Обогащение углей : в 2 т. Т. 1. Процессы и машины

Ãîðíàÿ
êíèãà

ÐÅÄÀÊÖÈÎÍÍÛÉ
ÑÎÂÅÒ

А.А. БАРЯХ
директор ГИ УрО РАН

Д.Р. КАПЛУНОВ
чл.-корр. РАН

чл.-корр. РАН

И.Ю. РАССКАЗОВ
директор ИГД ДВО РАН

В.Л. ШКУРАТНИК
зав. кафедрой МГГУ

академик МАН ВШ

Ï Î Ë Å Ç Í Û Õ
ÈÑÊÎÏÀÅÌÛÕ

Â.Ì. ÀÂÄÎÕÈÍ

ÒÎÌ 1

2012
ÈÇÄÀÒÅËÜÑÒÂÎ «ÃÎÐÍÀß ÊÍÈÃÀ»

ÌÎÑÊÂÀ

ÎÁÎÃÀÙÅÍÈÅ
ÓÃËÅÉ

ÏÐÎÖÅÑÑÛ
È ÌÀØÈÍÛ

Допущено Учебно-методическим объединением
вузов Российской Федерации по образованию
в области горного дела в качестве
учебника для студентов вузов, обучающихся
по специальности «Обогащение полезных
ископаемых» направления подготовки
«Горное дело»

УДК 622.7:622.33 (075.3) 
ББК 33.4 
    А 18 
 
Издано при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям в рамках Федеральной целевой программы «Культура России» 

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых» 
СанПиН 1.2.1253—03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 
30 марта 2003 г. (ОСТ 29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей № 77.99.60.953.Д.014367.12.11 

Экспертиза проведена Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации 
по образованию в области горного дела (письмо № 51-16/52 от 31 мая 2010 г.) 
 
Рецензенты: 
• кафедра «Обогащение полезных ископаемых и инженерная экология» Национального исследовательского Иркутского государственного технического университета 
(зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. К.В. Федотов); 
• д-р техн. наук, проф. А.А. Лавриненко (зав. лабораторией УРАН ИПКОН РАН) 
 
Авдохин В.М. 
Обогащение углей: Учебник для вузов: В 2 т. — М.: Издательство «Горная

книга», 2012. — Т. 1. Процессы и машины. — 424 с.: ил. (ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ) 
ISBN 978-5-98672-308-2 (в пер.) 
ISBN 978-5-98672-309-9 

А 18

Даны основные сведения о составе и свойствах ископаемых углей. Изложены теоретические основы процессов дробления, грохочения, обогащения и
обезвоживания углей. Описаны конструкции, принцип действия, технические
параметры и предпочтительные области использования применяемого современного оборудования. Приведены технологические схемы компоновки и методы оценки эффективности разделительных процессов. 
В.М. Авдохин — д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой «Обогащение

полезных ископаемых» Московского государственного горного университета. 
Для студентов вузов, обучающихся по специальности «Обогащение полезных ископаемых» направления подготовки «Горное дело». Может быть рекомендован при многоуровневой подготовке бакалавров, специалистов, магистров, аспирантов, а также использован инженерно-техническими работниками
обогатительных фабрик, научно-исследовательских и проектных институтов в
области переработки и обогащения углей. 
 
УДК 622.7:622.33 (075.3) 
ББК 33.4 
ISBN 978-5-98672-308-2 
ISBN 978-5-98672-309-9 

 

© В.М. Авдохин, 2012 
© Издательство «Горная книга», 2012 
© Дизайн книги. Издательство «Горная книга», 2012

ПРЕДИСЛОВИЕ 
 
 
 
Россия обладает огромными запасами ископаемых углей, которые 
добываются и используются в металлургической, энергетической, электротехнической, химической и других отраслях промышленности. 
Наличие в углях минеральных примесей, а также засорение их природными фракциями в условиях широкого применения механизированных процессов добычи вызывает необходимость обогащения добываемой 
горной массы для получения углепродукции с высокими потребительскими свойствами. 
Техника и технология обогащения углей развиваются на основе органического сочетания результатов фундаментальных исследований П.В. Лященко, И.М. Верховского, Н.Н. Виноградова, С.П. Артюшина, Т.Г. Фоменко, В.Н. Шохина и последних достижений научных исследований 
многих НИИ и вузов (ИОТТ, Сибнииуглеобогащение, ИГИ, Гипромашуглеобогащение и др.). Существенный вклад в развитие теории и технологии 
обогащения углей внесли на разных стадиях зарубежные исследователи 
(П. Риттингер, Р. Ричард, А. Хирст, Р. Ханкок, Б. Берд, Р. Берт, Ф. Майер и др.). 
Достигнутый научно-технический прогресс отечественного углеобогащения отвечает современному уровню мировой практики и тенденциям дальнейшего развития. Для выбора технологических схем, процессов и оборудования широко применяют методы математического моделирования и оптимизации проектных решений с использованием информационных технологий. 
Современное углеобогатительное предприятие представляет собой 
высокотехнологичное и автоматизированное производство высокой мощности со сложной многооперационной технологией и оснащенное современным высокопроизводительным оборудованием, обеспечивающим эффективность комплексов дробления, грохочения, гидравлической классификации, гравитационного и флотационного обогащения, обезвоживания 
продуктов и очистку воды. 
Основные направления дальнейшего развития техники и технологии 
обогащения углей связаны с решением задач комплексного и рационального использования их органической и минеральной составляющих. При 
этом, кроме высококачественного твердого топлива и кокса, возможно 
попутное извлечение ряда цветных, редких, благородных металлов и редкоземельных элементов, продуктов термо- и химической обработки. По 

оценкам ряда специалистов, возможный перечень продуктов комплексной переработки угля составляет более пятидесяти наименований. 
Для успешного функционирования сложного современного углеобогатительного производства большое значение имеет подготовка квалифицированных кадров специалистов, обладающих комплексом знаний 
всех аспектов техники и технологии обогащения углей с учетом мировых 
достижений научно-технического прогресса, способных обеспечить нормальные условия работы и правильную эксплуатацию углеобогатительной фабрики, а также принимать творческое участие в совершенствовании процессов, аппаратов, средств контроля и автоматизации. 
Вместе с тем со времени выпуска предыдущего учебника (Бедрань И.Г. 
Обогащение углей. — М.: Недра, 1978. — 222 с.: ил.) прошло более 30 лет. 
За это время произошли масштабные и глубокие изменения в отечественном и зарубежном углеобогащении. Получены новые представления о физической сущности явлений в методах обогащения, разработаны модели 
процессов разделительного массопереноса, созданы совершенные машины и аппараты, технологические схемы обогащения, спроектированы и построены углеобогатительные фабрики нового технологического уровня. 
Назначение настоящего учебника — дать студентам более глубокие 
знания теоретических основ процессов и методов обогащения углей, ознакомить с конструкциями, техническими характеристиками и эксплуатационными данными современного отечественного и зарубежного оборудования, методами их расчета и оценки технологической эффективности. Для лучшего усвоения материала в каждом разделе учебника приведены примеры и решения задач по расчету и определению технологических параметров процессов, расчету оборудования и схем обогащения. 
Учебник подготовлен в соответствии с учебной программой одноименной дисциплины Федерального государственного стандарта третьего 
поколения для высших учебных заведений, осуществляющих подготовку 
специалистов по направлению «Горное дело» специальности «Обогащение полезных ископаемых».  
Учебник состоит из двух томов. В первом томе описаны процессы и 
машины для обогащения углей, во втором томе даны основы проектирования, рассмотрены технологии переработки углей, практика работы отечественных и зарубежных углеобогатительных фабрик. 
Автор выражает глубокую благодарность академику РАН В.А. Чантурия, докторам технических наук, профессорам К.В. Федотову, А.А. Лаврененко, Б.И. Линеву, М.В. Давыдову и коллективу кафедры «Обогащение полезных ископаемых» Московского государственного горного университета за критические замечания и конструктивные советы, сделанные 
при обсуждении структуры и содержания учебника. 

ГЛАВА 1. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И СВОЙСТВА  
ПРИРОДНЫХ УГЛЕЙ 
 
 
 
 
 
Природные угли — это твердые горючие вещества органического 
происхождения. Исходным материалом их образования служили преимущественно растительные остатки. В зависимости от природных условий и состава растительных остатков химическое преобразование исходных органических веществ в угольное вещество протекало различными 
путями, что обусловило многообразие генетических типов углей и их 
свойств. 
В результате различных сочетаний палеогеографических и тектонических факторов образовались гигантские угольные бассейны и угольные 
месторождения различных размеров. В балансе установленных запасов и 
прогнозных ресурсов преобладают угли гумусовые, образовавшиеся из 
продуктов превращения наземной растительности. Сапропелитовые угли, 
исходным материалом которых были главным образом водоросли, составляют лишь доли процента от общих запасов твердых горючих ископаемых. 
В геологической истории нашей планеты формирование гумусовых 
углей началось с девонского времени. Месторождения углей на территории России формировались в различных структурных зонах земной коры 
в течение восьми геологических периодов: девонского, каменноугольного, пермского, триасового, юрского, мелового, палеогенового и неогенового. 
Ископаемые угли, образовавшиеся из продуктов биохимических и 
физико-химических превращений исходного растительного материала в 
различных условиях изменения органических веществ, отличаются большим природным разнообразием. Среди углей России имеются близкие 
аналоги углей, добываемых в Европе, Америке, Австралии, Южной Африке, Китае, Индии, Монголии и других странах. В то же время некоторые российские угли по своему составу и свойствам уникальны и не 
имеют аналогов в других районах мира. 
Угли отличаются большим разнообразием, обусловленным составом 
и свойствами исходного растительного материала, условиями и степенью 
изменений, которым материал подвергался в период геологической истории, а также присутствием и характером включений различных примесей.