Способ электроосмотического обезвоживания литой закладочной смеси Советский патент 1981 года по МПК E21F15/00 

(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРООСМОТИЧЕСКОГО ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ЛИТОЙ ЗАКЛАДОЧНОЙ СМЕСИ Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Известен способ обезвоживания ком понентов литой закладочной смеси,заключающийся в подаче хвостов обогаЦения в гидроциклоны, в которых производится дешламация хвостов и их сгущение l . Недостатком известного способа яв ляется недостаточная степень сгущени хвостов и медленный процесс упрочнения закладочного массива. Известен также способ электроосмо тичбского обезвоживания литой за кладочной смеси, заключающийся в установлении положительного и отрицательного заряжаемых электродов в емкости, заполнении пространства между ними литой смесью, создания электрического поля между электродами путем подачи на них напряжения постоянного тока и отвода через перфорированную стенку отрицательно заряженного электрода отделенной из литой смеси воды. При этом электроды устанавливают непосредственно в заполняемой закладочным материалам камере 2 . Недостатком этого способа является то, что он может быть осуществим лишь при заполнении выработок небольших размеров, например при слоевой системе разработки. При этажно-камерной системе разработки этот способ не осуществим из-за отсутствия доступа в отработанные камеры. Цель изобретения - расширение области применения способа электроосмотического обезвоживания литой смеси. Эта цель достигается тем, что положительно и отрицательно заряженные электроды устанавливают в емкости, размещаемой перед выработанным пространством, литую смесь пропускают через емкость со скоростью 0,5-1,0 м/с, в которой поддерживают постоянное отношение плотности тока электроосмоса к скорости протяжения литой смеси в емкости в пределах 200-400 АС-м путем увеличения напряженности электрического поля по длине пути литой смеси от 3 до 12 В/см, которую создают путем уменьшения расстояния между электродами, при этом возрастающее со противление трения загустевшей литой смеси, протекающей по емкости, уменьшают вибрированием потока частотой 50 Гц с амплитудой 1-JO мм. На чертеже изображен общий вид электроосмотического устройства ( вертикальный разрез), при помощи которого осуществляется предлагае1«)1й способ Устройство состоит из цшшндрического корпус-кожуха 1с входньм патрубком 2, водоотводящим патрубком 3, разгрузочным кольцевым зазором 4, конических электродов: отрицательно заряжаемого электрода (катода) 5 с перфорированной поверхностью, положитель но заряжаемого электрода (анода) 6, имеющего большой угол конусности и укрепленного через изолятор-амортизатор 7 на подаижной раме 8, направляющих рам 9 (не менее З) с регулировочными винтами IО и амортизаторами 11 и вибратора 12. Прадлагаемый способ злектроосмотического обезвоживания литой закладкой смеси осуществляется следующим образом. Твердеющая литая смесь поступает во входной патрубок 2 электроосмотичГеского об.еэвоживающег) устройства, протекает через кольцевой конический зазор меяоду электродами 5 и 6 со ско ростью 0,5-1,0 м/с и выходит через ; разгрузочный зазор 4, На электроды подается постоянное напряжение, обес прчивающее в объеме смеси плотность тока 150-300 А/м. В рабочем зазоре происходит расслоение смеси, вследст вне перемещения к аноду твердых частиц, находящихся в воде во взвешенно состоянии (обычно это отрицательно Заряженные частицы). Возниканяцее в объеме смеси электроосмотическое дав вызывает перенос яащкой фазы к катоду 5, где она сливается через перформированную поверхность и удаля ется через водоотводящий патрубок 3. Скорость течения смеси должна быть не меньше 0,5 м/с, чтобы не допустит заиливания устройства, и не выше 1,0 м/с, чтобы обеспечить ламинарный режим течения отсутствие турбулентности, разрывов сплошности). По мере обезвоживания смеси электропроводность ее падает. Для сохранения интенсивности электроосмоса т.е. поддержания постоянства соотношения плотности тока и скорости протекания смеси, в пределах 200-400 А-с-м «напряженность поля по длине устройства увеличивается от 3-4 до 10-12 В/см за счет уменьшения расстояния между электродами в направлении движения смеси, вследствие различных их конусности. в процессе обезвоживания смеси общий объем ее уменьшается. Чтобы не допустить разрывов сплошности среды и снижения эффективности электроосмоса, а также уменьшения скорости и опасности возникновения пробки, сечение разгрузочного отверстия выполнено меньше входного. Для изменения соотношения этих сечений в зависимости от состава смеси, производительности, требуемой степени обезвоживания анод 6 укреплен на подвижной раме 8, перемещающейся по направляющим рамам 9 вдоль оси устройства. Возрастающее сопротивление трения загустевающей смеси снимается наложением на поток смеси вибрации с частотой 50 Гц для че го анод 6 соединен с подвижной рамой 8 через вибратор 12. Амплитуда колебаний для взвешенного псевдоожиженного слоя должна соответствовать условию А ж . где А - амплитуда вибрации} f - частота вибрации} g - ускорение сипы тяжести. Таким образом при промьшшенной частоте 50 Гц амплитуда вибрации должна быть не менее 3 мм. Верхний предел определяется конструкцией вибратора и в практике не превышает JО мм. Параметры режима злектроосмотического обезвоживания литой смеси по данному способу проверены на закладочном комплексе рудника Текели. Приготовляют и гидравлически транспортируют смесь следукядего состава; Шлакопортланд- . цемент М-400, кг/м 240 Заполнитель (щебень фракции 5-20), кг/м 700 Заполнитель (мелкая фракция менее 5), кг/м 500

Микронаподнитель (глина), кг/м

400 740 Пластификатор ССБ,г/м

Вода, л/м 400

При проверке эффективности способа проводилось сравнение основных характеристик твердеющей смеси, закладываемой по известнокгу способу и по предложенному способу. Пробы отбирались из смесителя (до воздействия поля) и на выходе электроосмотического обезвоживающего устройства. Пластические характеристики смеси оценивались методом Суттарда и по погружению конуса Стройциил. Образцы закладки - кубики lOxlOxlO - по три образца в каждом режиме после 28-дневного нормально-влажностного твердения испытывались на прочность при одноосном сжатии. Результаты испытаний приведены в таблицах 1 и 2. Напряженность поля. В/см0123 Плотность тока, А/см О 30 60 90 1,71,51,20,9 В:Ц отношение Прочность-28, 33 40 51 55 кгс/см

Обезвойсивание смеси осуществлялос при скорости протекания 0,7 м/с, плотности тока 300 А/м, вибрации чатотой 50 Гц и амплитудой 2-3 мм.

Прочность закладки при различных режимах обезвоживания приведена в

табл. 2.

Из табл. 2 видно, что данный способ позволяет достичь водоцементного отношения 0,8-0,3 твердеющей смеси непосредственно перед ее укладкой. При плотности тока 150-210 А/м прочность закладки увеличивается более чем вдвое, при плотности тока до 300 А/м - более чем в три раза, по сравнению с контролем - 33 кгс/см. С увеличеиием напряженности поля свыше 10,0 В/см (300 А/м) прочность образцов уменьшается, что обусловлено выносом цемента дренируйзщей водой и неполной гидратацией цемента. Расход электроэнергии составляет порядка 30 кВт«ч на м закладки, что увеличивает затраты на закладку на 0,6 руб/м . Однако возросшая вдвое прочность позволяет соответственно

T a 6 jLJUi- -

Растекаемость по Суттарду

-на входе в трубопровод, €:м

-на 1№1ходе из устройстве см

11оявижноеть по погружеюва конуса

-на входе в трубопровод, см

Таблица 2

сократить расход цемента, что в целом сокращает затраты на закладку до

35 1,5 руб/м .

Формула изобретения

Способ электроосмотического обез-. .воживаш я литой закладочной смеси, заключаюищйся в установлении положительно и отрицательно заряжаемых электродов в емкости, заполнении пространства медду НИШ литой смесью, создании электрического прля между электродами вутем подачи на них напряже 1ия постоянного тока и отвода Через пе{ форированн стенку отрицательно заряженного электрода отделенной из литой смеси вода, отличающийся тем, что, с целыо расширеш1Я области применения способа, полояа1телы о и отрицательно заряженные электроды устанавливают в емкости, размещаемой перед В1фаботанным пространством, литую смесь пропускают через емкость со скоростью 0,5-1,0 м/с. 45 120450 180 2fO 240 270 300 0,80,75 s;,7 0,66 0,54 0,450 0,3i 61 68 74 82 93 98 в которой поддерживают постоянное отношение плотности тока электроосмоса к скорости протекания литой смеси в емкости в пределах 200-400 Ас-м путем увеличения напряженности электрического поля по длине пути литой смеси от 3 до 12 В/см, которую создают путем уменьшения расстояния мевду электродами, при этом возрастающее со .- - - - -, - - -- противление трения загустевшощей литой смеси, П|ютеканядей по емкости, уменьшают вибрированием потока частотой 50 Гц с амплитудой 1-10 мм. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Смолдырев А.Е. Технология и механизация закладочных работ. М., Нед1974, с. 265-270. 2.ПроммЕпенные испытания электрокинетического способа уплотнения ., tn. Cl у I jncnjnS «Ii розакладки (США ). РЖ. Горное дело, 1976 (прототип).