Технические науки/10. Горное дело

Ниязбекова Р.К., Байбосынова Л.А.

Евразийский национальный университет им. Л.Н.Гумилева, Казахстан

Внедрение оперативного контроля качества угля

на шахте имени И.А.Костенко

Требования потребителей к качеству угля постоянно растут, поэтому создание эффективных систем контроля во многих угледобывающих предприятиях считается одним из главных направлений деятельности. В процессе совершенствования горного производства, наряду со стандартными методами контроля качества угля, возникает необходимость применения современных мето-дов, которые должны обеспечивать экспрессность, достаточную представительность анализируемого объема, возможность использования на различных этапах технологического процесса.

На долю Угольного департамента АО «АрселорМиттал Темиртау» прихо-дится 12,3% от общереспубликанской добычи. Шахта им. Костенко – мощное предприятие по добыче угля в Карагандинском бассейне [1]. Добываемые на шахте им. Костенко УД АО «АрселорМиттал Темиртау» угли имеют достаточ-но высокое содержание породы, обусловленное природными факторами и методами добычи угля. Средняя зольность =35%, средняя массовая доля влаги,: зимняя–6,5%, летняя–7,5%. Существует настоятельная необходи-мость в разработке технологических способов планирования и управления качеством добываемой продукции, а также в создании эффективных технических средств, позволяющих повысить качество угля.

Испытания по определению показателей качества угля шахты им. Костенко проводятся в центральной углехимической лаборатории «Углесервис». Пробы отбираются два раза в сутки отделом технического контроля и доставляются в лабораторию. Так как центральная лаборатория находится в дали от шахты, не представляется возможной отправка проб непосредственно после отбора, таким образом, с начала отбора проб до момента получения результата уходит целые сутки. Такие задержки результа-тов анализов приводят к простою подвижного состава. По этой причине приходится отправлять потребителю уголь по предыдущему анализу. Однако не всегда процентные содержания зольности, влажности и других параметров прошлой партии полностью совпадают с нынешним, это может привести к браку продукции и штрафным санкциям со стороны потребителей. Одним из возможных решений этого вопроса является разработка эффективной системы оперативного контроля, которая позволит управлять потоком добычи угля с учетом их качественных параметров, сокращение времени проведения лабораторных испытаний и снижение затрат на их проведение.

В настоящее время в шахтах Украины и России, как "Донбасс", "Глубокая", "Макеевуголь", "Николаевский глиноземный завод", «Сибирская угольная энергетическая компания», шахте им.Кирова используются приборы СТКЗ-1К и СТКЗ-1Э для оперативного определения зольности. СТКЗ-1Э позволяет оперативно (в течение 5 минут) и с высокой точностью получать показатели зольности в предварительно отобранных и подготовленных пробах (0.25 мм). Промышленный экспресс анализатор угля GE 3030 (Германия) позволяет быстро измерять содержание зольных веществ в отобранных пробах угля прямо в рабочих помещениях и лабораториях. Измерительные комплексы OXEA и GTA (Германия) служат для измерения влажности и зольности углей без предварительной подготовки проб. Диапазон измерения: зольности: от 6% до 45%; влаги: от 3% до 20%. Время одного измерения: при определении влаги: 3 мин; при определении зольности: 3 мин. Автоматический экспресс-анализатор 5E-MACIV (Китай) позволяет быстро определять зольность и массовую долю влажности [2].

Анализ используемых средств оперативного контроля качества угля показал, что наиболее подходящим и выгодным для использования на шахте им.Костенко является радиоизотопный измерительно-вычислительный комплекс для бесконтактного экспресс-контроля зольности и плотности твёрдого топлива в потоке [3]. В отличие от разрушающих методов измерения зольности, главные преимущества ядерно-физические методов — бесконтакт-ность, скорость, высокая точность и большая представительность оценки. Измерение зольности с помощью комплекса непосредственно в технологических потоках позволяет быстро и эффективно осуществлять контроль качества угля. Это сокращает транспортные и временные затраты на доставку проб в лабораторию, позволяет отправлять партии с известными данными о качестве угля, и соответственно полностью исключает простой состава.

Нейтронные методы определения влажности и насыпной массы сыпучих материалов основаны на регистрации нейтронов, замедлившихся в результате взаимодействия с ядрами атомов водорода контролируемого материала при облучении его быстрыми нейтронами. Нейтронные влагомеры и влагоплотно-меры отличаются широким диапазоном и быстротой измерения.

Комплекс РИВК-1 конструктивно выполнен в виде двух основных узлов: гамма-датчика зольности ГДЗ-7683 и устройства обработки и управления УОУ-7683. Гамма-датчик зольности ГДЗ-7683 устанавливается над ленточным конвейером (рисунок 1). Диапазоны измерения: зольности – от 5 до 35%, насыпной плотности – от 800 до 1300 кг/м3.

Рисунок 1. Схема установки РИВК-1

Определение зольности твёрдого топлива происходит путем одновременного независимого измерения объемной зольности и объёмного содержания углерода с последующим вычислением зольности , %:

(1)

Принцип действия разработанного радиоизотопного измерительно-вычислительного комплекса РИВК-1 основан на эффектах фотоэлектрического поглощения и комптоновского рассеяния низкоэнергетического гамма-излуче-ния источника на основе изотопа америция-241 атомами элементов, входящих в состав твёрдого топлива. Твёрдое топливо облучается сканирующим потоком гамма-излучения под различными углами к поверхности материала. Дискретно через 1,5° определяется распределение потоков рассеянных квантов первым и вторым детекторами, расположенными на различном расстоянии от источника и под различными углами к поверхности материала. В устройстве обработки и управления УОУ-7683 осуществляется определение зольности твёрдого топлива согласно вычислительному алгоритму. Режимы работы комплекса РИВК-1 выбирают с помощью клавиатуры, расположенной на лицевой панели устройства обработки и управления УОУ-7683.

Прибор отечественного производства является дешевым относительно зарубежных приборов оперативного контроля качества угля и в то же время по метрологическим показателям не уступает требованиям стандартного метода определения зольности (ГОСТ 11022-75).

Оперативный контроль зольности при отгрузке угля позволяет полностью исключить простои подвижного состава, возникающие по причине задержек результатов анализа зольности традиционными методами, позволяя снизить до минимума погрешность представительности, вносимую в процессе отбора и разделки проб.

Литература:

1. Металлург. – 2011. – №26(196).

2. Намазбаев Т.С., Савёлов В.Д., Ким С., Парафилов В. Измерительно-

вычислительный комплекс для бесконтактного контроля качества твёрдого топлива. Современные технологии автоматизации. – 2003. – №3.