Механическое оборудование углеобогатительных фабрик

Г. С. Щербина, В. И. Мурко 
МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ 
УГЛЕОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИК 
Учебное пособие 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2022 

УДК 622.7 
ББК 33.4 
Щ64 
 
Р е ц е н з е н т ы : 
доктор технических наук, профессор,  
директор горного института Кузбасского государственного  
технического университета имени Т. Ф. Горбачева А. А. Хорешок; 
доктор технических наук, главный научный сотрудник ФИЦ СО РАН 
В. В. Аксенов 
 
 
 
 
 
 
 
 
Щербина, Г. С. 
Щ64  
Механическое оборудование углеобогатительных фабрик : учебное пособие / Г. С. Щербина, В. И. Мурко. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 
2022. – 320 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-0809-7 
 
Изложены основы теории обогатительных процессов, описаны конструкции, принцип действия, технические параметры и предпочтительные области использования применяемого на обогатительных фабриках современного оборудования отечественного и зарубежного производства. Рассмотрены флотационные, 
отсадочные машины, центрифуги, сушильные аппараты, оборудование внутрифабричного транспорта. 
Для студентов горных вузов. Может быть полезно специалистам в области 
горного дела. 
УДК 622.7 
ББК 33.4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-0809-7 
” Щербина Г. С., Мурко В. И., 2022 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 

СОДЕРЖАНИЕ 
ПРЕДИСЛОВИЕ ........................................................................................7 
ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................8 
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ОБОГАЩЕНИЮ УГЛЕЙ ........................10 
1.1 Основные термины и определения ...............................................10 
1.2 Классификация методов и процессов обогащения 
......................15 
2 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ДРОБЛЕНИЯ  
И ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ УГЛЕЙ 
.................................................................18 
2.1 Общие сведения 
..............................................................................18 
2.2 Дробильно-измельчительное оборудование ................................20 
2.2.1 Щёковые дробилки .................................................................21 
2.2.2 Конусные дробилки ...............................................................22 
2.2.3 Валковые дробилки 
................................................................24 
2.2.4 Барабанные дробилки ............................................................27 
2.2.5 Молотковые дробилки ...........................................................29 
2.2.6 Роторные дробилки ................................................................31 
2.2.7 Мельницы ...............................................................................33 
3 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ГРОХОЧЕНИЯ УГЛЕЙ .............................48 
3.1 Назначение и классификация процессов грохочения .................48 
3.2 Классификация и конструкция грохотов .....................................53 
3.3 Неподвижные грохоты 
...................................................................56 
3.3.1 Неподвижный колосниковый грохот ...................................56 
3.3.2 Гидрогрохот ГГН 2,7 .............................................................56 
3.3.3 Дуговые грохоты ....................................................................58 
3.3.4 Грохоты конические ..............................................................59 
3.3.5 Двухконусный грохот ГНК 1000 ..........................................61 
3.4 Частично подвижные грохоты ......................................................63 
3.4.1 Валковые грохоты ..................................................................63 
3.4.2 Шнековые грохоты ................................................................64 
3.5 Вращающиеся грохоты ..................................................................65 
3.6 Подвижные грохоты 
.......................................................................67 
3.6.1 Инерционные наклонные грохоты .......................................67 
3.6.2 Вибрационные грохоты с прямолинейными вибрациями 
короба. Самобалансные грохоты с самобалансным 
вибровозбудителем ................................................................70 
3

3.6.3 Инерционные грохоты с самосинхронизирующимся 
вибровозбудителем (ГИСЛ, ГИСТ) ......................................71 
3.7 Специальные грохоты ....................................................................73 
3.7.1 Грохот наклонный с самоочищающимися ситами ГС51 
....73 
3.7.2 Грохот с эластичной упругодеформируемой просеивающей 
поверхностью ГЭДП52 ..........................................................75 
3.7.3 Струнный грохот с самоочищающейся струнной 
просеивающей поверхностью ...............................................76 
3.7.4 Мультинаклонные грохоты типа «банан» ...........................77 
3.8 Вероятностные грохоты 
.................................................................80 
4 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ 
КЛАССИФИКАЦИИ ...........................................................................82 
4.1 Общие сведения 
..............................................................................82 
4.1.1 Процессы гидравлической классификации в восходящем  
и горизонтальном потоке 
.......................................................85 
4.2 Классификаторы .............................................................................87 
4.2.1 Гидравлические камерные классификаторы .......................88 
4.2.2 Багер-зумпф ............................................................................90 
4.2.3 Механический спиральный классификатор 
.........................91 
4.2.4 Гидроциклоны ........................................................................93 
5 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ УГЛЕЙ  
В ТЯЖЁЛЫХ СРЕДАХ ........................................................................... 
95 
5.1 Общие сведения 
..............................................................................95 
5.2 Сепараторы для обогащения в тяжёлых средах ..........................99 
5.2.1 Статические сепараторы 
........................................................99 
5.2.2 Динамические сепараторы .................................................. 
113 
5.2.3 Аэросуспензионные сепараторы 
......................................... 
117 
5.2.4 Регенерация суспензий ........................................................ 
119 
6 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ УГЛЕЙ ОТСАДКОЙ ..... 
122 
6.1 Общие сведения 
............................................................................ 
122 
6.2 Отсадочные машины 
.................................................................... 
125 
6.2.1 Принцип действия и классификация 
.................................. 
125 
6.2.2 Отсадочные машины с боковым расположением  
воздушных камер ................................................................. 
128 
6.2.3 Отсадочные машины с подрешетным расположением 
воздушных камер ................................................................. 
134 
6.2.4 Отсадочные машины с подвижным решетом 
.................... 
137 
 
4

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ В ПОТОКЕ ВОДЫ 
НА НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ .................................................... 
139 
7.1 Общие сведения 
............................................................................ 
139 
7.2 Обогащение на концентрационных столах 
................................ 
140 
7.2.1 Концентрационные столы ................................................... 
143 
7.3 Обогащение на винтовых сепараторах 
....................................... 
144 
8 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ УГЛЕЙ 
В ПРОТИВОТОЧНЫХ АППАРАТАХ 
............................................. 
150 
8.1 Обогащение в шнековых сепараторах 
........................................ 
150 
8.2 Обогащение в крутонаклонных сепараторах 
............................. 
151 
9 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО  
ОБОГАЩЕНИЯ 
.................................................................................. 
153 
9.1 Общие сведения 
............................................................................ 
153 
9.2 Машины для пневматического обогащения .............................. 
155 
10 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФЛОТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ 
УГЛЕЙ 
................................................................................................. 
160 
10.1 Общие сведения 
.......................................................................... 
160 
10.2 Образование флотационной пены 
............................................. 
161 
10.3 Флотационные реагенты 
............................................................ 
163 
10.4 Флотационные машины ............................................................. 
164 
10.4.1 Классификация машин ...................................................... 
164 
10.4.2 Механические флотационные машины 
............................ 
166 
10.4.3 Пневмомеханические флотационные машины 
................ 
171 
10.4.4 Пневматические флотационные машины ........................ 
175 
10.5 Вспомогательное оборудование 
................................................ 
179 
10.5.1 Аппараты для подготовки пульпы 
.................................... 
179 
10.5.2 Дозаторы и эмульгаторы реагентов 
.................................. 
182 
10.5.3 Пеногасители ...................................................................... 
184 
11 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ДРЕНИРОВАНИЯ 
.................................. 
188 
11.1 Общие сведения 
.......................................................................... 
188 
11.2 Обезвоживание углей в бункерах ............................................. 
189 
11.3 Обезвоживание в элеваторах 
..................................................... 
191 
11.4 Обезвоживание на грохотах ...................................................... 
192 
12 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ .................... 
194 
12.1 Теоретические основы ............................................................... 
194 
12.2 Классификация центрифуг ........................................................ 
196 
12.3 Фильтрующие центрифуги ........................................................ 
197 
12.4 Осадительные центрифуги  ....................................................... 
207 
12.5 Осадительно-фильтрующие центрифуги ................................. 
211 
5

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФИЛЬТРОВАНИЯ 
.................................. 
217 
13.1 Общие сведения 
.......................................................................... 
217 
13.2 Фильтрационное оборудование ................................................ 
218 
13.2.1 Дисковые вакуум-фильтры ............................................... 
218 
13.2.2 Ленточные вакуум-фильтры ............................................. 
224 
13.2.3 Фильтры-прессы 
................................................................. 
225 
13.2.4 Ленточные фильтры-прессы непрерывного действия .... 
229 
13.2.5 Дисковый фильтр под давлением HBF  
фирмы «Андритц» .............................................................. 
230 
14 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СГУЩЕНИЯ ШЛАМОВ 
И ОСВЕТЛЕНИЯ ОБОРОТНОЙ ВОДЫ 
.......................................... 
233 
14.1 Общие сведения 
.......................................................................... 
233 
14.2 Аппараты и сооружения для сгущения шламов и осветления 
шламовых вод ............................................................................ 
236 
14.3 Схемы осветления отходов флотации и складирования  
осадков 
........................................................................................ 
247 
15 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СУШКИ УГЛЕЙ 
..................................... 
252 
15.1 Общие сведения 
.......................................................................... 
252 
15.2 Сушильные аппараты 
................................................................. 
254 
15.2.1 Барабанные газовые сушилки ........................................... 
255 
15.2.2 Газовые трубы-сушилки .................................................... 
259 
15.2.3 Сушилки «кипящего» слоя 
................................................ 
261 
15.2.4 Пылеулавливание ............................................................... 
264 
16 ОБОРУДОВАНИЕ ВНУТРИФАБРИЧНОГО ТРАНСПОРТА ..... 
268 
16.1 Ленточные конвейеры 
................................................................ 
268 
16.2 Насосное оборудование ............................................................. 
277 
16.2.1 Водно-шламовое хозяйство 
............................................... 
277 
16.2.2 Насосы и насосные установки .......................................... 
278 
17 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ БРИКЕТИРОВАНИЯ УГОЛЬНЫХ  
     ШЛАМОВ 
.......................................................................................... 
284 
18 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И СЖИГАНИЯ 
ВОДОУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА НА ОСНОВЕ УГОЛЬНЫХ 
ШЛАМОВ .......................................................................................... 
296 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .................................................. 
316 
6

ПРЕДИСЛОВИЕ 
Данное учебное пособие явилось результатом многолетнего 
преподавания дисциплины «Горные машины и оборудование» для 
студентов горных специальностей и, в частности, для специализации 
«Обогащение полезных ископаемых». Особенность пособия – его 
прикладная направленность. 
По теме обогащения и переработке полезных ископаемых издано достаточно много учебников для вузов, но в них большей частью 
освещены вопросы технологии полезных ископаемых и почти отсутствуют учебные пособия, отражающие только механическое оборудование, работающее на обогатительных фабриках. 
Пособие написано таким образом, чтобы обучающиеся имели 
возможность самостоятельно изучать курс с помощью приведенных 
иллюстраций применяемого оборудования. Также изучение конструкций, описанных в данной работе, с одновременным видеопоказом 
на практических занятиях позволит значительно повысить усвояемость учебного материала и углубить, закрепить знания обучающихся. 
В учебном пособии после каждого раздела приведены контрольные вопросы, ответы на которые позволят студенту более основательно разобраться в изучаемой теме и подготовиться к экзамену. 
7

ВВЕДЕНИЕ 
Согласно Программе развития угольной промышленности России, 
добыча угля в Российской Федерации в 2030 г. составит 410 (базовый) или 480 млн т (оптимистичный вариант). Только в Кузнецком бассейне планируется добывать более 300 млн т. На начало 2020 г. в России функционировало 58 шахт и 133 разреза, в том числе в Кузбассе 
работают 93 угледобывающих предприятия: 41 шахта и 52 разреза.  
По видам углей в Кузбассе преобладают каменные угли всех 
марок, от длиннопламенных до тощих и антрацита. Добываемый 
уголь во многих случаях не отвечает требованиям потребителей по 
основным качественным показателям: зольности, влажности, теплотворной способности и спекающим свойствам. 
Повышение его качества на современном этапе возможно только 
с применением соответствующих методов обогащения, что позволит 
получать  высококачественные концентраты коксующихся и энергетических углей, востребованные как на внутреннем, так и на внешнем 
рынках. 
В 2019 г. в России добыто 441,4 млн т угля, из которых каменный уголь для коксования составляет 98,6 млн т (22,3 %), остальной 
уголь предназначен для энергетических нужд (342,8 млн т – 77,7 %). 
В Кузбассе в 2019 г. добыто 251 млн т угля, что составляет 57 % от 
объёма всей российской добычи, при этом угля коксующихся марок 
добыто 71,7 млн т (72,7 %). На обогащение было направлено 
205,9 млн т – 46,6 % (в Кузбассе 138,6 млн т – 55,2 %), в том числе 
угля коксующихся марок 100,0 млн т – 71,7 % (в Кузбассе – 
71,7 млн т – 100,0 %). В дальнейшем планируется выйти на 90 процентов обогащения всего кузбасского угля, что является стратегически важной задачей дальнейшего развития производственного потенциала угольного Кузбасса.  
В Кузбассе находятся в эксплуатации более 55 углеобогатительных фабрик и 12 установок с крутонаклонными сепараторами для 
8

обогащения разубоженной горной массы. И только на 15 ранее построенных обогатительных фабриках применяются  технологические 
водно-шламовые схемы, которые имеют  наружные гидроотвалы и 
шламовые отстойники. 
На современных обогатительных фабриках применяются замкнутые водно-шламовые схемы, которые не предусматривают использование наружных отстойников. Используемое оборудование для 
обезвоживания угля, в первую очередь мелких и самых тонких классов, обеспечивает возможность получения угольного концентрата с 
влажностью, удовлетворяющей безопасную (с точки зрения отсутствия смерзаемости) его отгрузку в зимнее время, без применения дорогостоящей и пожаро-взрывоопасной термической сушки. Для концентратов в схемах нового поколения предусмотрены крытые склады, 
что способствует удалению свободной влаги и улучшению экологической обстановки. Наряду с повышением глубины переработки углей существенным и актуальным является экологически безопасная 
утилизация тонких угольных шламов, количество которых на новых 
фабриках составляет до 10 % от переработанного угля. В связи с этим 
проекты новых фабрик должны разрабатываться по новейшим технико-технологическим стандартам, которые отвечают самым строгим 
требованиям экологии. 
На обогатительных фабриках нового поколения России, и в частности Кузнецкого бассейна, применяется в основном оборудование 
импортного производства. Кузбасс остаётся одним из крупных потребителей предприятий машиностроительной отрасли, причём не 
только зарубежных, но и российских. В Кемеровской области функционирует более 15 машиностроительных заводов, специализирующихся на производстве горно-шахтного оборудования, которые вполне могут разрабатывать и выпускать продукцию новой техники для 
обогащения угля. 
Угольные компании ещё на этапе ведения проектных работ 
должны предпринимать все возможные меры для обеспечения своих 
предприятий кадрами, способными грамотно  эксплуатировать современную технику. Экономия на этой статье может перечеркнуть 
все старания, приложенные в процессе создания фабрики.  
На наш взгляд, настоящее учебное пособие позволит более полно познакомить студентов, будущих обогатителей и механиков, с тем 
оборудованием, с которым им предстоит работать как специалистам.   
9

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ОБОГАЩЕНИЮ УГЛЕЙ 
1.1 Основные термины и определения 
Полезное ископаемое – природное минеральное образование 
земной коры неорганического или органического происхождения, которое может быть эффективно использовано в сфере материального 
производства. 
По физическому состоянию полезные ископаемые делятся на 
твердые (уголь, руда), жидкие (нефть, минеральные воды) и газообразные (газы природные горючие и инертные), по теплотворной способности – на горючие (уголь, древесина, нефть, природный газ) и 
негорючие (руда, гранит). 
Уголь – твердое горючее полезное ископаемое, образованное из 
видоизмененных остатков растений и представляющее собой сложные высокомолекулярные органические соединения. Различают уголь 
бурый, каменный и антрацит. 
Добываемые в шахтах и разрезах, угли представляют собой многокомпонентную смесь органической и неорганической частей угольных пластов и различных примесей, попадающих в эту смесь из прослоек угольного пласта и вмещающих его пород в процессе добычи и 
транспортировки. 
Рядовой уголь – добываемый уголь, который не подвергался механической обработке с целью изменения его физических и химических свойств. 
В связи с отмеченными обстоятельствами более 80 % добываемых полезных ископаемых подвергается обогащению. 
Обогащение полезных ископаемых – это совокупность методов 
и процессов первичной переработки минерального сырья с целью 
концентрации ценных компонентов в кондиционных продуктах путем удаления пустой породы и разделения минералов. 
При обогащении полезных ископаемых решаются следующие 
основные задачи: 
– повышается содержание полезного компонента в сырье;
– из сырья удаляется большая часть вредных примесей;
– достигается однородность сырья по крупности и вещественному составу. 
Обогащение угля – обработка угля с целью повышения содержания в нем горючей массы путем отделения от него породных примесей в обогатительных аппаратах. 
10