Inleiding tot het kolenvoorbereidingsproces
Het proces in een kolenvoorbereidingsinstallatie bestaat uit een reeks stappen die zijn ontworpen om ruwe kolen te verbeteren voordat ze op de markt worden gebracht. De kolen komen bij de installatie aan gemengd met ongewenste materialen zoals gesteente, as en zwavel. Het primaire doel is om deze onzuiverheden te verwijderen, zodat een waardevoller en schoner kolenproduct ontstaat dat geschikt is voor energieopwekking en industrieel gebruik.
Kolenbehandeling en -voorbereidingDe werkzaamheden in de fabriek beginnen met de verwerking van de kolen, waarbij het materiaal wordt getransporteerd, opgeslagen en gesorteerd. De voorbereiding van de kolen omvat doorgaans zeven, breken, wassen en scheiden. Elke fase is gericht op het verwijderen van specifieke onzuiverheden of op het sorteren van de deeltjesgrootte om de verdere verwerking te optimaliseren.
Een essentieel onderdeel van de kolenverwerking is de scheiding van de kolen. Bij deze stap worden fysische eigenschappen – voornamelijk dichtheid – gebruikt om de kolen te scheiden van het ganggesteente. Ganggesteente verwijst naar de niet-kolenmineralen die in de ruwe grondstof zijn vermengd en die moeten worden verwijderd om de calorische waarde te verhogen en de vervuiling te verminderen. De efficiëntie van de verwijdering van ganggesteente bij de kolenverwerking is sterk afhankelijk van een nauwkeurige dichtheidsregeling in het scheidingsmedium.
Dichtheidsmeting is van cruciaal belang bij alle processen in het kolenwasproces. Het handhaven van een optimale suspensiedichtheid zorgt ervoor dat scheidingstechnieken, zoals scheiding met een dicht medium, effectief werken.online dichtheidsmeterVoor kolenslurry kunnen operators het medium bewaken en reguleren, waardoor verliezen van schone kolen en afval tot een minimum worden beperkt.
Scheiding van zware media
*
Schone steenkooltechnologie en productienormen voor schone steenkool vereisen een consistente output van hoge kwaliteit. Nauwkeurig dichtheidsbeheer leidt tot een betere scheiding, wat resulteert in een hogere opbrengst aan schone steenkool en een lagere hoeveelheid afval van brandbare fracties. Het ontwerp van steenkoolveredelingsprocessen en steenkoolwasserijen wordt steeds vaker geïntegreerd met dichtheidsmeetsystemen voor een betere controle.
Belangrijke termen die gebruikt worden bij de werkzaamheden in kolenverwerkingsinstallaties zijn onder andere:
- Ganggesteente: Niet-brandbare mineralen en gesteenten vermengd met ruwe steenkool.
- Schone steenkool: Het product na succesvolle verwijdering van onzuiverheden, met een verlaagd as- en zwavelgehalte.
- Steenkoolscheiding: Technieken die worden gebruikt om steenkool van ganggesteente te onderscheiden op basis van eigenschappen zoals dichtheid.
Bij de praktische verwerking van steenkool wordt tegenwoordig gebruikgemaakt van diverse apparatuur, waaronder dichtheidsbaden, zeven en geautomatiseerde besturingssystemen. Een effectieve voorbereiding van de steenkool zorgt voor een efficiënte werking van de installatie, naleving van milieuregelgeving en een betere verkoopbaarheid van het steenkoolproduct.
Grondbeginselen van zware-middelzware ophanging
Het gebruik van een zwaar medium in suspensie is een essentieel onderdeel van het proces in kolenverwerkingsinstallaties, waardoor een efficiënte scheiding van steenkool van ganggesteente en andere onzuiverheden mogelijk is. Deze techniek maakt gebruik van het principe dat materialen met verschillende dichtheden zich verschillend gedragen wanneer ze worden ondergedompeld in een vloeibaar medium met een gemiddelde dichtheid.
Definitie en rol bij kolenscheiding
In kolenverwerkings- en -voorbereidingsinstallaties wordt een suspensie van zware media gebruikt, een vloeibaar mengsel – meestal water gemengd met fijn gemalen, dichte mineralen – om een specifieke slurrydichtheid te creëren. Ruwe kolen worden aan de suspensie toegevoegd, waarbij kolen met een lagere dichtheid drijven en ganggesteente met een hogere dichtheid zinkt. Deze dichtheidsverschillen vormen de basis van kolenscheidingstechnieken en liggen ten grondslag aan moderne schone kolentechnologie, waardoor ongewenst materiaal selectief kan worden verwijderd en de opbrengst van het schone kolenproductieproces wordt verhoogd. Scheiding van zware media wordt beschouwd als een essentiële stap in het kolenwasproces, die het herstel van waardevolle kolen maximaliseert door middel van efficiënt ontworpen kolenverwerkingsmethoden.
Soorten gebruikte media
Magnetiet-suspensieMagnetiet is het meest gebruikte medium in de verwerkingsprocessen van steenkool. Magnetiet, een dicht en chemisch inert mineraal, wordt fijn gemalen en in water gesuspendeerd. De resulterende slurry heeft een instelbare dichtheid, doorgaans tussen 1,3 en 1,8 g/cm³, waardoor het geschikt is voor een effectieve scheiding van verschillende steenkoolfracties en het verwijderen van ganggesteente tijdens de steenkoolverwerking. De stabiliteit en terugwinbaarheid van magnetiet maken het economisch en operationeel aantrekkelijk voor het ontwerp van steenkoolwasserijen, waarbij magnetische scheiders het magnetiet terugwinnen voor hergebruik.
In speciale omstandigheden zijn ook andere materialen gebruikt, zoals ferrosilicium, galena of bariet, hoewel deze minder gebruikelijk zijn vanwege hogere kosten of operationele beperkingen. De keuze van het materiaal hangt af van de doelstellingen van de installatie, de proceseconomie en het vereiste dichtheidsbereik.
Fysische eigenschappen relevant voor procesprestaties
De prestaties van het voorbereidingsproces in de kolenverwerkingsinstallatie zijn afhankelijk van een aantal belangrijke fysische eigenschappen van de suspensie van het zware medium:
- Dikte:De dichtheid (ρ) van het medium wordt nauwkeurig geregeld om selectieve scheiding mogelijk te maken. Operators houden ρ doorgaans binnen een smal bereik, in overeenstemming met de dichtheid van schone steenkool en het ganggesteente. Een mediumdichtheid van 1,5 g/cm³ zorgt er bijvoorbeeld voor dat steenkool (dichtheid ~1,2–1,5 g/cm³) blijft drijven, terwijl dichter gesteente wordt tegengehouden.
- Viscositeit:De viscositeit van de suspensie beïnvloedt de scheidingskinetiek van steenkool. Een hoge viscositeit kan de deeltjesbeweging belemmeren en de scherpte van de scheiding verminderen, terwijl een lage viscositeit een snelle en efficiënte stratificatie mogelijk maakt.
- Stabiliteit:Een stabiel medium is essentieel om snelle bezinking van dichte deeltjes te voorkomen, wat de effectieve slurrydichtheid zou kunnen veranderen en de scheidingsefficiëntie zou kunnen verminderen. Frequente monitoring, ondersteund door een online dichtheidsmeter voor kolenslurry zoals...Lonnmeter, helpt om optimale veeromstandigheden te behouden.
- Deeltjesgrootteverdeling:Fijnere middelgrote deeltjes bieden een grotere stabiliteit, maar kunnen lastiger efficiënt terug te winnen zijn. Grovere deeltjes bezinken snel, waardoor zorgvuldige procesbeheersing en apparatuurselectie nodig zijn in kolenverwerkingsinstallaties.
Precisie in het beheer van deze fysische eigenschappen bepaalt het succes van de kolenveredeling en de betrouwbaarheid van de processen in de kolenvoorbereidingsinstallatie. De apparatuur van de kolenwasinstallatie, waaronder cyclonen voor dicht medium, baden en trommels, is ontworpen om de gewenste mediumeigenschappen te behouden, waardoor de herhaalbaarheid en robuustheid van de stappen in het kolenvoorbereidingsproces worden gewaarborgd.
Een typisch voorbeeld is de werking van een cycloon met een dicht medium: steenkool wordt in de cycloon gevoerd en onder invloed van centrifugale krachten scheiden de deeltjes zich op basis van hun dichtheid in de magnetietsuspensie. Door de dichtheid van het medium, de diameter van de cycloon en de toevoerdruk aan te passen, kunnen operators specifieke scheidingsgroottes (d₅₀) bereiken en zo de prestaties van de steenkoolreiniging afstemmen op de eisen van de markt of de fabriek.
Door de zorgvuldige selectie en beheersing van de eigenschappen van zware materialen, bereiken kolenwassen en -veredeling een hoge efficiëntie, wat bijdraagt aan schone kolentechnologie en duurzame bedrijfsvoering van de installatie.
Het belang van nauwkeurige dichtheidsmeting
Het handhaven van een nauwkeurige suspensiedichtheid in de processtappen van kolenverwerkingsinstallaties is essentieel voor effectieve kolenscheidingstechnieken en een hoge opbrengst aan schone kolen. Kleine afwijkingen – slechts 0,01 g/cm³ – kunnen leiden tot opbrengstverliezen van 1-3% en een stijging van het asgehalte tot 0,5% in het schone kolenproduct. Nauwkeurigheid bepaalt hier het scheidingspunt, dat bepaalt of deeltjes in de kolen- of afvalstroom terechtkomen. Exacte dichtheidsmeting heeft daarom een directe invloed op hoe efficiënt ongewenste ganggesteentematerialen worden verwijderd tijdens het kolenveredelings- en wasproces.
Nauwkeurige dichtheidsregeling minimaliseert fouten bij het verwijderen van ganggesteente tijdens de kolenverwerking, waardoor het grondstoffengebruik wordt verbeterd. Wanneer de gemiddelde dichtheid te hoog is ingesteld, kan waardevolle steenkool ten onrechte als afval worden weggegooid, wat de totale productie van schone steenkool vermindert en de verspilling verhoogt. Als de dichtheid te laag is, komt er meer ganggesteente in het kolenproduct terecht, waardoor het asgehalte stijgt en de waarde van de schone steenkoolproductie wordt beperkt. Geautomatiseerde kolenvoorbereidingsinstallaties die zijn uitgerust met een online dichtheidsmeter voor kolenslurry, hebben bewezen het aantal foutieve plaatsingen met 15-20% te verminderen, waardoor het grondstoffengebruik wordt verbeterd en een stabiele productkwaliteit wordt gewaarborgd.
Nauwkeurig dichtheidsbeheer is ook noodzakelijk voor een verantwoord milieubeheer in kolenverwerkings- en voorbereidingsprocessen. Een lagere concentratie ganggesteente vermindert de hoeveelheid afval die verwerkt en afgevoerd moet worden, waardoor het gebruik van de beschikbare middelen wordt geoptimaliseerd en de ecologische voetafdruk wordt geminimaliseerd. Een zuiverder kolenproduct resulteert in minder verontreinigende stoffen na verbranding, wat aansluit bij de doelstellingen van moderne, schone kolenproductieprocessen. Een stabiele dichtheid draagt ook bij aan stofbeheersing: wanneer as en fijne deeltjes efficiënt worden gescheiden en in de afvalstromen terechtkomen, neemt de hoeveelheid stof in de lucht tijdens de verwerking af, waardoor de risico's voor personeel en de omgeving worden verlaagd.
Studies tonen aan dat frequente kalibratie en realtime monitoring van de suspensiedichtheid in apparatuur van kolenverwerkingsinstallaties dichtheidsafwijkingen voorkomen, waardoor de mediumconcentratie binnen ±0,005 g/cm³ van de streefwaarden blijft. Deze consistentie ondersteunt zowel de ontwerpnormen voor kolenwasserijen als de continue verbetering van de efficiëntie van kolenscheiding. Installaties die digitale meetinstrumenten gebruiken, rapporteren consequent een lager asgehalte – 0,3–0,6% – in vergelijking met installaties die handmatige kolenverwerkingsmethoden gebruiken.
Nauwkeurige dichtheidsmeting is essentieel voor het behalen van een optimale opbrengst aan schone steenkool, efficiënte verwijdering van ganggesteente tijdens de kolenverwerking en verantwoord milieubeheer gedurende het gehele proces van kolenbehandeling en -voorbereiding. Deze cruciale rol onderstreept het belang van geavanceerde monitoringsystemen en strikte kalibratieprocedures voor effectieve kolenvoorbereiding.
Methoden voor dichtheidsmeting in kolenverwerkingsinstallaties
Traditionele technieken
Handmatige bemonstering en laboratoriumanalyse vormen de ruggengraat van de procesbeheersing in kolenverwerkingsinstallaties. Bij deze methoden neemt een operator met vaste tussenpozen een monster van het medium of de kolenslurry op specifieke punten in het systeem. De monsters worden naar een laboratorium op locatie vervoerd voor dichtheidsbepaling, met behulp van een hydrometer of gravimetrische methode.
De hydrometermethode wordt veel gebruikt voor snelle beoordelingen. Een monster van de suspensie wordt in een gekalibreerde cilinder gegoten en de hydrometer wordt er voorzichtig in ondergedompeld. De relatieve dichtheid wordt afgelezen bij de vloeistofmeniscus, waarbij vaak een temperatuurcorrectie nodig is voor nauwkeurigheid. Deze methode is snel, maar kent verschillende problemen: meegesleepte fijne deeltjes, luchtbellen of slecht zicht in troebele monsters kunnen de resultaten vertekenen. De bedieningstechniek is een belangrijke variabele; de metingen kunnen variëren afhankelijk van hoe soepel de hydrometer drijft of als de cilinder niet op een vlak oppervlak staat. Hydrometers bereiken over het algemeen een precisie van ±0,005 tot ±0,01 relatieve dichtheidseenheden, waardoor ze geschikt zijn voor snelle controles, maar niet voor strenge controles, vooral niet bij zeer viskeuze of fijnstofrijke suspensies. Deze beperkingen kunnen, indien onopgemerkt, gevolgen hebben voor de scheidingstechnieken van steenkool en het algehele proces van schone steenkoolproductie.
De gravimetrische methode maakt gebruik van een pycnometer of een soortgelijk vat. Het vat wordt zorgvuldig gevuld met de suspensie en gewogen op een analytische balans. De onderzoeker trekt de massa van het lege vat af en deelt dit door het volume van het vat om de dichtheid te bepalen. Bij nauwkeurige uitvoering bereikt deze methode een hogere precisie (±0,001 eenheden), waardoor deze waardevol is voor procesverificatie en onderzoek naar schone kolentechnologie. De methode is echter inherent trager en brengt mogelijkheden voor fouten met zich mee: luchtbellen, temperatuurschommelingen en onvolledige vulling kunnen de resultaten beïnvloeden. Bovendien vereist het proces een nauwgezette kalibratie van de weegapparatuur en moet de representativiteit van het monster gedurende de gehele verwerking worden gewaarborgd om onjuiste conclusies over het kolenveredelingsproces te voorkomen.
Realtime online oplossingen voor dichtheidsmeters
Moderne kolenverwerkings- en -voorbereidingsinstallaties maken steeds vaker gebruik van online dichtheidsmeters om het proces te bewaken. Het werkingsprincipe van deze apparaten berust op continue, realtime meting van de dichtheid van de suspensie – meestal met behulp van microgolf-, ultrasone of nucleaire technologieën. Een online dichtheidsmeter van Lonnmeter maakt bijvoorbeeld gebruik van elektronische sensoren die direct in de kolenslurryleiding zijn geïnstalleerd. Deze apparaten zenden signalen door de slurry en meten hoe deze signalen veranderen door de aanwezigheid en concentratie van vaste stoffen, waardoor direct de dichtheid van de slurry wordt gemeten.
Integratie in de bredere stappen van het kolenvoorbereidingsproces is eenvoudig: online dichtheidsmeters leveren continu gegevens aan de besturingssystemen van de installatie. Operators kunnen de dichtheid van het zware medium in scheidingsvaten bewaken of de verhouding magnetiet of ferrosilicium in realtime regelen. Dankzij automatische feedbackloops kan de installatie de toevoeging van medium, de waterverdunning of de scheidingsinstellingen vrijwel direct aanpassen, waardoor de tussenkomst van de operator tot een minimum wordt beperkt en de afhankelijkheid van handmatige bemonstering wordt verminderd.
De voordelen van geautomatiseerde, online dichtheidsmeters zijn aanzienlijk. Realtime monitoring zorgt voor consistente controle over de scheiding van het dichtheidsmedium, een cruciale fase in de kolenverwerkingsprocessen. Onmiddellijke detectie van dichtheidsschommelingen helpt verlies van waardevol product of toename van afval te voorkomen, waardoor de productkwaliteit en -opbrengst behouden blijven. Met continue data worden de werkzaamheden in kolenvoorbereidingsinstallaties efficiënter, wat bijdraagt aan de doelstellingen van schone kolentechnologie en de procesbetrouwbaarheid verbetert.
Apparatuur zoals de Lonnmeteronline dichtheidsmeterHet systeem heeft zijn effectiviteit bewezen in het handhaven van stabiele suspensiedichtheden en procesbetrouwbaarheid – eigenschappen die essentieel zijn voor het optimaliseren van het kolenwasproces en de verwijdering van ganggesteente in de kolenverwerking. In tegenstelling tot traditionele methoden elimineren online systemen de vertraging bij monstername, verminderen ze menselijke fouten en leveren ze gegevens met een hoge frequentie. Geautomatiseerde dichtheidsmeting maakt ook een onmiddellijke reactie op afwijkingen mogelijk, wat een betere controle van het proces in de kolenverwerkingsinstallatie ondersteunt en de energie- en reagentia-efficiëntie in het ontwerp van de kolenwasinstallatie verbetert.
Hoewel handmatige bemonstering en laboratoriumanalyse belangrijk blijven voor kalibratie en probleemoplossing, betekent de overstap naar online dichtheidsmeters voor kolenslurrytoepassingen een aanzienlijke vooruitgang in de apparatuur van kolenverwerkingsinstallaties en de moderne bedrijfsvoering van kolenvoorbereidingsinstallaties.
Belangrijke apparatuur en technologieën voor de verwerking en voorbereiding van kolen.
Moderne kolenverwerkings- en -voorbereidingsinstallaties vertrouwen op een reeks gespecialiseerde apparatuur en geïntegreerde technologieën om een efficiënte kolenveredeling te realiseren. Effectief breken, zeven, wassen en dichtheidscontrole vormen de basis van het kolenvoorbereidingsproces en hebben een directe invloed op de toepassing van schone kolentechnologie en de effectieve verwijdering van ganggesteente tijdens de kolenverwerking.
Breekmachines, zeven en wasinstallaties
Breekmachines zijn essentieel voor het verkleinen van de deeltjesgrootte in de verschillende stappen van het kolenvoorbereidingsproces. Geavanceerde kolenbrekers, zoals zeefbrekers, verdelen ruwe steenkool in precieze groottes vóór het wassen. Zeefbrekers gebruiken tegenover elkaar geplaatste getande rollen, waarbij de rolsnelheid wordt afgestemd op de kolenstroom om onnodige breking te beperken. Deze techniek vermindert de vorming van fijne deeltjes, die de daaropvolgende scheiding kunnen belemmeren en de terugwinningspercentages kunnen verlagen. Moderne zeefbrekertechnologie minimaliseert bijvoorbeeld recirculatie binnen de breekfase, wat resulteert in een meer uniforme deeltjesgrootte die het meest geschikt is voor scheiding door kolenwasinstallaties en systemen met een dicht medium.
Na het breken van de steenkool volgen zeven, die de steenkool sorteren in de juiste korrelgroottefracties voor de wascircuits. Efficiënt zeven zorgt ervoor dat wascircuits, zoals trommelzeven voor zware deeltjes en classificatiecyclonen, de optimale korrelgrootte van de grondstof ontvangen. Deze circuits zijn afhankelijk van de precieze deeltjesgrootteverdeling die stroomopwaarts is gegenereerd. Goed zeven ondersteunt effectieve steenkoolscheidingstechnieken en een schonere productterugwinning.
Wascircuits, waaronder dichtheidsbaden en cyclonen, vormen de kern van het kolenwasproces. Deze systemen benutten de dichtheidsverschillen tussen kolen en ganggesteente, waardoor een nauwkeurige scheiding mogelijk is. De effectiviteit van deze kolenverwerkingsmethoden hangt af van de consistentie van de deeltjesgrootte van de invoer en de stabiliteit van de dichtheid van het medium, die beide worden gewaarborgd door een juiste selectie en werking van de brekers en zeven.
Middelgrote circuit- en dichtheidsregelingsapparaten
Het handhaven van een exacte mediumdichtheid in het wascircuit is essentieel voor een optimale kolenscheiding. Dichtheidsregelingsapparaten zoals dichtheidsbanken, dichtheidsmeters en online dichtheidsmeters voor kolenslurry bewaken en corrigeren de dichtheid van het medium continu in realtime. De Lonnmeter, een online dichtheidsmeter voor kolenslurry, illustreert dit gebruik door directe feedback te geven om de gewenste mediumdichtheid binnen nauwe toleranties te houden. Dit niveau van controle heeft een grote invloed op de productkwaliteit en de scheidingsefficiëntie en biedt operators bruikbare gegevens voor een stabiele werking van het voorbereidingsproces van de kolenverwerkingsinstallatie.
Afsluitkleppen en stroomomleidingskleppen coördineren de systeemstromen, waardoor een nauwkeurige regeling van mediumtoevoeging, -terugwinning en -distributie mogelijk is. Deze regelelementen zorgen ervoor dat de scheidingsprocessen consistent blijven, waardoor productverliezen worden beperkt en het schone kolenproductieproces wordt ondersteund.
Sensoren, kleppen en geautomatiseerde besturingssystemen
Sensoren zijn essentieel in moderne kolenverwerkingsinstallaties. Ze bewaken belangrijke variabelen zoals de dichtheid van de slurry, debieten, druk en deeltjesgrootteverdeling gedurende het gehele kolenveredelingsproces. Deze gegevensstromen leveren bruikbare inzichten op voor zowel handmatige als geautomatiseerde aanpassingen om de processtabiliteit te waarborgen.
Geautomatiseerde besturingssystemen integreren sensorgegevens, klepstanden en feedback van apparatuur om de scheidingsomstandigheden te optimaliseren. Moderne systemen passen de mediumdichtheid aan, beheren het waterverbruik in de tiebreaker en balanceren de recirculatie effectief, waardoor handmatige interventies tot een minimum worden beperkt. Geautomatiseerde besturing verhoogt de doorvoer, productopbrengst en operationele consistentie van de installatie, terwijl de stilstandtijd wordt verminderd door middel van voorspellende conditiebewaking en onderhoudswaarschuwingen.
Kleppen, aangestuurd door geautomatiseerde systemen, zorgen voor een betrouwbare en flexibele regeling van alle stromen: aanvoer van ruwe steenkool, circulatie van medium en toevoeging van water. Deze integrale aanpak garandeert dat elke processtap – breken, zeven, wassen – als een harmonieus geheel functioneert, wat bijdraagt aan een geavanceerd ontwerp van kolenwasserijen en efficiënte configuraties van de apparatuur in kolenverwerkingsinstallaties.
Het moderne ontwerp van installaties verbetert zowel de kolenscheiding als de stofreductie, wat zorgt voor hogere opbrengsten en verbeterde veiligheidsnormen in de gehele kolenverwerkings- en -voorbereidingsinstallatie.
Factoren die de dichtheid van zware mediumsuspensies beïnvloeden
Dichte suspensies worden in kolenverwerkingsinstallaties gebruikt om steenkool van ganggesteente te scheiden, waardoor de productkwaliteit en het winningspercentage worden gecontroleerd. De dichtheid van deze suspensies wordt beïnvloed door verschillende belangrijke factoren:
Deeltjesgrootteverdeling van steenkool en ganggesteente
De deeltjesgrootteverdeling (PSD) van magnetiet of ferrosilicium heeft een directe invloed op de stabiliteit en dichtheid van de suspensie. Fijnere deeltjes, met name die kleiner dan 10 micron, verhogen de stabiliteit van de suspensie door de bezinkingssnelheid te verlagen en colloïdale interacties te bevorderen. Dit zorgt ervoor dat het medium een uniforme dichtheid behoudt tijdens de scheidingsstappen in het kolenbereidingsproces. Suspensies die voornamelijk uit fijne deeltjes bestaan, kunnen echter stroperig worden, waardoor pompen en circulatie moeilijk worden. Daarentegen bezinkt een overmaat aan grof materiaal snel, wat leidt tot dichtheidsstratificatie en een minder effectieve kolenscheiding. Een optimale PSD vereist een zorgvuldige menging, die vaak in realtime wordt gecontroleerd en aangepast met behulp van gespecialiseerde apparatuur zoals online dichtheidsmeters voor kolenslurry, bijvoorbeeld de Lonnmeter, die de processen in kolenbereidingsinstallaties ondersteunen en de procesefficiëntie maximaliseren.
Mediumsamenstelling en reologie
De minerale samenstelling van het medium – meestal magnetiet of ferrosilicium – bepaalt de haalbare dichtheid en het reologische gedrag. De aanwezigheid van fijne deeltjes verhoogt de viscositeit en de vloeigrens, wat problemen kan opleveren bij het hanteren en circuleren van het medium. Als er te weinig fijne deeltjes aanwezig zijn, daalt de dichtheid en moet er meer medium worden toegevoegd, wat de operationele kosten beïnvloedt. Recente reologische tests tonen aan dat de juiste deeltjesgrootteverdeling (met een gematigd aandeel fijne deeltjes kleiner dan 10 micron) een evenwicht biedt tussen dichtheid en beheersbare viscositeit, waardoor consistente prestaties van het kolenwasproces worden gegarandeerd en schone kolenproductieprocessen worden ondersteund. Installaties stemmen de mediumsamenstelling dynamisch af om de gewenste dichtheden te bereiken, doorgaans tussen 1,3 en 1,5 g/cm³ voor de meeste processen in kolenverwerkings- en -voorbereidingsinstallaties.
Bedrijfsparameters van de installatie
De dagelijkse werkzaamheden beïnvloeden de dichtheid van de suspensie van het zware medium verder. De toevoersnelheid bepaalt het volume en de verdeling van de vaste en vloeibare fasen die de scheidingscircuits binnenkomen. Hogere toevoersnelheden kunnen de mediumconcentratie verdunnen, wat tot dichtheidsschommelingen leidt als dit niet wordt gecompenseerd. Roeren is essentieel om de deeltjes in suspensie te houden en bezinking te voorkomen, maar overmatig roeren kan leiden tot een overmaat aan fijne deeltjes, waardoor de viscositeit toeneemt en de kolenscheidingstechnieken worden gecompliceerd. De temperatuur beïnvloedt zowel de viscositeit als de stabiliteit van de suspensie; hogere temperaturen verlagen over het algemeen de viscositeit, maar als de temperatuur de optimale waarden overschrijdt, kan dit de degradatie of vervluchtiging van het medium versnellen, waardoor het kolenveredelingsproces wordt verstoord. Fabrieksmanagers integreren deze parameters in de operationele recepten en passen deze aan om een optimale mediumdichtheid te handhaven voor de verwijdering van ganggesteente tijdens de kolenverwerking.
Gevolgen van stofverspreiding voor de gezondheid van werknemers
Het hanteren en circuleren van zware mediumsuspensies leidt tot stofverspreiding, vooral bij gebruik van fijn magnetiet of ferrosilicium. Stofconcentraties stijgen bij verhoogde roering, een onjuiste deeltjesgrootteverdeling (PSD) of overmatige droge verwerking. Deze zwevende deeltjes vormen een risico voor de luchtwegen van personeel in de zones met apparatuur in de kolenverwerkingsinstallatie. Moderne installaties maken gebruik van verbeterde ventilatie- en stofafzuigsystemen om blootstelling tijdens de verschillende processtappen van de kolenvoorbereiding te minimaliseren. Inline monitoringinstrumenten, zoals de Lonnmeter, kunnen helpen stofverspreiding te beperken door de dichtheidsregeling te automatiseren en handmatige interventie te verminderen. Een goede beheersing van stofrisico's is essentieel voor de implementatie van moderne schone kolentechnologie.
De bedrijfsomstandigheden van de installatie hebben een directe invloed op de dichtheid van het medium en de stofconcentratie, wat het belang benadrukt van nauwkeurige controle over alle aspecten die de eigenschappen van de suspensie in het zware medium beïnvloeden. Effectieve kolenverwerkingsmethoden zijn afhankelijk van een geïntegreerde aanpak, waarbij de deeltjesgrootteverdeling (PSD), de samenstelling van het medium en de operationele instellingen in balans worden gebracht voor een betrouwbare winning van schone kolen en een veilige werkomgeving.
Kolenvoorbereiding
*
Optimalisatiestrategieën voor het kolenvoorbereidingsproces
Het handhaven van een stabiele suspensiedichtheid
Het handhaven van een stabiele dichtheid van de suspensie van zware materialen is essentieel voor een efficiënte kolenscheiding in elke kolenverwerkings- en -voorbereidingsinstallatie. Feedbacksystemen vormen de basis van procesautomatisering. Online dichtheidsmeters, zoals die van Lonnmeter, gebruiken realtime sensoren zoals nucleaire dichtheidsmeters, trilbuisdensimeters en ultrasone sensoren om continu de dichtheid van de suspensie te meten. Deze sensoren zijn geïntegreerd met procesbesturingssystemen, die feedbackacties activeren als de gemeten dichtheid afwijkt van vooraf ingestelde waarden. Het systeem kan bijvoorbeeld automatisch de toevoeging van magnetiet of water regelen, zodat het medium binnen het optimale dichtheidsbereik voor het kolenwasproces blijft.
Praktische aanpassingen omvatten geautomatiseerde kleppen en pompen om de stroomsnelheden van het dichtheidsmedium en het verdunningswater of de magnetietsuspensie te regelen. Deze acties worden aangestuurd door gegevens van de online dichtheidsmeter voor kolensuspensie, die continu veranderingen monitort en ervoor zorgt dat het kolenvoorbereidingsproces binnen het gewenste operationele bereik blijft. Er worden alarmen verzonden als de dichtheidsmetingen de acceptabele limieten overschrijden, waardoor operators worden gealarmeerd voor mogelijke procesverstoringen of sensorvervuiling, wat leidt tot snelle corrigerende maatregelen.
De bedieningsrichtlijnen vullen de automatisering aan en benadrukken het belang van nauwlettende monitoring van de dichtheidsweergaven, regelmatig sensoronderhoud en snelle probleemoplossing bij afwijkingen zoals onregelmatige metingen, aanhoudende alarmen of zichtbare inconsistenties in de productstroom. Stapsgewijze probleemoplossingsprocedures omvatten: het controleren van de sensorkalibratie; het controleren op verstoppingen of lekkages in de mediumtoevoerleidingen; het beoordelen van recente aanpassingen of wijzigingen in de instelpunten; en het isoleren van de oorzaak van de afwijking, zoals onverwachte eigenschappen van de kolentoevoer of een storing in de apparatuur. Routinematige trendanalyse en datalogging ondersteunen bovendien continue optimalisatie en oorzaakdiagnose in de kolenvoorbereidingsinstallatie.
Verbetering van de efficiëntie van kolenscheiding
Technieken voor het scheiden van steenkool zijn gebaseerd op het nauwkeurig afstellen van de dichtheid van het zware medium om een precieze grens te creëren tussen steenkool en ganggesteente. Het instellen van de juiste mediumdichtheid is cruciaal: een te lage dichtheid leidt tot inefficiënte verwijdering van ganggesteente tijdens de steenkoolverwerking, waardoor de kwaliteit van de schone steenkool afneemt; een te hoge dichtheid veroorzaakt verlies van brandbaar materiaal naar de residuen, waardoor de opbrengst daalt en de verspilling van grondstoffen toeneemt. Operators moeten de dichtheid nauwkeurig afstellen op basis van regelmatige analyses van de eigenschappen van de invoer en de gewenste productspecificaties.
Online procesbesturing maakt continue aanpassingen mogelijk om het scheidingspunt te handhaven, waardoor de productie van schone steenkool wordt gemaximaliseerd en het asgehalte wordt geminimaliseerd. In een steenkoolveredelingsproces is bijvoorbeeld een gemiddelde dichtheid van 1,35–1,50 g/cm³ gebruikelijk voor het scheiden van hoogwaardige steenkool van onzuiverheden met een hogere dichtheid. Frequente laboratoriumcontroles valideren de nauwkeurigheid van de online systemen en helpen een sterke correlatie te behouden tussen de werkelijke en de beoogde dichtheid, wat een consistente toepassing van schone steenkooltechnologie ondersteunt.
Een efficiënt proces in een kolenvoorbereidingsinstallatie vereist ook dat operators snel reageren op veranderingen in de kwaliteit van de aangevoerde kolen. Als de dichtheid of korrelgrootte van de binnenkomende kolen varieert, optimaliseert een onmiddellijke herkalibratie van het dichtheidsinstelpunt van de suspensie de scheiding. Deze flexibiliteit stelt het ontwerp van de kolenwasserij in staat zich aan te passen aan fluctuerende mijnproductie, waardoor onbedoelde meesleping van ganggesteente wordt verminderd en het rendement en de zuiverheid van het eindproduct worden gemaximaliseerd.
Stofreductietechnieken
Effectieve stofbeheersing is essentieel voor veilige en conforme werkzaamheden in kolenverwerkingsinstallaties. Natte stofbestrijdingssystemen zijn standaard in transportbandwerkplaatsen en overslagpunten, waar watersproeibalken of vernevelingsapparaten de hoeveelheid stof in de lucht tot een minimum beperken. Protocollen voor schone kolenproductie integreren stofbeheersing vaak met beheer van de mediumdichtheid, omdat nauwkeurige dichtheidscontrole de turbulentie van het materiaal en de door roerders veroorzaakte stofvorming tijdens verwerking en transport vermindert. Een stabiele mediumdichtheid betekent minder spatten en minder meesleur van fijne deeltjes in luchtstromen.
Bovendien voorkomt een goed gereguleerde mediumdichtheid overmatige concentratie van vaste stoffen, waardoor slijtage van pijpleidingen, het risico op lekkages en de daarmee gepaard gaande stofvorming worden verminderd – met name belangrijk in gesloten installaties voor kolenverwerking. Installatiebeheerders zijn verantwoordelijk voor de routinematige controle van de integriteit van het stofbestrijdingssysteem en moeten lekkages, verstoppingen van sproeikoppen of abrupte dichtheidsveranderingen die het stofrisico kunnen verhogen, onmiddellijk verhelpen. Goede praktijk schrijft voor dat de ingestelde waarden voor dichtheidsregeling en de effectiviteit van de stofbestrijding periodiek worden gecontroleerd, om continue bescherming te garanderen voor werknemers, apparatuur en het milieu.
Het handhaven van een optimale suspensiedichtheid, nauwkeurige kolenscheiding en robuuste stofbestrijding vormt de basis voor efficiënte, veilige en hoogwaardige processen in kolenverwerkingsinstallaties. Deze stappen in het kolenvoorbereidingsproces, ondersteund door geavanceerde online dichtheidsmonitoring en gedisciplineerde operationele protocollen, vormen de basis van moderne, schone kolenproductie.
Milieu- en veiligheidsoverwegingen
Een goed beheer van de dichtheid in het kolenvoorbereidingsproces heeft een direct effect op de vermindering van de uitstoot van fijnstof. De dichtheid van de suspensie in het zware medium bepaalt de scheidingsefficiëntie en beïnvloedt hoeveel fijn materiaal, zoals kolenstof of ganggesteente, aan de kolen blijft kleven na het wassen. Als de dichtheid van het medium niet geoptimaliseerd is, kunnen er tijdens het spoelen of de verwerking restdeeltjes van fijnstof ontsnappen, wat leidt tot hogere stofemissies tijdens opslag en transport.
Stofemissies vormen een belangrijk aandachtspunt in elke kolenverwerkings- en -bewerkingsinstallatie. Kolenverwerkingsmethoden zoals scheiding met een dicht medium, mits nauwkeurig gecontroleerd op dichtheid, dragen bij aan schonere kolenoppervlakken met minder aangehechte fijne deeltjes. Deze schone kolentechnologie zorgt ervoor dat er minder stof in de lucht vrijkomt wanneer de kolen later in de procesketen worden verwerkt. Als bijvoorbeeld het spoelen na de scheiding onvoldoende is vanwege een onjuist gekalibreerde dichtheid, kunnen fijne deeltjes aan de kolen blijven kleven. Deze deeltjes komen later in de lucht terecht tijdens transport over transportbanden of opslag, waardoor de concentraties PM10 en PM2.5 toenemen. Deze deeltjes staan erom bekend dat ze schadelijk zijn voor de luchtwegen en de luchtkwaliteit verslechteren.
Verbeteringen in de luchtkwaliteit en de veiligheid van werknemers kunnen worden bereikt door systematische stofbestrijding, afgestemd op het kolenverwerkingsproces. Natte stofbestrijding wordt als de meest effectieve methode beschouwd, waarbij water of speciale oppervlakteactieve stoffen worden toegepast tijdens en na de scheiding van het dichte medium. Deze aanpak voorkomt stof in de lucht door fijne deeltjes op oppervlakken te vangen. Het gebruik van bevochtigingsmiddelen op overslagpunten en in opslagplaatsen vermindert bijvoorbeeld de stofverspreiding aanzienlijk. Ook het ontwerp van kolenopslagplaatsen beïnvloedt de emissies: vlakke opslagplaatsen produceren, in vergelijking met kegelvormige, aanzienlijk minder stof door de verminderde blootstelling aan wind en turbulentie aan het oppervlak van de opslagplaats.
Technologische vooruitgang, zoals het gebruik van online dichtheidsmeters voor kolenslurry (bijvoorbeeld van Lonnmeter), maakt realtime monitoring en aanpassing van de suspensiedichtheid mogelijk. Dit zorgt voor een betere procesbeheersing tijdens de werkzaamheden in kolenverwerkingsinstallaties en ondersteunt een consistente toepassing van stofbestrijdingsstrategieën die aansluiten bij de ingestelde procesparameters.
Om te blijven voldoen aan de milieunormen, komen verschillende aanbevelingen naar voren:
- Regelmatige kalibratie en monitoring van de dichtheid van de suspensie in het dichte medium gedurende het gehele ontwerp van de kolenwasserij om ervoor te zorgen dat het optimale dichtheidsbereik wordt gehandhaafd voor een effectieve scheiding en minimale retentie van fijne deeltjes.
- Uitgebreide stofbestrijding op alle kritieke punten, met name bij kolenscheidings-, spoel- en materiaaloverslagstations, bij voorkeur met natte bestrijdingssystemen. Indien chemische bestrijdingsmiddelen worden gebruikt, kies dan voor fytochemische middelen waarvan de veiligheid voor werknemers en het milieu is bewezen.
- Toepassing van realtime luchtkwaliteitsmonitoring in werkzones om ervoor te zorgen dat de PM-concentratie de beroepsmatige blootstellingslimieten niet overschrijdt.
- Het instellen van bufferzones en gecontroleerde toegangsgebieden rondom punten met hoge stofemissies om de blootstelling van werknemers en hun verplaatsing buiten het bedrijfsterrein te verminderen.
- Zorg ervoor dat de bedrijfsvoering van de installatie en de apparatuur van de kolenverwerkingsinstallatie voldoen aan de wettelijke voorschriften voor emissies en veiligheid op de werkplek. Dit omvat het integreren van stofbeheersingssystemen in het voorbereidingsproces van de kolenverwerkingsinstallatie en het regelmatig uitvoeren van milieuaudits.
Door deze aanpak te volgen, wordt een veilige en milieuvriendelijke kolenverwerking gewaarborgd, wat direct bijdraagt aan de schone kolenproductie en zowel de prestaties van de installatie als de gezondheidsnormen voor de werknemers verbetert.
Veelgestelde vragen (FAQ)
Wat is de rol van dichtheidsmeting in het proces van kolenvoorbereiding?
Dichtheidsmeting is een cruciale controleparameter in het proces van de kolenvoorbereiding. Het bepaalt de effectiviteit van de scheiding met een zwaar medium – een methode die gebruikmaakt van de precieze dichtheid van een suspensie, meestal magnetiet en water, om schone kolen van onzuiverheden te scheiden. Het handhaven van de juiste mediumdichtheid zorgt ervoor dat de kolen blijven drijven terwijl onzuiverheden zoals steen en schalie zinken, waardoor de opbrengst aan schone kolen wordt gemaximaliseerd en onzuiverheden efficiënt worden verwijderd. Zelfs kleine afwijkingen in dichtheid kunnen de kolenwinningspercentages verlagen en de verontreiniging verhogen, wat zowel de productkwaliteit als de operationele kosten van het kolenwas- en kolenveredelingsproces beïnvloedt.
Hoe verbetert een online dichtheidsmeter de prestaties van het kolenvoorbereidingsproces?
Een online dichtheidsmeter, zoals de modellen van Lonnmeter, maakt continue, realtime monitoring mogelijk van het zware medium dat wordt gebruikt bij het ontwerp van kolenwasserijen. Dankzij directe feedback kunnen operators de processtroom aanpassen, optimale dichtheidsniveaus handhaven en een stabiele productie van schone kolen garanderen. Dit minimaliseert stilstand door handmatige bemonstering en vermindert het risico op procesverstoringen, wat leidt tot een verbeterde reinigingsefficiëntie, een lager energieverbruik en een consistentere productie van schone kolen. Geautomatiseerde besturingssystemen met gesloten regelkring gebruiken gegevens van online dichtheidsmeters om de toevoeging van magnetiet en de waterstroom te regelen, waardoor de procesprestaties verder worden gestabiliseerd.
Wat is ganggesteente en hoe wordt het gescheiden in kolenverwerkingsinstallaties?
Ganggesteente omvat de niet-koolhoudende minerale bestanddelen en onzuiverheden – zoals gesteente, schalie en klei – die samen met steenkool worden gewonnen. In het voorbereidingsproces van steenkool wordt ganggesteente van de steenkool gescheiden met behulp van op dichtheid gebaseerde technieken. De suspensie van een zwaar medium fungeert als scheider: de steenkool, met zijn lagere dichtheid, drijft, terwijl het dichtere ganggesteente zinkt. Deze scheiding wordt mogelijk gemaakt door een nauwkeurig gecontroleerde dichtheid van het medium en is essentieel voor schone steenkooltechnologie en het verbeteren van de productkwaliteit.
Waarom is stofbestrijding belangrijk in kolenverwerkings- en -voorbereidingsinstallaties?
Stofbestrijding is essentieel voor de gezondheid, het milieu en de apparatuur in kolenverwerkings- en -voorbereidingsinstallaties. Kolenstof kan ademhalingsproblemen veroorzaken bij werknemers, het zicht belemmeren en apparatuur beschadigen door slijtage en verstopping. Effectieve stofbeheersing – inclusief natte afzuigmethoden in werkplaatsen met transportbanden – vermindert de hoeveelheid stof in de lucht, verbetert de veiligheid op de werkplek en verlengt de levensduur van de apparatuur. Fabrieksmanagers integreren vaak geautomatiseerde watersproeiers en stofafzuiginstallaties als onderdeel van de kolenvoorbereiding.
Welke apparatuur wordt gebruikt bij de voorbereiding van steenkool voor het meten en controleren van de dichtheid van het medium?
Belangrijke apparatuur voor het meten en regelen van de gemiddelde dichtheid omvat:
- Online dichtheidsmeters voor kolenslurry, zoalsLonnmeter instrumenten, waarbij realtime gegevens worden verstrekt.
- Hydrometers voor periodieke handmatige controle.
- Breek- en zeefmachines voor het verkleinen en sorteren van de deeltjesgrootte.
- Wascircuits met onder andere een cycloon met dicht medium en een wasbad, voor scheiding op basis van dichtheid.
- Geautomatiseerde besturingssystemen die de samenstelling van het medium aanpassen op basis van dichtheidsmetingen.
Deze geïntegreerde systemen en apparaten zorgen voor een stabiele werking, nauwkeurige dichtheidsregeling en effectieve verwijdering van ganggesteente in de apparatuur van kolenverwerkingsinstallaties en het kolenveredelingsproces. Online dichtheidsmeters zijn bijvoorbeeld rechtstreeks gekoppeld aan bedieningspanelen om de dosering van magnetiet te regelen en de ingestelde dichtheid te handhaven, wat resulteert in verbeterde kolenscheidingstechnieken en een hogere opbrengst aan schone kolen.
Geplaatst op: 2 december 2025
