Способ тушения породных отвалов

 

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 наотвале 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 отключанных системах вакуумировання и тушения отвала определяют в породе поверхностного слоя содержание серной кислоты и обрабатывают поверхностный слой аммиаком в количестве 43 гаммиака на 98 г серной кислоты . При осуществлении данного способа происходит тушение породы и нейтрализуется в ней вредное вещество - 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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„ i6295

А1 (gg)5 Е 21 F 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

llQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4630654/03 (22) 03.01.89 (46) 23.02.91. Бюл. Р- 7. (71) Донецкий политехнический институт (72) 11.П.Вбарщик и.В.В.Осокин (53) 622.807(088.8) (56) Вбарщик И.TT. и др. О роли микроорганизмов в процессах окисления угля и гарных парад. Разработка месторождений полезных ископаемых: Гесп.

Иежвед. научна-технич. сб., 1980, вып.56, с.3-8.

Авторское свидетельства СССР

Р 1093824, кл. E 21 1". 5/00, 1984. (54) СПОСОБ ТУИНЗИЯ ПОВОДШЕ ОТВАЛОВ (57) Изобретение относится к гарному делу и может GblTI использовано для тушения и рекультивации породных отвалов угольных шахт, разрезав и обогатительных фабрик. Цель изобретения — повышение эЛАективности тушения и создание на отвале пладарадИзобретение относится к горному делу и может быть использовано для тушения и рекультивации породных отвалов угольных шахт, разрезов и обогатительньм 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 суного слоя. Для этого производят обработку горной массы изнестконой суспензией (ИС) на глубину 1-1,5 и от поверхности отвала с одновременным накуумираванием межкусконаго пространства отвала и изолированным отводом газов и паров в накопительную емкость. После астывания ИС при отключенных системах накуумирования и тушения отвала определяют н породе поверхностного слоя содержание сер-, ной кислоты и обрабатывают поверхностный слой аммиаком и количестве

43 г аммиака на 98 г серной кислоты. При осуществлении данного способа происходит тушение породы H нейтрализуется н ней вредное. вещество — серная кислота, с образованием под действием аммиака à-.îòíîãî удобрения, т.е. создается слой породы, пригодный для рекультивации отнала без отсыпки инертных материалов и грунта. 1 ил. спензией породы на глубине не менее

1-1,5 мм ат поверхности отвала, другая — для обработки породы амчиаком и поверхностном слое его. Всасывающая система предназначеня для накуумирования породного отвала.Система нагнетания в отвал известковой суспензии состио тиз смесительной емкости 1 для приготовления известковой суспензии, насоса 2, который подает под давлением суспензию из смесительной емкости 1 K месту ту"шения горной массы, нагнетательного трубопровода 3, предназначенного для

1629562 транспортировки известковой суспензии 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 наг нета тельной 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 отваля, вса-сывающего патрубка 6 — отрезка трубы с перфорацией, служащего для от. вода. 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, в 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—

40 к всасывающему патрубку 6.

Э

Система обработки породы в поверхностном слое отвала аммиаком состоит из емкбсти 10 с аммиаком, устройства 11 для регулирования давления

45 нагие-.-ания аммиака, нагнетательного аммиачного трубопровода 12, инъекторов 13 — отрезков труб диаметром

40-45 мм и длиной 1,5-2 м с перфорацией на концах, которые служат для нагнетания аммиака в породу поверхно", стного слоя отвала. Емкость 10 содер. жит аммиачную воду при атмосферном давлении или газообразный аммиак под .избыточным давлением. Устройство 11 в этих случаях — соответственно нагнетательный насос или понижающий редуктор.

Все элементы нагнетательной аммиачной системы гидравлически связаны между собой: инъекторы

13 присоединены к нагнетательному аммиачному трубопроводу 12, нагнетательнь..! трубопровод присоединен к устройству 11 для,регулирования . давления нагнетания аммиака, а orо— 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.

Леред началом работ по тушению породного отваля 14 забивают в него на всю длину инъекторы 4 и 13 на расстояйии 2-4 и одни от других ивсясывающий патрубок б .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 H вакуумирования его и проводят тушение породы в слое 15 отвала 14 яо известной схеме.

В смесительной емкости .1 готовят

57.-ную известковую суспензию. Затем включают в работу насос 2 (типа

1В-20 или ЦНС-60). Из смесительной емкости 1 насос 2 подает под давле« нием до 1 МДа известковую суспензию по нагнетательному трубопроводу 3 к двум-четырем инъекторам 4, заби тым 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. Иежкусковое пространство . слоя 15 в отвале 14 оказывается заполl ненным ° твердьпя веществами новообразования.

Одновременно с обработкой горной массы известковой суспензией проводят вакуумирование внутреннего пространства отвала 14. Включают в рабрту вакуум-насос 5 .(типя ЖВН-50). При этом во всасывающем патрубке б, вса- .

5 162 сывающем магистральном трубопроводе

7, водоотделителе 8 и в отвале 14. 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

1 во всасывающий патрубок 6 и всасывающий магистральный трубопровод 7. Пары в трубопроводе 7 .коиденснруются и вода удаляется из него через водоотделитель 8. Газообразные продукты горения породы поступают в накопительную емкость 9. 3а счет интенсивной теплоотдачи происходит охлаждение породы в слое 16, hstaroqap«t образонанию воздухонепроницаемого слоя 15 предотвращаются подсосы атмосфернoro 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 I«A вытеканию oå tt«Э Iоткрытых инъекторов 13. При появлении суспензии в этих инъекторах нагнетание ее в горную массу в окрестности их прекращают, В процессе тушения отвала инъекторы 4 переустанавлнвают вблизи инъекторов 13 для того, чтобы создать . сплошную зону потушенной породы под ее поверхностным слоем 16, предназначенные ««ля рекультивации. После остывания породы в зоне тущения отключают системы нагнетания в отвал известковой суспензии и вакуумирования его. В поверхностном слое 16 отsaga 14 отбирают с помощью кернонаборника пробы породы и, производя .технический анализ лабораторнь«м путем, определяют содержание в ней сульфатной серы S>p () .

СОдержание серной кислоты (m Н БО ) в определенной массе породы (щ„) определяют расчетом по известным молярным массам H

983ю шр

Sn (М-„- = . 6 г): г«

4 "4 Нз 504 96

Предусматривают подачу в определенную массу породы количество аммиака из расчета 34 г NH> на 98 r H

6 воду 12 и включают в работу устройство 11 для регулирования давления нагнетания аммиака. Через устройст5 во 11 подают аммиак из емкости 10 по нагнетательному аммиачному трубопроводу 12 в инъекторы 13 и затем— в поверхностный слой 16 отвала 14.

Из инъекторов 13 аммиак под давлени- . ем проникает в основание слоя 16 породы, предназначенного для рекультивации, и, фильтруясь в межкусковом пространстве к поверхности его, взаимодействует с содержащейся там серс

t5 ной кислотой: H2S04 + 2 NH3 = (ХН4) 804 ° Прн этом В межкусковом пространстве породы в трещинах и порах ее образуется азотное удобрение сернокислый аммоний (NH4)„S04. Поверхностный слой 16 потушенной породы оказывается насыщенным высококачественным азотным удобрением и в связи с этим пригодным для произрастания трав и кустарников.

При использовании газообразного аммиака емкость 1G — сосуд, работаю.щий под давлением, устройство 11 по««««жаю«щш редуктор. В этом случае расход, аммиака и давление нагнета30 ния его в породу устанавливают регулировкой понижающего редуктора. Нагнетание в породу аммиака происходит под действием избь«точного давления его л емкости 10. При использовании

35 аммиачной води (раствора аммиака в воде) емкость 10 — сосуд, работающий при атмосферном давлении, устройство 11 — нагнетательньш насос типа

1В-20. В этом случае насос 11 подает

40 из емкости 1О по ««ягнетательному аммиачному трубопроводу 12 через инъекторы 13 « поверхност««ый. слой 16 отвала 14 аммиачную воду. Реакция взаимодействия аммиака с серной кисло45 той экзотермическая. Выделение в процессе нейтрализации серной кислоты тепла — 1,63 Дж на 1 т (NH4)

1 т (NH4) S04 обеспечивает значительное упаривание воды. Практически испаряется 400-500 л воды на 1 т (NH4)2 Sn4, Согласно стихометрии процесса окисления и выщелачивания пирита; при превращениях этого минерала в количестве 2,5Х в 1 кг горной породы может содержаться 15 кг H S04. Для нейтрализации такого количества сер7 ° t 629562 а ной кислоты требуется 5,2. кг ИН . При и паров в накопитепьную емкость, этом в свободном объеме 1 кг породы отличающийся тем, что, с образуется 20,2 кг азотного удобре- цепью повышения эФФективности процесния сернокислого аммония, необходимо- > са тушения и создания на отвале плого для развития растений. дородного слоя, известковую суспензию нагнетают в горную массу на глубиФ ор мула и.з о бр ет ейия . ну1-1,5мот поверхности отвала, а

Способ тушения породных отвалов, после ее остывания при отключенных .- включающий обработку горной массы из- 10 нагнетательной и всасывающей систе; вестковой суспенэией с помощью нагие- мах. определяют в породе поверхност„ тательной система,.одновременно ва- ного слоя содержание серной кислоты ,- куумирование межкускового простран- и обрабатывают поверхностный слой ам ства отвала посредством всасывающей миаком иэ расчета 34 г аммиака на

: системы и изолированный отвод газов 1g 98 г серной кислоты.

Составитель И.Федяева

Редактор А.Нандор Техред А. Кравчук Корректор И.Куска Заказ 422 Тираж 281 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Mocmaa, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, r.Óæãîðîä, ул. агар

II II

Г ина 101