Способ подземного разделения угля и воды

Способ подземного разделения угля и воды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к угольной промышленности и м.б. использовано при добыче угля гидравлическим и механогидравлическим способом. Цель - повышение качества продуктов разделения. Способ включает гидротранспорт, классификацию с обезвоживанием угля на мелкий, средний и крупный классы, фильтрацию угля . На фильтрацию поступает мелкий класс. Фильтр формируют из среднего класса. Затем мелкий и средний классы объединяются и направляют на сушку. Перед фильтрацией мелкий класс сгущают последовательно в шламоотстойнике и гидроциклоне. Это позволяет повысить эффективность фильтрации и всего процесса разделения угля воды. Содержание угля в фильтрате уменьшается. Это позволяет использовать воду в замкнутом цикле без вывода нз поверхность и дополнительного осветления. 1 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4805144/03 (22) 23,03.90 (46) 15.03.92 Бюл. № 10 (75) Б.Я.Ледовский, Б.Г.Никишичев, С.И.Лавров и О.В.Михеев (53) 622.7.05 (088.8) (56) Беншхауг Ф., Мейрер Х. Способы разработки наклонных пластов без крепления очистного забоя. — Глюкауф, 1980, ¹ 18, с. 6.

Авторское свидетельство СССР № 1065605, кл. В 03 В 9/00, Е 21 С 45/00, 1982. (54) СПОСОБ ПОДЗЕМНОГО РАЗДЕЛЕНИЯ

УГЛЯ И ВОДЫ (57) Изобретение относится к угольной промышленности и м,б. использовано при добыче угля гидравлическим и

Изобретение относится к угольной промышленности, в частности к способам подземной переработки угля, применяющимся при добыче угля гидравлическим и механогидравлическим способом, Известен способ подземной переработки угля, в котором уголь из забоя транспортируется водой в открытых желобах до квершлага, где производят отделение угля крупностью+10 мм и его погрузку в вагонетки, а уголь крупностью -10 мм подают на грохот, где осуществляют классификацию по классу 0,5 мм и предварительное обезвоживание класса 0,5-10 мм, который направляют в обезвоживающую центрифугу.

Обезвоженный осадок после центрифуги смешивают с углем класса+10 мм и выдают на поверхность механическим способом.

Подрешетный продукт грохота вместе с фу„„ЫЛ,, 1719083 А1 (я)з В 03 В 9/00, Е 21 С 45/00 механогидравлическим способом. Цель— повышение качества продуктов разделения.

Способ включает гидротранспорт, классификацию с обезвоживанием угля на мелкий, средний и крупный классы, фильтрацию уг ля. На фильтрацию поступает мелкий класс.

Фильтр формируют из среднего класса. 3атем мелкий и средний классы объединяются и направляют на сушку. Перед фильтрацией мелкий класс сгущают последовательно в шламоотстойнике и гидроциклоне. Это позволяет повысить эффективность фильтрации и всего процесса разделения угля воды.

Содержание угля в фильтрате уменьшается.

Это позволяет использовать воду в замкнутом цикле без вывода на поверхность и дополнительного осветления, 1 ил. гатом центрифуги направляют в гидроциклон, сгущенный продукт которого с содераа В жанием твердого до 500 г/л углесосами 4 выдают на поверхность, а осветленную воду с содержанием твердого до 10 г/л направ- ) ляют в очистной забой. О

Однако данный способ сложен и требу- (ф

- ет применения центрифуг для обезвожива- Ъ ния класса угля 0,5 — 10 мм. Кроме того, для обработки угольнои пульпы с содержанием ) И твердого 300 — 500 г/л необходимы дополни- и тельные затраты по ее выдаче и обработке на поверхности. Не решен вопрос замкнутого цикла осветления воды под землей с углем класса -0,5 мм.

Наиболее близким к изобретению является способ подземной переработки угля, включающий гидротранспорт, классификацию с обезвоживанием угля по крупности на

1719083 мелкий, средний и крупный классы, фильт- ления угля класса 1-13 мм. И все это осложрацию мелкого класса на фильтре, сформи- няется еще неравномерностью поступления рованном из среднего класса, и соотношения угля и воды в пульпе. Поэтому обьединение с ним, сушку обьединенного эффект фильтрования сводится к нулю. Очепродукта и вывод крупного и объединенно- 5 видно, по этим соображениям оборот техного продукта. логической воды не замыкается полностью По этому способу угольная пульпа из в шахте и вода выдается для осветления на забоя транспортируется водой в открытых поверхность, предусматривается только нежелобах до классификационно-обезвожи- которая часть воды для оборота в шахте. вающей установки, где уголь класса+13 мм 10 Осветление воды на поверхности, кроме отделяют на грохоте с влажностью 87 и увеличения затрат на добычу угля за счет направляют в бункер. А уголь крупностью перекачивания на поверхность и обратно, -13 мм направляют на дуговое сито, где осу- требует сооружения и содержания технолоществляют классификацию по классу+1 мм гии осветления воды на поверхности, котои обезвоживание угля класса 1-13 мм. Из 15 рая к тому же ухудшает экологическую угля класса 1-13 мм формируют на движу- обстановку поверхности шахт и окружающейся перфорированной поверхности слой щей среды, фильтрации. Подрешетная вода с углем Цель изобретения — повышение качесткласса -1 м равномерным потоком поступа- ва продуктов разделения угля и воды. ет на движущийся фильтрующий слой. При 20 Указанная цель достигается тем, что прохождении через сформированный слой мелкий класс перед фильтрацией подвергаугля основная масса твердых частиц задер- ют двухстадийному сгущению в шламоотживается в слое, в результате в технологи- стойнике и гидроциклоне. ческой воде содержание твердого не Предварительно перед подачей мелкого превышает 10 г/л. Полученный при фильт- 25 класса продукта на фильтр, сформированрацииосадоксвла>кностью25-30 g направ- ный иэ второго продукта, мелкие классы ляется в бункер, откуда подается в классификации частично сгущают перелиаэродинамическую трубу, где подвергается вом воды из шламоотстойника с дальнейдинамическому воздействию воздушным шим повторным сгущением путем потоком. В качестве воздушного потока ис- 30 прохо>кдения через горизонтально-всасыпользуется исходящая вентиляционная вающее устройство и гидроцклон, Мелкий струя воздуха. Влажность угля после воз- продукт с водой поступает в отстойник для душной сушки не превышает 8;,. Техноло- сбора шлама, откуда вода переливом постугическая вода собирается в зумпфе и либо пает в водосборник для нарезных забоев, частично замыкается в шахте, либо откачи- 35 Горизонтальное всасывающее устройвается на поверхность углесосами. ство располагается у дна шламоотстойника

Однако, данный способ не обеспечива- и позволяет забрать осадок с нижней его ет надежности формирования равномерно- стороны и tlo площади. Конструкция гориro .слоя угля на перфорированной зонтально-всасывающего устройства обесповерхностииэ-заизменениясоотношения 40 печивает его работу при полном его поступления воды и угля из забоя за период закрытии осадком угля сверху из-за нахожвыемки. Не обеспечивается синхронность дения всегда под самозаливом изнутри. движения перфорированной поверхности Гидроциклоны позволяют разделять уголь обьему поступаемой воды и угля, Кроме то- по граничной крупности 0,05 мм и менее при

ro, расход воды с углем класса -1 мм при 45 поступлении с водой классаугля-0,5мм или гидроотбойке угля 70 т/ч в забое дает кон- -1 мм и более, содержание твердого в осадке систенцию 1:54,7 при добыче 35 т/ч — гидроциклона может обеспечиваться в пре1:109.4. При таком расходе воды и обьеме делах 300-900 г/л, Консистенция осадка рефильтра из угля класса 1-13 мм соответст- .гулируется подбором насадка. Сгущенный венно 21,28 т/ч и 10,64 т/ч вода будет вы- 50 продукт класса -1 мм подают на.фильтр иэ мывать даже. частицы угля, идущие с второго продукта классификации, который подрешетным продуктом дугового сита. Не- находится в бункере. возможно дуговым ситом распределить На чертеже представлена технологичебольшой поток воды на значительной пло- скал схема осуществления предлагаемого щади для снижения скорости поток уголь- 55 способа разделения угля и воды. ной пульпы с классом угля 0 — 1 мм. Средняя Способ осуществляется следующим обскорость поступления угля класса 1-13 мм разом. составляет 0,00455 мз/с, а воды на фильтра- Угольная пульпа по желобам поступает цию с углем класса -1 мм — 0,1435 м /с, что на классификационно-обезвоживающий во много раэ превосходит скорость поступ- комплекс, где уголь класса -13 мм обезвожи1719083

30 наклоном 15 — 20О. B процессе транспортирования угля питателем 8 в бункер 9 на аэродинамическую сушку 10 происходит дополнительное обезвоживание угля до 2530% даже при сгущении угля в гидроциклонах менее 550 г л. Вода; выносимыми частицами угля из-под бункера 7, питателя 8 и от сушки 10 поступает в шламоотстойник 4. Вода из гидроциклонов с классом угля -0,05 мм поступает в водосборник 11 с содержанием твердого в воде 4, 17 г/л, откуда поступает в забой. Регулирование величины накопления класса —.0,05 мм в оборотной воде производится сменой диаметра насадков гидроциклонов. С увеличением диаметра отверстия насадков крупнозернистый материал получается более разжиженный, но одновременно снижается содержание твердого в сливе.

Контрольное обезвоживание в этом случае производится на питателе 8, принимающем уголь из бункера-фильтра.

Пример. Из забоев поступает пульпа в объеме воды 500 м /ч и 70 т/ч угля. Уголь з класса+13 мм обезвоживается на первом по ходу движения пульпы пластинчатом пита35

50 вается на пластинчатом питателе 1 до влажности 6-12% со встроенными шпальтовыми ситами или грохоте и направляется на отгрузку. Подрешетный продукт 0 — 13 мм направляется на второй пластинчатый питатель 2 со шпальтовыми ситами или грохот, где обезвоживается класс угля 1 — 13 мм . до влажности 11-12% и поступает в бункерфильтр 3. Подрешетная вода с углем класса

-1 мм направляется в шламоотстойник 4, где частично сгущается пульпа переливом воды, используемой для проходки выработок со смывом.у-ля из забоя, затем через горизонталььч е ч".асывающее устройство шла= мовым насосом 5 подается на гидроциклоны 6 для сгущения с граничной крупностью разделения 0,05 мм до 700 г/л.

Сгущенный шлам класса 0 — 1 с 20% класса

-0,05 мм подается. в бункер-фильтр 3. Гидроциклонами можно выводить до 60% класса угля -0,05 мм. Гри прохождении через фильтрующий наклонный слой угля в бункере масса твердых частиц задерживается в слое фильтрации, а вода дренирует и стекает по наклонной поверхности бункера-фильтра.

Во избежание забивки поверхностного слоя фильтра мелкими классами при .необходимости производится разрыхление угля вибратором, воздухом или выпуском угля из фильтра 3 с помощью качающего питателя

ПКЛ-1 7 со встроенным в днище ситом для стока свободной воды. Питэтель ПКЛ-1 подает уголь на движущееся полотно питателя

8 из шпальтовых сит со щерью 0,3 мм и теле со встроенными шпальтовыми ситами со щелью 13 мм или грохоте в обьеме 36,82 т/ч при выходе по ситовому анализу 52,6% и идет в отгрузку с влажностью 6 — 12%. Подрешетная вода с углем класса 0 — 13 мм, в объеме 33,18 т/ч(47,4%) идет на второй пластинчатый питатель со щелью 1 мм или гро.хот. Откуда уголь класса 1 — 13 мм с влажностью 11 — 12% поступает в бункерфильтр в обьеме 21,28 т/ч (30,4%). Подрешетная вода с углем класса 0 — 1 мм в обьеме

11,9 т/ч (17%) поступает в шламоотстойник.

Из шламоотстойника частично вода переливом поступает в водосборник для создания среднего напора для смыва угля в нарезных забоях в объеме 150 м /ч. Сгущенная пульз па из шламзптстойника забирается горизонтальным в ась;вающим устройством и с помощью шламового насоса подается на два параллельно работающих гидроциклона ГЦ вЂ” 500 с граничной крупностью разделения угля 0,05 мм, Сгущенная пульпа в гидроциклонах до 700 г/л подается в бункер-фильтр с углем класса 1 — 13 мм, при этом в сгущенном продукте гидроциклона содержится угля класса -0,05 мм 20% от поступления на гидроциклон. Гидроциклоны могут обеспечить вывод класса -0,05 мм до 60%.

Неснижаемый запас угля в бункере для фильтра не менее чем на 0,25 — 0,5 ч работы гидроучастка по приему угля класса 0 — 13 мм в бункере в объеме 8,5 — 17 т. Величина слоя угля в бункере визуально регулируется через смотровое окно сбоку бункера в объеме, необходимом для фильтрации воды. Во избежание заливания слоя с поверхности угля в бункере углем класса 0-1 мм производится рыхление угля в бункере вибратором, либо воздухом или просто выдачей угля каоающимся питателем ПКЛ вЂ” 1 со встроенными в днище ситами со щелью 0,3 мм для тока свободной воды. Из бункера уголь с помощью ПКЛ вЂ” 1 поступает на 3-й пластинчатый питатель со шпальтовыми ситами со щелью 0,3 мм для доведения контрольной влажности 25 — 30%.

При прохождении через фильтрующий слой угля масса твердых частиц задерживается в слое угля класса 1-13 мм. При сгущении пульпы до 700 г/л на фильтрацию подается 10,44 т угля в час с обьемом воды

7,55 M /ч, при этом содержание воды OT общего обьема поступающего угля и воды в бункер 23,4%. Г1ри сгущении пульпы до 500 г/л на фильтрацию с углем класса 0 — 1 мм поступает 14 м /ч воды. что составляет соз держание воды 33.8%, При снижении сгущаемой пульпы после гидроцик она менее

500 г/л контрольное обезвоживан, до 25—

1719083

30 производится на пластинчатом питателе со щелью 0 3 мм.

Вода с выносимыми частицами угля изпод бункера-фильтра, питателя со щелью

0,3 мм из-под воздушного циклона поступает в шламоотстойник, где смешивается с водой от пластинчатого питателя класса 0—

13 мм и снова поступает через циклоны на фильтрацию. Вода от гидроциклонов с углем класса -0,05 мм в количестве 80 от всегочасового объема угля этого класса 1,46 т/ч поступает в водосборник для подачи воды насосами в забой, Содержание твердого в воде 4,17 г/л, При выводе циклонами класса -0,05 мм до 40 — 60 содержание твердого составит 2 65 г/л, за счет накопления в оборотной воде 5,3 г/л, Содержание твердого в сливе гидроциклонов регулируется сменой диаметра насадков. При. сгущении 380 г/л контрольное доведение влаги до 25-30 производится на пластинчатом питателе под бункером со щелью 0,3 мм.

Обезвоживание угля на участке позволяет внедрить гидродобычу угля на шахтах с традиционной технологией добычи угля, причем гидроотбойк позволяет производить выемку угля самых нарушенных запасов, в т.ч. списанных, где невозможно применить обычную механизацию или ее применение экономически невыгодно. Площадь отрабатываемых заходов в плане пласта (4 х 5)-(6 х 15) м, выработанное пространство не крепится, для доставки угля на участке используется самотечный гидротранспорт. Иэ-за отсутствия дробилок, углесосов и напорного гидротранспорта угля на поверхность нет измельчения угля, что позволяет сохранить классы угля на уровне отбойки на BB. При необходимости можно разделять уголь по классам, обеспечивая реализацию оо классам, использовать транспортную систему обычной шахты для доставки обеэвоженного угля, а для доставки материалов и оборудования на гидроучасток сохранить уклон выработок для обычного транспорта. Ввести учет добычи угля при гидродобыче. Обеспечить влажность отгружаемого угля на уровне 8 j, при необходимости смешивая с сухим углем обычной технологии. Снижение содержания твердого е воде увеличивает моторесурс насосов. Применение последовательной работы насосов на 480 м вод. ст. и 840 м вод. ст. позволяет подавать в забой три ступени давления до 480, 840 и

1320 м вод. ст. в зависимости от изменения крепости угля от 0,5 до 1,5 (2)..Снижается энергоемкость гидродобычи до 30-40 квт/ч на 1 т угля. При этом обеспечивается экологически чистая технология гидродобычи беэ выдачи пульпы на поверхность. Огпадает необходимость .сооружения обезвоживающего комплекса на поверхности шахт, а некоторые горные выработки используются для размещения оборудования комплекса обезвоживания. Кроме того, можно производить даже обогащение угля на гидроучастке. Накопление высокозольных илов можно испольэовать для эаиловки выраба10 танного пространства на пожароопасных пластах. Для захоронения илов можно испольэовать выработанное пространство очистных работ, Для тонкого осветления воды от илов при чистке эумпфов можно воду фильтровать через выработанное пространство, либо в выработанном пространстве, в старых или специальных выработках устраивать отстойники. На пожароопасных пластах наличие воды и оборудования

20 обеспечивает непрерывную, либо периодическую пода у воды в выработанное пространство для постоянного поддержания влажности, а при необходимости и целенаправленной подачи воды в очаг пожара. Гид25 ротранспорт обеспечивает более высокие темпы проведения подготовительных выработок. Комплексы такого типа окупаются за

1 — 2 г работы с запасами не менее 0,5 млн т, кроме того, позволяют производить выемку

30 запасов угля ниже гидравлического уклона для самотечного гидротранспорта угля, перекачивая только шламы на единый комплекс осветления воды, тем самым обеспечивает возможность производить вы35 емку запасов угля в разных местах шахтного поля. Применить простое серийно изготовляемое обоудование. Стоимость оборудования гидроучастка около 200-3000 тыс. руб, Не требуется применения механизираванных комплексов, а последние требуют создания заводов в стране по их изготовлению, на что идет тот же уголь и металл.

Зэтраты по обезвоживающему комплек40

Экономический эффект за 1 г работы достигает 0,5-1 млн руб в год, Добыча гидрокомплекса находится на уровне до 1000 т угля в сутки, Гидрокомплекс обеспечивает воэможность автоматизации процесса обезвоживания угля и осветления воды серийно изготовляемого оборудования с замкнутым подземным циклом водоснабжения.

Формула изобретения

Способ подземного разделения угля и воды, включающий гидротранспорт, класси45 су 1-1,5 млн. руб, себестоимость 1 т угля в целом по гидрокомплексу 2-4 руб. Себестоимость 1 т угля по гидрокомплексу на крутых пластах ниже, чем с обычной технологией, на 10-20 руб, на пологих пластах на 3-5 руб.

1719083

Ке+ 1Ум

Составитель Е. Киселева

Техред М.Моргентал Корректор С. Шевкун

Редактор M. Товтин

Заказ 724 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 фикацию с обезвоживанием угля по крупности на мелкий, средний и крупный классы, фильтрацию мелкого класса на фильтре, сформированном из среднего класса, и объединение с ним, сушку обьединенного продукта и вывод крупного и обьединенного продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения качества продуктов разделения угля и воды, мелкий класс перед фильтрацией подвергают двухстадийному

5 сгущению в шламоотстойнике и гидроциклоне.