Способ электроактивации шахтной воды затворения твердеющей закладки Советский патент 1987 года по МПК E21F15/00 

11

Изобретение относится к горному производству и мозкет быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом системам11 с твердеющей закладкой вы- работанного пространства.

Цель изобретения - повышение экономичности электроактивации за счет исключения затрат электроэнергии.

На фиг. 1 представлена схема реализации предлагаемого способа, на фиг. 2 - зависимость скорости протекания шахтной воды от тока короткого замыкания.

Схема содержит корпус 1 электроак тиватора, в котором размещают блоки электродов катодов 2 и анодов 3, на корпусе 1 установлены сливной патрубок 4, контактор 5 и всасывающий патрубок 6, блоки электродов катодов 2 и анодов 3 во внеишей цепи соединяются контактором 5.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Шахтная вода по всасывающему патрубку 6 подается в корпус 1 электроактиватора, Который выполняют из неэлектропроводного материала, например стеклотекстолита. В корпусе 1 поток воды рассекают электродами 2 и 3, выполненными в виде прямоуголь- ньпк пластин. Эти пластины соединяются в блоки электродов катодов 2 и анодов 3. Блоки электродов изготовлены -из различных металлов, например катоды 2 изготавливают из гшюминия, а аноды 3 - из стали. В результате контакта, с щахтной водо.й, обладающей определенной засоленностью и представляющей собой электролит, на элек тродах возникают электрохимические потенциалы. Величина этих потенци- алов определяется видом металлов и свойствами электролита. Так как различные металлы обладают и разными электрохимическими потенциалами, между электродами 2 и 3, погруженным в шахтную воду, возникает электрическое напряжение, равное разности потенциалов на них. Таким образом, весь электроактиватор в данном случае представляет собой гальванический элемент с проточным электролитом. При соединении блоков электродо 2 и 3 между собой контактором 5, который размещают во внешней цепи гсшь ванического элемента, возникает короткое замыкание. Короткое замыкание сопровождается развитием электри

29 .2

ческого тока большой величины. Это приводит к возникновению электрохимических реакций в электролите и к растворению материала анода, на чем и основан процесс электроактивации воды. После прохождения между электродами шахтная вода по сливному патрубку 4 поступает в дальнейшую технологическую цепь для затворения твердеющей закладки. Ток короткого замыкания 1цJ определяется следующим образом

I А

k.} и

(1)

где и - напряжение между электродами , В ;

): - электропроводность шахтной воды, Ом -M ;

Р - расстояние между электродами , м ;

S - площадь перекрытия электродов, м ;

а - ширина электродов, м; Ъ - длина электродов, м. Требуемая величина тока короткого замыкания может быть установлена также из следующего выражения

I. ,Q-i-A ,.

(2)

Q - необходимая производительность активации воды,

i - удельный расход электричества, А ч/м .

Величина удельного расхбда электричества i определяется путем установления такого тока на единицу объема обрабатываемой воды, при котором достигается максимальное повьш1ение прочности закладки, затворенной обработанной водой, в сравнении с ее прочностью без активации. Производительность активации О должна быть равна величине, объема потребления воды в процессе приготовления закладки, т.е. она задается и является нормативным показателем. Однако производительность может быть выражена следующим- образом .

Е,

(3)

где S - площадь сечения пространства

2

между электродами, м ;

V - скорость движения воды между электродами, м/ч;

I - расстояние между электродами , м .

313

Исходя из выражений (2) и (3) можно записать

1ц,У.а-1-1, А

(4)

Как показали проведенные исследования, между скоростью движения шахтной воды и ее электропроводностью существует зависимость, которая приводит к снижению тока короткого замы- кания при увеличении скорости движения воды (см, выражение (1) и фиг.2). При этом снижение тока наблюдается, начиная с определенной скорости V. Таким образом, эта скорость представляет собой такую оптимальную величину скорости протекания воды, при которой одновременно достигается максимальный ток короткого замыкания и максимальная производительность при минимальных геометрических параметрах электродной системы активатора. В случае превышения скорости протекания воды снижается ток активации, что нарушает режим обработки воды и тре- бует/восстановления этого режима путем повышения геометрических размеров электродной системы. Таким обра- зом, на основании выражений (1) и (4) можно записать

,.a-B.i , А (5)

С ,

Отсюда требуемое расстояние между электродами составляет

и-х-Ь

м

(6)

Ширина электродов определяется из выражения (3)

. м

(7)

Практическую реализацию предлагаемого способа электроактивации шахтной воды затворения твердеющей закладки можно пояснить на следующем примере.

При использовании предлагаемого способа активации в условиях шахты, на которой для приготовления твердеющей закладки используется шахтная вода с минерализацией 29,8 г/л, требуется удельный. расход электричества ,А ч/м. При этом достигается максимальное повьш1ение прочности закладки в среднем на 30%. Потребление воды для приготовления закладки на этой шахте составляет . Отсюда требуемый ток короткого замыкания составляет

41294

I..1 10-66 660 А.

При использовании электродов из стали и алюминия развиваемая разность потенциалов на них в шахтной 5 воде содержит ,5 В. Электропроводность шахтной водыдг 2 . Критическая скорость для этих условий V 180 м/ч (см. фиг. 2). Задав- шись длиной электродов, например м, устанавливается требуемое ра стояние ме жду электродами

L- V 17-

iv.-i

Ширина электродов составляет а 4,27 м.

Осуществляют проверку рассчитанных параметров на достижение требуемого тока короткого замыкания из выражения (5)

т 1г п U- 5г-а Ь ,.a.e.

. ,.46 А; ,н U-X-a-b

I

В

656,92 А.

Максимальная ошибка расчета составляет 0,47%.

Таким образом, на основании проведенных расчетов установлены величины всех требуемых режимных и конструктивных параметров для проведения процесса активации,

Формула изо

р е т е и и я

Способ электроактивации шахтной воды затворения твердеющей закладки, включающий подачу воды в электроактиватор и последующую обработку воды электрическим током, о т л и ч аю щ И И С Я тем, что, с целью повышения экономичности электроактивации за счет исключения затрат электроэнергии, в электроактиваторе используют электроды, имекнцие различную величину стандартных электрохимических потенциалов, активацию шахтной воды электрическим током осуществляют током короткого замыкания между указанными электродами, при этом определяют зависимость скорости протекания шахтной воды от тока короткого замыкания и воду подают со скорск:тью, равной максимальной при максимальном токе короткого замыкания;

О

0

т fso

Фа. 2

Составитель В.Кузнецов Редактор Н.Киштулинец Техред В.КадарКорректор С,Черни

Заказ 2196/39Тираж 430Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фи1.1

У,180м/ч;

Г, А

200250 УГ м/ч

Изобретение относится к области горного дела и м.б. использовано при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом системами с твердеющей закладкой выработанного пространства. Цель - повышение экономичности электроактивации за счет исключения затрат электроэнергии. Шахтную воду подают в корпус электроактиватора, выполненного из неэлектропроводного материала, В корпусе поток воды рассекают электроды. Выполнены они в виде пластин, соединенных в блоки анодов и катодов изготовленных из различных матери алов. Например, аноды изготавливают из стали, а. катоды - из алюминия, В результате контакта с шахтной водой, представляющей электролит, на электродах возникают электрохимические потенциалы. Величина их определяется видом металлов и свойствами электролитов . Активацию шахтной воды электрическим током осуществляют током короткого замыкания между электродами ,путем Соединения их контактором. При этом определяют зависимость скорости протекания шахтной воды от тока короткого замыкания. Воду подают со скоростью, равной максимальной при максимальном токе короткого ния. 2 ил. i (Л