گزارش کار کارخانه زغال شویی زرند - 1
زغالسنگ تركيب پيچيدهاي از مواد شيميايي آلي محتوي كربن هيدروژن به همراه نيتروژن گوگرد به ميزان كم و برخي از عناصر ديگر به ميزان بسيار كم است.
در حقيقت زغالسنگ مادهاي سياه يا سياه ـ قهوهاي و سوخت فسيلي غير متجانسياست كه از تغيير شكل بقاياي گياهي تحت شرايط مختلف رطوبت دما فشار و زمان دربين لايههاي رسوبي و سنگها طي دورانهاي گذشته زمينشناسي بوجود آمده است.بنابراين بسته به شرايط محيط نوع گياه و ميزان تغيير شكل حاصله محصولات توليد شدهطيف وسيعي دارند و ممكن است شامل موادي مانند اسيد هيوميك پيت ـ ليگنتيك ـساب بيتومينه ـ بيتومينه ـ نيمه انتراسيت ـ انتراسيت و فوق انتراسيت نيز باشد.
در مرحله بيوشيميايي گياهان و مواد آلي در محيطهاي رسوبي براي مدت زمانبسيار طولاني انباشته ميشوند و با گذشت زمان دستخوش تغييراتي قرار ميگيرند.
افزايش دما زمان تشكيل زغال را كوتاهتر ميسازد و با افزايش عمق ميزان كربنافزايش ولي مواد فرار و رطوبت كاهش مييابد. زغالسنگهايي كه در طول دورههايمختلف زمينشناسي تشكيل شده ميبايستي از شرايط محيطي مناسبي برخوردار بودهباشند.
زغالسنگ يك ماده الي و محصول محيطهاي رسوبي است كه در مناطق نزديكبه سطح دريا بخصوص نقاطي كه از سطح دريا چندان ارتفاعي ندارد تشكيل ميشود. ازآنجا كه زغالسنگ منشاء رسوبي دارد غالبأ در ميان سنگهاي رسوبي بطور متناوب ديدهميشود.
بسته به درجه زغال شدگي ميزان رطوبت و خاكستر جرم مخصوص زغال معمولابين 1/23 تا 1/27 بر سانتيمتر مكعب متغير است از آنجا كه زغال استخراج شده ازمعدن معمولا تحت عمليات خردايش قرار نميگيرد لذا از تجزيه و تحليل دانهبنديميتوان وضعيت واحدهاي مختلف در كارخانه را بطور تقريبي پيشبيني كرد بعنوان مثالميزان مواد ريزتر از 0/5 ميليمتر تعين كننده وضعيت كارخانه فلوتاسيون است. طراحيخطوط واسطه سنگين و جيگ نيز تا حدودي با اين ابزار قابل پيشبيني است.
ايران از نظر ذخائر زغالسنگ مقام 35 و از ديدگاه توليد مقام 37 را دارد. حوضهزغالسنگ كرمان در قسمت شرقي ايران و در محدوده چين خوردگيهاي كرمان ـ يزدواقع شده است. معادن اين حوضه به فاصله 50 تا 220 كيلو متري شمال غرب كرمانواقع و از نظر ساختمان زمينشناسي جزو ناوديس كرمان ـ مهاباد است. زغالهاي كرماندر رسوبات ترياس فوقاني و ژور اسيك مياني و زيرين تشكيل شده است. ذخائرزغالسنگ كرمان در نواحي وسيعي گستردهاند و به دو بخش مناطق دروني و بيرونيناوديس كرمان تقسيم ميشوند.
پابدانا ـ دهرود ـ بابگهر ـ داربيد خون ـ بابنيزو ـ اسدآباد ـ هجدك ـ اشكلي ـسراپرده ـ خمرود ـ بادامويه ـ هشوني ـ همكار ـ از جمله معادن اصلي اين دو منطقههستند.
بيشترين منطقه زغال خيزي از ديدگاه صنعتي در سه منطقه جنوب شرقي (هجدكـ بابنيزو) مركزي (درهگر ـ سراپرده) و شمال غربي (پابدانا ـ خمرود) قرار گرفته است.
رطوبت اين زغالها در حدود 0/14 تا 1/5 درصد و ميانگين رطوبت آن 2/5درصد ميزان خاكستر متغير بين 2 تا 40 درصد و علت آن وجود مواد رسي بين آنهاست.سيليس بطور متوسط 42 تا 53 درصد و اكسيد آلومينيوم 20 تا 27 درصد و گوگرد0/1 تا 7/42 درصد و متوسط 0/8 تا 2/5 درصد ميباشد.
مهمترين سوخت صنعتي كه موارد استعمال شاياني در اغلب عمليات توليد نيروبرق و بخار و گاز و كارهايي كه انجام آنها بدون گرما ميسر نيست و زغالسنگ است.مگر در نقاطي كه گاز طبيعي و نفت بطور وفور و ارزان در دسترس باشد.
اگر چه در ظاهر زغالسنگ يك جسم بسيار عادي و معمولي به نظر ميرسد وليتابحال يك تعريف جامع و كافي كه شامل كليه انواع و اقسام مختلف آن بشود از آننشده است. ولي البته ميتوان گفت كه زغالسنگ يك جسم معدني سياه يا قهوهاي رنگمطبقي است كه از تراكم بقاياي نباتات در موعد گذشته زمينشناسي بدست آمده است وميتواند به شكل سوخت و منبع گرما در كورههاي صنعتي و بخاري و... و همچنينميتواند بعد از كك شدن بعنوان كك متالوژي جهت احياي سنگ آهن مورد استفادهقرار گيرد.
انواع زغالسنگهايي كه در زمين يافت و استخراج ميشود را ميتوان به سه دستهكلي زير تقسيم كرد:
1 ـ زغالسنگ قهوهاي يا لينايت
2 ـ زغالسنگ حقيقي يا قيردار
3 ـ زغالسنگ درخشان يا انتراسيت
اكتشاف ـ استخراج و شستشوي زغالسنگ در ايران بيشتر به منظور كك متالوژياست و به دليل وجود نفت و گاز فراوان اهميت سوختي ندارد. يكي از مهمترين اهدافشستشوي زغال بهبود كيفيت زغالسنگ در تهيه كك متالورژي به منظور توليد فولاداست.
عمليات فرآوري زغالسنگ مجموعه روشهاي آماده سازي و جدا سازي است كهتركيب آن بستگي به خصوصيات فيزيكي و شيميايي كارخانه دارد. بطور كلي با توجه بهاينكه مواد معدني موجود در طبيعت معمولا يكنواخت و همگن نيستند به كارگيريواحدهاي همگن سازي مواد اوليه در كارخانههاي تغليظ مواد معدني امري ضروري بهنظر ميرسد.
شستن زغالسنگ درصد خاكستر و ناخالصيهاي موجود در زغالسنگ را كم درنتيجه افزايش نسبي درصد كربن كه عنصر اصلي تشكيل زغالسنگ است را به همراه دارد.
وظیفه کارخانه فرآوری زغالسنگ :.
كارخانه زغالشوئي زرند موظف است كه زغالسنگ استخراجي معادن را تحويلگرفته و كنسانترهاي مطابق با شرايط كيفي تعين شده از طرف کارخانه كك سازي زرند و بخش کک سازی كارخانهذوب آهن اصفهان توليد نمايد. در اين رابطه معادن نيز موظف هستند كه زغال خود را باشرايط كيفي تعين شده براي كارخانه ارسال نمايد. خاكستر زغال ارسالي از هر معدنبايستي از حد معيني تجاوز نكند تا كنسانتره آن داراي راندمان تعين شده باشد.
زغال ارسالي از معادن ناحيه كرمان به كارخانه جهت تغليظ از دو نوع زغال ككشو كه از گروه پابدانا و زغال گازدار از گروه باب نيزو استخراج ميشود ميباشد كه بهدليل اختلاف در كيفيت از نظر پلاستومتري ـ كك شوندگي و... اين دو نوع زغال در دومسير كاملا مجزا شسته و به اصفهان منتقل ميشوند.
زغال استخراج شده از معادن توسط كاميون به كارخانه حمل و در قسمت پذيرشتحويل كارخانه ميگردد. قسمت پذيرش زغال شامل ميدان پذيرش ـ بونكرهاي ذخيره وبونكرهاي پذيرش ميباشد.
اولين مرحله از عمل تغليظ زغال سرند كردن يا طبقه بندي زغال از نظر ريزي ودرشتي است كه عمل سرند كردن در كارخانه زغالشوئي زرند توسط سرندهاي خودبالانس انجام ميشود.
زغال از ميدان پذيرش به بونكرهاي ذخيره فرستاده ميشود و از آنجا جهت تغليظ توسط نوار نقاله به ساختمان تغليظ منتقل ميشود. در ساختمان تغليظ جهت فرآوريزغالسنگ از سه روش:
1 ـ واسطه سنگين
2 ـ جيگ
3 ـ فلوتاسيون
استفاده ميشود. كه دو روش اول شامل باطله ـ مياني و كنسانتره و قسمتفلوتاسيون شامل كنسانتره و باطله ميباشد.
زغال كنسانتره حاصله از تغليظ در قسمتهاي واسطه سنگين جيگ و فلوتاسيون باهم مخلوط و با رطوبتي در حدود 20 درصد جهت خشك شدن به ساختمان خشك كنمنتقل ميشود.
قسمت خشك كن شامل 5 بارابان كه سه تاي آنها مربوط به خط بابنيزو و دو تايآنها مربوط به خط پابدانا ميباشد. سوخت كورههاي خشك كن از مواد مياني كارخانهتأمين ميگردد.
زغال خشك شده از خشك كن به سيلوهاي ذخيره كنسانتره و از انجام توسطواگن به كارخانه ذوب آهن اصفهان منتقل ميشود.
فصل اول: ((ميدان پذيرش وآزمايشگاه زغال))
1-1- ميدان پذيرش زغال:
كارخانه زغالشوئي زرند بزرگترين كارخانه زغالشوئي خاور ميانه با ظرفيت 2ميليون تن در سال و طبق طرح يك ميليون و صد هزار تن كنسانتره خروجي در زميني بهابعاد 1 كيلو متر در 1/5 كيلومتر با 25000 متر مربع زير بناي مفيد ساختماني و 600كيلومتر كابل كشي و 120 كيلومتر لوله كشي با برق مصرفي 11 مگاوات و آب مصرفي600 ليتر براي هر تن زغال ورودي به كارخانه ميباشد كه عمليات تغليظ زغال را بهعهده دارد.
خوارك ورودي به كارخانه زغالشوئي زرند از 15 منطقه معدني با خصوصياتمتفاوت تأمين ميشود. در نتيجه همگن سازي خوراك ورودي به كارخانه از اهميتزيادي برخوردار است. در صورت فراهم كردن خوراك يكنواخت ميتوان عملياتتغليظ را در شرايط بهينهاي تنظيم نمود. بعلاوه مخلوط كردن هوشمندانه دو يا چند نوعزغالسنگ از منابع معدني مختلف كه خصوصيات فيزيكي و شيميايي متفاوتي دارندشرايط رسيدن به حداكثر كارآيي توام با ثابت بودن كيفيت محصول را فراهم ميسازد.
در چنين شرايطي كارخانه ميتواند محصولي با خواص معين توليد كند و همچنينبا مخلوط كردن زغالهايي با كيفيت پائين با زغالهاي مرغوب كارائي را افزايشميدهد.
تركيبي از انواع كاميون ـ لودر و نوار نقاله زغال استخراج شده از معادن را به واحدذخيره سازي و همگنسازي انتقال ميدهند.
فرايند مخلوط كردن زغال در اكثر كارخانههاي تغليظ با اهداف:
1 ـ مخلوط كردن دو يا چند نوع زغال براي دستيابي به يك مخلوط با خصوصيتمورد نظر
2 ـ مخلوط كردن يك زغال با خاكستر بالا با زغالي با خاكستر پايين به گونهاي كهمخلوط حاصل قابل تغليظ باشد
3 ـ مخلوط كردن زغالهائي با ابعاد مختلف جهت تهيه مخلوطي با ابعاد مشخصهمراه است.
بصورت كلي طبق چهار روش:
1 ـ معدنكاري يا استخراج كانه از چند جبهه كار در يك معدن
2 ـ انبار كردن زغالهاي ارسالي توسط كاميونها در كپههاي ذخيره سازي متفاوتو برداشتن آنها توسط لودر
3 ـ ذخيره سازي زغال به صورت لايه و لايه و برداشت زغال از كليه لايهها بهصورت عرضي
4 ـ انبار كردن در سيلوي مشخص و سپس تنظيم خروجي هر سيلو بر مبناي سهمتوليد هر زغال
ميتوان زغال را مخلوط كرد. در روش دوم مخلوط كردن دقيق نيست و تشخيصنوع زغال مشكل است. روش سوم نياز به فضاي زيادي دارد و در روش چهارم كيفيتزغال به آساني كنترل ميشود اما روشي پر هزينه است.
از آنجائي كه خوراك ورودي به كارخانه زغالشوئي زرند از مناطق مختلفحوضه زغالي استان كرمان توليد ميشود زغالسنگهاي ورودي با توجه به خصوصياتفيزيكي و شيميايي به دو گروه پابدانا و بابنيزو تقسيم شدهاند و براي هر گروه يك واحدهمگن سازي بر پايه دانه بندي و خاكستر زغال دايره شده است.
بخش همگن سازي كارخانه زغالشوئي زرند شامل يك ميدان پذيرش 8 بونكرپذيرش با ظرفيت اسمي 150 تن كه چهار بونكر براي هر گروه پابدانا و بابنيزو و 20بونكر ذخيره سازي با ظرفيت اسمي 700 تن كه 10 بونكر براي هر گروه پابدانا و بابنيزوميباشد.
زغال ورودي كه توسط كاميون از معدن به كارخانه وارد ميشود در بدو ورود ازاين زغال نمونه برداري ميشود. در كارخانه زغالشوئي زرند اين نمونه بوسيله يك بيلاز هر كاميون حامل زغال ميباشد.
نمونه زغال برداشت شده از هر كاميون بصورت جداگانه آسياب و خرد ميشود تاذرات زغال بصورت نسبتأ يكنواخت در آيد. سپس نمونه زغال آسياب شده را درآسياب ديگري خرد ميكنند كه به اين عمل اصطلاحأ شيميايي كردن زغال گويند كهذرات زغال پس از اين مرحله در حدود 0/5 تا 1 ميليمتر ميباشند. هر نمونه زغالشيميايي شده را بصورت جداگانه بستهبندي و به آزمايشگاه جهت انجام آزمايشاتمختلف فرستاده ميشود.
در آزمايشگاه بر روي زغال آزمايشات خاكستر سنجي ـ درصد مواد فرار ورطوبت سنجي به همراه پلاستومتري زغال انجام ميگيرد.
2-1- آزمايشگاه زغال :
در بخش نمونهگيري زغال هر كاميون در قسمت باسكول وزن شده و در ميدان پذيرش تخليه ميشود. سپس از زغال تخليه شده در ميدان پذيرشتوسط بخش سي كيو سي (كنترل كيفي) نمونه برداري ميشود كه اين نمونه زغال بايدمعرف كامل زغال مورد نظر باشد. اين نمونه بصورت علمي بايد از اطراف كپه ـ عمق كپه و سطح كپه زغال برداشتهشود.
1-2-1- نمونه اندازهگيري رطوبت زغال :
معمولا در زغال دو نوع رطوبت وجود دارد يكي رطوبت خارجي كه در سطحزغال وجود دارد و بسته به سطح زغال كم و زياد ميشود براي محاسبه رطوبت خارجيزغال ميزان اختلاف وزن نمونه در ابتدا و پس از اينكه در دماي 70 درجه خشك شدهباشد را بدست آورده و به وزن اوليه نمونه تقسيم ميكنند.
رطوبت ديگر زغال رطوبت دروني يا ذاتي است كه در منافذ و خلل و فرج زغالوجود داشته و به ساختار زغال بستگي دارد. براي محاسبه اين رطوبت يك گرم زغال باابعاد 0/2 ميليمتر را وزن كرده و در ظرف مخصوصي ريخته (بيوكسي) و در دماي105 درجه سانتيگراد در مدت زمان 45 دقيقه داخل اتو ميگذارند سپس ظرف رابيرون آورده وزن كرده و اختلاف وزن با وزن اوليه بعنوان رطوبت دروني در نظر ميگيرند.
2-2-1- نمونه اندازهگيري مواد فرار :
براي اندازهگيري مواد فرار يك گرم نمونه زغال با ابعاد 0/2 ميليمتر را كه كاملادر هم شده باشند در داخل ظرف دربدار مخصوصي (بيوكسي) ريخته و سپس ظرفحاوي نمونه را به مدت 7 دقيقه در كوره حرارت ميدهيم كه از اين 7 دقيقه 3 دقيقه آندر دماي 750 و 4 دقيقه آن در دماي 850 درجه سانتيگراد ميباشد. اختلاف وزننمونه بيرون آورده شده با نمونه اوليه را بعنوان ميزان مواد فرار در نظر ميگيرند.
3-2-1- نمونه اندازهگيري خاكستر :
روش اندازهگيري خاكستر زغال مانند روش اندازهگيري مواد فرار است. در اينروش نيز يك گرم زغال با ابعاد 0/2 ميليمتر را در داخل كروزه قرار داده سپس كروزهرا در داخل كوره قرار ميدهيم زماني كه دماي كوره به 850 درجه سانتيگراد رسيد1/5 ساعت بعد كروزه را بيرون آورده و وزن ميكنيم. اختلاف اين عدد را از وزنكروزه قبل از حرارت بدست آورده اين عدد بعنوان درصد خاكستر است.
4-2-1- نمونه اندازهگيري پلاستومتري زغال :
100 گرم زغال با دانه بندي 1/5 ميليمتر را وزن كرده در داخل استكان ميريزيمپيستون را در داخل استكان قرار داده كاغذ ميليمتري كه بر روي آن به ترتيب از صفر تا16 كه هر يك نشاندهنده ده دقيقه است و همچنين از 250 درجه سانتيگراد تا 730درجه سانتيگراد ثبت شده است را روي استوانه نصب ميكنيم. بعد از اينكه دستگاه حرارتش به 250 درجه رسيد قلمها را روي كاغذ ميليمتريقرار داده و معمولا 50 دقيقه بعد از نصب قلمها اندازهگيري شروع ميشود. اگر نمودار خطي و تپهاي بود پلاستومتر را به آرامي در مجراي خودش واردنموده وقتي به جائي رسيد كه احساس كرديم به مانعي برخورد كرده اندازه را ميخوانيمكه اين اندازه مجموع لايه پلاستيكي و لايه نيم كك است سپس پلاستومتر را فشار دادهتا لايه خميري را قطع كند و به لايه نيم كك برسد در اين نقطه پلاستومتر ديگر پائينترنميرود اين عدد را نيز قرائت ميكنيم. ماكزيمم اختلاف اين دو عدد را بعنوانپلاستومتري زغال در نظر ميگيرند.
اما اگر نمودار بصورت زيگزاگي باشد هر زمان كه فشار گاز داخل استكان پيستونرا كاملا بالا برد و به نقطه عطف خود رسيد و خواست پايين بيايد پلاستومتر را بدوناينكه فشار دهيم در مجرا قرار داده و اندازه ميگيريم. اندازه قرائت شده مجموع لايهخميري ـ كك شو و حجم گاز متراكم در لايه پلاستيكي ميباشد. مجددأ صبر كردهوقتي پيستون ماملا پايين آمد بدون فشار عدد پلاستومتر را ميخوانيم كه اين عددمجموع لايه خميري و كك شده ميباشد. اين اندازه را يادداشت ميكنيم و براي بهدست آوردن پلاستومتري زغال بايد ميانگين دو اندازه اول را بدست آورده و ضخامتلايه كك را از آن كم كنيم.
5-2-1- عمليات غرق و شناور سازي :
پس از نمونه برداري نمونه برداشت شده در بخش q.c تحت عمليات سرند كردن جهت دانهبندي و تعين ميزان تقريبي بار به هر قسمت از ساختمان اصلي (واسطه سنگين ـ جيگ ـفلوتاسيون) و غرق و شناور سازي قرار ميگيرد. در عمليات غرق و شناور سازي شش ظرف با دانسيتههاي مختلف كه سوسپانسيونآن توسط آب و كلريد روي است با دانسيتههاي 1/3 تا 1/8 قرار دارد. نمونه زغال رادر يك ظرف توري دار ريخته و در هر يك از ظروف فوق گذارده ميشود. ذرات شناور در سطح ظرف را برداشته وزن كرده و بر وزن كل نمونه (5 كيلوگرم) تقسيمميكنند تا درصد آن ذرات بدست آيد. اين عمليات جهت رسم نمودار قابليت شستشويزغال است.
