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.