Мировой тренд на снижение стоимости угля диктует свои условия игры. Российским угледобывающим компаниям приходится искать новые пути снижения себестоимости продукции и эффективного мониторинга качества в процессе обогащения и переработки.
Одна из задач, доставляющих угольщикам немало забот, связана с контролем качества рядового угля на конвейерах, где сырьё, полученное с нескольких шахт или разрезов, смешивается, а «разброс» параметров состава становится неуправляемым. Отсюда следует уменьшение производительности фабрики или производство продукта, не отвечающего заданному критерию зольности.
Какие типы анализаторов помогают поставить мониторинг состава угля на поток, при этом отслеживая ситуацию не в отдельные промежутки времени и не в одной отдельно взятой фракции?
Обычно применяются технологии лазерного, термогравиметрического, спектрального анализа. Используются приборы рентген-анализа различных отечественных и зарубежных производителей, выбор которых, даже с учётом санкций, на российском рынке недефицитен.
Такие приборы мобильны, но возникает ряд факторов, которые на практике делают метод недостаточно информативным для угледобывающих компаний, особенно с большими производственными мощностями.
В первую очередь это отсутствие точности в анализе состава: такие приборы не позволяют достоверно оценивать долю углерода в пробах, а также наличие других элементов, например, серы.
Между тем из всех примесей, которые может содержать уголь, чаще всего встречается именно сера, а её содержание в разных видах углей в количестве свыше 1,5-4% (для разных марок) становится причиной выбраковки.
Методом проб без ошибок
Свои сертифицированные лаборатории, где проводится подготовка и исследование проб угля методами химического анализа имеют многие угольные компании.
Такие лабораторные комплексы, как правило, с высокой точностью оценивают содержание влаги, зольность, определяют теплоту сгорания, выход летучих веществ, содержание серы, хлора, мышьяка и других попутных элементов в составе угля, а также проводят химический анализ зольного остатка.
Метод проверен временем и давно подтвердил свою ценность. И все же, здесь тоже есть свое «но»… При загрузке производственных мощностей в 400-650 т угля в час, за сутки в лаборатории максимум проводится несколько десятков анализов. Ведь на подготовку и обработку каждой пробы требуются не минуты, а часы, а иногда и дни.
Очевидно, что оптимальным стало бы комплексное применение этого метода вместе с другим, позволяющим определять состав угля непрерывно, при этом сохранять и анализировать динамику данных. И чтобы установку можно было в буквальном смысле поставить на конвейер.
Такие решения уже применяются в горной отрасли.
Поточный онлайн-анализатор, предназначенный для определения состава угля и других материалов сквозь конвейер с использованием метода меченых нейтронов (ММН) разработала компания «Диамант» — выпускник «Сколково».
Инновационную технологию определения элементного состава вещества на основе этого метода, создали бывшие научные сотрудники Объединённого института ядерных исследований (г. Дубна). И она нашла применение в разных направлениях, среди которых и горнодобывающая отрасль.
Прибор, который устанавливается под конвейером позволяет определять до 25 элементов при их массовой концентрации в угле не менее 0,3%, включая кислород (и оксиды), углерод, азот, серу, алюминий. А отсюда точно определять зольность, влажность, теплоту сгорания твердого топлива в режиме реального времени.
Теория и промышленный опыт
Сам метод радиоактивных изотопов или меченых соединений был открыт в прошлом веке и со временем нашёл успешное применение в химии, биологии, медицине, металлургии.
Что лежит в его основе? Нейтрон всегда появляется в паре с a-частицей, а затем они разлетаются в противоположных направлениях. Если в генератор нейтронов встроить детектор a-частиц, то можно выделить в общем потоке гамма-кванты определённых нейтронов — они и укажут на заданную область исследования.
У меченых нейтронов большая проникающая способность, поэтому с их помощью можно определять состав вещества сквозь толщи и преграды.
Интересно, что по времени, за которое нейтрон проделал свой путь, можно точно указать место, откуда вылетел гамма-квант. Это коренным образом отличает метод меченых нейтронов от других.
Излучение проникает сквозь всю массу, которая идет по конвейеру, и в онлайн-режиме считывает элементный состав, давая усреднённую картину.
Именно это стало главным преимуществом и отличительной особенностью метода в отличие от рентгеновских и лазерных, для которых доступны лишь несколько миллиметров на поверхности слоя.
Кроме того, данные сохраняются и на основе математического моделирования умное оборудование выдаёт анализ в виде графиков и схем, отражающих динамику.
Габариты позволяют устанавливать поточные онлайн-анализаторы для определения элементного состава под конвейерными лентами и в других звеньях производственной цепочки на предприятиях, которые специализируются на добыче и переработке угля, железной, медной и апатитовой руды.
Где ещё, кроме конвейера можно поставить онлайн-анализатор? На борту карьера он позволит не тратить время и другие ресурсы на погрузку, транспортировку и длительный анализ проб в лаборатории. Собираем образцы, загружаем в аппарат и через 8 минут получаем полную картину состава проб.
Как оказалось, разработки на основе этого изобретения могут существенно облегчить жизнь недропользователям. Сегодня промышленные анализаторы ООО «Диамант» различных модификаций используются на предприятиях Еврохима, ЕВРАЗА, «Северстали», «Висмута» и других крупных российских недропользователей.
И это хороший пример того, как фундаментальная наука сходит с академического пьедестала, а её идеи становятся основой для практичных решений локальных и актуальных задач промышленности.
Фото: пресс-служба ООО «Диамант»
Спасибо!
Теперь редакторы в курсе.