Способ предотвращения самовозгорания горных пород Советский патент 1992 года по МПК E21F5/00 

сл

с

Сущность изобретения: горные породы обрабатывают 3...5%-ной известковой суспензией, в которую вводят мелкий песок в соотношении масс песка и гашеной извести 1:1,23.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для предотвращения самовозгорания отвальных пород.

Известен способ предотвращения самовозгорания ископаемых углей, заключающийся в обработке их 1-3%-ными растворами ингибирующих веществ, в качестве которых рекомендуется использовать, карбонатные производные - (МН-фСОз. Са(НСОз)2. Ма2СОз; хлориды и сульфиты - NH4CI, MgCl2, CaCIa и NaaSOa, NaHSOa; сульфитные щелоки, каталитические яды.

Предполагается, что действие карбонатов на уголь как ингибиторов окисления его кислородом атмосферного воздуха обусловлено наличием в растворе карбонатных анионов, а также образованием щелочной среды. Считается, что ингибирующее действие на уголь хлоридов связано с гидролити- ческим расщеплением их, которое

сопровождается выделением соляной кислоты, разрушающей минеральный каталитический комплекс. Допускается возможность применения сульфидов (№28) и фенолов в качестве каталитических ядов, которые отравляют каталитический комплекс, способствующий окислению угля атмосферным кислородом.

Рекомендации по применению растворов указанных веществ не имеют достаточного научного обоснования. Каждое из этих веществ химически инертно по отношению к поверхности твердых горючих ископаемых, пиритсодержащих руд и так называемых пустых пород. Наличие этих веществ в воде не исключает возможность растворения в ней кислорода атмосферного воздуха и взаимодействия его с поверхностью горной породы, что обусловливает при опреде- ленных условиях самонагревание и

Ч

00

ю ю

00 00

СО

v

самовозгорание ее. Недостаток способа предотвращения самовозгорания углей заключается втом, что при воздействии на них растворов указанных веществ на открытой поверхности не образуется защитный слой 5 антиоксиданта. Такой слой не образуется также и на поверхности так называемых пустых пород.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является 10 способ предотвращения самовозгорания горных пород путем воздействия на них известковой суспензией, взятый в качестве прототипа. Сущность этого способа состоит в том, что производят обработку горной по- 15 роды 3...5%-ной известковой суспензией путем орошения поверхности обломков ее или инъектирования в межкусковое пространство горной массы. Избыток гидрокси- да кальция по сравнению с растворимостью 20 его в воде выпадает на поверхности горной породы, заполняет макро- и микротрещины, перекрывает устья пор. Стечением времени гидроксид кальция подвергается кристаллизации и карбонизации. В результате этого 25 на поверхности горной породы образуется защитный слой, затрудняющий доступ к ней внешних агентов выветривания.

Недостаток этого способа обусловлен большой продолжительностью затвердева- 30 ния защитного слоя и малой почностью его, что снижает эффективность и надежность профилактических работ по предотвращению самовозгорания горных пород.

Целью изобретения является повыше- 35 ние эффективности профилактики самовозгорания.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе предотвращения самовозгорания горных пород, включающем их 40 обработку 3...5%-ной известковой суспензией, в известковую суспензию вводят мелкий песок в соотношении масс песка и гашеной извести 1:1,23.

Принципиальное отличие предлагаемо- 45 го способа от существующих состоит в том, что защитный слой антиоксиданта образуется на поверхности горной породы из продукта химического взаимодействия выпавших из суспензии в осадок леска и 50 гидроксида кальция.

Образование защитного слоя на поверхности горной породы связано с протеканием во влажной среде реакции:

Са(ОН)2 + SI02 - СаЗЮз + НаО.55

Соединение СаЗЮз, обладающее достаточно большой прочностью, являются основой защитного слоя. Известно (Черно- баев И.П. Химия окружающей среды: Учеб. пособие.- К.: Выща шк. Головное изд-во,

Согласно стехиометрии приведенного уравнения химической реакции, на 60 г SI02 требуется 74 г Са(ОН)2. Следовательно, для полного протекания этой реакции с образованием СаЗЮз необходимо соотношение масс песка и гидроксида кальция 1:1,23.

Новым по отношению к прототипу является добавление в 3...5%-ную известковую суспензию мелкого песка при соотношении масс песка и гашеной извести 1:1,23, обеспечивающее образование на поверхности горной породы защитного слоя антиоксиданта из прочного соединения СаЗЮз.

В этом заключается также и существенное отличие предлагаемого способа.

Пример. Профилактическую обработку породы известково-песчаной суспензией производили в поверхностном слое отвала. Вблизи места производства профилактических работ устраиваяи (устанавливали) емкостьдляприготовленияизвестково-песчаной суспензии. На специально выделенной площадке создавали запасы песка и гашеной извести. В итенсивно перемешиваемую воду подавали гашеную известь из расчета 50 кг ее на 1 м3 жидкости. Таким образом приготавливали 5%-ную известковую суспензию. Перемешивая известковую суспензию, в нее добавляли мелкий песок. В связи с тем, что по стехиометрии уравнения химической реакции Са(ОН}г + +SI02 - СаЗЮз + НаО для образования на поверхности горной породы защитного слоя антиоксиданта, состоящего из соединения СаЗЮз. на каждые 60 г SI02 должно приходиться 74 г Са(ОН)2, .принимали соотношение масс песка и гашеной извести 1:1,23 (74/60 1,23). Поэтому к каждому кубометру воды, содержащей 50 кг гашеной извести - Са(ОН)2, добавляли 40,65 кг мелкого песка - 3102: 50 кг Са(ОН)а/1.23 40,65 кг 3102. Вследствие интенсивного перемешивания гашеной извести и мелкого песка в воде образовалась известково-песчаная суспензия. Затем включали в работу шламовый насос, например типа 18-20, и подавали суспензию по трубопроводу в инъекторы - отрезки труб длиной 2,5...3,0м с перфорацией, внедренные в отвальную породу. Суспензия под давлением проникала из инъекторов в межкусковое пространство породы и омывала поверхность ее обломков. Коэффициент порозности отвальной породы находится в пределах значений 0.2...0,3, поэтому расход суспензии на каждый кубометр отвальной породы принимали не менее 200...300 л. В этом количестве суспензии содержалось соответственно 10...15 кг. Са(ОН)а и 8.1...12.2 кг SI02. Нагне- тание суспензии в породу прекращали (выключали шламовый насос) при порывах ее на поверхность отвала. Для обеспечения равномерной профилактической обработки породы производили также заиливание ее путем обильного орошения суспензией поверхности отвала через открытый конец на- гнетательного трубопровода при отсоединенных инъекторах.

После прекращения движения суспен- зии в межкусковом пространстве породы происходило осаждение в трещинах и на поверхности ее мелких частиц извести и песка. При удалении избытков влаги из межкускового пространства породы вследствие фильтрации и испарения на поверхности ее образовался защитный слой антиоксиданта СаЗЮз вследствие протекания во влажной среде реакции: Са(ОН)2 + SI02 - СаЗЮз + Н20. Согласно стехиометрии уравнения

этой реакции, для образования СаЗЮз в количестве 116 г требуется 74 г Са(ОН)2 и 60 г SI02. Поэтому из 200...300 л суспензии, содержащей 10...15 кг Са(ОН) и 8,1...12,2 кг SI02, в каждом кубометре породы на поверхности обломков.ее выделялся осадок СаЗЮз массой 15J...23.5 кг.

Предлагаемый способ отличается простотой осуществления, не требует каких- либо изменений в известной технологии профилактики самовозгорания отвальных пород. Предлагаемый способ в сравнении с базовым объектом, в качестве которого при нят прототип, обеспечивает существенный социальный эффект.

Формула изобретения Способ предотвращения самовозгорания горных пород, включающий их обработку 3-5%-ной известковой суспензией, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности профилактики самовозгорания, в известковую суспензию вводят мелкий песок в соотношении масс песка и гашеной извести 1:1,23.