Способ тушения породных отвалов Советский патент 1991 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для тушения и рекультивации породных отвалов угольных шахт, разрезов и обогатительных фабрик.

Целью изобретения является повышение эффективности тушения и создание на отвале плодородного слоя.

На чертеже представлена установка для тушения породного отвала.

Установка состоит из двух нагнетательных и одной всасывающей систем. Одна нагнетательная система предназначена для обработки известковой суспенэией породы на глубине не менее 1-1,5 мм от поверхности отвала, другая - для обработки породы аммиаком в поверхностном слое его. Всасывающая система предназначеня для ва- куумирования породного отвала.Система нагнетания в отвал известковой суспензии состио тиэ смесительной емкости 1 для приготовления известковой суспензии, насоса 2. который подает под давлением суспензию из смесительной емкости 1 к м есту ту- Нпения горной массы, нагнетательного трубопровода 3, предназначенного для

0 э

33

ел

оэ

31629562

ранспортировки известковой суспензии

ми С 1 г д к н д 1

на отвал, инъекторов 4 - отрезков труб диаметром 40-45 мм и длиной 2,5-3 м с перфорацией на концах, которые служат для нагнетания известковой суспензии в горную массу. Все элементы нагнетательной системы гидравлически связаны между собой: инъекторы 4 присоединены к нагнетательному трубопроводу 3, нагнетательный трубопровод присоединен к насосу 2, а он - к смесительной емкости 1. Для ограничения проникновения известковой суспензии в поверхностный слой отвала инъекторы 4 имеют перфорацию на высоте не более 0,5 м от концов, внедряемых в породу.

Всасывающая система состоит из вакуум-насоса 5, предназначенного для вакуумирования породного отвала, всасывающего патрубка 6 - отрезка трубы с перфорацией, служащего для отвода газов и паров из отвала, всасывающего магистрального трубопровода 7, который предназначен для транспортировки газов и паров, водоотделителя 8, установленного на всасывающем магистральном трубопроводе 7 и предназначенного для удаления из него влаги, накопительной емкости 9, S которой происходит аккумулирование продуктов горения, отсасываемых из породного отвала. Все элементы всасывающей системы гидравлически связаны между собой: накопительная емкость 9 присоединена к вакуум-насосу 5, вакуум-насос через водоотделитель 8 - к всасывающему магистральному трубопроводу 7, а он - к всасывающему патрубку 6.

Система обработки породы в поверхностном слое отвала аммиаком состоит из емкости 10 с аммиаком, устройства 11 для регулирования давления нагнетания аммиака, нагнетательного аммиачного трубопровода 12, инъекторов 13 - отрезков труб диаметром 40-45 мм и длиной 1,5-2 м с перфо10

15

20

25

30

35

40

45

Все элементы нагнетательной аммиачной системы гидравлически Связаны между собой: инъекторы 13 присоединены к нагнетательному аммиачному трубопроводу 12, на- гнетательнь.л трубопровод присоединен к устройству 11 для регулирования давления нагнетания аммиака, а оно - к емкости 10 с аммиаком, В отвале 14 концы инъекторов 4 расположены у основания слоя 15, предназначенного для обработки известковой суспензией, концы инъекторов 13 - у основания слоя 16, предназначенного для рекультивации.

Тушение породного отвала проводят следующим образом.

Перед началом работ по тушению породного отяала 14 забивают в него на всю длину инъекторы 4 и 13 на расстоянии 2-4 м одни от других насасывающий патрубок 6 на расстоянии не менее 4-6 м от поверхности. Перфорация инъекторов 4 и 13 находится соответственно в слоях 15 и 16 отвала 14, Инъекторы 13 оставляют неприсоединенными к аммиачному трубопроводу 12. Затем включают в работу системы нагнетания в отвал известковой суспензии и вакуумирования его и проводят тушение породы в слое 15 отвала 14 по известной схеме.

В смесительной емкости 1 готовят 5%-ную известковую суспензию. Затем включают в работу насос 2 (типа 1В-20 или ДНС-60). Из смесительной емкости 1 насос 2 подает под давлением до 1 Ща известковую суспензию по нагнетательному трубопроводу 3 к двум-четырем инъекторам 4, забитым в слой 15 отвала 14. Из отверстий в инъекторах 4 известковая суспензия проникает в межкусковое пространство слоя 15 в отвале 14. Известковая суспензия взаимодействует в слое 15 с газообразными продуктами окисления горючих веществ с образованием карбоната кальция, сульфата и сульфита кальция. Меккусковое пространство

рацией на концах, которые служат для 50 слоя 15 в отвале 14 оказывается запол0

5

0

5

0

5

0

5

Все элементы нагнетательной аммиачной системы гидравлически Связаны между собой: инъекторы 13 присоединены к нагнетательному аммиачному трубопроводу 12, на- гнетательнь.л трубопровод присоединен к устройству 11 для регулирования давления нагнетания аммиака, а оно - к емкости 10 с аммиаком, В отвале 14 концы инъекторов 4 расположены у основания слоя 15, предназначенного для обработки известковой суспензией, концы инъекторов 13 - у основания слоя 16, предназначенного для рекультивации.

Тушение породного отвала проводят следующим образом.

Перед началом работ по тушению породного отяала 14 забивают в него на всю длину инъекторы 4 и 13 на расстоянии 2-4 м одни от других насасывающий патрубок 6 на расстоянии не менее 4-6 м от поверхности. Перфорация инъекторов 4 и 13 находится соответственно в слоях 15 и 16 отвала 14, Инъекторы 13 оставляют неприсоединенными к аммиачному трубопроводу 12. Затем включают в работу системы нагнетания в отвал известковой суспензии и вакуумирования его и проводят тушение породы в слое 15 отвала 14 по известной схеме.

В смесительной емкости 1 готовят 5%-ную известковую суспензию. Затем включают в работу насос 2 (типа 1В-20 или ДНС-60). Из смесительной емкости 1 насос 2 подает под давлением до 1 Ща известковую суспензию по нагнетательному трубопроводу 3 к двум-четырем инъекторам 4, забитым в слой 15 отвала 14. Из отверстий в инъекторах 4 известковая суспензия проникает в межкусковое пространство слоя 15 в отвале 14. Известковая суспензия взаимодействует в слое 15 с газообразными продуктами окисления горючих веществ с образованием карбоната кальция, сульфата и сульфита кальция. Меккусковое пространство

0 слоя 15 в отвале 14 оказывается запол

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для тушения и рекультивации породных отвалов угольных ияхт, разрезов и обогатительных фабрик. Цель изобретения - повышение эффективности тушения и создание на- отвале плодородного слоя. Для этого производят обработку горной массы известковой суспензией (НС) на глубину 1-1,5 м от поверхности отвала с одновременным вакуумированием межкускового пространства отвала и изолированным отводом газов н паров в накопительную емкость. После остывания ИС при от- ключанных системах вакуумировання и тушения отвала определяют в породе поверхностного слоя содержание серной кислоты и обрабатывают поверхностный слой аммиаком в количестве 43 г- аммиака на 98 г серной кислоты. При осуществлении данного способа происходит тушение породы и нейтрализуется в ней вредное веще- ство - серная кислота, с образованием под действием аммиака азотного удобрения, т.е. создается слой породы, пригодный для рекультивации отвала без отсыпки инертных материалов и грунта. 1 ил. (Л С

яагнетания аммиака в породу поверхног стного слоя отвала. Емкость 10 содер- . жит аммиачную воду при атмосферном давлении или газообразный аммиак гГод избыточным давлением. Устройство 11 в этих случаях - соответственно нагнетательный насос или понижающий i редуктор.

ненным .вердыми веществами новообразования.

Одновременно с обработкой горной массы известковой суспензией про- водят вакуумирование внутреннего пространства отвала 14 Включают в рабр- ту вакуум-насос 5 .(типа КВН-50). При этом во всасывающем патрубке 6, вса- .

сывающем магистральном трубопроводе 7, водоотделителе 8 и в отвале 14. I ниже слоя 15, создается разрежение. Благодаря этому газообразные продукты горения и пары перемещаются не в атмосферу, а в зону пониженного давления, т.е. внутрь отвала 14, к всасывающему патрубку 6, что исключает загрязнение окружающей среды. Газы и пары под действием вакуума, создаваемого вакуум-насосом 5, поступают во всасывающий патрубок 6 и всасывающий магистральный трубопровод 7. Пары в трубопроводе 7 конденсируются и вода удаляется из него через водоотделитель 8. Газообразные продукты горения породы поступают в накопительную емкость 9. За счет интенсивной теплоотдачи происходит охлаждение породы в слое 16. Благодаря образованию воздухонепроницаемого слоя 15 предотвращаются подсосы атмосферного воздуха внутрь отвала 14. Поэтому горение породы в отвале прекращается.

Процесс нагнетания известковой суспензии в горную массу ниже на 1 - 1,5 м от поверхности отвала контролируют по вытеканию е иг: открытых инъ- екторов 13. При появлении суспензии в этих инъекторах нагнетание ее в горную массу в окрестности их прекращают. В процессе тушения отвала инъекторы 4 переустанавливают вблизи инъекторов 13 для того, чтобы создать сплошную зону потушенной породы под ее поверхностным слоем 16, предназначенные для рекультивации. После остывания породы в зоне тушения отключают системы нагнетания в отвал известковой суспензии и вакуумирова- ния его. В поверхностном слое 16 отвала 14 отбирают с помощью кернона- борника пробы породы и, производя

технический анализ лабораторным путем, 45 тои экзотермическая. Выделение в

определяют содержание в ней сульфатной серы SgQ. (/О .

Содержание серной кислоты (и Нг50 в определенной массе породы (п) оп- ределяют расчетом по известным моляри

ным массам .

С H2SO 98 г)

процессе нейтрализации серной кис лоты тепла - 1,63 ГДж на 1 т (NH4)2., а также тепла разбавле серной кислоты водой - 0,28 ГДж 50 1 т ( обеспечивает значит ное упаривание воды. Практически испаряется 400-500 л воды на 1 т

S04(M504 46 г): и

Нг504

98Sstvinri 96

Предусматривают подачу в определенную массу породы количество аммиака из расчета 34 г NH на 98 г Затем присоединяют инъекторы 13 к нагнетательному аммиачному трубопро

5

воду 12 и включают в работу устройство 11 для регулирования давления нагнетания аммиака. Через устройство 11 подают аммиак из емкости 10 по нагнетательному аммиачному трубопроводу 12 в ннъекторы 13 н затем - в поверхностный слой 16 отвала 14. Из инъекторов 13 аммиак под давпенн- ем проникает в основание слоя 16 породы, предназначенного для рекультивации, и, фильтруясь в межкусковом пространстве к поверхности его, взаимодействует с содержащейся там серной кислотой: + 2 Ш$ (NH4)2.S04. При этом в межкусковом пространстве породы, в трещинах и порах ее образуется азотное удобрение сернокислый аммоний ( Поверхностный слой 16 потушенной породы оказывается насыщенным высококачественным азотным удобрением и в связи с этим пригодным для произрастания трап и кустарников.

При использовании газообразного аммиака емкость 10 - сосуд, работающий под давлением, устройство 11 - понижающий редуктор. В этом случае расход, аммиака и давление Нагнетания его в породу устанавливают регулировкой понижающего редуктора. Нагнетание в породу аммиака происходит под действием избыточного давления его п емкости 10. При использовании

5 аммиачной воды (раствора аммиака в воде) емкость 10 - сосуд, работающий при атмосферном давлении, устройство 1 1 - нагнетательный насос типа 1В-20. В этом случае насос 11 подает

о из емкости 10 по нагнетательному аммиачному трубопроводу 12 через инъекторы 13 R поверхностный слой 16 отвала 14 аммиачную воду. Реакция взаимодействия аммиака с серной кксло5

0

процессе нейтрализации серной кислоты тепла - 1,63 ГДж на 1 т (NH4)2., а также тепла разбавления серной кислоты водой - 0,28 ГДж на 1 т ( обеспечивает значительное упаривание воды. Практически испаряется 400-500 л воды на 1 т

((V

Согласно стихометрии процесса окисления и выщелачивания пирита, при превращениях этого минерала в количестве 2,5% в 1 кг горной породы мо- жет содержаться 15 кг HgSO. Для нейтрализации такого количества серной кислоты требуется 5,2. кг NHj. При этом в свободном объеме 1 кг породы образуется 20,2 кг азотного удобрения сернокислого аммония, необходимо- «- го для развития растений.

Формула и.з обретения Способ тушения породных- отвалов,

включающий обработку горной массы из-ю

вестковой суспензией с помощью нагне- ; тательной системы, одновременно ва- . куумирование межкускового простран- | ства отвала посредством всасывающей

системы И изолированный отвод газов t5

10 П

/ / 16 15

и паров в накопительную емкость, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса тушения и создания на отвале плодородного слоя, известковую суспензию нагнетают в горную массу на глубину 1-1,5 м от поверхности отвала, а после ее остывания при отключенных нагнетательной и всасывающей системах определяют в породе поверхностного слоя содержание серной кислоты и обрабатывают поверхностный слой аммиаком из расчета 34 г аммиака на 98 г серной кислоты.

V//