрязненного воздуха просто несравнимы.

Title
Solutions to environmental problems in completed enrichment projects

Author
Belokopytov P.I.1, Sazykin G.P.1
1 “Giprougol” JSC, Novosibirsk, 630015, Russian Federation
Authors’ Information
Belokopytov P.I., General Director, e-mail: mail@giprougol.ru
Sazykin G.P., Director of coal preparation, e-mail: mail@giprougol.ru
Abstract
Design solutions to environmental problems in the coal industry regarding the use of sheltered warehouses, drying with a hot surface, and closed water-slurry schemes not only solve environmental problems, but also significantly reduce operating costs.
Keywords
Processing plant, Design solutions, Environment, Ecology, Sheltered warehouses, Operating costs, Efficiency.
For citation
Belokopytov P.I. & Sazykin G.P. Solutions to environmental problems in completed enrichment projects. Ugol’ – Russian Coal Journal, 2020, No. 3, pp. 70-73. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-5790-2020-3-70-73.
Paper info
Received October 2, 2019
Reviewed November 18, 2020
Accepted February 17, 2020