Способ комплексного освоения месторождения горючих сланцев

Изобретение относится к горному делу, в частности к комплексному освоению месторождения полезных ископаемых, и может быть использовано при освоении месторождения горючих сланцев, содержащих ценные химические элементы, например магний. Техническим результатом является повышение эффективности комплексного освоения месторождения горючих сланцев. Способ включает детальное изучение вещественного состава пласта, выявление ценного химического элемента, подлежащего попутному извлечению, добычу горючих сланцев, их обогащение до получения концентрата ценного химического элемента, подготовку концентрата к сжиганию, превращение ценного элемента в его химические соединения сжиганием концентрата в топке котельного агрегата, извлечение этих соединений и восстановление ценного элемента. При выявлении повышенного содержания магния в горючих сланцах обогащение добытых горючих сланцев до получения магнийсодержащего концентрата осуществляют их пиролизом с получением топливного газа и жидких углеводородов в качестве товарных продуктов, магнийсодержащий концентрат сжигают в топке кипящего слоя промышленного котла с получением тепловой энергии, оксида магния - сырья для восстановления магния, а при восстановлении магния - строительных материалов и минеральных удобрений в качестве товарных продуктов, причем часть тепловой энергии, полученную в виде горячих дымовых газов, направляют на пиролиз сланцев. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к горному делу, в частности к комплексному освоению месторождения полезных ископаемых и может быть использовано при освоении месторождения горючих сланцев, содержащих ценные химические элементы, например магний.

Известен способ комплексного освоения угольного месторождения, включающий деление месторождения на блоки, бурение дегазационных и дренажных скважин, предварительную дегазацию угольных пластов и подземную газификацию угля, с выдачей на поверхность продуктов дегазации пластов и газификации угля (Пат. №2100588 Российской Федерации / Способ получения электроэнергии при бесшахтной углегазификации и/или подземном углесжигании. Опубл. 1997.12.27). Недостатком этого способа является его низкая эффективность при освоении месторождения горючих сланцев. В составе горючих сланцев доля органической массы невелика (менее 25%) (Патраков Ю.Ф. Характеристики горючих сланцев и богхеда Оленекского района Ленского бассейна / Ю.Ф. Патраков, Н.И. Федорова // Химия твердого топлива. - 2009. - №3. - С.3-8), поэтому самостоятельное горение сланцев в подземных условиях весьма затруднено. В связи с этим низка вероятность получения устойчивого очага горения. Кроме того, комплексное освоение месторождения предусматривает не только наиболее полное извлечение полезных ископаемых, но и утилизацию отходов производства.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению аналогом, принятым в качестве прототипа, является способ комплексного освоения месторождения энергетических углей, включающий детальное изучение вещественного состава пластов, выявление ценных компонентов, подлежащих попутному извлечению, добычу угля, его обогащение до получения концентрата ценных компонентов, подготовку концентрата к сжиганию, его измельчением, смешиванием с флюоритовой пылью и последующим брикетированием, превращение ценных компонентов в химические соединения сжиганием брикетов в слоевой топке котельного агрегата, извлечение этих соединений и восстановление ценных компонентов (Пат. №2448250 Российской Федерации/ Способ комплексного освоения месторождения энергетических углей. Опубл. 20.042012, бюл. №11 (прототип)).

Недостатком прототипа является низкая эффективность комплексного освоения месторождения, так как требует введения в процесс получения сырья для извлечения металлов платиновой группы дополнительных минералов, в частности флюорита, что является экономически нецелесообразным при извлечении менее ценных, чем металлы платиновой группы, химических элементов, например магния.

Целью изобретения является повышение эффективности комплексного освоения месторождения горючих сланцев, содержащих магний, за счет переработки добытых сланцев и получения нескольких видов товарной продукции, в том числе и магния.

Поставленная цель достигается тем, что в способе комплексного освоения месторождения горючих сланцев, включающем детальное изучение вещественного состава пласта, выявление ценного химического элемента, подлежащего попутному извлечению, добычу горючих сланцев, их обогащение до получения концентрата ценного химического элемента, подготовку концентрата к сжиганию, превращение ценного элемента в его химические соединения сжиганием концентрата в топке котельного агрегата, извлечение этих соединений и восстановление ценного элемента, согласно техническому решению при выявлении повышенного содержания магния в горючих сланцах обогащение добытых горючих сланцев до получения магнийсодержащего концентрата осуществляют их пиролизом с получением топливного газа и жидких углеводородов в качестве товарных продуктов, магнийсодержащий концентрат сжигают в топке кипящего слоя промышленного котла с получением тепловой энергии, оксида магния - сырья для восстановления магния, а при восстановлении магния - строительных материалов и минеральных удобрений в качестве товарных продуктов, часть тепловой энергии, полученную в виде горячих дымовых газов, направляют на пиролиз сланцев.

Способ комплексного освоения месторождения горючих сланцев поясняется схемой переработки добытых сланцев.

В качестве примера способа комплексного освоения месторождения горючих сланцев предлагается схема освоения Дмитриевского геологического участка Барзасского геолого-экономического района Кузбасса. Месторождение включает пласт горючих сланцев мощностью пачек 35-40 м, залегающий неглубоко от дневной поверхности. При детальном изучении вещественного состава сланцев в золошлаковом материале пласта выявлено содержание оксида магния более 10% (что выше промышленной нормы на извлечение) и другие химические элементы в меньших концентрациях при зольности 64% (Патраков Ю.Ф. Характеристика горючего сланца Дмитриевского месторождения Кузбасса / Ю.Ф. Патраков, Н.И. Федорова // Химия твердого топлива. - 2008 - №4. - С.3-6).

Пласт горючих сланцев разрабатывают открытым способом 1. Добытое полезное ископаемое доставляют на завод полукоксования. Здесь из горючих сланцев извлекают металлические предметы, попавшие в них при добыче. Сланцы дробят, сортируют, промывают, а затем направляют в печь 2 для термической переработки в виде пиролиза при температуре 500-550°C. В результате термической переработки из органической массы горючих сланцев образуются летучие продукты пиролиза, которые направляют на конденсацию, фракционирование и разделение и получают при этом топливный газ и жидкие углеводороды - товарные продукты. Отходы пиролиза (полукокс), содержащие зауглероженную часть органической массы и минеральную массу горючих сланцев, удаляют из печи и в качестве низкосортного органического топлива направляют на сжигание в топку кипящего слоя промышленного котельного агрегата 3. Промышленный котельный агрегат, преобразуя теплоту, полученную при сжигании отходов пиролиза, вырабатывает тепловую энергию в виде насыщенного или слабо перегретого водяного пара (товарный продукт), горячей воды (товарный продукт) и горячих дымовых газов. Последние при температуре 600-800°C направляют на пиролиз сланцев в качестве греющего теплоносителя, т.е. на собственные нужды.

Шлакозоловые отходы от сжигания отходов пиролиза содержат более 10% оксидов магния (MgO); их удаляют из топки и направляют на химическую переработку 4. В результате химической переработки шлакозоловых отходов, например, по способу (Пат. №2302474 Российской Федерации / Способ получения магния из золы от сжигания бурых углей. Опубл. 20.02.2007) получают магний - товарный продукт, строительные материалы, например гипс, и минеральные удобрения, которые также являются товарными продуктами.

Таким образом, в результате переработки добытых горючих сланцев может быть получено несколько видов товарной продукции (топливный газ, жидкие углеводороды, водяной пар, горячая вода, магний, строительные материалы, минеральные удобрения), часть из которых - из отходов. Это свидетельствует о повышении эффективности комплексного освоения месторождения горючих сланцев, т.е. о достижении цели изобретения.

Источники информации

1. Пат. №2100588 Российской Федерации / Способ получения электроэнергии при бесшахтной углегазификации и/или подземном углесжигании. Опубл. 1997.12.27 (аналог).

2. Патраков Ю.Ф. Характеристики горючих сланцев и богхеда Оленекского района Ленского бассейна / Ю.Ф. Патраков, Н.И. Федорова // Химия твердого топлива. - 2009. - №3. - С.3-8.

3. Пат. №2448250 Российской Федерации / Способ комплексного освоения месторождения энергетических углей. Опубл. 20.042012, бюл. №11 (прототип).

4. Патраков, Ю.Ф. Характеристика горючего сланца Дмитриевского месторождения Кузбасса / Ю.Ф. Патраков, Н.И. Федорова // Химия твердого топлива. - 2008 - №4. - С.3-6.

5. Пат. №2302474 Российской Федерации / Способ получения магния из золы от сжигания бурых углей. Опубл. 20.02.2007.

Способ комплексного освоения месторождения горючих сланцев, включающий детальное изучение вещественного состава пласта, выявление ценного химического элемента, подлежащего попутному извлечению, добычу горючих сланцев, их обогащение до получения концентрата ценного химического элемента, подготовку концентрата к сжиганию, превращение ценного элемента в его химические соединения сжиганием концентрата в топке котельного агрегата, извлечение этих соединений и восстановление ценного элемента, отличающийся тем, что при выявлении повышенного содержания магния в горючих сланцах обогащение добытых горючих сланцев до получения магнийсодержащего концентрата осуществляют их пиролизом с получением топливного газа и жидких углеводородов в качестве товарных продуктов, магнийсодержащий концентрат сжигают в топке кипящего слоя промышленного котла с получением тепловой энергии, оксида магния - сырья для восстановления магния, а при восстановлении магния - строительных материалов и минеральных удобрений в качестве товарных продуктов, причем часть тепловой энергии, полученную в виде горячих дымовых газов, направляют на пиролиз сланцев.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области переработки органосодержащих отходов, в том числе илистых отходов бытовых сточных вод, животноводческих комплексов и птицефабрик для получения горючих продуктов, сырья для производства строительных материалов и удобрений для мелиорации почв, и может использоваться, в частности, на станциях очистки сточных вод в коммунальном хозяйстве и на животноводческих комплексах.

Изобретение относится к области переработки твердых бытовых, промышленных, медицинских и других отходов и может быть использовано в народно-хозяйственном комплексе при обезвреживании и уничтожении отходов.

Изобретение относится к устройствам для переработки твердого спекающегося топлива, преимущественно твердых бытовых отходов, а также может быть использовано для переработки торфа, низкосортного угля, отходов деревообработки.

Изобретения могут быть использованы в области промышленной переработки горючих углерод- и углеводородсодержащих продуктов. Способ переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов включает последовательную послойную переработку шихты в реакторе в присутствии катализатора.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в котельных агрегатах для утилизации птичьего помета, в том числе непосредственно на птицефабриках с целью выработки тепловой и электрической энергии, а также получения золы как ценного минерального удобрения.
Изобретение относится к области переработки, обезвреживания и утилизации твердых бытовых отходов. Для термической утилизации отходов бурят скважину, проводят газификацию органических компонентов отходов при помощи контролируемого нагрева и подачи топлива с получением синтез-газа и его последующим выводом.

Изобретения могут быть использованы в сельском хозяйстве и в деревообрабатывающей промышленности. Способ термической переработки органосодержащего сырья включает загрузку сырья и его горизонтальное перемещение поршнем (2) по длине трубы через камеры конвективной сушки (3), пиролиза (4), конденсации (5).

Изобретение относится к способам переработки несортированных твердых бытовых отходов (ТБО) посредством пиролиза и газификации в печи-реакторе с целью получения горючего газа и может быть использовано для термического уничтожения ТБО, хранящихся на полигонах крупных населенных пунктов.

Изобретения могут быть использованы для утилизации твердых бытовых отходов, отходов деревообработки, сельскохозяйственного производства и пищевой промышленности, а также для переработки твердых низкокалорийных продуктов, содержащих органическую составляющую.

Изобретение относится к области переработки твердых бытовых и промышленных отходов с получением в качестве конечного продукта синтез-газа. Способ разрушения углеродо- и азотосодержащего сырья включает подачу углеродо- и азотосодержащего сырья в цилиндрический корпус, нагревание его, создание разрежения во внутренней полости корпуса, вывод газа и выгрузку зольного остатка.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке руд, в частности алмазосодержащих, залегающих в виде целиков за контуром карьера непосредственно под ответственными объектами.
Изобретение предназначено для использования в гидротехническом строительстве, в частности для создания дамб хвостохранилищ в районах со значительной техногенной нагрузкой на водные объекты.

Изобретение относится к горной промышленности. Техническим результатом является повышение эффективности отработки маломощного пласта за счет повышения извлечения полезного ископаемого из недр регулярной прорезкой междукамерных целиков и обеспечения эффективного проветривания и удаления пыли из рабочей зоны машинистов выемочной машины и самоходного транспортного оборудования в отработанное пространство.

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при открыто-подземной разработке угольных пластов. Способ включает формирование промплощадок, с которых проводят наклонные вскрывающие выработки по границам каждой панели на глубину контурной границы разреза.

Изобретение относится к горному делу, в частности к проведению вскрывающих наклонных горных выработок для отработки угольных пластов. Техническим результатом является совмещение проведения устья и части выработки - ствола по наносам с оснащением промплощадки и увеличение скорости проведения стволов по наносам с исключением трудоемкого ручного труда.

Изобретение относится к горному делу, в частности к разработке полезных ископаемых открытым способом, и может быть использовано при отработке глубоких месторождений вытянутой формы в плане.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при добыче и переработке руд и других твердых полезных ископаемых наклонных и крутопадающих месторождений.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке открыто-подземным способом мощных крутопадающих ценных рудных тел. Техническим результатом является уменьшение потерь и разубоживание при отработке прибортовых запасов руды от налегающих пород.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам ведения горных работ. Техническим результатом является разделение укладываемых в отвал пород на различные типы, обеспечение сохранности полезных свойств складируемых пород, сокращение времени на подготовку отвала при его последующей разработке в качестве техногенного месторождения.

Изобретение относится к горному делу, в частности к комплексному освоению угольного месторождения. Техническим результатом является повышение эффективности комплексного освоения угольного месторождения.

Изобретение может быть использовано в области переработки сланца для получения энергетического и технологического газов и химических продуктов, таких как метилтиофен, тиофен, бензол.

Изобретение относится к горному делу, в частности к комплексному освоению месторождения полезных ископаемых, и может быть использовано при освоении месторождения горючих сланцев, содержащих ценные химические элементы, например магний. Техническим результатом является повышение эффективности комплексного освоения месторождения горючих сланцев. Способ включает детальное изучение вещественного состава пласта, выявление ценного химического элемента, подлежащего попутному извлечению, добычу горючих сланцев, их обогащение до получения концентрата ценного химического элемента, подготовку концентрата к сжиганию, превращение ценного элемента в его химические соединения сжиганием концентрата в топке котельного агрегата, извлечение этих соединений и восстановление ценного элемента. При выявлении повышенного содержания магния в горючих сланцах обогащение добытых горючих сланцев до получения магнийсодержащего концентрата осуществляют их пиролизом с получением топливного газа и жидких углеводородов в качестве товарных продуктов, магнийсодержащий концентрат сжигают в топке кипящего слоя промышленного котла с получением тепловой энергии, оксида магния - сырья для восстановления магния, а при восстановлении магния - строительных материалов и минеральных удобрений в качестве товарных продуктов, причем часть тепловой энергии, полученную в виде горячих дымовых газов, направляют на пиролиз сланцев. 1 ил.

Наверх