Pełna nazwa: Ekologiczny sposób wzbogacania energetycznych surowców mineralnych i gospodarczego wykorzystania uzyskiwanych produktów odpadowych

Zespół
dr inż. Ireneusz Baic
prof. dr hab. inż. Wiesław Blaschke
Mirosław Cholewa
mgr inż. Andrzej Fraś
dr inż. Bronisław Gaj
dr hab. Stefan Góralczyk
mgr inż. Józef Szafarczyk

Istota wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wzbogacania energetycznych surowców mineralnych z jednoczesnym określeniem kierunków gospodarczego wykorzystania uzyskiwanych produktów odpadowych, znajdujący zastosowanie w procesie produkcji węgla handlowego oraz układ urządzeń technologicznych do realizacji tego procesu.

Układ urządzeń według wynalazku charakteryzuje się tym, że posiada bocznikującą linię wzbogacania sortymentów grubych metodami na mokro, wyposażoną w co najmniej jeden powietrzny stół koncentracyjny, odbierający z przesiewaczy klasyfikacji wtórnej ziarna drobne i podający oddzielony produkt użyteczny do linii odbioru produktu handlowego i/lub do obiegu wzbogacania na mokro, wydzielając równocześnie czyste ziarna skały płonnej.

Najkorzystniej, gdy układ ma trzy, pracujące w układzie równoległym powietrzne stoły koncentracyjne, każdy dla odrębnej, wzbogacanej klasy ziarnowej, kierowanej z przesiewaczy klasyfikacji wtórnej.

Zasadnicze zalety sposobu i układu urządzeń według tego wynalazku polegają na tym, że, w bardzo znacznym zakresie, eliminują wzbogacanie na mokro sortymentów drobnych węgla kamiennego, dzięki czemu znacznie obniżają koszty wzbogacania tych sortymentów i upraszczają technologię wzbogacania. Ograniczenie wzbogacania metodą na mokro upraszcza cały układ gospodarki wodno-mułowej zakładu przeróbczego, przynosząc obok konkretnych korzyści ekonomicznych także zalety ekologiczne. Pozwala również na wydzielenie suchych frakcji skały płonnej (kamienia) znajdujących zastosowanie w robotach inżynierskich i budowlanych. Konsekwencją sposobu i układu według prezentowanego wynalazku jest również uproszczenie technologii wzbogacania węgla kamiennego, co wprost przekłada się na obniżenie kosztów inwestycyjnych budowy zakładu przeróbki węgla kamiennego i zdecydowane przyspieszenie zwrotu poniesionych nakładów inwestycyjnych. Dodatkowo, realizacja prac według wynalazku nie stwarza znaczących problemów technologicznych.

Nadawa, którą stanowi wydobyty na powierzchnię surowy urobek węglowy, o uziarnieniu 0 ÷ 200 mm, kierowana jest do węzła klasyfikacji wstępnej, w którym, za pomocą przesiewaczy, dokonuje się segregowania na sortymenty o uziarnieniach do 150 mm i większych. Frakcje grube, o ziarnach większych od 150 mm, kierowane są do węzła selektywnego kruszenia (przykładowo w kruszarkach typu Bradforda) gdzie wydzielana jest skała płonna. Skruszone ziarna węgla sukcesywnie kierowane są do klasyfikacji wtórnej, podczas której, na przesiewaczach oddzielane są frakcje o ziarnach większych od 100 mm i o ziarnach mniejszych niż 100 mm. Frakcje o ziarnach większych od 100 mm kierowane są na linię wzbogacania na mokro, natomiast frakcje o ziarnach drobniejszych kierowane są do węzła wzbogacania suchego.

Węzeł wzbogacania suchego kieruje frakcje drobniejsze, wyodrębnione w grupy o ziarnach 0 ÷ 100 mm, 0 ÷ 50 mm i 0 ÷ 25 mm na trzy powietrzne stoły koncentracyjne, pracujące względem siebie równolegle. Na powietrznych stołach koncentracyjnych następuje rozdzielenie podanych na nie frakcji. Dzięki temu dokonuje się oddzielenia skały płonnej od produktu użytecznego, który w zależności od założonych parametrów jakościowych kierowany jest bądź jako produkt handlowy do sprzedaży, bądź do węzła wzbogacania mokrego na osadzarki. Całość frakcji drobnych o ziarnach poniżej 100 mm podlega wzbogacaniu na sucho.

Biorąc pod uwagę fakt, że tych frakcji ziarnowych jest we wzbogacanej nadawie najwięcej, cały obieg wzbogacania mokrego zostaje praktycznie zredukowany, bez szkody dla parametrów jakościowych węgla handlowego.

Korzyści

Sposób wzbogacania energetycznych surowców mineralnych z wykorzystaniem powietrznych stołów koncentracyjnych oraz układ do tego sposobu wzbogacania eliminują praktycznie potrzebę wzbogacania tych surowców w ośrodku wodnym. Unika się w ten sposób złożonej gospodarki wodno – mułowej, potencjalnie negatywnie oddziałującej na środowisko naturalne.

Ekologiczny sposób wzbogacania energetycznych surowców mineralnych z wykorzystaniem powietrznych stołów koncentracyjnych oraz układu do tego sposobu wzbogacania z jednoczesnym określeniem kierunków gospodarczego wykorzystania uzyskanych produktów odpadowych umożliwia osiągnięcie wymiernych efektów ekonomicznych związanych z:
• ograniczeniem kosztów związanych z produkcją energetycznych sortymentów handlowych,
• minimalizacją kosztów eksploatacyjnych w procesach mokrego wzbogacania surowców energetycznych (mniejsze zużycie wody, ograniczenie ilości instalacji i urządzeń oraz dłuższa ich żywotność),
• poprawą sprawności przemian termicznych w sektorze energetycznym, co przełoży się na redukcję emisji CO2 i SO2 oraz zmniejszenie ilości wytwarzanych przez ten sektor odpadów,
• eliminacją kosztów transportu i deponowania odpadów wydobywczych (skały płonnej) w środowisku.
Dodatkowo, koszty inwestycyjne, niezbędne dla wdrożenia prezentowanego rozwiązania technologicznego są dwukrotnie niższe od kosztów inwestycyjnych dla powszechnie stosowanych mokrych metod wzbogacania surowców energetycznych, a koszty eksploatacyjne aż czterokrotnie niższe.

Potencjał komercjalizacji

Ekologiczny sposób i układ wzbogacania energetycznych surowców mineralnych z wykorzystaniem powietrznych stołów koncentracyjnych z jednoczesnym określeniem kierunków gospodarczego wykorzystania uzyskanych produktów odpadowych został opracowany w Instytucie Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego, Centrum Gospodarki Odpadami i Zarządzania Środowiskowego w Katowicach przy wykorzystaniu własnego zaplecza naukowego, laboratoryjnego oraz stanowiska badawczego wyposażonego w powietrzny stół koncentracyjny o wydajności 10 Mg/h.

Dla potwierdzenia słuszności przyjętych założeń technologicznych przeprowadzono liczne próby badawcze w skali półprzemysłowej wzbogacania energetycznych surowców mineralnych, pochodzących z bieżącej produkcji takich spółek jak: Kompania Węglowa S.A., Katowicki Holding Węglowy S.A., Jastrzębska Spółka Węglowa S.A., Południowy Koncern Węglowy S.A. oraz z obiektów unieszkodliwiania odpadów wydobywczych (hałd).

Wyniki przeprowadzonych badań potwierdziły słuszność przyjętych założeń technologicznych i umożliwiły określenie potencjalnych kierunków gospodarczego wykorzystania uzyskanych produktów odpadowych.

Obecnie trwają prace nad możliwością wykorzystania prezentowanego sposobu i układu wzbogacania do innego rodzaju surowców:
• metalicznych (rudy żelaza, miedzi, cynku, ołowiu, kobaltu, chromu itd.),
• ceramicznych (kaolin, dolomit, iły),
• budowlanych (piaski, żwiry, gliny, kruszywa skalne)
oraz nad nowymi kierunkami gospodarczego wykorzystania uzyskanych materiałów odpadowych, np. jako materiałów geoinżynieryjnych do prac rekultywacyjnych.