Технологія використання відходів вуглезбагачення

 

Міністерство освіти і  науки, молоді та спорту України

Національний транспортний університет

Кафедра дорожньо-будівельних матеріалів і хімії

 

КУРСОВА РОБОТА

 З дисципліни:

«Технологія виробництва матеріалів з техногенних відходів некондинційних та місцевих матеріалів»

на тему: „ Технологія використання відходів вуглезбагачення”

 

 

Студента 3 курсу групи ТК-ІІІ-1

напряму підготовки   «Будівництво»

спеціальності  «Технологія будівельних конструкцій, виробів та матеріалів»

Слободяника О.В.

 

Керівник   ст.в. Борковський П.П.

Національна шкала ________________

Кількість балів: ______Оцінка:  ECTS ____

 

                                          Члени комісії          _______________ Дорошенко Ю.М. 

                                                                                                                                            (підпис)                        (прізвище та ініціали)

                                                                                                      _____________________ Заіченко В.В.

                                                                                                                                              (підпис)                        (прізвище та ініціали)

                                                                                                                                ____________________________________ 

                                                                                                                                              (підпис)                         (прізвище та ініціали)

 

м. Київ 2013 рік 

Зміст

1. Загальні відомості	3
2. Породи, змішані з відходами вугілля, горючих сланців, сіркою й іншими домішками	6
3. Будівельні матеріали  із застосуванням відходів вуглезбагачення	7
4. Опис технологічної  схеми	15
5. Вимоги до охорони  праці на виробництві аглопориту	16
6. Загальні вимоги по  техніці безпеки на виробництві	20
Висновок	22
Перелік посилань	23

 

 

1. Загальні відомості

До відходів паливно-енергетичної промисловості відносяться продукти, одержані у вигляді відходів при видобутку, збагаченні і спалюванні твердого палива. Цю групу відходів поділяють по джерелу виникнення, виду палива, числу пластичності мінеральної частини відходів, вмісту горючої частини, зерновим складом, хіміко-мінералогічним складом, ступенем плавкості, інтервалу розм'якшення.

Основними видами твердого палива є кам'яне і буре вугілля. При видобутку і збагаченні вугілля побічними продуктами є шахтні й розкривні породи, відходи вуглезбагачення. Шахтні відвальні породи найбільш часто представлені аргілітами, алевритами, пісковиками, вапняками.

У табл. 1.1 показано поширення  основних типів гірських порід у  вугільних пластах Донбасу. Метаморфізовані аргіліти, алеврити і пісковики мають високу щільність і, як правило, важко розмокають у воді. Їх можна віднести до мало пластичної або непластичної глинистої сировини.

У порівнянні з глинами  аргіліти мають більш високу міцність, яка становить 2-4 МПа в природному заляганні.

Алеврити в порівнянні з аргілітами мають більш грубозернисту  будову. Для застосування відходів вуглезбагачення у виробництві  будівельних матеріалів найбільший інтерес представляють відходи, що характеризуються найменшими коливаннями складу і властивостей.

Вміст вугілля, не виділеного в процесі збагачення, може досягати 20%. Відходи вуглезбагачення представлені зазвичай у вигляді шматків крупністю 8-80 мм. У відповідності з типовими схемами технологічного процесу вуглезбагачення з шахт після подрібнення матеріал піддають гідравлічній класифікації за крупністю, потім збагачують гравітаційним методом, виділяючи концентрат, промисловий продукт і породу (відходи гравітаційного вуглезбагачення). При зневодненні концентрату виділяють шлам з розміром зерен менше 1 мм, який направляють на флотацію. Після флотаційного збагачення отримують концентрат і відходи флотації (хвости). В залежності від способу отримання відходів і їх класу по крупності вміст вугілля, а відповідно хімічний склад і число пластичності змінюються в широких межах. Найбільша кількість вугілля знаходиться у відходах флотації. У відходах гравітаційного збагачення класу 1-13 мм кількість вугілля може досягати 15%, а у відходах класу 13-150 мм - 4-7%. У відходах вугледобування зміст вугілля коливається від 0 до 10%. Дуже важливим обмежуючим фактором застосування відходів вуглезбагачення є наявність в них сірки. Вміст її, наприклад, в породах центрального Донбасу досягає 3-4%. Вологість відходів залежить від способу їх отримання. Природна вологість аргілітів 4-5%. Відходи флотації вугілля, отримані з шламонакопичувачів, мають вологість 25-30%.

 

Таблиця 1.1. Поширення в % різних типів гірських порід у вугільних пластах Донбасу

Пласти залягання порід	В грунті вугільних пластів				В покрівлі вугільних пластів
	Аргіліти і глинисті сланці	Алеврити	Алевритові сланці	Пісчаники	Аргіліти і глинисті сланці	Алеврити	Алевритові сланці	Вапняки	Пісчаники
Червоно-армійський	90	5	5	-	80	2	8	6	4
Донецько-Макіївский	63	27	7	3	74	-	15	4	7
Центральний	63	22	10	5	64	10	10	7	9
Ворошилов-градський	70	20	-	10	60	30	-	-	10
Краснодонський	50	32	-	18	38	47	-	-	25

 

 

Характеристика відходів вуглезбагачення деяких вуглезбагачувальних  фабрик наведена в табл. 1.2.

 

Таблиця 1.2. Характеристика відходів вуглезбагачення

Фабрика	Зольність, %	Вміст сірки, %	Вміст вуглецю, %	Хімічний склад, %				Питома теплота згоряння, кДж/кг
				Fe2O3	Al2O3	SiO2	CaO+MgO
Павлоградська
Добропольська
Дзержинська

Примітка. В чисельнику вказані дані для відходів гравітації, в знаменнику - флотації.

На відміну від відвальних порід вугільних шахт відходи  вуглезбагачення характеризуються більш високим вмістом вугілля, більш стабільним речовинним складом, меншим вмістом пісковиків і великим вмістом аргілітів, збільшенням вмісту сірки і зменшенням механічної міцності.

Продуктами випалу порожніх порід є горілі породи. Їх різновидами  є глієжі - глинисті і глинисто-піщані породи, обпалені в надрах землі  при підземних пожежах у вугільних пластах, і відвальні перегорілі шахтні породи. Поклади природних горілих порід широко поширені в різних регіонах.

 Їх істинна щільність 2,4—2,7 г/см³, середня щільність - 1300—2500 кг/м³, міцність на стиск — 20—60 МПа.

За основними фізичними  і хімічними властивостями вони близькі до глин, обпалених при 800-1000 °С. Хіміко-мінералогічний склад горілих  порід різноманітний, проте загальним  для них є наявність активного  глинозему у вигляді радикалів дегідратованих глинистих мінералів або у вигляді активного глинозему, кремнезему і залізистих сполук.

На відміну від зол  і шлаків горілі породи майже не містять склоподібних компонентів і характеризуються високою сорбційною здатністю. Вміст незгорілого палива в глієжах досягає 2-3%, у ​​відвальних горілих породах він може бути значно більшим.

До горілих порід, поряд  із природною сировиною, відносяться  і перегорілі порожні шахтні породи, що містять мінімальну (менше 5%) кількість вуглистих домішок і мінеральну глинисто-піщану частину, обпалену в тій чи іншій мірі.

2. Породи, змішані з відходами вугілля, горючих сланців, сіркою

 й іншими домішками.

 Під дією кисню вугілля  і сірка окислюються і самозаймаються, а під впливом високих температур (до 1000 ° С) порода піддається  природному випалу. Органічні домішки  при цьому частково вигорають. Найбільш інтенсивно горять породи в териконах шахт з коксівним або антрацитовими вугіллям. Ступінь випалу горілих порід залежить від багатьох причин. Нерівномірне надходження вологи в гарячому шарі породи, нерівномірна кількість повітря, що стикається з поверхнею породи в териконі, а також велика кількість дрібних фракцій, що ускладнюють доступ кисню до вогнищ горіння, призводить до того, що випал відбувається вкрай нерівномірно, незважаючи на високу температуру в териконі. В результаті утворюється матеріал різного ступеня випалу (від спеченого до слабо випаленого) з неоднаковими фізико-механічними властивостями. Неоднорідність матеріалу в териконі - один з його істотних недоліків. Розмір часток коливається в межах від 40 см до декількох міліметрів. У териконах зустрічаються щільні і пористі різновиди горілих порід.

 

 

3. Будівельні матеріали з застосуванням

відходів вуглезбагачення.

Відходи вуглезбагачення використовуються в основному у виробництві стінових керамічних матеріалів і пористих заповнювачів. За хімічним складом вони близькі до традиційного глинистої сировини. Одна із шкідливих домішок в них — сірка, що міститься в сульфатних і сульфідних з'єднаннях.

 При вмісті А1₂О₃ в мінеральній частині відходів більше 15% та вмісті вуглецю менше 15% відходи можна застосовувати в якості сировини для одержання керамічних стінових виробів марок М75-М300 без добавок глини. При вмісті А1₂О₃ і вуглецю понад 15% в сировинну суміш додають глину. При вмісті А1₂О₃  у відходах менше 15% і вуглецю понад 15% вони непридатні в якості основної сировини і можуть бути використані як добавка в глиняну шихту.

У виробництві стінових керамічних виробів на базі каолінітів і гідрослюдистих глин, суглинків і глинистих сланців відходи вуглезбагачення застосовують як випалюючу паливовмісну добавку. До введення в керамічну шихту кускові відходи подрібнюють. Помел відходів відбувається в молоткових дробарках, кульових або інших млинах. Для шламу з розміром частинок менше 1 мм попереднє подрібнення непотрібне, його висушують до вологості 5-6%.

При отриманні цегли пластичним способом добавка відходів становить 10-30%. Введення вуглевмісних порід до певної межі може збільшувати в’яжучу  здатність керамічної шихти і  особливо збільшує опір на стиск. При  порівняно високому вмісті цих порід  в шихті (до 20-30%) різко знижується в’яжуча здатність глинистої  сировини. Полегшення умов міграції вологи підвищує висушувальні властивості сирцю. Введення оптимальної кількості паливовмісних добавок в результаті більш рівномірного випалу покращує міцнісні показники виробів (до 30-40%), економить паливо (до 30%), а також виключає необхідність введення в шихту кам'яного вугілля і підвищує продуктивність печей.

 

Кращими добавками в керамічні  маси є відходи збагачення антрацитового вугілля. Відходи видобутку вугілля, так звані шахтні породи, відрізняються великою нестабільністю речовинного складу. У складі шахтних порід у великій кількості можуть бути присутні пісковики та вапняки.

Тому перед їх вибором необхідно ретельно вивчити гірничогеологічні умови видобутку вугілля в даному районі. Використання шахтних порід виправдане в тих випадках, коли в районі підприємства немає інших паливних добавок і можлива доставка відходів на завод. Якщо в якості основної керамічної сировини використовуються аргіліти, алевроліти або інші породи, вироби з них після випалу мають незадовільну структуру, неморозостійкі і володіють незадовільними теплоізоляційними властивостями, тому вуглевмісні відходи застосовують як поризуючі добавки, які вводяться в шихту в кількості 30-40 %.