Możliwości odsiarczania niektórych polskich węgli energetycznych metodami wzbogacania grawitacyjnego

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ 1971

Seria: GÓRNICTWO z. 48 Nr kol. 313

Z. HOWAK, J. LISOlf

MOŻLIWOŚCI ODSIARCZANIA NIEKTÓRYCH POLSKICH WfGLI ENERGETYCZNYCH METODAMI WZBOGACANIA GRAWITACYJNEGO

Wstęp

Jednym z trudnych problemów występujących przy myaowym wykorzystaniu węgla dla produkcji energii elektrycznej jest walka z zanieczyszczeniem atmosfery. Dotyczy to zarówno zanieczyszczeń mechanicznych jak i chemicz­

nych, wśród których najpoważniejszym są związki siarki.

Zagadnieniom tym poświecą się w świecie wiele środków.Prace idą w dwóch kierunkach:

- odsiarczania spalin,

- odsiarczania węgla przed spalaniem.

Dotychczas nie udało sie uzyskać ekonomicznego rozwiązania tego problemu.

W zakresie metod odsiarczania węgla przed spalaniem jedynym jak dotych­

czas procesem jest grawitacyjne wzbogacanie węgli w ośrodku wodnym.

W artykule przedstawiono charakterystykę tego zagadnienia w Polsce zwra­

cając szczególną uwagę na teoretyczne możliwości odsiarczania węgla przez wzbogacanie grawitacyjne.

1. Formy występowania siarki w węglach kamiennych

Siarka w węglach kamiennych występuję w trzech odmianach:

- siarka siarczanowa, - siarka siarczkowa, - siarka organiczna.

Pierwsza z wymienionych form - siarka siarczanowa, występująca pod po­

stacią gipsu CaSO^ . 2HgO oraz siarczanu żelazawego FeSO^ . 7 ^ 0 nie od­

grywa dominującej roli w ogólnym bilansie zasiarczenia węgli,jako że kon­

centracja jej w szeregu badanych węglach jest stosunkowo niska i wynosi wg niektórych autorów 0,1-0,2%.

Najbardziej rozpowszechnioną formą występowania siarki w węglach kamien­

nych jest siarka siarczkowa (w postaci siarczku żelaza).

Według A. Jurowakiego [1] w pierwszej biochemicznej fazie uwęglania za chodziło szereg reakcji, z których istotnymi dla genezy powstania siarki siarczkowej są:

- łączenie żelaza z siarczanami oraz

156 Z. Nowak, J. Lisoń - rozkład siarczanów z powstaniem siarkowodoru HgS, który prawdopodobnie

tworzył się jeszcze w wyniku gnicia substancji roślinnej węglotworzącej.

Tworzenie się siarczku żelaza poprzedzały prawdopodobnie dwa procesy:

- pierwotnego tworzenia siarczanów (np. siarczan żelazawy FeSO^), - wtórnego działania nań siarkowodoru HgS.

W węglach kamiennych, niemal wszystkich złóż, zawsze spotykana jest je­

dyna forma połączenia siarki i żelaza w postaci siarczku żelaza (piryt, markasyt, melnikowit).

Ten szczególny fakt ogranicza szereg hipotez różnych autorów dotyczą­

cych schematycznego przedstawienia reakcji tworzenia siarczku żelaza. Bo najbardziej rozpowszechnionych należy reakcja Allena, mająca różnorodne pośrednie stadia, prowadzące w wyniku końcowy* do następującego sumarycz­

nego równania:

2FeS04 + SHgS - 2PeS2 + 2S + HgSC^ + 4 ^ 0

Siarka organiczna według A. Jurowskiego [1] występuje w dwóch formach:

- pierwotna siarka organiczna, pochodząca z macierzystej substancji wę­

glowej ,

- wtórna siarka organiczna, powstająca w węglu podczas geologicznego żyda warstwy.

Według J. Ktthla [2] pochodzenie siarki organicznej przypisuje się ogól­

nie macierzystej substancji węglowej, to jest związkom organicznym, jako produktów przeobrażenia organicznych substancji budujących organizm roślin.

Wyróżnia się cztery główne formy wtrąceń pirytu w węglach kamiennych:

- drobnorozproszona w organicznej masie, - wtrącenia grubszych ziarenek,

- naprzemlanległe pasemka w masie węglowej, - subtelne wypełnienia szczelin i spękań.

Przykłady tych czterech form wtrąceń pirytowych w masie węglowej przedsta­

wiono kolejno na fotografiach:

F o t .1 .Drobne zicrenka p iry tu rozproszonew m asiew ęglow ej.Św .odb.im .ol.360x

Możliwości, odsiarczania niektórych polskich węgli.. 15T

fot. 2

fot. Bow. 3 ,5 X

Soesowka pirytu w węglu watowy* z alellczayal eocsawkaal Icaai węgla błyszczącego. Fow. 3,5 x

Licsne socwewki pirytu w węglu watowy* warstwowanym.

fot. 4. Gęata wiatka szczelin 1 spękań wypwiniona piryt«* w węglu błysz­

czący» warstwowanym. Pow. 3,5 x

158 Z. Howak. J. Łieoń

Tablica 1 Przeciętna zawartość siarki całkowitej (Sc, %)

w grapach pokładów wg kop. i zjedn.

ZFW Kopalnie Grupy pokłeidów

100 200 300 400 500 600 700

Jowisz 1,05

Grodziec 0,95 2,13 1,35

Gen.Zawadzki 1,42

Czer.Gwardia 1,20 1,44

Czeladź 1,21 1,20

R

Uo Sosnowiec 1,57

Klimontów 1,84 2,05 1,23

Mortimer 2,58

Kazimierz 0,80 0,86

Juliusz 1,02

Hiwka 0,92 0,77

Gottwald 0,97 0,85 1,02

Katowice 0,90 0,79 1,20

Kleofas 1,06 0,77

Mysłowice 0,81 0,66 0,69

Wujek 0,58 1,09 0,67

Wieczorek 0,81 0,65 0,47 0,85

Prezydent 0,97 1,36

R

M* Michał 1,07 0,90 1,39

Siemianowice I 1,01 1,03 1,41

Siemianowic e II 0,79 1,37

śląsk 0,95 1,23 2,35

Matylda 1,09 0,94 1,05

Polska 1,10 0,77

Sobieski 2,88

Kom. Paryska 2,60 3,75

Bierut 3,60

Siersza 5,80 3,85

Janina 3,31 2,88

R

N

E?

Boi. Śkniały 1,34 0,95

Boże Dary 1,40

Murcki 1.4S

Możliwości odsiarczania niektórych polskich węgli,. 159

cd. tablicy 1

*7X>W Kopalnie Grupy pokładów

Lr W

100 200 300 400 500 600 700

Piast 1,70

R

*-3 Ziemowit Kościuszko

1,67

2,64 1,63

Rydułtowy 1,05 1,25 1,64

Anna 1,08 1,19

Ignacy 1.13

Marcel 0,96 1,12

Rymer 1.31 1,15

N« Chwałowice Jankowice Dębieńsko 1 Maja

1,38 1,10

1,81 1,34 1,48

1,11

1,18 1,16

Michałowice 0,64 0,73

Rokitnica 0,93 0,94 1,44

Mikulczyce 0,82 0,87 1,59

Pstrowski 0,95 1,46

ludwik 0,82 0,80

Concordia 2,23

ZZPW Zabrze

Szyb Wschód 0,94 0,93 0,92

Zabrze

Szyb Zachód Sośnica Mako szowy Gliwice

1,17 1,07

1,26 1,05 0,88

2.15 1.15

1.74

Knurów 1,32 1,33 1,16 1,97

Bielszowice 1,01

Walenty Wawel 0,86 0,78

Wanda Lech 0,81 0,71

Pokój 1,20 0,72

Howy Wirek 0,96 0,68

Paweł 1,12 1,00

R

Karol 0,86 0,82 0,76

Szombierki 0,77 0,76 1,05

« Bobrek Halemba Radzionków Andaluzja

0,78 0,97 0,71 1,05

0,81

0,82 0,89

160 Z. Nowak, J. Lisoń

od. tablicy 1

ZPW Kopalnie Grup 7 pokładów

100 200 300 400 500 600 700

Chorzów Łagiewniki Rozbark Dymitrow Bytom Julian

1.04 1.05 1,01 0,90 0,84 1,09

1,16 1,19 1,10 0,97 0,93 1,34

1,72 1,31

1,15

2. Charakterystyka koncentracji siarki w pokładach węgli energetycznych W Polsce, w węglach kopalń Zagłębia Górnośląskiego notuje się różne kon­

centracje siarki. Średnia zawartość siarki w skali całego Zagłębia wynosi około 1,3* [3].

Na podstawie "Monografii Polskich Węgli" oznaczono średnie arytmetycz­

ne zawartości siarki całkowitej (Sc, *) dla pokładów odpowiednich grup stratygoraficznych według kopalni i zjednoczenia. Wyniki obliczeń,ujęte w tablicy 1, nie charakteryzują rzeczywistych stosunków ilościowych zawarto­

ści siarki, spełniają jedynie rolę wskaźników porównawczych.

Z dokonanego zbioru przeciętnych zawartości siarki w grupach pokładów wynika, że najwyższe koncentracje siarki całkowitej stwierdza się w wę­

glach młodych, należących do grup stratygraficznych! libiąskich,łaziskich i orzeskich.

Starsze węgle kamienne odznaczają się stosunkowo niską zawartością Biar- ki - najczęściej poniżej 1%.

Najwyższą koncentrację siarki odznaczają się węgle Jaworznicko-Mikołow- skiego Zjednoczenia Przemysłu Węglowego, a w szczególności węgle Kopalni Jaworzno, Komuna Paryska, Sobieski, Siersza i Janina, przenaozone dla e- nergetyki.

3. Definicje podstawowych pojęć związanych z występowaniem siarki w węglu jej wydzielaniem i wpływem na procesy wykorzystania tych węgli

3.1. iiiergetyczny wskaźnik zasiarczenia Sq (g/1000 kcall

Wskaźnik zasiarczenia oznacza ilość siarki całkowitej w gramach, która przypada na 1000 kcal wartości opałowej węgla powietrzno-suchego.

Możliwości odsiarczania niektórych polskich węgli.. 161

3.2. Wskaźnik stopnia odsiarczenia węgla {% )

Stopniem odsiarczenia nazywamy stosunek różnicy udziałów siarki (całko witej, pirytowej itp. 1 w węglu surowym i w koncentracie do udziału siarki w węglu surowym określony wzorem:

100 c* - y v .

? — 2 • 10°* *

gdzie:

7 k - wychód koncentratu (w procentach),

^ - zawartość siarki w koncentracie (w procentach),

o< g - zawartość siarki w węglu surowym (w procentach).

Wskaźnik ten jest równoznaczny ekstrakcji (uzyskowi) siarki w odpadach po wzbogacaniu węglaj skuteczność odsiarczania charakteryzuje ilość wydzie­

lonej siarki z węgla surowego, a zatem i efektywność wprowadzonej metody wzbogacania.

3.3. Wskaźnik zawartości siarki pirytowej w węglu jako funkcja zawartości siarki całkowitej

Potrzeba znajomości zawartości siarki pirytowej w poszczególnych doświad­

czeniach stwarza konieczność wykorzystania dużej ilości pracochłonnych ana­

liz chemicznych na jej oznaczenie, ho oznaczeń zawartości siarki całkowi­

tej natomiast można stosować proste metody, np. metodę Seuthiego.W związ­

ku z tym wyznaczono zależność Spir =■ f (SoałJc ) i przyjęto ją do badań.

Zależność ta jest prostą o równaniu:

gdzie:

Spir - zawartość siarki pirytowej, Sc - zawartość siarki całkowitej, A,B - współczynniki funkcji Spir.

Znajomość tego równania pozwala na obliczenie zawartości siarki pirytowej przy znanych zawartościach siarki całkowitej w pozostałych doświadczeniach.

Dla badań węgla Kop. Jaworzno-Bierut otrzymano równanie:

Spir - 0,975 . Sc - 0,238

Graficzną postać tego równania przedstawia wykres 1.

162 Z. Nowak. J. Lisoń

S p ir= 0 ,9 7 5 Sc - 0 , 2 3 8

Wykres 1

4. Charakterystyka technologiczna urobku węglowego a zawartość siarki w węglu

Rozkład koncentracji siarki jest ściśle związany z podstawowymi parame­

trami technologicznymi jakimi są: skład ziarnowy i skład densymetryczny.

Analizę tych zależności przedstawiono na przykładzie węgla z Kop. Ja- worzno-Bierut w klasie 0-20 mm.

4.1. Charakterystyka granulometryczna a zawartości siarki

Zależność pomiędzy składem ziarnowym a zawartością siarki podano w ta­

blicy 2, a graficznie przedstawiono na wykresie 2.

Z przedstawionych krzywych wynika, że zawartości siarki całkowitej w klasach ziarnowych powyżej 0,5 mm są stosunkowo wysokie i mało zmienne, przy czym średnia zawartość jest niższa (3,8?S1 niż w klasie poniżej Ą5 mm

(4,47561.

KOP. JAWORZNO- BIERUT Klasa 20-0mm

Możliwości odsiarczania niektórych polskich węgli, 163

Wyleres

164 Z. Nowak, J. Łisoń

Tablica 2 Klasa ziarnowa Wychćd Siarka całkowita Siarka pirytowa

9 mm . % Sc, % Spir, %

+ 20 1,77 2,13 1,85

20-10 18,95 3,71 3,44

10-6 17,13 4,01 3,68

6-3 18,68 3,94 3,63

3-1 19,71 3,86 3,38

1-0,5 7,27 3,44 3,10

-0,5 16,51 4,47 4,08

100,00 3,91 3,54

4.2. Charakterystyka densymetryczna a zawartość siarki

Wyniki analizy densymetrycznej, węgla surowego o uziarnieniu 20-0,5 mm zawarte w tablicy 3 naniesiona na wykres 3, tworząc zespół krzywych wzbo- gacalności w odniesieniu do siarki.

Frakcje o ciężarach właściwych poniżej 1,4 G/cnP (podstawowa krzywa wzbo- gacalności odznaczają się stosunkowo wysokimi wychodami i niską za­

wartością siarki. W pozostałych frakcjach zasiarczenie rośnie, osiągając 18,40% w frakcji cięższej od 2 G/cm^.

Na krzywej V0 zawartości siarki całkowitej w koncentracie zmieniają się niewiele do wartości wychodu ok. 87%. Oznacza to, że wzbogacanie przy ciężarach właściwych rozdziału nawet do granicy poniżej 2,0 G /c m ? nie wpły­

wa praktycznie na jej zawartość w węglu wzbogaconym. Na podstawie przebie­

gu podstawowej krzywej wzbogacalności % 8> wnioskujemy, że węgiel ten jest stosunkowo łatwy do odsiarczania np. przy ciężarze właściwym separacji 1,8 G/cn? zawartość siarki całkowitej w węglu można obniżyć z 3,8% do 1,41%.

Tablica 3 Frakcja

G /c m ?

Wychćd

Siarka całko­

wita ■J. Sc

Koncentrat Opady

S ? Ejf- Sc *8 £ ‘7 ^{zfy* sc}

Tf , % Sc, % -1,3

1.3-1,4 1.4-1,5 1.5-1,6 1.6-1,7 1.7-1,8 1.8-2,0

+2,0

42,88 32,99 4,56 2,24 1,18 1,13 2,08 12,94

0,97 1,37 2,00 3,84 5,76 7,36 10,80 18,40

41,59 45,20 9,12 8,60 6,80 8,32 22,46 238,10

42,88 75,87 80,43 82,67 83,85 84,93 87,46 100,00

41,59 86,79 95,91 104,51 111,31 119,63 142,89 380,19

0,97 1,14 1,19 1,26 1,33 M 1 1,63 3,80

100,00 57.12 24.13 19,57 17,33 16,15 15,02 12,94

380,19 338,60 293,40 284,28 275,68 268,88 260,56 238,10

3,80 12,165,93 14,53 15,91 16,65 17,35 18,40

_______

KOP.JAWORZNO- BIPRUF Klasa20-0,5mm

Możliwości odsiarczania niektórych polskich węgli.. 165

Wykres

166 2. Howak. J. Lląoń

5. Możliwości odsiarczania węgli na drodze wzbogacania grawitacyjnego Z badań zawartości siarki w poszczególnych frakcjach densymetrycznych wynika wzrost zawartości siarki ze wzrostem ciężaru właściwego frakcji i znaczna jej koncentracja w skalach płonnych towarzyszących węglom.W związ­

ku z tym można przyjąó dwustopniowy schemat odsiarczania.

Pierwszy stopień: obniżenie zawartości siarki w węglu surowym poprzez wydzielenie z niego odpadów na drodze wzbogacania grawitacyjnego bez zmia­

ny jego charakterystyki granulometrycznej. W tym przypadku nie wydziela się siarki pirytowej związanej z substancją węglową.

Drugi stopień: maksymalne wydzielenie siarki zawartej w węglu surowym przez wstępne przygotowanie węgla - rozdrabnianie - przed procesem wzbo­

gacania.

Skuteczność odsiarczania w tym przypadku zależy przede wszystkim od stopnia rozdrabniania nadawy przed wzbogacaniem i oddzielenia siarki piry­

towej związanej z substancją węglową.

5.1. Odsiarczanie drobnych klas urobku surowego

W tablicy 4 przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych wydzielenia siar­

ki z węgla o uziamieniu 0-30 mm Kop. Siersza na drodze wzbogacania gra­

witacyjnego.

Wzbogacanie tego węgla prowadzi do znacznego obniżenia zawartości siar­

ki z 7,9 g/1000 kcal do 3,8 g/1000 kcal, przy czym energetyczny wskaźnik zasiarczenia koncentratu jest stosunkowo wysokij stopień odsiarczania jest niski i wynosi 52,8%.

W przypadku Kop. Jaworzno-Bierut przedstawiono wyniki analizy densyme- trycznej węgla surowego w klasie 0,5-20 mm w tablicy 5.

W węglu wzbogaconym obniża się zawartość siarki całkowitej z 7,1g/1000 kcal do 2,4 g/1000 kcal. Stopień odsiarczania węgla surowego w badanej kla­

sie jest również stosunkowo niski i wynosi 68,47%.

5.2. Teoretyczna granica wydzielenia siarki jako funkcja stopnia rozdrabniania węgla

W celu stwierdzenia możliwości dalszego obniżenia zawartości siarki ww.

węgle poddano rozdrabnianiu.

5.2.1. Węgiel Kop. Siersza o uziamieniu 0-30 mm Operacja kruszenia wykonano w kilku stadiach:

- kruszenie do ziara poniżej 18 mm poniżej 10 mm poniżej 3 mm poniżej 1 ram

Wyniki analizy w cieczach ciężkich prób węgla rozdrobnionego ujęto w odpowiedniej kolejności w tablicach 6-9.

Możliwościobniżeniazawartości siarki catkowitej w wfglu Kop.,persza"nadrodzeprzeróbki mechanicznej.

Możliwości odBlarczanla nlaktóryeh polaklch węgli, 167

Wyler«4

Możliwościobniżeniazawartości siarki catkowitej w klasach powyżej 0,5mmwęglaskruszonego.

168 Z. Howak. J. Lieoń

20d mat

Tablica

Możliwości odsiarczania niektórych polskich węgli.«_ 169

•HCO i a•H M p«o S SCO -H

Tj CL O

m 52,8

Energ.wsk. zasiarczenia (X !

C

rioO O«

oo

to—

?cy

.•>

ca t-

Wartość opałowa 1)9

(O•t er

NOun

cair\ ^ca

Zawartość siarki całkow.

coo

O«*

CVI

CO O ca ON O CA r- CA O

r~

<j- UN•t ON

Popiół

<

OJ T~

'ltn * ca* O t- * 0- Ok Oet CA t- O T~ CA NO

Oo-

•» OJOJ

Wychód

?w>

ON«t w—

00

Vn vo' t-

* £ CO*

t— «"

oet oo

r -

>»

15 45CO *H f*H* o

■fnrj

©•

O en

.5 5

no•t oo et oo» t- r- r- 1 1 +

ND t-

oco

•Hrl

,P

&

<0

•H

o> ajq t -

■H fcJ

P . O •

O

fi

4» aj

CO *H P - NO

co T io

co H

• * rł (0

m a O

co a> M CA

$ n ON ^J- T—

o O Ok •k

O OJ

bO 3 o

U-ri ^T—

© co

a co *

$ n a r

CO

r-\

h> a) CO b0

'C0 5 O NO O

o o M t - CA

-P iM 0 - CA

U Cd «t UN UN

3 a . m

•s o

&

'Oso • «k

O -H Se w . t~

+ » M O

c* 'nO CVJ

■^T\

IA UN

CA CO

J5 ‘H GJ co • o •t •t

s? co o NO t -

r — CA

'O CO

'CO NO

■P fM •k

h ° CO

c i-H 'cćT CA UN

5 O 00 t -

® o ' m •k •t

N P« t- UN

CN CM

NO NO

coON

*

'OT*iHH 00

O • 0 - CM O

NO c*N O o

r« • •t «i Ok

OJ CM UN Q

co T~ O

>»

•HO

HO -H NO CO CO

CO *r> ca «k * *

AJ O 3 r- T— r-

cO NJ 1 1 +

U C3

aj<*h NO

•n «t

©» f—

•HO

Analizadensymetryeznawęglaw klasie0-18

170 Z. Nowak t J. Łisoń

vp

cto

*3EH

Stopień odsiarczenia

•

57,45

cd H

• i-i <d X _{CO Q>}

fi

£ es*

O D ia

3 CA

W > 3 D •> m

T— c a t-

a> os

s s cr

co rH 'O 03 cdlbo

xo S o

O o

■PrM t- CA

cd •> CVJ *3-

cd p< cd IA

•* o §

'O CVJ

HQ co

O • •k

-ł-> *H *S T—

h ^ o *■■

3 fn M •> O c a CA t—

«5 CdrM & ^ CA vO

cd *H 03 co *

N (D O T- ^ CA CA

T"

O vc

K9 a

'CO <A

r*

4» rd

U O 'lFT 00 O

3 -H CA e- CO CM

* 0« •* » • a «

03 O CM CM t- r-

03 O* r- <3- v£> CM

•

•d co

'O O

i! 'co vo' VD O

O •k a a a *

& 5>o O CA LA O

5= 00 T- o

T—

•H '09O cd *H

»M t-3 ca 6 8 8

£ o a a a a

J*ł r* t— t-

U 03 \

3 fi o 1 1 +

•N <M

0> vO

•H »

O r~

cdO

&

S

O

T—

¿

<D

•HflO rH03

Hcd bOD»

Í

03o ao

a

cd

•rH

■3

Stopień odsiarczenia

«k

61,04

• -Hcd - a s 95 s A &

s jts

a s CA

0 [ 3o

i*!

O 3

«k 0cy

C-r-

•k CA

Wartość opałowa ■3

S

1

| s

•k 0

£ CA t- CA

'O'to o • -P -H

3 fi.*

Í SrM cd -H cd N CD o

w.

a

LA00

*

'cvT*'~On Q LA i- O

«k «k «k T- CA LA

t—

$•k CA

Zawartość popiołu

•k

<5 O vO•k CA . h .

t*- t— LA

*3" CA t"- CM CM CA w-

O t- o CM

Wychód

CO» IA CO V - * t-' CM

(M n tj-

oo r-

O■k o ot—

Ciężarwłaściwy frakcji CA

a

vO CO CO

» «k «k T— r- t—

1 1 +

V0 T—

Analizaden symetrycznawęglaw klasie

Możliwości odsiarczania niektórych polskich węgli.. 171

cd

•Ho rH&

cd

ca

¿

Stopień odsiarczenia

•»

70,90

Energ.wsk. zasiarczenia

ca

w H

Ol o

D

§p”

3*

2,45

rHl cd ŁO so <d'CO £ M\° * LA

o o ^UD

-P rH ca

P 03 cd a

> o O

'O Csl

'03 CM

O • *

-P *rl £ 7

■k 'oo " c m' ca cr\

£ 3 rH c t- lA VO LA

cd *h cd co * » *

co 00 o T- CM c— CA

T—

OCA

'O •k

HQ CM

o 3 r~

■P rH . A ■■—i.

H o ^{O CM}

3 *H ** O ud UD CA

& a < •k •> •k Ck cd o CM t- co O

tsa a T- -Cf UD CM

UD•k

nd IA

A-i CO

O 0» CM -M-' M- O h •k •> ■k «k

Bs CA CM ** o

CO ^r~ o

T“

s

'03 •k

Od *H VO T- CO

rH «-3 CA •k «k 5 o i T- | ^r-

* 3

o 1 UD +

cd U

•N 4-1 0. •k

0>

•H 1

O

Stopień odsiarczenia Ck P - 70,61

cd H

• *H cd

M C o

oo a> UD

£ N cn ^fr­

O O ak

• U O CM

b o 3 O

f-i *H r-

0 00 C cd ^m t£J « <y

co

rH 'O cd cdloO

'03 £ oM CA

O O M CA

-P rH O

cd IA

3 o« d S5 O

5.

'O

'CO CM

o •

•P *H ¡Sf u t—

H a o

3 u ¿i V A ca' cm O

? cd PM

od *H aj fi ^CM •> ^CA «k ^-U-«k UD CO 00 o r- CM CO CA

r~

O UD

'O »

HO CM

O Í T—

■P rH HI

U O ^{O UD LA O}

cd *H CA O (O IA

£ o. < •

cd o ^{T- CM CA O}

n p, r- M* U) CM

CM

'd ^UD

HD_{f i} CO

A-iO • _CM " O' CO O

i ?*»

•M- CM CA O

CO «- OT—

!»

*H

O co co

HO •k *k

od *H VO r- r-

rH *rj CA «k

£ o s t- | +

>1 j

N 1 UD

3 ^ O

•N Sn T-

a>

•H 1

O

172 Z. Nowak. J. Lisoń

Ha podstawie tych danych, na wykresie 4, zestawiono graficzne krzywe zawartości siarki całkowitej w koncentracie (Sc) w procentach, zawartości siarki całkowitej w koncentracie w g/1000 kcal (Sq), stopnia odsiarczania w procentach (V) jako funkcje średnicy maksymalnego ziarna (d max) wzbo­

gaconego węgla.

Ze wzrostem stopnia rozdrabniania węgla przeznaczonego do wzbogacania zmniejsza się zasiarczenia koncentratu z 3,8 g/1000 kcal w klasie 0-30mm do 2,45 g/1000 kcal w klasie 0-3 mm, przy czym wzrasta odpowiednio stopień odsiarczania koncentratu z 52,8% do 70,9%.

Według powyższego zestawienia najefektywniejszą granicą rozdrabniania jest 3 mm, dla której stopień odsiarczania koncentratu wzrasta o ok. 20%

w porównaniu z miałem w stanie surowym.

Dalsze rozdrobnienie, np. poniżej 1 mm nie daje większych rezultatów.

5.2.2. Węgiel Kop. Jaworzno-Bierut o uziemieniu 0-20 mm Węgiel ten poddano rozdrabnianiu w kilku stadiach:

- kruszenie do ziara poniżej 10 mm poniżej 6 mm poniżej 3 mm poniżej 1,5 mm

Zasadnicza różnica polega jednak na wydzieleniu klasy 0-0,5 mm i wyłącze­

niu Jej z przeprowadzonej analizy wzbogacania w cieczach ciężkich labora­

toryjnych.

Wyniki tych analiz oraz obliczone wskaźniki zasiarczenia i stopnia od­

siarczania zestawiono graficznie na wykresie 5 jako funkcje średnicy mak­

symalnego ziarna (d max) wzbogacanego węgla.

Dla poszczególnych klas ziarnowych z pominięciem klasy 0-0,5 mm stwier­

dza się, że w miarę obniżenia się średnicy maksymalnego ziarna (d max) ma­

leje zawartość siarki całkowitej w koncentracie z 1,41% (2,44g/1Q00 kcal) do 1,03% (1,73 g/1000 kcal). W tym najwyższy spadek zasiarczenia notowany jest do średnicy d max = 6 mm, której odpowiada 1,04% (1,76 g/1000 kcal) siarki całkowitej. Poniżej tej wartości średnicy do d max « 3 mm zawar- tośó siarki całkowitej maleje zaledwie o 0,01% (0,03 g/1000 kcal).Ten sto sunkowo niski spadek zasiarczenia w granicach d max od 6 mm do 3 sza ozna­

czać może wzrost rozproszenia drobnych ziarn pirytu w węglu rozdrobnionym i przechodzenia do frakcji sąsiednich w czasie jego wzbogacania.

Ekstrakcja siarki całkowitej ( ) rośnie ze wzrostem średnicy maksymal nego ziarna z 68,47% do 81,89%, przy czym najwyższy przyrost ekstrakcji odpowiada przedziałowi d max od 20 sta do 6 ams - 11,38%. W przedziale dross od 6 mm do 1,5 mm przyrost ten jest stosunkowo niski i wynosi 2,04% (jest wynikiem wzrostu wychodu odpadów ze wzbogacania klasy 1,5-0,5 asa).

Biorąc pod uwagę wyniki wzbogacania węgla rozdrobnionego w klasach po­

wyżej 0,5 mm, ze względu na odsiarczanie efektywna granica kruszenia od­

Możliwości odsiarczania niektórych polskich węgli.. 173

powiada średnicy d mai 3 mm, dla której osiągamy minimalne zasiarczenie przy stosunkowo wysokiej skuteczności odsiarczania. Kależy jednak dodać, że w badaniach nad możliwością odsiarczania tego węgla nie przeprowadzono analizy wzbogacania klas ziarnowych poniżej 0,5 mm, traktując ją w tym przypadku jako muł odpadowy w przeciwieństwie do analizy węgla 0-30 mm ko­

palni Siersza, w której podano teoretyczną możliwość odsiarczania w całej klasie 0-30 mm.

Wnioski

1. W polskich warunkach stwierdza się istnienie związku między pozycją stratygraficzną węgla, a zwiększoną zawartością w nim siarki. Do naj­

bardziej zasiarczonych należą węgle młode.

2. Wymieniona wyżej zależność rzutować może na przeciętną zawartość siar­

ki w urobku, gdyż zasiarczenie urobku będzie funkcją udziału węgli o zwiększonej zawartości siarki.

Stwarza to konieczność bardzo gruntownej analizy programów eksploata­

cji poszczególnych pokładów przed podjęciem decyzji dotyczących budowy instalacji dla odsiarczania.

3. Energetyczny wskaźnik zasiarczenia węgli drobnych o wysokiej zawarto­

ści siarki wyznaczony dla dwóch typowych węgli siarkonośnych Kop.Sier­

sza i Jaworzno wynosi około 8 g/1000 kcal.

4. Stwierdza się występowanie ścisłej zależności między ciężarem właści­

wym węgla, a zawartością w nim siarki. Istnieje w związku z tym możli­

wość obniżenia zawartości siarki na drodze wzbogacania grawitacyjnego przez wydzielenie z węgla skały płonnej bez zmiany jego składu granulo- metrycznego do 2,5-4 g/1000 kcal. Wartość powyższa jest wskaźnikiem teoretycznym, który w warunkach ruchowych ulegnie zmianom na nieko­

rzyść w związku z uwzględnieniem przemysłowej skuteczności wzbogacania.

Wartość tego wskaźnika wahać się również będzie w zależności od włas­

ności węgla.

5. Istnieje możliwość dalszego obniżenia zawartości siarki na drodze kru­

szenia węgla przed wzbogacaniem. W tym przypadku teoretyczny wskaźnik odsiarczenia można obniżyć do około 1,5-2 g/1000 kcal. Jednakże uzys­

kuje się w wyniku tego znaczne ilości mułów węglowych,których wykorzy­

stanie stwarza nowy oddzielny problem techniczny.

6. Z zagadnieniem odsiarczania polskich węgli łączy się nierozerwalnie pro­

blem gospodarki wodno-mułowej, gdyż węgle o wysokiej zawartości siarki występują wśród skał płonnych o bardzo wysokiej rozmywalności w wodzie.

7. Zastosowanie grawitacyjnych metod odsiarczania węgli musi być poprze­

dzone opracowaniem metod zagospodarowania odpadów pirytonośnych, co stwarza dodatkowe trudności.

174 Z. Nowak. J. Liaoć

LITERATURA

[1] A. Jurowskij: Siera kamiennych ugliej Uglietiechnizdat,Moskwa 1948r.

[2] J. Kuhls Cykl wykładów z petrografii i chemii węgla Politechniki Ślą­

skiej.

[3] Cz. Kozłowski, U. Smolińska, J. Grajnert Opracowanie przemysłowej tech­

nologii odsiarczania sortymentu Dr III z Kop. Siersza. (Praca GIG, Nr A-XVI/8/1962).