К статье УГОЛЬ ИСКОПАЕМЫЙ
Сортировка по крупности. Добытый уголь поступает на углеобогатительную фабрику, где происходит его сортировка по крупности и обогащение. Товарный (обогащенный) уголь транспортируется к местам погрузки для отправки потребителям. Рядовой (необогащенный) уголь сначала подвергается грохочению - просеву через виброгрохоты с несколькими ситами разной ячеистости, затем очистке и обогащению. Известны классификации углей по крупности, например, битуминозного угля - "негабарит" (диаметром 12 см и более), "яйцо" (4 см), "орешек" (2 см), "горох" (1 см) и "мелочь"; антрацита - "печной" (6 см), "горох" (1 см), "зерно" (0,5 см), "рис" (менее 0,5 см) и "пыль". При разработке длинными очистными забоями обычно получают более мелкий рядовой уголь, чем при сплошной выемке.
Примеси и включения. Уголь содержит микроскопические практически не отделимые минеральные примеси (связанные с растениями-углеобразователями), а также включения, легко удаляемые путем дробления с последующим обогащением.
Линзовидные включения образуют пирит (FeS2), марказит (тоже FeS2), карбонат свинца (PbCO3) и сульфид цинка (ZnS). Включения могут также иметь вид тонких прослоек или заполнять трещины и зоны дробления, идущие под углом к угольному пласту. Третий вид включений состоит в основном из песчаника, сланца и кальцита (CaCO3). Уголь, добываемый в подземных выработках, часто содержит примеси из почвы выработки и пород кровли, которые шахтер обязан удалять на всех (кроме круторасположенных) рабочих местах.
Мокрое обогащение. Наиболее распространены системы обогащения, основанные на различии в плотности чистого угля (1,4 г/см3 и менее), который почти всегда легче примесей (более 2,0 г/см3) и поэтому держится у поверхности интенсивно перемешиваемой воды, тогда как более тяжелые примеси оседают. Этот процесс осуществляется в отсадочных машинах или других устройствах гравитационного обогащения, в которых обрабатываются смеси промежуточной плотности.
С появлением усовершенствованного обогатительного оборудования существенно уменьшились трудности сортировки по крупности. Водные суспензии песка или оксидов железа с плотностью, промежуточной между плотностями угля и примесей, обеспечивают более эффективное обогащение, чем чистая вода. Сортировка по крупности, хотя это и трудоемкая операция, всегда необходима; зачастую для каждой градации крупности предусматривается своя обогатительная машина.
Обогащение в отсадочной машине. В отсадочной машине вода поднимается через сито, на которое медленно поступает уголь. Товарный уголь уносится потоком. Расположенный ниже более загрязненный материал после выгрузки идет в отвал. Самые тяжелые примеси, главным образом мелкий пирит, проваливаются через отверстия сита в сборную емкость и механически выгружаются из нее.
Песчаная сепарация. В тех случаях, когда для образования тяжелой суспензии применяется песок, обогащение осуществляется в большом стационарном сепараторном конусе, вращающиеся лопасти которого приводят в движение воду с песком и углем (крупность угля 0,6 см и более). Товарный уголь собирается в верхней части конуса, а загрязненный опускается в нижний цилиндр, где периодически выгружается по выводящему лотку. Песчаная фракция отделяется мокрым грохочением для повторного использования в установке.
Обогащение в тяжелой среде. Это самый распространенный метод обогащения угля. В качестве тяжелой среды используется водная суспензия порошка магнетита с плотностью, необходимой для обогащения угля крупностью 0,6 см и более. Товарный уголь оказывается на поверхности и выводится через пороговое устройство или транспортируется ленточным конвейером, отходы выгружаются из нижней части установки. Магнетит отделяется мокрым грохочением и извлекается из воды магнитными сепараторами. Товарный уголь сушится на виброситах и выгружается на ленточный конвейер.
Циклон с тяжелой средой. В циклоне обогащение осуществляется за счет центробежных сил, превышающих нормальное ускорение силы тяжести. При этом товарный уголь собирается сверху, отходы - в нижней части. Магнетит улавливается так же, как описывалось выше. Уголь разной крупности обогащается в циклонах разного диаметра.
Концентрационный стол - совершающая быстрое возвратно-поступательное движение гофрированная наклонная плоскость, поверх которой течет вода, несущая уголь (крупностью 0,6 см и менее). Более чистый уголь легко преодолевает выступы гофров и быстро отделяется от пустой породы, которая движется по желобу в боковом направлении и собирается на периферии стола. Не содержащие угля примеси (пирит, кальцит и др.) концентрируются на еще более удаленном участке. Существуют разные модификации и более сложные варианты концентрационных столов для обогащения углей, требующих особой обработки.
Пенная флотация. В этом методе, используемом для обогащения мелкого угля, частицы угля, обработанные гидрофобным флотационным реагентом, захватываются воздушными пузырьками пены и всплывают с ними на поверхность. Пустая гидрофильная порода оседает на дне.
Отделение от воды осуществляется грохочением крупного угля, центрифугированием угля средней крупности и фильтрованием или сушкой мелкого. См. также РУДЫ ОБОГАЩЕНИЕ .
Использование угля. В прошлом уголь применялся в основном для отопления жилищ и в топках паровозов. В настоящее время возросло его использование для производства электроэнергии, а также для производства кокса в сталелитейной промышленности. Из летучих веществ, выделяющихся из угля при производстве кокса, получают каменноугольный деготь, легкие масла, химикаты, газ и проч. Эти компоненты служат основой для изготовления большого числа различных веществ, включая лекарства, консерванты, красители, растворители красок, нейлон, чернила, взрывчатые вещества, удобрения, инсектициды и пестициды.
Разрабатывают методы превращения угля в горючие газы под землей без его извлечения (подземная газификация). Значительный интерес также представляет возможность производства электроэнергии посредством химических реакций с использованием угля. См. также ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ; ТОПЛИВО.