Способ формирования техногенного месторождения полезных ископаемых

Изобретение относится к области горного дела, в частности к комплексному освоению угольных месторождений при добыче и переработке угля и последующего его сжигания в топках котельных агрегатов различных конструкций. Способ формирования техногенного месторождения полезных ископаемых начинается с поставки на углесжигающее предприятие марок угля в зависимости от способов сжигания и типов топочных устройств, используемых данным предприятием, причем поставку углей сжигаемых марок осуществляют в зависимости от состава и содержания в них ценных элементов-примесей, техногенное месторождение которых намечено сформировать, а также с учетом возможных способов его последующей разработки и переработки с извлечением ценных компонентов. Затем производят подготовку угля к сжиганию и его сжигание в топочных устройствах с получением тепловой энергии в виде горячей воды или технологического пара и образованием шлакозоловых отходов и их последующее складирование и хранение в шлакозоловых отвалах. Изобретение позволяет повысить эффективность комплексного освоения месторождений.

 

Предлагаемое изобретение относится к горному делу, в частности к комплексному освоению угольных месторождений при добыче и переработке угля и последующему его сжиганию в топках котельных агрегатов различных конструкций.

Известен способ формирования техногенного месторождения полезных ископаемых при обогащении и сортировке углей энергетических марок, включающий поставку на обогатительную фабрику углей определенных марок от разных угледобывающих предприятий, обогащение или переработку всего объема поставленного угля с выделением угольного концентрата с содержанием ценных компонентов и отходов обогащения и складирование отходов обогащения в отвале [1]. Недостатком такого способа является, что обычно обогатительная фабрика обогащает угли различных марок, количество которых доходит до 6, при этом в отвал направляются отходы обогащения с различным содержанием ценных или токсичных элементов-примесей. Такое складирование отходов обогащения не только разубоживает уже обогащенные элементы-примеси, но и значительно усложняет возможность последующей переработки техногенного месторождения полезных ископаемых с целью извлечения последних.

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является способ формирования техногенного месторождения полезных ископаемых, включающий поставку на углесжигающее предприятие (ТЭС, ТЭЦ или котельную) марок угля в зависимости от способов сжигания и типов топочных устройств, используемых данным предприятием, соответствующую подготовку угля к сжиганию и его сжигание в топочных устройствах с получением тепловой энергии в виде горячей воды или технологического пара с образованием шлакозоловых отходов и последующее складирование и хранение таких отходов в шлакозоловых отвалах [2]. Недостатком способа является накопление в шлакозоловых отвалах отходов энергетического производства без учета качественного и количественного состава золошлакового материала, разубоживание уже относительно обогащенных элементов-примесей породами с непромышленными концентрациями ценных элементов.

Этот недостаток резко снижает ценность техногенного месторождения полезных ископаемых и эффективность последующей разработки для их извлечения, а в конечном счете, снижает эффективность комплексного освоения угольных месторождений.

Цель изобретения - повышение эффективности комплексного освоения угольных месторождений за счет формирования техногенных месторождений полезных ископаемых с учетом качественного и количественного состава угольного сырья и возможных способов их последующей разработки и переработки.

Поставленная цель достигается тем, что в способе формирования техногенного месторождения полезных ископаемых, включающем поставку на углесжигающее предприятие марок угля в зависимости от способов сжигания и типов топочных устройств, используемых данным предприятием; соответствующую подготовку угля к сжиганию и его сжигание в топочных устройствах с получением тепловой энергии в виде горячей воды или технологического пара и образованием шлакозоловых отходов и последующее складирование и хранение этих отходов в шлакозоловых отвалах, поставку углей сжигаемых марок на углесжигающее предприятие осуществляют в зависимости от состава и содержания в них ценных элементов-примесей, техногенное месторождение которых намечено сформировать, а также с учетом возможных способов его последующей разработки и переработки с извлечением ценных компонентов.

Способ формирования техногенного месторождения полезных ископаемых может быть реализован в промышленно развитом регионе следующим образом. Например, в Кемеровской области каждое угледобывающее предприятие, как правило, имеет собственную котельную малой мощности, оборудованную котлами со слоевыми топками или топками кипящего слоя. В таких топках сжигают рядовой или дробленый каменный уголь марок «Д», «Г_э» или бурый уголь.

Для выработки электроэнергии используют тепловые электростанции, в которых выработку водяного пара высокого давления производят в котлах, оборудованных камерными топками. В камерных топках сжигают только измельченный до пылевидного состояния уголь, обычно это угли марок «СС», «Т» или промпродукт мокрого обогащения коксующихся углей.

Эти энергетические предприятия работают круглый год, производя не только тепловую энергию, но и значительное количество шлакозоловых отходов, скапливающихся в золоотвалах.

В кузнецких углях зачастую встречаются промышленные содержания ценных элементов-примесей (Al, Ti, Fe, Y, Zr, Nb, Ag, редкоземельные элементы, Hf, Ta, Au и металлы платиновой группы), стоимость которых многократно превышает стоимость добычи угля. При сжигании таких углей образуется, в том числе, и золошлаковый материал, в котором содержание ценных элементов-примесей близко к промышленному, т.е. экономически оправданному для переработки золошлакового материала с целью получения ценных элементов [3].

В угольных пластах одного месторождения марочный состав угля не однороден, более того, один и тот же пласт в границах шахтного поля угледобывающего предприятия может содержать две и более марки угля. То же самое относится к содержанию ценных элементов-примесей в углях одной марки.

Идея формирования техногенного месторождения полезных ископаемых состоит в том, чтобы организовать поставку на углесжигающее предприятие углей не только по марочному составу, но и в зависимости от состава и содержания в них ценных элементов-примесей, а также с учетом возможных способов последующей разработки и переработки.

Например, на ТЭС необходимо поставлять угли марок «СС» и «Т», но на ТЭС-1 нужно поставлять угли этих марок с содержанием благородных металлов, на ТЭС-2 - железа, на ТЭС-3 - циркония. Шахтовые котельные обычно работают на собственном угле, но в случае добычи коксующегося угля котельные могут работать на привозных углях. В этом случае на шахтовые котельные необходимо поставлять угли марок «Д», «Г_э» или Б, причем формировать грузопотоки таким образом, чтобы на котельную 1 поставлялись бы угли марки «Д» с содержанием железа, на котельную 2 - угли марки «Д» с содержанием алюминия, на котельную 3 - угли марки «Д» с содержанием циркония и т.д.

При таком формировании поставок энергетических углей на углесжигающие предприятия будет усложняться работа маркетинговой службы энергетических предприятий, однако наряду с этим в золошлаковых отвалах будет накапливаться первично подготовленный материал для последующей промышленной переработки с целью получения ценных элементов. Таким образом будут сформированы техногенные месторождения полезных ископаемых определенного состава. А это и есть цель изобретения.

Источники информации

1. Горное дело. Энциклопедический справочник. Т.11 Обогащение и брикетирование углей. - М.: Госгортехиздат, 1960, с.55 (аналог).

2. Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. Котельные установки промышленных предприятий: Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1988, с.7-13 (прототип).

3. Нифантов Б.Ф. Ценные и токсичные элементы в углях// Угольная база России. Угольные бассейны и месторождения Западной Сибири (Кузнецкий, Горловский, Западно-Сибирский бассейны; месторождения Алтайского края и Республики Алтай). - М.: ООО «Геоинформцентр», 2003. - с.77-88.

Способ формирования техногенного месторождения полезных ископаемых, включающий поставку на углесжигающее предприятие марок угля в зависимости от способов сжигания и типов топочных устройств, используемых данным предприятием, соответствующую подготовку угля к сжиганию и его сжигание в топочных устройствах с получением тепловой энергии в виде горячей воды или технологического пара и образованием шлакозоловых отходов и последующее складирование, и хранение этих отходов в шлакозоловых отвалах, отличающийся тем, что поставку углей сжигаемых марок на углесжигающее предприятие осуществляют в зависимости от состава и содержания в них ценных элементов-примесей, техногенное месторождение которых намечено сформировать, а также с учетом возможных способов его последующей разработки и переработки с извлечением ценных компонентов.