Открытые горные работы в ХХI веке-2

ÌÈÐ ÃÎÐÍÎÉ ÊÍÈÃÈ

ÐÅÄÀÊÖÈÎÍÍÀß ÊÎËËÅÃÈß
Ãîðíîãî èíôîðìàöèîííîàíàëèòè÷åñêîãî 
áþëëåòåíÿ 

Главный редактор
Л.Х. ГИТИС –  Издательство  «ГОРНАЯ КНИГА»

Члены редколлегии
А.А. АБРАМОВ – МГИ НИТУ МИСиС

В.Н. АМИНОВ – Петрозаводский ГУ

В.А. АТРУШКЕВИЧ  – МГИ НИТУ МИСиС

А.А. БАРЯХ – ГИ УрО РАН

Н.А. ГОЛУБЦОВ – Издательство  «ГОРНАЯ КНИГА»

Е.В. ДМИТРИЕВА – Издательство  «ГОРНАЯ КНИГА»

А.Б. ЖАБИН – Тульский ГУ

В.Н. ЗАХАРОВ – ИПКОН РАН

Д.Р. КАПЛУНОВ – ИПКОН РАН

В.А. КОВАЛЕВ – КузГУ

М.В. КУРЛЕНЯ – ИГД Сибирского отд. РАН КузГТУ

А.Б. МАКАРОВ –  РГГРУ

В.Н. ОПАРИН – ИГД СО РАН

В.Л. ПЕТРОВ – МГИ НИТУ МИСиС

И.Ю. РАССКАЗОВ – ИГД ДВО РАН

В.Л. ШКУРАТНИК – МГИ НИТУ МИСиС

C.А. ЭПШТЕЙН – МГИ НИТУ МИСиС

Журнал основан в 1992 г. 
ISSN 0236-1493
ÃÎÐÍÛÉ

ИНФОРМАЦИОННОАНАЛИТИЧЕСКИЙ
БЮЛЛЕТЕНЬ
(НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛMINING INFORMATIONAL
AND ANALYTICAL
BULLETIN
(SCIENTIFIC AND TECHNICAL JOURNAL)

ОТКРЫТЫЕ 
ГОРНЫЕ РАБОТЫ
В XXI ВЕКЕ-2

МАТЕРИАЛЫ
II МЕЖДУНАРОДНОЙ
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ
КОНФЕРЕНЦИИ

ИЗДАТЕЛЬСТВО
«ГОРНАЯ КНИГА»

СПЕЦИАЛЬНЫЙ
ВЫПУСК 45-2
2015

УДК 622.271
ББК 33
 
О 83

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 и благополучия человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.14

 
Открытые горные работы в ХХI веке-2. Материалы II МежО 83 дународной научно-практической конференции. В 2 т. 
Т. 2. Горный информационно-аналитический бюллетень 
(научно-технический журнал) Mining Informational and 
Analytical Bulletin (Scientific and Technical Journal). — 
2015. — № 10 (специальный выпуск 45-2). — 368 с. — М.: 
Издательство «Горная книга».

ISSN 0236–1493 (в пер.)

В сборнике представлены статьи, в которых раскрыты актуальные 
проблемы, имеющиеся при отработке месторождений полезных 
ископаемых открытым способом, предложены подходы и способы 
их решения. Приведены результаты деятельности по повышению 
безопасности и эффективности производства на предприятиях 
компаний «СУЭК», «СДС-Уголь», «АЛРОСА», «Востсибуголь», «Распадская угольная компания», «Кузбассразрезуголь», «Воркутауголь», 
«Богатырь Комир», новые разработки заводов-изготовителей и сервис-предприятий «Майнинг Солюшнс», Komatsu Mining Germany, 
«Corum Group», «ВИСТ Групп», ООО «ВМПАВТО», «БелАЗ», а 
также разработки НИИ, проектных организаций, ВУЗов.

УДК 622.271
ББК 33
ISSN 0236–1493 
© Коллектив авторов, 2015
 
 
© Издательство «Горная книга», 2015
 
 
© Дизайн книги.  
 
 
 
Издательство «Горная книга», 2015

ИЗДАНИЕ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ 
ПРИ СОДЕЙСТВИИ:

Сибирской угольной 
энергетической компании

Издательства «Горная книга»

Инвестиционного фонда 
поддержки горного книгоиздания, 
проект ГИАБ-2990-15

ÐÅÄÀÊÖÈÎÍÍÀß ÊÎËËÅÃÈß
ÑÏÅÖÈÀËÜÍÎÃÎ ÂÛÏÓÑÊÀ ÃÈÀÁ
«ÎÒÊÐÛÒÛÅ ÃÎÐÍÛÅ ÐÀÁÎÒÛ Â XXI ÂÅÊÅ» 

Главный редактор

Артемьев Владимир Борисович — заместитель 
генерального директора, директор 
по производственным операциям ОАО «СУЭК», 
д-р техн. наук

Зам. главного редактора

Галкин Владимир Алексеевич — председатель 
правления ООО «НИИОГР», д-р техн. наук, профессор

Члены редколлегии

Ютяев Евгений Петрович — генеральный директор 
ОАО «СУЭК-Кузбасс», канд. техн. наук 

Федоров Андрей Витальевич — исполнительный директор 
ОАО «СУЭК-Красноярск», канд. техн. наук 

Килин Алексей Богданович — исполнительный директор 
ООО «СУЭК-Хакасия», канд. техн. наук 

Кулецкий Валерий Николаевич — исполнительный директор 
ОАО «Разрез Тугнуйский», канд. техн. наук 

Циношкин Георгий Михайлович — исполнительный директор 
ОАО «Разрез Харанорский», канд. техн. наук 

Добровольский Александр Иванович — исполнительный директор 
ОАО «Ургалуголь», канд. техн. наук

Заньков Александр Петрович — исполнительный директор 
ОАО «Приморскуголь»

Макаров Александр Михайлович — исполнительный директор 
ООО «НИИОГР», д-р техн. наук, профессор

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ, ПЕРЕРАБОТКА 

И КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ

© С.Г. Степанов, Д.А. Логинов, В.Н. Кочетков, 2015

УДК 622.78:662.74

С.Г. Степанов, Д.А. Логинов, В.Н. Кочетков

ТЕРМИЧЕСКОЕ ОБОГАЩЕНИЕ УГЛЯ КАК 
ИНСТРУМЕНТ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ 
УГОЛЬНОГО БИЗНЕСА

Проблема вовлечения в коммерческий оборот низкосортных 
углей и отходов углеобогащения является хрестоматийной задачей 
угольной промышленности, для которой до настоящего времени 
не найдено эффективного решения. В работе рассмотрены два характерных представителя — бурый уголь и отсев обогащения угля 
марки Д. При этом основное внимание уделено новому концептуальному подходу к решению задачи повышения сортности топлив 
такого класса. Этот подход опирается на технологию карбонизации 
углей с высоким выходом летучих веществ и последующее приготовление смесевых топлив на основе высококалорийного среднетемпературного кокса (термококса).

Ключевые слова: уголь, обогащение угля, карбонизация угля, кокс.

В
ектор развития угольной промышленности должен опираться на тренды развития топливоёмких отраслей — 
энергетики, металлургии, ЖКХ. С этих позиций рассмотрим, 
какие же тренды в энергетике, ЖКХ и металлургии будут влиять 
на развитие угольной отрасли, какая продукция им потребуется, 
и отталкиваясь от этого — какие технологии нужны угольщикам.
На вектор развития угольной промышленности окажут влияние две технологии, внедряемые в металлургии:
 
−
использование пылеугольного топлива для прямого вдувания в домны (технология PCI — pulverized coal injection). Она 
даёт снижение потребления доменного кокса до 50%;
 
−
новые недоменные процессы прямого восстановления железа (технологии DRI — direct reduced iron). Для них кусковой 

кокс вообще не нужен. Там используются ПГ, генераторный 
газ или порошкообразные углеродистые восстановители. Последнее направление самое новое и наиболее экономически 
эффективное.
Для технологии PCI требуется высококалорийное (более 
6500 ккал/кг) топливо с пониженным содержанием вредных 
примесей. Это, как правило, низкозольные угли Т и СС. Но их 
запасы невелики. Сейчас они широко используются для обжига 
руд, цементного клинкера, спекания глинозема, заметная часть 
идет на экспорт. На сегодняшний день на рынке уже существует 
дефицит таких углей, в то же время, угледобывающие компании 
имеют избыточные мощности по добыче бурого угля, а поставщики каменного марок Д и ДГ ежегодно производят миллионы 
тонн невостребованных отсевов. Они для PCI в рядовом виде не 
годятся, надо увеличить калорийность. Термическое обогащение 
угля — удаление влаги и летучих с одновременным снижением 
зольности — успешно решает эту задачу.
Для DRI-технологии требуется высокореакционный углеродистый восстановитель с высоким содержанием углерода и 
низким — примесей. Идеальный восстановитель — древесный 
уголь, но он дорог (порядка 20 тыс. руб./т) и его мало. Близкий 
по качеству древесному углю восстановитель получают при термообработке низкозольных бурых и молодых каменных (марка 
Д) углей, а также торфа. Буроугольный термококс пр-ва СУЭК 
был протестирован в Kobe Steel, Япония — они сегодня лидируют в технологиях DRI — и получил очень высокую оценку.
Использованию угля в энергетике, промышленности и 
ЖКХ препятствует повышенный экологический ущерб при 
сжигании угля по сравнению с природным газом. Увеличение 
доли угля в топливно-энергетическом балансе страны, как это 
декларируется «Энергетической стратегией России на период 
до 2030 года», может быть обеспечено только широким применением «чистых» энергетических технологий, обеспечивающих 
пониженную эмиссию вредных веществ. Использование таких 
технологий предъявляет повышенные требования к качеству 
угольной продукции. Этот тренд диктует, что «критическими» 
для угольной промышленности являются технологии обогащения угля, производства топлив с заданными свойствами, в том 

числе смесевых, топливных брикетов и «бездымных» топлив 
для коммунально-бытового сектора и т.п.
В русле тренда комплексного развития эффективным инструментом модернизации российской экономики должны стать 
энерготехнологические кластеры, производящие угольную продукцию с высокой добавленной стоимостью, и одновременно 
тепловую и электрическую энергию для прилегающих территорий. Такая система полигенерации обеспечивает увеличение 
стоимостной отдачи 1 тонны угля и снижение тарифов на тепло 
и электроэнергию. С этих позиций технология термического 
обогащения углей методом их частичной газификации в котельных агрегатах является именно таким комплексным решением.
Главным отрицательным свойством бурого угля является 
высокая влажность, поэтому самым популярный способ его 
обогащения это — сушка с последующим брикетированием. 
Не отрицая эффективности этой технологии, тем не менее, 
следует отметить ее недостатки. Повышенная пирофорность 
брикетов из сушеного бурого угля, а также высокая взрывоопасность сопутствующей крошки и пыли, резко сокращают радиус 
транспортировки такого топлива и ограничивают рынок его 
сбыта. Однако самое важное — это решение не дает значимого 
повышения потребительской стоимости нового продукта. Совершенно очевидно, что для перехода в класс более высокосортного топлива, кроме влаги, необходимо существенно снизить 
и содержание летучих веществ. Такой продукт при умеренной 
зольности уже может рассматриваться как аналог более дорогих углей марки СС и Т, а также использоваться в качестве 
специализированного технологического топлива. Перед ним 
открываются более обширные сегменты угольного рынка, чем 
для брикетированного бурого угля.
Глубокая термическая переработка бурого угля, заключающаяся в удалении влаги и значительной части летучих веществ 
(до уровня Vdaf = 5–10%), обеспечивается путем его частичной 
газификации (карбонизации) в кипящем слое. Для этой цели 
используется типовой котел для сжигания твердого топлива, 
подвергнутый специальной реконструкции [1]. В энерготехнологическом режиме эксплуатации в топочном объеме сгорает 
преимущественно газовое топливо с низкой концентрацией 

угольных частиц, а вместо золошлаковых отходов из котла выводится высококалорийный карбонизат. При этом котел сохраняет свою паспортную тепловую мощность, а теплота сгорания 
твердого продукта — термококса практически вдвое превышает 
калорийность исходного угля. Перед подачей в котел рядовой 
уголь обычно дробится до размера < 15-20 мм, а конечный 
продукт за счет термодробления и истирания в кипящем слое 
измельчается до фракции 0–5 мм. Для примера сопоставим 
основные характеристики исходного бурого угля Березовского 
месторождения и полученного из него термококса:

Характеристики
Wt
r, %
Adry, %
Vdaf, %
Qr
i, ккал/кг
Бурый уголь
35
5–7
46–48
3700
Термококс
0,5–1,5
8–10
8–10
Около 7000

Буроугольный кокс отличается исключительно высокой 
реакционной способностью, поэтому по теплотехническим характеристикам его нельзя сопоставлять с натуральными углями, 
опираясь только на результаты технического анализа и, прежде 
всего, на содержание летучих веществ. При формальном соответствии по уровню Vdaf классу тощих углей, термококс имеет 
теплотехнические свойства углей класса СС. Его высокая калорийность и сокращенный период выделения теплоты сгорания 
обусловливают достижение более высокой температуры горения в действующих топочных устройствах — до 2000–2200 °С 
при подогреве дутьевого воздуха до 300 °С. Эта специфическая 
особенность буроугольного кокса позволяет считать его высокоэффективным топливом для сжигания в горне доменной печи 
(технология PCI), что было убедительно доказано промышленными испытаниями на Западно-Сибирском металлургическом 
комбинате в 70-х годах.
В брикетированном виде термококс является высокоэффективным заменителем классического кокса в целом ряде 
электрометаллургических технологий. Однако целью настоящей 
работы является обсуждение возможности использования этого 
продукта в качестве высококалорийного компонента смесевых 
топлив энергетического назначения.
Несколько слов следует уделить экономической оценке производства термококса. Так для березовского бурого угля тепло