Способ предотвращения самовозгорания горных пород

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 F 5/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4885221/03 (22) 20,11.90 (46) 15.12.92; Бюл. М 46 (71) Донецкий политехнический институт (72) М,П.Зборщик и В.В.Осокин (73) Донецкий политехнический институт (56) Шубников А.К. и др. Ингибиторы, предотвращающие или замедляющие процесс окисления и самовозгорания ископаемых углей. Окисление и выветривание ископаемых углей.— Труды института горючих ископаемых Т XIV, М., иэ-во АН СССР, 1960, с.

61 — 84.

Зборщик М.Г. и др. Предотвращение самовозгорания горных пород„К,: Техника, 1990, с. 176.

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 — (ИН4)2СОз, Са(НСОЗ)2., Иа2СОэ; хлориды и сульфиты—

NM4CI, М9С)2, СаС!2 и NazSOg, МаНЗОз; 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 хлоридое связано с гидролитическим расщеплением их, которое Ы 1782288 А3

2 (54) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ САМОВОЗГОРАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Сущность изобретения: горные породы . обрабатывают 3...5ф,-ной известковой суспензией, в которую вводят мелкий песок в соотношении масс песка и гашеной извести

1:1,23. сопровождается выделением соляной кислоты, разрушающей минеральный каталитический комплекс. Допускается возможность применения сульфидов (NazS) и фенолов в качестве каталитических ядов, которые отравляют каталитический комплекс, способствующий окислению угля атмосферным кислородом.

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

1782288

55 самовозгорание ее. Недостаток способа предотвращения самовозгорания углей заключается в том, что при воздействии на них растворов указанных веществ на открытой поверхности не образуется защитный слой антиоксиданта. Такой слой не образуется также и на поверхности так называемых пустых пород, Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является 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 породы 3...5 ф-ной известковой суспенэией путем орошения поверхности обломков ее или инъектирования в межкусковое пространство горной массы. Избыток гидроксида кальция по сравнению с растворимостью

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 на поверхности горной породы образуется защитный слой, затрудняющий доступ к ней внешних агентов выветривания.

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

Цел ью изобретения я вля ется повышение эффективности профилактики самовозгорания.

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

Принципиальное отличие предлагаемого способа от существующих состоит в том, что защитный слой антиоксиданта образуется на поверхности горной породы из продукта химического взаимодействия выпавших из суспензии в осадок песка и гидроксида кальция.

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

Са(ОН)г+ $!02 = Са$!Оз+ Н20.

Соединение Са90з, обладающее достаточно большой прочностью, являются основой защитного слоя. Известно (Чернобаев И.П. Химия окружающей среды: Учеб. пособие.— К.; Выща шк. Головное изд-во, 1990.-191 с.), что прочность Са$! Оз намного превышает прочность затвердевших известковых растворов и продолжительность его образования меньше времени карбонизации и кристаллизации гидроксида кальция.

Согласно стехиометрии приведенного уравнения химической реакции, на 60 r Sl02 требуется 74 г Са(ОН)г. Следовательно, для полного протекания этой реакции с образованием Са$10з 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 йри соотношении масс песка и гашеной извести 1:1,23, обеспечивающее образование на поверхности горной породы защитного слоя антиоксиданта иэ прочного соединения Са$10з.

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 устраивали (устанавливали) емкость для приготовления известково-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 м 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) +

+SlOz - Са$10з + Н О для образования на поверхности горной породы защитного слоя антиоксиданта, состоящего из соединения

Са$}Оз, на каждые 60 г Sl0z должно приходиться 74 r Са(ОН),;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), добавляли 40,65 кг мелкого песка—

Si02: 50 кг Ca(OH)2/1,23 = 40,65 кг Sl02.

Вследствие интенсивного перемешивания гашеной извести и мелкого песка в воде образовалась известково-песчаная суспензия. Затем включали в работу шламовый насос, например типа 1Â-20, и подавали суспензию по трубопроводу в инъекторы — отрезки труб длиной 2,5...3,0 м с перфорацией, внедренные в отвальную породу, Суспензия под давлением проникала из инъекторов в межкусковое пространство породы и омывала поверхность ее обломков. Коэффициент порозности отвал ьной породы находится в пределах значений 0,2...0,3, по1782288

Формула изобретения

Способ предотвращения самовозгорания горных пород, включающий их обработку 3-5 -ной известковой суспензией, о т ли ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности профилактики самовозгорания. в известковую суспензию вводят мелкий песок в соотношении масс песка и гашеной извести 1:1,23, Составитель В.Осокин

Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик

Редактор

Заказ 4290 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 этому расход суспенэии на каждый кубометр отвальной породы принимали не менее 200...300 л. В .этом количестве суспензии содержалось соответственно

10...15 кг. Са(ОН)2 и 8,1...12,2 кг SlOz. Нагне- 5 тание суспензии в породу прекращали (выключали шламовый насос) при порывах ее на поверхность отвала. Для обеспечения равномерной профилактической обработки породы производили также заиливание ее 10 путем обильного орошения суспенэией поверхности отвала через открытый конец на. гнетательного трубопровода при отсоединенных иньекторах.

После прекращения движения суспен- 15 эии 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 20 фильтрации и испарения на поверхности ее образовался защитный слой антиоксиданта

Са$!Оз вследствие протекания во влажной среде реакции: Ca(OH/ + Sl(h - Са$10з +

Н?О. Согласно стехиометрии уравнения 25 этой реакции, для образования CaSl0g в количестве 116 r требуется 74 г Са(ОН) и 60 г

SlO2. Поэтому из 200...300 л суспензии, содержащей 10...15 кг Са(ОН) и 8,1...12,2 кг

SiO2, в каждом кубометре породы на поверхности обломков.ее выделялся осадок

Са$! Оз массой 15,7.;.23,5 кг.

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