СПОСОБ ПОДЗЕМНОГО ОСВЕТЛЕНИЯ ОБОРОТНОЙ ВОДЫ И ОБЕЗВОЖИВАНИЯ УГОЛЬНОГО ШЛАМА Российский патент 1997 года по МПК E21C45/00 

Изобретение относится к горному делу, в частности, к обезвоживанию полезных ископаемых и осветлению технологической воды, может быть использовано, как при подземной добыче угля гидравлическим и механогидравлическим способом, так и на поверхности при ведении открытых горных работ.

Известен способ подземной переработки угля, заключающийся в обезвоживании угля и осветлении технологической воды [1]
По данному способу угольная пульпа по желобам поступает на грохот, надрешетный продукт которого (уголь крупностью более 13 мм с влажностью менее 8% ) направляется в бункер, а подрешетный продукт грохота на дуговое сито. Из подрешетного угля крупностью 1-13 мм формируется, на движущейся перфорированной поверхности, фильтрационный слой. Подрешетная вода с углем крупностью менее 1 мм равномерным потоком поступает на движущийся фильтрационный слой. При прохождении через сформированный слой угля, основная масса твердых частиц задерживается в слое, в результате технологическая вода осветляется. Полученный при фильтрации осадок с влажностью 25-30% подается в аэродинамическую трубу, где осадок подвергается динамическому воздействию потока воздушной струи. После этого обезвоженный осадок из угля класса 0-13 мм смешивается с углем класса +13 мм и направляется на поверхность. Технологическая вода поступает в зумпф и частично замыкается в шахте, либо откачивается на поверхность углесосами.

Недостатками этого способа являются низкая пропускная способность формируемого угольного слоя и качество осветления технологической воды, по причине уплотнения фильтрационного слоя и незначительной его высоты.

Известен также способ подземной переработки угля [2]
По этому способу угольная пульпа из забоев поступает на скребковый конвейер, в котором днище выполнено в виде сита с размером щели 13 мм. На конвейере отделяют крупный уголь и подают его в бункер. Подрешетный уголь и вода самотеком поступают на пластинчатый питатель, в котором в пластины встроены шпальтовые сита с размером щели 0,5 мм. Надрешетный уголь питателя составляет средний класс угля и его подача для обезвоживания на центрифугу и затем в общешахтную транспортную систему, а подрешетный уголь пластинчатого питателя и фугат центрифуги, составляющий третий мелкий продукт, направляют в зумпф технической воды, куда подают раствор флокулянта.

Из бункера обезвоженный крупный уголь, с помощью качающегося питателя, подают на пластинчатый питатель с размером щели шпальта 0,5 мм. На питателе формируют фильтрующий слой, высоту которого регулируют изменением скорости движения цепи пластинчатого питателя и частотой качания лотка качающегося питателя, а ширину слоя регулируют подвижными бортами. На сформированный слой подают сгущенный в гидроциклоне мелкий угольный шлам, забираемый из зумпфа технической воды. Слив из гидроциклона поступает в зумпф осветленной воды, откуда вновь подается в забой. Для обеспечения равномерности подачи мелкого угольного шлама из гидроциклона на движущийся слой, выпуск его осуществляют с помощью щелевой насадки. Ширина сгущенного потока регулируется поворотом щелевой насадки. Фильтрат из питателя поступает в зумпф осветленной воды. Перелив осветленной воды из зумпфа технологической воды также поступает в зумпф осветленной воды.

На совместный слой мелкого и крупного угля подают вентилятором воздух в диффузионный кожух с щелями по всей длине. Перепад давления на слое ускоряет процесс фильтрации и воздух срывает влагу с твердых частиц.

Недостатками этого способа являются: применение флокулянтов; относительно высокая влажность угля получаемого после фильтрации и обработки воздушным потоком и сложность процесса регулирования формируемого фильтрационного слоя.

Задачей изобретения является повышение качества осветления технологической воды и обезвоживания угля в подземных условиях.

Поставленная задача достигается тем, что в способе подземного осветления оборотной воды и обезвоживания угля, включающем безнапорный гидротранспорт, грохот, поляризатор горизонтального типа, горизонтальный осветлитель, сгустительный пульпосборник и фильтрующую центрифугу осуществляется:
разделение подрешетной пульпы грохота на пульпу, содержащую твердые фракции угля и шламовую воду;
безреагентная обработка шламовой воды в поляризаторе горизонтального типа, с изменением полярности мелких частиц угля, содержащихся в шламовой воде;
формирование из крупных фракций угля фильтрационного слоя в горизонтальном осветлителе;
осветление шламовой воды путем фильтрования с одновременным электрокоагулированием разноименно заряженных частиц твердого, входящего в состав шламовой воды и формируемого фильтрационного слоя;
удаление отработанного фильтрационного слоя в виде сгущенной пульпы; дополнительное сгущение пульпы в сгустительном пульпосборнике;
подача сгущенной пульпы на фильтрующую центрифугу для обезвоживания угля.

Технологическая схема способа подземного осветления оборотной воды и обезвоживания угольного шлама изображена на черетеже.

Технологическая схема включает в себя грохот 1, гидроциклон или делитель пульпы 2, осветлитель 3, выполненный в горизонтальной горной выработке, внутри которых расположены вертикальная загрузочная труба 4 для ввода поступающей пульпы, водораспределительный коллектор 5, проложенный в нижней части осветлителя и служащий для подвода и равномерного распределения по всей площади фильтра осветляемой воды; горизонтальное всасывающее устройство 6, расположенное выше водораспределительного коллектора и предназначенное для обмена фильтрационного слоя; водосборный коллектор 7, предназначенный для сбора и отвода осветленной воды. В осветлителе из угля поступающей пульпы формируется фильтрационный слой. Кроме того в технологическую схему входят: поляризатор горизонтального типа 8; два водосборника 9 и 10; сгустительный пульпосборник 11 с загрузочной трубой 12 и горизонтальным 9 и 10; сгустительный пульпосборник 11 с загрузочной трубой 12 и горизонтальным всасывающим устройством 13; фильтрующая центрифуга 14, конвейер 15 и погрузочный бункер 16.

Способ осуществляется следующим образом.

ульпа, поступающая из забоя, попадает на грохот 1, где уголь крупностью более 6 мм обезвоживается и с влажностью до 8% направляется на погрузку, а подрешетная вода с углем крупностью менее 6 мм разделяется в гидроциклоне 2, или делителе пульпы, на пульпу с крупными фракциями угля и шламовую воду. Один из потоков, содержащий крупные фракции угля, поступает в вертикальную загрузочную трубу 4 горизонтального осветлителя 3.

Поток шламовой воды с мелкими частицами угля из гидроциклона, или делителя пульпы, направляют в поляризатор горизонтального типа 8, где частицы угля, содержащиеся в шламовой воде, проходя через металлическую загрузку поляризатора, в результате взаимодействия с ней, меняет свой заряд на противоположный. Образованная в поляризаторе 8 шламовая вода, подается через водораспределительный коллектор 5 горизонтального осветлителя 4 под фильтрационный слой и, проходя через него в восходящем направлении, создаваемого разностью уровней поляризатора и осветлителя, осветляется. Осветление шламовой воды осуществляется путем фильтрации через угольный слой с одновременным электрокоагулированием разноименно заряженных частиц твердого, входящих в состав шламовой воды и формируемого в осветлителе фильтрационного слоя. Осветленная вода с содержанием твердого в ней менее 1 г/л, отводится в контактный водосборник 9. Из контактного водосборника вода забирается при помощи горизонтальных всасывающих устройств и подается в комбайные забои. Перелив контактного водосборника поступает во второй водосборник 10, откуда высоконапорными насосами, с содержанием твердого менее 0,5 г/л, подается в гидромониторный забой.

Накапливающийся в горизонтальном осветлителе уголь, с помощью горизонтального всасывающего устройства 6, забирается с верхней части фильтрационного слоя и в виде сгущенной пульпы направляется в вертикальную загрузочную трубу 12 сгустительного пульпосборника 11. Вертикальная загрузочная труба 12 позволяет осуществлять заглубленный ввод поступающей пульпы под уровень жидкости, и разделить ее на твердый осадок и осветленную воду. Осветленная вода, с содержанием в ней до 1,5 г/л, отводится в контактный водосборник 9. Из сгустительного пульпосборника, пульпа с концентрацией 50-60% забирается горизонтальным всасывающим устройство, пульпа с концентрацией 50-60% забирается горизонтальным всасывающим устройством 13 и подается на фильтрующую центрифугу 14. Обезвоженный в центрифуге уголь с влажностью 10-12% по конвейеру 15 направляется в загрузочный бункер 16, где смешивается с крупным углем, отбитым на грохоте 1. Фугат фильтрующей центрифуги подается в поляризатор 8 и затем в осветлитель совместно с шламовой водой.

Использование предлагаемого способа подземного осветления оборотной воды и обезвоживания угля позволяет повысить качество осветляемой в шахте технологической воды без использования химических реагентов, получить в подземных условиях обезвоженный уголь, значительно упростить технологическую схему и конструкции аппаратов.

Использование: в горном деле. Сущность изобретения: пульпу из забоя подают на грохот, где обезвоживают крупный уголь. Подрешетную пульпу грохота разделяют на два потока - один из которых, содержащий более крупные фракции угля, направляют в горизонтальный осветлитель на формирование фильтра, а воду с угольным шламом - в горизонтальный поляризатор и затем в водораспределительный коллектор осветлителя. В осветлителе осуществляется фильтрование воды при разноименных зарядах угля обновляемого фильтра и мелких частиц, содержащихся в шламовой воде, прошедших обработку в поляризаторе. Фильтрационный слой в осветлителе обновляют путем удаления угля с верхней части фильтра, в виде сгущенной пульпы, которую подают на уровень жидкости в сгустительный пульпосборник. Осветленная вода из осветлителя и перелив сгустительного пульпосборника направляются в контактный водосборник, из донной части которого вода подается в комбайновые забои, а перелив контактного водосборника поступает во второй водосборник, откуда подается в гидромониторный забой. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ подземного осветления оборотной воды и обезвоживания угля, включающий гидротранспортирование угля, его грохочение, сгущение и разделение подрешетной пульпы на пульпу с крупной фракцией и воду с угольным шламом, формирование фильтрационного слоя, фильтрование воды и обезвоживание сгущенной пульпы, отличающийся тем, что фильтрующий слой формируют в горизонтальном осветлителе из подрешетной пульпы, содержащей крупные фракции, а воду с угольным шламом направляют на поляризацию и далее на водораспределительный коллектор горизонтального осветлителя. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фильтрование оборотной воды осуществляют при разноименных зарядах крупных фракций угля и угольных шламов, прошедших поляризацию. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что сгущенную пульпу отбирают с верхней части фильтрационного слоя горизонтального осветлителя и подают под уровень жидкости сгустительного пульпосборника. 4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что сгущенную пульпу сгустительного пульпосборника отбирают с донной части горизонтальным всасывающим устройством и с концентрацией 50 60% подают в фильтрующюю центрифугу. 5. Способ по пп.1 4, отличающийся тем, что фугат фильтрующей центрифуги направляют на поляризацию. 6. Способ по пп.1 5, отличающийся тем, что фильтрованную воду и перелив сгустительного пульпосборника направляют в контактный водосборник, из донной части которого воду подают в комбайновые забои, а перелив направляют во второй водосборник, откуда подают в гидромониторный забой.