Прежде чем показать, как влияет измельчение угля сверх меры на себестоимость обогащения его, надо объяснить, в чем тут дело. В СССР уголь традиционно обогащается методами отсадки и флотации, другие принципы обогащения, широко используемые на Западе (обогащение в «тяжелых» средах, в гидроциклонах, «реожелобах» и пр.), у нас не применяются. Обогащение отсадкой производит в двух типах машин, сооруженных на одном принципе, но по разным классам угля: мелкая отсадка для угля класса 1 (0.5) – 13 мм и крупная отсадка класса 13–150 мм. Уголь крупнее 150 мм дробят перед отсадкой для усреднения процесса «всплывания» угля над породой. Флотируется класс 0 – 1 (0.5) мм.
Отсадка – это, грубо говоря, встряхивание угля и породы в воде с помощью струй сжатого воздуха. При этом порода и уголь как бы взвешиваются в воде, масса становится как бы полуплавучей и очень рыхлой. Более тяжелая (в два с половиной раза) порода проваливается сквозь уголь на наклонное дно и стекает по нему к ковшовому элеватору, который ее удаляет из емкости. Более легкий уголь скользит по уже опустившейся на дно породе к другому ковшовому элеватору и удаляется им. Вот и весь процесс, достаточно эффективный и дешевый. Понятно теперь почему отсадка производится отдельно, по классам, так легче разделить «тяжелые» и легкие «куски». Надо, чтобы куски угля и породы были соизмеримы по размеру. Регулирование процесса идет с помощью регулировки количества и давления воздуха.
Обогащение флотацией довольно технологически сложный процесс, требующий больших площадей и довольно сложного оборудования, больших емкостей. Смесь мелкого угля и воды с добавлением керосина и специальных химических добавок в большой емкости постоянно перемешивается, так называемым, импеллером, который одновременно с перемешиванием засасывает на глубину воздух. Частички угля смачиваются керосином и обволакиваются его тонкой пленкой, а частички породы «керосинофобны», не смачиваются им. На керосиновую пленку угля налипают пузырьки воздуха, находящиеся в воде от импеллера. Когда налипнет достаточно пузырьков, частичка угля всплывает на поверхность. С поверхности частички удаляют специальными скребками и отправляют этот флотоконцентрат на дополнительные процессы. Частички породы опускаются на дно воронкообразной формы и шламовым насосом отправляются с частью воды в радиальные сгустители опять же с конусообразным дном, по которому по кругу ходит скребок, подгоняющий шлам к центру сгустителя, откуда опять, уже более густой, шлам отправляется насосом на отвал, а осветленная вода возвращается в технологический процесс.
Флотоконцентрат также направляется на радиальные сгустители, естественно, другие, свои. Сгущенный флотоконцентрат направляется на многочисленные вакуумфильтры – специальные мешки из ткани в других мешках, из резины, из промежутка, между которыми вакуумными насосами откачивается лишняя вода. Воды удается откачать не очень много. Каждую частичку угля окружает пленка воды, из–за поверхностного натяжения которой отсосать ее невозможно, ведь вакуум не беспределен, а зависит от веса земной атмосферы (около 11 метров водяного столба, 760 мм – ртутного). В мелком угле содержится около 20 процентов этой неудалимой влаги, которая зимой смерзается в железнодорожных вагонах в камень весом в 60 тонн. Нельзя такой мокрый уголь отправлять и в коксохимическую печь. Поэтому флотоконцентрат сушат совместно с концентратом, обогащенным отсадкой. Иначе желеобразную массу не высушишь. Сушить можно в существующих трубах–сушилках или барабанных сушилках только сыпучий уголь, но не текучий. Себестоимость процессов обогащения крупной, мелкой отсадок и флотации соотносится как 1 : 1.5 : 3.5.
Барабанные сушилки, более прогрессивная технология сушки и заключается в следующем. Имеется барабан, с полочками внутри, диаметром 3–4 метра и длиной метров пятнадцать–двадцать, целиком, в чуть наклонном положении, вращающийся на катках. Во вращающийся барабан, в приподнятую его часть, непрерывно сыпется уголь, который пересыпается внутри его с полочки на полочку и перемещается к выходу в нижней его наклоненной части под действием собственного веса и полочек, наклоненных к оси барабана и смещающих поток угля вдоль его оси. Высыпается уголь из барабана уже сухой, влажностью не более 7 процентов зимой, такой не смерзается и сыпуч. Забыл сказать, часть угля сжигается в специальной котельной и в барабан подается горячий воздух и горячие топочные газы, градусов под 800 по Цельсию, иначе барабан и километровой длины не высушит уголь одним только пересыпанием с полочки на полочку.
В этом заключается опасность. Дело в том, что, как уже я сказал выше, летучие вещества при такой температуре превращаются в пары и газ и взрываются, если их много. Так называемые газовые угли содержат летучих веществ до 35 процентов, и сушить их одни, без присадки так называемых «тощих» или «жирных» углей с низким содержанием летучих веществ категорически запрещено – взрыв неизбежен. На этом и погорели благодаря «малооперационности», «непрерывности» и «универсальности» технологического процесса гидродобычи по Мучнику. Обогатительная фабрика «Кузнецкая», перерабатывающая уголь с гидрошахт, взорвалась. Погибло две женщины, нескольких человек ранило, разворотило сушильный цех, упало несколько секций километровой эстакады, по ленточным конвейерам которой транспортировался сухой угольный концентрат на коксохимпроизводство Западно–Сибирского металлургического комбината. Виноватых не нашли, хотя виновные, я считаю, были.
Институт ВНИИгидроуголь прямо виновен в том, что дал заведомо неправильные исходные данные о гранулометрическом составе поступающего на переработку угля в потоке воды и коэффициенте неравномерности потока марок угля для проектирования Центральной обогатительной фабрики «Кузнецкая» проектному институту по проектированию обогатительных фабрик из Новосибирска. Институт, проектирующий шахту, обязан дать научно обоснованный прогноз гранулометрического состава угля с тем, чтобы проектировщики обогатительного процесса смогли рассчитать количество оборудования и площадей для его установки для крупной и мелкой отсадок, флотации, сгущения, фильтрации и сушки. Гранулометрический состав – это первооснова проекта фабрики. Кроме того, фабрика, обогащающая уголь традиционных шахт, т.е. с железнодорожных «колес», рассматривает коэффициент неравномерности поступления продукта, в процесс исходя из своих технологических возможностей, т.к. между разгрузкой железнодорожных вагонов с рядовым углем и началом процесса обогащения имеется склад рядового угля, и фабрика не зависит от расписания движения угольных поездов. В случае же гидрошахты и гидротранспорта уголь на фабрику поступает в смеси с водой в постоянном объеме по пульпе, но отнюдь не по содержанию самого угля в пульпе. Иногда пульпа идет с гидрошахты «густая», иногда «жидкая», иногда почти одна вода.