Способ электроактивации шахтной воды затворения твердеющей закладки Советский патент 1985 года по МПК E21F15/00 C04B40/00 

сл ел

СПОСОБ ЭЛЕКТРОАКТИВАЦИИ ШАХТНОЙ ВОДЫ ЗАТВОРЕНИЯ ТВЕРДЕЮЩЕЙ ЗАКЛАДКИ, включающий подачу воды черезвсасывающий патрубок, в электроактиватор и последующую активацию воды электрическим током, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии, щахтную воду предварительно подогревают в щлаковой пульпе до 313-323 К, а перед подачей воды в элекгроактиватор ее дополнительно обрабатывают электрическим током по всей высоте патрубка с одновременным понижением давления воды до 0,05-0,06 МПА, при этом активацию воды в активаторе ведут импульсами полупериодного тока промыщленной частоты с развиваемой амплитудой напряжения в 1,6-1,8 раза выще импульс§ ного однопериодного напряжения, которое определяют при максимальном приросте (Л прочности твердеющей закладки.

i Ак/ni/St/j t/ffo aM ная Soda

/jrfO Knrffr Изобретение относится к горнорудной нромышленности и может быть использовано для приготовления твердеющей смеси при отработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Известен способ магнитной активации воды затворения твердеющей закладки, заключающийся в обработке потока воды в однонаправленном магнитном поле перед использованием ее для затворения твердеющей смеси 1. Однако при использовании для затворения твердеющей закладки высокоминерализованных шахтных вод с резко изменяющимися химическими и физическими свойствами и высокой чувствительности магнитной активации к этим свойствам повыщение прочности твердеющей закладки оказывается нестабильным. Кроме, того, абсолютная величина повышения прочности закладки не превышает 10-20%, что недостаточно для компенсации снижения прочности твердеющих смесей в результате агрессивного действия высокоминерализованных щахтных вод при твердении закладки. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ электроактивации шахтной воды затворения твердеющей закладки, включающ,ий подачу воды через всасывающий патрубок в электроактиватор и последующую активацию воды электрическим током 2. Недостатком известного способа является то, что при использовании высокоминерализованных щахтных вод для затворения твердеющих закладочных смесей электроакт ивация их требует развития больщого тока для преобразования химического состава, что приводит к высокому расходу электроэнергии. Цель изобретения - снижение расхода электроэнергии. Поставленная цель достигается тем, что при способе электроактивации щахтной воды затворения твердеющей закладки, включающем подачу воды через всасывающий патрубок в электроактиватор и последующую активацию воды электрическим током, шахтную воду предварительно подогревают в шлаковой пульпе 313-323 К, а перед подачей воды в электроактиватор ее. дополнительно обрабатывают электрическим током по всей высоте патрубка с одновременным понижением давления до 0,05-0,06 МПА, при этом активацию воды в активаторе ведут импульсами полупериодного тока промышленной частоты с развиваемой амплитудой напряжения в 1,6-1,8 раза выше импульсного однопериодного напряжения, которое определяют при максимальном приросте прочности твердеющей закладки, На фиг. 1 изображена установка для электроактивации воды затворения твердеющей закладки по предлагаемому способу, общий вид; на фиг. 2 - зависимость удельного сопротивления шахтной воды X от температуры t ее разогрева, на фиг. 3 - вольтамперная характеристика электроактиватора l f(U) при активации щахтной воды со степенью минерализации С 30 г/л; Установка для электроактивации воды (фиг. 1) содержит бак 1 для щлаковой пульпы, в котором снабжен трубопровод 2 для воды, выполненный в виде радиатора. Трубопровод 2 соединен с вертикальным всасывающим патрубком 3, в котором проложен стальной стержень 4 вдоль всей высоты патрубка. В верхней части вертикального всасывающего патрубка 3 расположен электроактиватор 5, соединенный со сливным патрубком 6. Бак 1 и вертикаль ™ патрубок 3 покрыты теплоизоляцией 7. Способ осуществляется следующим образом. Воду подают по радиатору 2, расположенному в баке 1. R этот же бак проточно подается разогретая шлаковая пульпа. получаемая после помрла в шаровой мельнице гранулированного шлака. После мокрого помола в щаровой мельнице гранулированного шлака, который используется в качестве вяжущего твердеющей закладки, получаемая пульпа (-смесь размолотого шлака с водой) имеет температуру 45-55°С, что обеспечивает нагрев воды в радиаторе 2 до 40-50°С. Разогрев воды до этой температуры обеспечивает увеличение ее электропроводности по сравнению с электропроводностью при естественной температуре 10--- 16°С в два раза (фиг. 2). Таким образом, для получения необходимой величины тока электроактивации, например 100 А, нагретой до температуры 40-50°С высокоминерализованной шахтной воды потребуется напряжение в два раза ниже, чем при электроактивации воды с температурой 10-16°С, что позволяет снизить на ,50% количество расходуемой электрической энергии. Затем разогретая вода с температурой ,40-50°С подается в вертикальный .всасывающий патрубок 3, высота которого 4-5 м, что обеспечивает постепенное снижение статического давления воды до 0,5-0,6 атм. Параллельно с понижением давления проводится электрообработка воды постоянным током с помощью стального стержня 4, проложенного по всей длине всасывающего патрубка. Обработка воды ведется с развитием плотности тока на поверхности стержня не выше 10 А/м. Величина тока электрообработки воды не должна превышать значения, при котором во время электроактивации ее при низком давлении и повышенной температуре начинается кипение.

Понижение давления с одновременным воздействием электрического тока повышает химическую и физическую активность молекул как самой воды, так и растворенных соединений. Это приводит к увеличению электропроводности воды на 20-30% и интенсификации,- процесса газовыделения почти на 00°/о по сравнению с этими явлениями при температуре воды 10-16°С и давлении 1 атм.

Для исключения потерь тепла и охлаждения воды бак 1 и вертикальный трубопровод 3 покрыты теплоизоляционным материалом 7, например пенопластом.

Из вертикального всасывающего патрубка 3 вода поступает в электроактиватор 5, где она под низким давлением обрабатывается импульсами полупериодного тока промышленной частоты.

Выбор амплитуды напряжения импульсов производится на основании графика зависимости развиваемого тока в ша)стной воде от величины напряжения, подавае- . мого на электроды (фиг. 3), полученной на основании экспериментальных данных.

Как видно из фиг. 3, при увеличении напряжения на электродах скорость нарастания тока 1 превышает скорость нарастания напряжения U. Химическое действие активации определяется только абсолютной величиной тока.

Пример. Допустим, что на основании практических данных установлено, что максимальный прирост прочности закладки достигается при ее активации пульсирующим однопериодным током со средним значением .ICP и подаваемым напряжением Ue. Количество потребляемой при этом электроэнергии можно определить из выражения

A Jep- t.

При использовании для активации воды импульсного полупериодного тока без изменения амплитудных параметров тока и напряжения за счет уменьшения времени обработки потребляемая мощность снижается в два раза и равна

Д - УьР 11ср- t

2

Однако при этом снижается в два раза и величина среднего тока, пересчитанного на время всего периода, так как в данном случае используется только одна полуволна напряжения.

Для увеличения среднего значения полупериодного тока в два раза и уравнивания его со средним значением однопериодного тока увеличивают амплитуду полупериодного напряжения. Однако из графика на

0 фиг. 2 видно, что ввиду нелинейности сопротивления. активизируемой воды для увеличения тока в два раза достаточно повысить напряжение в 1,6-1,8 раза. Таким образом, количество расходуемой электроэнергии в данном случае можно определить из

5 выражения

А -С -1б-1 &1ШЫФ: (0,8-0,9) иф-lcp-t,

т.е. при развитии одинакового тока при однопериодном и полупериодном напряжении

0 экономится 10-20% электроэнергии при предлагаемом способе электроактивации.

Общая экономия электроэнергии при использовании предлагаемого, способа активации по сравнению с известным при одинаковой величине повыщения прочности

закладки может быть определена из выражения

A A Kt-Kp-Ki, -An(0,28-0,32)

где An - удельный расход электроэнергии Qпри активации воды затворения

твердеющей закладки по известному способу;

Kj -коэффициент снижения количества электроэнергии на активизацию воды по предлагаемому способу 5при ее температуре 4б-50°С;

Кр - коэффициент снижения расхода электроэнергии при давлении 0,5-0,6 атм, равный 0,7-0,8; KIV- коэффициент снижения расхода электроэнергии при активации воды импульсами полупериодного тока, равный 0,8-0,9. Таким образом, по сравнению с известным способом расход электроэнергии при применении данного способа активации щахт5 ной воды сокращается почти в 3 раза при одинаковой величине прироста прочности твердеющей закладки.

10 20 JO 40 50 t°C Фиг.г

U.AJcft