Способ переработки водоугольной пульпы

 

Использование: при переработке угольной пульпы для ее хранения и извлечения угля, воды, металла и метана. Сущность изобретения: пульпа вводится в резервуар, опускается ниже распределительного отверстия и насыщается дополнительно воздухом. Концентрацию метана повышают многократной циркуляцией воздуха. Твердую составляющую накапливают и усредняют в слое, взвешиваемом восходящим потоком газоугольной пульпы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1733632 А1 (я)5 Е 21 С 50/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4711054/03 (22) 27.06.89 (46) 15.05.92, Бюл. N 18 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт добычи угля гидравлическим способом (72) Г.И.Вежан, А.С.Гладков, А.И,Комбаров, Л.П.Кравченко и Л.А.Смердов (53) 622,648.45(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N607024,,кл. Е 21 С 45/00, 1976. (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ВОДОУГОЛЬНОЙ ПУЛЬПЫ

Изобретение относится к процессам, используемым в гидромеханизации, преимущественно при переработке угольной пульпы для ее хранения и извлечения угля, воды, металла и метана.

Известен способ распределения воды ее потребителям с обеспечением одинакового расхода между потребителями, когда воду выпускают через отверстия, находя-. щиеся под одинаковым статическим напором.

Однако такой способ осуществим на растворах и монодисперсных суспензиях и для полидисперсных пульп не подходит в связи с загазованностью пульпы метаном и выпадением в осадок крупной твердой фазы и металла.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ подготовки пульпы, включающий прием пульпы в накопительный резервуар и распределение пульпы в пространстве накопительного резервуара перед пульпосливными устройствами. (57) Использование: при переработке угольной пульпы для ее хранения и извлечения угля, воды, металла и метана. Сущность изобретения: пульпа вводится в резервуар, опускается ниже распределительного отверстия и насыщается дополнительно воздухом. Концентрацию метана повышают многократной циркуляцией воздуха.

Твердую составляющую накапливают и усредняют в слое, взвешиваемом восходя щим потоком газоугольной пульпы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Недостатки указанного способа заключаются в том, что при подготовке угольной пульпы из нее в рабочую атмосферу поме-. щения попадает метановоздушная смесь, это вредное явление не используется для полезных технологических целей и из пульпы не удаляется металл.

Целью изобретения является повышение безопасности работ и эффективности процесса переработки пульпы за счет интенсификации расслоения ее твердой фазы, выделения и использования сопутствующих ей воздуха, метана и металла.

Указанная цель достигается тем, что для выделения и использования сопутствующих ей воздуха, метана и металла пульпу дополнительно насыщают газом-воздухом.

Концентрацию метана в отводимом и направляемом в оборот насыщаемом газе повышают многократной циркуляцией газа через слой пульпы.

Твердую фазу (исключая металл) поддерживают и накапливают выше металлоотводящих устройств в слое, взвешиваемом

1733632 восходящим потоком распределяемой пульпы с циркулирующей газовой составляющей, В восходящем потоке взвесь расслаивается таким образом, что каждое зерно в ней занимает определенный уровень в соответствии со своей гидравлической характеристикой, отсюда следует, что отставание и накапливание материала в слое происходит тем быстрее и интенсивнее, чем больше разжиженность слоя, которая увеличивается с увеличением в нем количества диспергированного газа, Для интенсификации процесса дегазации и повышения или понижения концентрации метана в отводимом газе пульпу дополнительно насыщают многократно циркулирующим газом, обеспечивая, например, содержание метана до объемной концентрации в 2,5 / с использованием его для дутья в топ ке (выход остаточного метана на 1 т добычи 3 — 5 м /т). э

Поверхность газовых пузырей внутри пульпы в 20 — 100 раз больше, чем свободные поверхности в аппаратах, что обеспечивает интенсивное удаление воздуха и метана в газовые пузыри, образованные при встрече потока пульпы с атмосферой циркулирующего газа.

На свободной поверхности аппарата пульпа теряет воздушные пузыри, плотность пульпы в поверхностном слое увеличивается и появляется движение твердой фазы вниз, выравнивая распределение твердой фазы в объеме пульпы.

На чертеже представлена схема, поясняющая способ, Пульпа по трубопроводу 1 вводится в резервуар 2, внутреннее пространство которого отделено от окружающей атмосферы. В центральной трубе 3 при работе устанавливается уровень свободной поверхности 4. Далее пульпа по центральной трубе опускается ниже распределительного отверстия 5 пульпослива. Твердая фаза накапливается во взвешенном слое между низом центральной трубы и выпускным отверстием 6 для металла. По трубопроводу

7 подается пульпа для поддержания во взвешенном состоянии твердой фазы между низом центральной трубы и выпускным отверстием для металла. Через слой горной массы 8 металл, пришедший с пульпой, опускается на наклонную поверхность 9, по которой сползает к выпускному металлоотводящему отверстию и при открытии затвора 10 выводится из резервуара, В пространстве между низом центральной трубы 3 и низом выпускного распределительного отверстия 5 твердая фаза накапливается во взвешенном слое и равномерно распределяется между одновременно включенными распределительными отверстиями-пульпосливами, причем

5 твердая фаза во взвешенном состоянии поддерживается потоком водогазовоздушной угольной пульпы. Над распределительными отверстиями устанавливается уровень11, определяющий расходчерез вы10 пускное отверстие 5 пульпослива.

В кармане к приемнику пульпы 12 устанавливается уровень 13 над трубой 14, равный сопротивлению движения пульпы в трубе, Разница уровней 4 и 11 и всплытие

15 пузырей воздуха в пространстве между центральной трубой 3 и стенкой с распределительными отверстиями 5 обеспечивает поддержание твердой фазы во взвешенном состоянии, Газ с пузырями, выделяющийся

20 через свободные поверхности 13, 11, 4 в верхней части резервуара, многократно вовлекается в циркуляцию вновь приходящей пульпой, за счет чего концентрация метана в пространстве над уровнем 4

25 повышается и зависит от количества отводимой через трубу 14 газовой смеси.

Приближенное математическое описание рабочего процесса в восходящем потоке газоводоугольной пульпы изложено

30 ниже.

Во взвешенном состоянии слой зерен горной массы приобретает свойства текущей жидкости и равномерно изливается через водосливные отверстия.

35 Пористость слоя m описывается выражением

40 где Fæ — площадь живого сечения потока жидкости;

F — площадь поперечного сечения объема, в котором движется пульпа.

45 В общем случае: 1) при распределении чистой воды пористость равна

m= 1, F)f(=F

50 2) при добавлении в воду воздуха за счет пузырей в начале и середине слоя уменьшается площадь живого сечения потока и жидкости и m1< 1;

3) с появлением в пульпе в добавлении

55 к воздуху еще и зерен угля пористость m3 становится меньше вновь установившегося значения т, и выстраивается неравенство

m1< m2< m;

1733632

4) на свободной поверхности сечение теряет воздушные пузыри и плотность в подповерхностном слое увеличивается.

Последнее явление обеспечивает появление в гидравлически классификационном потоке движения твердой фазы вниз в направлении меньшей пористости.

Средняя скорость движения пульпы в пористой среде взвешенного слоя о

Ч Q c — о =

m F где Q — производительность водовоздуш ного потока.

Уменьшение плотности и веса слоя за счет циркулирующего в пульпе газа очевидно и далее в расчетах не приводится.

Напор на входе в пористый слой имеет величину Н1, а на выходе — Hz. Естественно, возникает разность гидравлического давления (напор, сопротивление слоя — Р).

Р=(Н 1-Н2) р, где р — плотность пульпы (в общем случае).

Если площадь поперечного сечения F, то сила давления, направленная вверх, будет равна PF. Из условий равновесия следует, что сила давления равна весу пористого

СЛОЯ В ЖИДКОСТИ

PF=G, Но вес слоя в жидкости равен

G= (pz — р1 ) q(1 — m) FH, гдеpz — плотность материала зерен твердой фазы;

p> — плотность жидкости;

q — ускорение силы тяжести;

Н вЂ” высота столба пористого слоя;

m — пористость слоя;

F — площадь поперечного сечения объема, в котором движется пульпа, Поделив вышеприведенное уравнение на F, получаем конечное уравнение, анализ которого позволяет сделать вывод об интенсификации распределения твердой фазы в объеме пульпы.

Удельные давления равные

Р= (p2 — p> ) (1 — m)qH при подаче в пульпу воздуха с изменением р, m и Н уменьшаются и при равных прочих возможностях процесс распределения угля в объеме пульпы интенсифицируется.

5 Предложенный способ переработки водоугольной суспензии позволяет:

1) ускорить расслоение пульпы и подавать на работающие пульпоприемники пульпу с извлеченным из нее метаном, улуч10 шить управляемость процесса, благодаря чему снизится колебание качества поступающего на переработку продукта и как следствие снизится колебание качества и увеличится выход кондиционного конечного

15 продукта;

2) использовать метан, например, для сжигания;

3) извлекать металл до переработки, что увеличивает срок службы затворов и питате20 лей и дает возможность полностью использовать емкость бункеров — нет отказов питателей;

4) повысить безопасность работ и экологичность процесса за счет выделения мета25 на и предупреждений попадания его в рабочую атмосферу помещения;

5) увеличить рабочее время фабрики за счет снижения простоев пульпоприема, вызванных остановкой работ при высоком со30 держании метана в рабочей атмосфере.

Формула изобретения

1, Способ переработки водоугольной пульпы, включающий прием пульпы в резер35 вуар с отверстиями для вывода металла и газа, распределение пульпы в пространстве резервуара в виде взвешивающего твердую фазу восходящего потока пульпы перед пульпосливом, отличающийся тем, .

40 что, с целью повышения безопасности работ и эффективности процесса распределения твердой фазы в объеме пульпы для выделения и использования метана и металла, пульпу дополнительно насыщают возду45 хом.

2. Способ по п1, от л и ч а ю шийся тем, что концентрацию метана в насыщаемом воздухе повышают многократной циркуляцией воздуха.

50 3. Способ по п;1, отличающийся тем, что твердую составляющую накапливают и усредняют выше металлоотводя щих отверстий в слое, взвешиваемом восходящим потоком газоугольной пульпы.

1733632

Составитель Г.Вежан

Редактор В.Трубченко Техред М.Моргентал Корректор Л,Патай

Заказ 1648 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101