Способ тушения породных отвалов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИХРЕСПУБЛИН 8016295 А 1(51)5 Е 21 Р 5/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ше да ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Донецкий политехнический ццст 1(56) Вбарщик 11.П. и др. О роли микроорганизмов в процессах окисленияугля и горных парад, Разработка местарождений полезных ископаемых; Геси,Иежвед. научна-техцич, сб;, 1980,вып.56, с.3-8,Авторское свидетельства СССРР 1093824, кл. Е 21 1", 5/00, 1984.(54) СПОСОБ ТУРГ 11 ИЯ ПОВОДШЕ ОТВАЛОВ(57) Изобретение относится к гарномуделу и может быть использовано длятушения и рекультивации породныхотвалов угольных шахт, разрезан иобогатительных фабрик, Цель изобретения - повышение эЛАективцости тушения и создание ца отвале пладарадИзобретение относится к горному делу и может быть использовано для тушения и рекультивации породных отвалов угольных шахт, разрезов и обогатительньсс фабрик.Целью изобретения является повыние эЬФектиннасти тушения и созние на отвале плодородного слоя,Ба чертеже представлена установка для тушения породного отвала.Установка состоит из двух нагнетательных и одной всасывающей систем Одна нагнетательная система предназначена для обработки известковой су ного слоя. Для этого производят обработку горцоц массы известковой суспензией (ИС) на глубину 1-1,5 м отповерхности отвала с одновременнымвакуумираванием межкусковаго пространства отвала и изолированным отводом газов ц паров в накопительнуюемкость. После астывания ИС при отключенных системах накуумированияи тушения отвала определяют н породеповерхностного слоя содержание сер",цой кислоты и обрабатывают поверхностный слой аммиаком и количестве43 г аммиака на 98 г серной кислоты. При осуществлении данного способа происходит тушение породы инейтрализуется в цей вредное. вещество - серная кислота, с образованием под действием аммиака азотногоудобрения, т.е. создается слой породы, пригодный для рекультивации отдала без отсыпки инертных материалов и грунта. 1 ил. спенэией породы на глубине не мене 1-1,5 мм ат поверхности отвала, другая - для обработки породы аичиаком в поверхностном слое его, Всасывающая система предназначеня для вакуумирования породного отвала.Система нагнетания в отвал известковой суспензии состио тиэ смесительной емкости 1 для приготовления известковой суспензии, насоса 2, который подает под данпением суспенэию изсмесительной емкости 1 к месту ту"шения горной массы, нагнетательцого трубопровода 3, предназначенного длятранспортировки 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 нагнетательной 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, всасывающего 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.ЭСистема обработки породы в поверх.ностном слое отвала аммиаком состоит из емкбсти 10 с аммиаком, устройства 11 для регулирования давления45нагнетания аммиака, нагнетательного аммиачного трубопровода 12, инъекторов 13 - отрезков труб диаметром 40-45 мм и длиной 1,5-2 м с перфорацией наконцах, 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 55в 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 оно - 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 отняла 14 забивают в него на всю длину инъекторы 4 и 13 на расстояйии 2-4 и одни от других ивсясывающий патрубок б .на расстоянии неменее 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 и вакуумирования его и проводят тушение породы в слое 15 отвала 14 по известной схеме.В смесительной емкости 1 готовят 57.-ную известковую суспензию. Затем включают в работу насос 2 (типа 1 Вили ЦНС), Из смесительной емкости 1 насос 2 подает под давле нием до 1 МДа известковую суспензию по нагнетательному трубопроводу 3 к двум-четырем инъекторам 4, забитым 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, Межкусковое пространство . слоя 15 в отвале 14 оказывается заполненным твердьпя веществами новообразования.Одновременно с обработкой горноймассы известковой суспензией проводят вакуумирование внутреннего пространства отвала 14. Включают в рабрту вакуум-насос 5,(типа ЖВН). При этом во всасывающем патрубке б, вса- .5аывающем 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, поступаютво всасывающий патрубок 6 и всасывающий магистральный трубопровод 7. Пары в трубопроводе 7 .коиденснруются и вода удаляется из него через водоотделитель 8. Газообразные продуктыгорения породы поступают в накопительную емкость 9. За счет интенсивной теплоотдячи происходит охлаждение породы н слое 16, Бягодяря образованию воздухонепроницаемого слоя 15 пр едотврящяются под соси ятмосАер ног овоздуха внутрь отваля 14. Поэтому горение породы в отвале прекращается.Процесс нагнетания известковой суспензии в горную мяссу ниже ня 11,5 м от поверхности отваля контролируют по вытеканив ое пз открытых инъекторов 13. При появлении суспензкив этих инъекторях нагнетание ее вгорную массу в окрестности их прекращают, В процессе тушения отвала инъекторы 4 переустянявлнвяют вблизи ннъекторов 13 для того, чтобы создать .сплошнув зону потушенной породы под ее поверхностньм слоем 16, предназначенные для рекультивации. После остывания породы в зоне тушеиия отключают системы нагнетания в отвал известковой суспензии и вакуумирования его, В поверхностном слое 16 отва 1 а 14 отбирают с помощью кернонаборника пробы породы и, производя .технический анализ лаборяторньм путем, определявт содержание в ней сульйятной серы ББ 0 ( ).Содержанке серной кислоты (Н о ) в определенной массе породы (ч) определяют расчетом по известным молярным массам НБ 04 (И 11 о, = 98 г) и98 БЮ пр БО (М "0 = .6 г): рд -- - ,.4 Ы 4Нз 50496Предусматривают подачу в определенную массу породы количество аммиака из расчета 34 г ИН на 98 г НБО 4, Затем присоединяют инъекторы 13 к .нагнетательному аммиачному трубопро 95626воду 12 и вклвчавт в работу устройство 11 для регулирования дагл.ениянагнетания аммиака. Через устройство 11 подают аммиак из емкости 10по нагнетятельному 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 межкусковомпространстве к поверхности его, взаимодействует с содержащейся там сер 1 15 ной кислотой: НБО 4 + 2 ЯН =(14 Н 4 ) БОф э 11 ри этом В межкус ковомпространстве породы, в трещинах и порах ее образуется азотное удобрениесернокислый яммоний (МН,)БО 4. Поверхностный слой 16 потушенной породы оказывается насыщенным высококачественным азотным удобрением и всвязи с этим пригодным для произрастания трав и кустарников.25 При использовании газообразногоаммиака емкость 10 - сосуд, работаю.- щий под давлением, устройство 11пожяв%ш редуктор. В этом случаерасход, аммиака и давление нагнета ния его в породу устанавливают регулировкой понижявщего редуктора. Нагнетание в породу аммиака происходитпод действием избьточного давленияего л емкости 10, При использованииаммиачной воды (раствора аммиака вводе) емкость 10 - сосуд, работающийпри атмосферном давлении, устройство 11 - нягнетятельньш насос типа1 В. В этом случае насос 11 подает 10 из емкости 1 О по нагнетательному аммиачному трубопроводу 12 через инъекторы 13 в подчеркостьй. слой 16 отвала 14 аммиачную воду. Реакция взаимодействия аммиака с серной кисло той экзотермическая. Выделение впроцессе нейтрализации серной кислоты тепла - 1,63 ГДж на 1 т(ВИ 4)БО 4, а также тепла разбавлениясерной кислоты водой - О, 28 ГДж на 50 1 т (ИН 4)БО обеспечивает значительное упарквяние воды. Практическииспаряется 400-500 л воды на 1 т(ЯН) БО 4,.Согласно стихометрии процесса окисления и выщелачивания пирита, припревращениях этого минерала в копичестве 2,5 Х в 1 кг горной породы может содержаться 15 кг НБО 4 Длянейтрализации такого количества серСоставитель И.Федяеваандор Техред Л. Кравчук Редакт ректор И,Муск Заказ 422 Тираж 281 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно"издательский комбинат Патент , г.ужгород, ул. агар1 11Г ина 10 71629562 а ной кислоты требуется 5, 2, кг ЮН. При и паров в накопитепьную емкость, этом в свободном объеме 1 кг породы отличающийся тем, что, с образуется 20,2 кг азотного удобре- целью повышения эективности процесния сернокислого аммония, необходимо са тушения и создания на отвале плого для развития растений. дородного слоя, известковую суспензиюнагнетают в горную массу на глуби- Ф о р м у л а и,з о б р е т е й и я . ну 1"1,5 м от поверхности отвала, аСпособ тушения породных отвалов, после ее остывания при отключенных . включающий обработку горной массы изнагнетательной и всасываюшей систе, вестковой суспенэией с помошью нагие- мах. определяют в породе поверхност тательной системз,.одновременно ва- ного слоя содержание серной кислоты ,куумирование межкускового простран-и обрабатывают поверхностный слой ам-ства отвала посредством всасываюцей миаком иэ расчета 34 г аммиака насистемы и изолированный отвод газов 15 98 г серной кислоты.