Обезвоживание горной массы и осветление технологической воды. 1. Общие сведения 2. Оборудование для обезвоживания угля и породы в подземных условиях. 3. Оборудование для осветления технологической воды в подземных условиях. 4. Опыт промышленного применения технологии обезвоживания угля и осветления технологической воды. 4. 1. Схемы обезвоживания угля, породы и осветления технологической воды.
Общие сведения и понятия. При гидромеханизации горных работ горная масса из забоя выдается в виде гидросмеси, состоящей из полезного ископаемого, породы и воды, которая в дальнейшем должна быть разделена на полезное ископаемое, породу и воду определенного качества. Воду можно использовать при необходимости в обороте или сбросить в водоемы, реки, озера и т. д. Эти процессы могут выполняться в непосредственной близости от забоя, в том числе и в подземных условиях или на специальных обезвоживающих или обогатительных фабриках, расположенных непосредственно у горного предприятия или на территории потребителя полезного ископаемого.
На основании проведенных экспериментальных исследований и опыта промышленного применения гидромеханизации для проведения выработок на шахтах с обычной технологией добычи подтверждена возможность решения вопросов обезвоживания горной массы и осветления технологической воды в подземных условиях. При этом возможно повторное использование этой воды в качестве технологической при условии выполнения допустимых технических норм наличия в воде взвешенных частиц. Перспективным ожно читать м с применение комплексов обезвоживания горной массы и осветления технологической воды в подземных условиях при гидродобыче на шахтах с обычной технологией. Это диктуется необходимостью повторного использования технологической воды при ограниченной возможности ее пополнения.
Общие положения и показатели, характеризующие продукт обезвоживания. Обезвоживание – процесс удаления воды из полезного ископаемого и продуктов обогащения. Различают механическое и термическое обезвоживание. К механическому обезвоживанию относят: дренирование, сгущение, фильтрование. Термическое обезвоживание – это удаление воды испарением. В процессах гидромеханизации горных работ необходимость обезвоживания полезного ископаемого возникает при невозможности дальнейшей переработки и использования ископаемого в виде гидросмеси или при необходимости его дальнейшего перемещения или конвейерным транспортом.
Способы обезвоживания и применяемые процессы зависят от гранулометрического и минералогического состава твердой фазы, ее прочности и концентрации гидросмеси. Количественная мера содержания воды в продукте – влажность. Влажность W(%) – это отношение массы воды в продукте к массе сырого продукта: , где q – масса воды; G – масса сухого продукта.
Содержание твердого в пульпе Р(%) определяется отношением массы сухого продукта к массе влажного: , или Различают обводненные (жидкие), мокрые, влажные, воздушно сухие и сухие продукты. Обводненные (жидкие) продукты содержат не менее 40 % воды и обладают подвижностью жидкости.
Эффективность (%) процесса обезвоживания определяется по зависимости: , где Wн , Wо – влажность продукта соответственно до и после обезвоживания, %. В процессах гидромеханизации обезвоживание осуществляется путем дренирования влаги, на неподвижных и подвижных просеивающих поверхностях.
Сгущение . Процесс сгущения заключается в повышении концентрации твердой фазы в сгущенном продукте. Сгущение осуществляется под действием гравитационных (в сгустителях различных конструкций) или центробежных (в гидроциклонах и центрифугах) сил. При сгущении получают два продукта: сгущенный с высоким содержанием твердой фазы и слив с небольшим содержанием твердого. При сгущении могут ставиться две задачи: получение сгущенного продукта с максимально возможной концентрацией твердой фазы и получение слива с минимальной концентрацией твердых частиц. В последнем случае сгущение называют осветлением.
На практике эти две задачи чаще всего решаются одновременно. Содержание твердого в сгущенном продукте колеблется от 40 до 70%. Эффективность процесса сгущения в значительной мере определяется крупностью частиц: чем они крупнее, тем выше скорость их осаждения. В процессах гидромеханизации сгущение осуществляется в отстойниках, в тонком слое и гидроциклонах.
Осветление технологической воды Процесс осветления технологической воды заключается в удалении из нее взвешенных твердых частиц. Загрязненность оборотной воды приводит к непроизводительным затратам электроэнергии и износу оборудования. Она зависит от большого числа факторов, главным из которых является объем прудка. Для борьбы с загрязненностью воды осуществляется ее осветление. Наблюдениями на различных гидроотвалах установлено, что содержание частиц породы в оборотной воде изменяется от 0 до 5 г/л. при очень неблагоприятных условиях оно достигает 20 и редко 30 г/л. такая загрязненность обычно связана с грубыми нарушениями технологии работ.
Опасная в отношении износа оборудования загрязненность характеризуется следующими данными: Среднее содержание в наносах частиц крупностью более 0, 25 мм, %…. . 4, 3 27, 3 25, 4 3, 0 20, 0 18, 0 23, 6 48, 3 Опасная заг рязненность воды, г/л… 6, 8 4, 85 0, 90 1, 06 2, 82 1, 06 Вопрос о влиянии загрязненности оборотной воды на износ насосов труб, гидромониторов и другого оборудования изучен недостаточно. Однако наблюдениями установлено, что частицы крупностью менее 0, 05 мм вызывают незначительный износ проточных частей гидрооборудования.
Главные требования, предъявляемые к средствам обезвоживания и осветления: увеличение удельной нагрузки на 1 м 2 ; уменьшение габаритов, повышение качества обезвоживания угля и породы и осветление технологической воды, повышение надежности, снижение массы, обеспечение механической погрузки обезвоженного и сгущенного продукта при осветлении технологической воды.
Оборудование для обезвоживания горной массы в подземных условиях. . Одним из звеньев технологической схемы при проведении подготовительных выработок и очистных работ с применением гидромеханизации являются узлы обезвоживания угля и породы и осветления технологической воды в подземных условиях.
Грохоты В практике гидромеханизированных работ наиболее широкое распространение получили конические и дуговые гидрогрохоты, реже применяются колосниковые грохоты и виброгрохоты. Для сортировок и частичного обезвоживания песка применяются дуговые грохоты (рис. 7. 10). Расчет дуговых грохотов осуществляется в следующей последовательности. 1. Определяется площадь сита Fc(м 2) по формуле: Fc=Qe/qc, (7. 20) Где qc—нагрузка на 1 м 2 сита (qc= 200 при ширине щели 0, 75. . . 1, 0 мм; qc = 300 при 0, 5 мм), м. З/ч м 2; Qе— объем воды, удаляемый при обезвоживании, м 3/ч. По полученной площади подбирают ближайшее сито с большей площадью.
Рис. 7. 10. Схема дугового грохота 1 — корпус: 2 — труба для подачи исходного продукта; 3 — сито; 4 — расширитель
Оборудование для классификации гидросмесей Гидроциклоны Гидроциклон изобретен в СССР инженером А. И. Востоковым в 1926 г. Применяется в основном для отделения из песков зерен размером менее 0, 14 мм вместе с пылевидными и глинистыми частицами (рис. 7. 7). Для классификации особо тонких материалов применяют мульти гидроциклоны, состоящие из батареи гидроциклонов диаметром 10— 75 мм, позволяющие получить слив с крупностью твердого до 10 мкм (0, 01 мм). Установлено, что с увеличением диаметра гидроциклона его производительность вырастает пропорционально квадрату диаметра гидроциклона. Принцип работы гидроциклона заключается в следующем. Исходная гидросмесь подается в гидроциклон через питающий патрубок по касательной к боковой поверхности. Благодаря тангенциальной подаче гидросмесь приобретает вращательное движение.
Предел давления на входе в гидроциклон при работе последнего в открытом цикле не должен быть менее 0, 4 кгс/см 2, а для гидроциклонов, работающих в замкнутом цикле, — не менее 0, 8 кгс/см 2. Наиболее изнашиваемыми частями гидроциклона являются: песковые насадки; питающий патрубок и коническая часть. В связи с этим эти части выполняют разъемными и изготавливают из износоустойчивых сортов стали, керамики или футеруют резиной.
Крупные частицы под воздействием центробежной силы концентрируются вблизи от стенок гидроциклона и по спиральной траектории опускаются вниз и разгружаются через песковую насадку. Тонкие частицы увлекаются радиальным потоком и удаляются в отвалы через сливной патрубок. Оптимальный эквивалентный диаметр питающего патрубка составляет 0, 15. . . 0, 25 диаметра гидроциклона D, оптимальный диаметр сливного патрубка должен быть d = (0, 2… 0, 3) D. Диаметр сливного патрубка, как правило, принимают большим диаметра питающего отверстия d = (1. . . 2)dn. Оптимальный угол конусности гидроциклонов, предназначенных для классификации песков, принимают равным 20°, а для сгущения гидросмеси 10— 15°. Глубину погружения сливного патрубка в гидроциклон принимают D/2. . . D/3. Сливной патрубок устанавливают таким образом, чтобы его нижний конец не достигал основания конуса, но был ниже уровня входного патрубка. Увеличение глубины погружения сливного патрубка приводит к увеличению крупности слива. К р у п н ы е ч а с т и ц ы п о д в о з д е й с т в и е м ц е н
Рис. 7. 7 Схема гидроциклона
Р и с. 7. S.
Рис. 7. 11. Схема конического гидрогрохота 1 — питающий патрубок с прорезиненным шлангом и регулирующим шибером; 2 — крышка; 3 — цилиндрическая часть корпуса гидрогрохота, футерованная транспортерной лентой; 4 — коническое решето, состоящее из быстросъемных плоских поворотных колосников: 5 — опорное расточное кольцо: б — коническая часть корпуса; 7 — разгрузочный патрубок крупного продукта; 8 — кольцевая по ость л гидрогрохота; 9 — опорные винты; 10— крепежные винты
Рис. 7. 12. Схема колосникового грохота 1 — приемное устройство; 2 — сито; 3 — бункер под грохотом; 4 — отвод мелкой фракции
Центробежные сгустители. Собственно гидроциклоны, у которых угол конусности обычно не превышает 10… 16°. К наиболее эффективным современным сгустителям следует отнести сгустители, разработанные в ЗАО «Компания «CMC» В. К. Егоровым и С. В. Овчаруком (рис. 7. 15). Сгустители конструкции ЗАО «Компания «CMC» можно разделить на сгустители вертикального и горизонтального типа.
Сгуститель вертикального типа (рис. 7. 15) состоит из гидроциклона 1, вертикально устанавливаемого на базе трактора или экскаватора, в нижней части которого закреплен грунтосборник 2. Сообщение гидроциклона 1 с грунтосборником 2 осуществляется через песковую насадку 3, выполненную из износостойкого материала. Для входа гидросмеси в верхней части гидроциклона 1, тангенциально, образован питающий патрубок 5, соединенный через переходник 12 с выпуском рабочего пульпопровода 13. Для отвода сбросной (отработанной) воды и пылеватых и илистых частиц сгуститель снабжен сливным патрубком 4. Грунтосборник 2 содержит конус-стабилизатор 6 для сглаживания завихрений сгущаемой гидросмеси. Заслонка с валом 7 служит для технологического перекрывания грунторазгрузочного патрубка 8, соединенного, посредством шарнира 9, с намывным пульпопроводом — 10. Сгуститель также снабжен гидрозадвижкой сброса 11.
Рис. 7. 15. Схема сгустителя ЗАО *Компания*СМС» 1 — гидроциклон; 2 — грунтосборник; 3 — песцовая насадка; 4 — сливной патру бок; 5 — питающий патрубок; 6 — конус стабилизатор; 7 — заслонка; 8 — труба погрузочная (намывная); 9 — шарнир; 10 — козырек; II— гидрозадвижка сброса; 12 — переходник; 13 — подводящий трубопровод
Сгуститель горизонтального типа (сгуститель грунтоукладчик) (рис. 7. 16) отличается от сгустителя вертикального типа, в основном, расположением гидроциклона, относительно базы трактора, и модификацией некоторых элементов подводящей и распределительной трубопроводной арматуры
Рис. 7. 16. Схема сгустшпеля-грунтоукладчика. 1 — подводящий, пульпопровод; 2 — трубопровод для сброса отработанной воды; 3 — шаровой шарнир; 4 — сальниковый шарнир; 5 — гидрозадвижка слива; 6 — гидроциклон; 7 — заслонка; 8 — шарнир поворота намывной трубы; 9 — намывная труба; 10—выпуски для сгущенной гидросмеси. ; 11 — портал
Показатели Тип сгустителя СГУ 2000 1 СГУ 800 (вертикальный) СГУ 2000 2 (горизон альный) т Производительност ь по гидросмеси, и. Р/ч База ходовой части 2000 800 2000 Экскаватор МТБ 71 Б Трактор Т 130 Б Концентрация поступаемой гидросмеси, доли Влажность ед. выдаваемого материала (грунта), Граничная крупность разделения, мм % 0, 15 0, 2 0, 3 0, 1 0, 2 30 35 30 40 30— 40 0, 05— 0, 10 0, 04— 0, 07 0, 04 0, 07 Наибольший размер негабаритных включений, мм 50 50 50 Диаметр намывного трубопровода, м 200 150 200
Осадительная центрифуга НГОШ
Для эффективного обезвоживания угля и породы Укр. НИИгидроугль разработал конструкцию подвижно колосникового грохота ПКО – 1, отличительной особенностью которого является наличие колосниковой решетки, состоящей из плотно прилегающих секций, свободно перемещающейся вращающимися валиками. Указанные секции на рабочей ветви грохота находятся в горизонтальном положении, а на холостой – занимают вертикально отвесное положение, обеспечивая свободный проход подрешетной воде.
Так как основным назначением грохота является, наряду с обезвоживанием, максимальное извлечение твердого из породоугольной пульпы, то секции решетки набираются из проволоки трапецеидального сечения из нержавеющей стали. Размеры щелей определяются количеством и консистенцией поступающей пульпы, а также гранулометрическим составом обезвоживаемого материала.
При максимальной производительности гидросмыва и скорости потока пульпы 8 – 9 м/с, происходило практически полностью, без перелива воды в аккумулирующий бункер. При этом влажность надрешетного продукта грохота составила для породы 8, для угля – 19%. Вынос твердого в подрешетный продукт при гидросмыве породы составлял 17, 57 – 54, 40 г/л, в среднем 36, 5 г/л, а общее количество твердого, уходящего в отстойник, 15, 31% от исходного, что на 19, 14% меньше, чем у неподвижной решетки. Коэффициент извлечения твердого при гидросмыве породы находился в пределах 79, 66 – 92, 78% и составил в среднем 84, 69%.
Оборудование для осветления технологической воды в подземных условиях. В настоящее время для классификации, обогащения, сгущения, осветления и ряда других процессов в различных отраслях промышленности (горной, металлургической, химической, нефтедобывающей, пищевой и др. ) широко применяются гидроциклоны. Впервые по рекомендациям Укр. НИИгидроугль гидроциклон был применен для предварительного сгущения подрешетного продукта подвижно колосникового грохота и осветления отработанной воды в подземных условиях при проведении выработок способом гидромеханизации.
В результате применения гидроциклона диаметром 680 мм на породной пульпе с классом 0 – 5 мм установлено, что с повышением напора до 0, 05 МПа размер граничного зерна разделения резко падает. Однако дальнейшее повышение давления влияния не оказывает. С повышением напора объем сгущенного продукта уменьшается, но увеличивается содержание в нем твердого, с уменьшением диаметра насадки. Расположение гидроциклона под углом 30 – 450 к горизонту обеспечивает максимальную производительность и наибольшее разделение и извлечение твердой фазы в сгущенный продукт, а также минимальный размер граничного зерна разделения. Установлено, что гидроциклоны могут успешно применяться для сгущения твердого 20 – 30 г/л при крупности исходного материала 0 – 13 мм.
Для увеличения срока службы применяют гидроциклоны с ситаловым конусом конструкции Укр. НИИуглеобогащение, которые состоят из следующих основных частей: крышки, питающего и сливного патрубков, загрузочной и сливной камер, диафрагмы с внутренним сливным патрубком, конуса и насадки. Как показала практика промышленной эксплуатации, срок службы гидроциклона с ситаловым конусом в 10 раз больше, чем обычного металлического гидроциклона.
Для осветления технологической воды в подземных условиях до технических норм при проведении подготовительных и очистных работ, а также при ведении гидрозакладочных работ и чистке шахтных зумпфов, водосборников и других выработок в Укр. НИИгидроугль и Дон. НТУ разработаны малогабаритные осветлители передвижные шахтные типа ОПШ и ОП – 1 (а. с. № 1719017).
В отстойниках типа ОПШ и ОП – 1 за счет установки в камере осветления наклонных плоскостей образуется ряд ячеек, гидравлический радиус которых даже при значительных скоростях обеспечивает ламинарную структуру потока при высокой удельной нагрузке. Согласно действующим нормам проектирования, гидравлический радиус отстойников типа ОПШ составляет 0, 5 – 1, 0 м, следовательно, ламинарный поток здесь может быть достигнут при скоростях потока в 100 – 400 раз больших, чем в горизонтальных и вертикальных отстойниках.
Осветлитель ОПШ (рис. 5. 1) состоит из камер осветления, накопления и удаления осадка, герметично соединенных между собой. Он смонтирован на тележке шахтной вагонетки УВГ – 1, 4. Камера осветления представляет собой прямоугольную сварную конструкцию, в которой под углом 600 к горизонтальной плоскости установлены листы из волнистого стеклопластика размером 1385 Х 990 Х 2 мм. Основным рабочим элементом осветлителя ОПШ является наклонная ячейка, заключенная между наклонными листами. Расстояние между наклонными листами составляет по нормали 10 мм .
В верхней части боковых стенок камеры осветления имеются коробчатые карманы желоба с наклонным днищем. Со стороны подачи торцы карманов примыкают к приемному коробу с питающим патрубком и задвижкой. В верхней части приемного короба установлен воздухоспускной патрубок. Со стороны выдачи карманы вместе с наклонной и торцовой стенками камеры осветления образуют камеру слива осветленной воды со сливными патрубками.
К камере осветления при помощи болтовых соединений крепится камера накопления и удаления осадка с наклонными стенками и трубчатым днищем, в котором установлен шнек. Приводом шнека служит ручное электросверло СЭЛ – 19 Д с редуктором ЛПЗ. Под днищем торцовой части камеры накопления и удаления осадка со стороны питания крепится гидроэлеватора верхней загрузки с отводящим шлангом. Для осмотра и очистки камеры накопления и удаления осадка служат смотровые люки.
Рис. 5. 1. - Осветлитель ОПШ
Технологическая вода, подлежащая осветлению, поступает через питающий патрубок в приемный короб, затем поднимается вверх по наклонным ячейкам камеры осветления. При движении воды в наклонных ячейках твердые частицы выпадают, время их осаждения на наклонную плоскость меньше времени движения воды в наклонной ячейке. При данных конструктивных параметрах камеры осветления расстояние между наклонными листами по направлению силы тяжести составляет 20 мм, а наклонная длина ячейки 1385 мм.
Техническая характеристика осветлителя ОПШ Производительность по осветляемой воде, м 3/ч 150 Содержание твердого в осветляемой воде не более, г/л 40 Крупность частиц твердого в осветляемой воде не более, мм Содержание твердого в осветленной воде не более, г/л: с применением флокулянта ППА 0, 3 без применения флокулянта 5 Допускаемое давление перед насадком гидроэлеватора не более, МПа Колея осветлителя, мм 4 900
Электропривод шнека: тип электродвигателя ВАС – 22 – 4 1, 5 1415 мощность, к. Вт частота вращения, об/мин Редуктор: тип РЧУ 8 СА 78 3 2 1 передаточное число 78 Основные размеры, мм: длина 3800 1376 2060 3570 ширина высота Масса, кг
Осевшие частицы сползают по наклонным плоскостям в камеру накопления осадка, так как угол наклона плоскостей 600 превышает угол естественного откоса. Из камеры накопления осевший шлам подается шнеком к камере разгрузки, откуда удаляется гидроэлеватором. Осветленная вода из камеры осветления сливается в коробчатые карманы желоба и через сливные патрубки отводится в водосборник
), осветлитель ОПШ обеспечивает устойчивый прием слива отстойников (питание) до 150 м 3/ч, содержание твердого от 7, 1 до 41, 5 г/л и крупностью до 0, 5 мм. Содержание твердого в осветленной воде без применения флокулянта составило от 2, 9 до 15, 2 г/л, а с применением флокулянта ПАА от 0, 32 до 0, 6 г/л. Содержание твердого в сгущенном продукте составило от 21, 35 до 144 г/л, а с применением ПАА от 36, 23 до 184, 2 г/л.
Тонкослойный осветлитель ОП 1 (рис. 5. 2) для обработки пульпы содержит отстойную емкость 1, в которой установлено дозирующее устройство 2, желоб 3 для подвода пульпы, желоб 4 для сбора и отвода осветленной воды, пакет модулей 5 тонкослойного осветлителя, патрубок 6 для отвода воды от осветлителя, узел распределения пульпы, выполненный в виде желоба 7 с отверстиями, площадь которых увеличивается по мере удаления потока от входа пульпы на желоб, емкость 8 для накопления осадка, подающий трубопровод 9, подпитывающий патрубок 10 и обечайку 11, закрепленные на подающем трубопроводе 9 дозирующего устройства 2.
Рисунок 5. 2. Тонкослойный осветлитель ОП 1
Устройство работает следующим образом. Исходная пульпа поступает по желобу 3 на распределительный желоб 7, где происходит ее равномерное распределение по поверхности тонкослойного осветлителя. Модули тонкослойного осветлителя установлены таким образом, что потоки исходной пульпы между отдельными модулями и осветленной водой внутри модуля движутся в противоположных направлениях. Крупные классы твердого продукта (свыше 0, 5 мм) осаждаются в отстойной зоне 8 емкости 1.
Более мелкие классы (менее 0, 5 мм), проходя через межпластинное пространство модулей 5 осветления, оседают на пластинах, сползают по ним и направляются в отстойную зону 8 емкости 1, где на них воздействует поток осаждающихся крупных классов твердого материала, дополнительно уплотняя сгущенный продукт вокруг обечайки 11, которая ограничивает подтекание твердого материала к подающему трубопроводу 9. Осветленная вода собирается в желобах 4 и отводится от осветления через патрубок 6.
При включении насоса дозирующее устройство 2 обеспечивает расчетную консистенцию пульпы за счет наличия 2 потоков: первый через слой осадка твердого материала вокруг обечайки 11 к подающему трубопроводу 9, второй – через подпитывающий патрубок 10, полость обечайки 11 к подающему трубопроводу 9, в результате чего, независимо от величины слоя осадка твердого материала, обеспечиваются надежное дозирование и эвакуация осадка из отстойной зоны осветлителя.
Использование ОП 1 для обработки пульпы позволяет обеспечить равномерную загрузку модулей тонкослойного осветления, сокращает время обработки гидросмеси, позволяет получить более высокое качество осветленной воды, обеспечивает эффективное удаление сгущенного продукта без дополнительных затрат осветленной жидкости и дополнительного источника гидравлической энергии, быстрое и надежное проведение процесса разделения пульпы на осветленную воду и сгущенный осадок, не требуя при этом больших материальных затрат.
Опыт применения технологии обезвоживания угля и осветления технологической воды Опыт применения гидромеханизации проведении подготовительных выработок показывает, что наличие уклона, необходимого для безнапорного гидротранспорта пульпы, позволяет успешно решать с представленным выше оборудованием вопросы технологии обезвоживания угля и породы и осветления технологической воды в подземных условиях.
При применении технологии гидромеханизации для проведения горизонтальных выработок, когда не обеспечивается безнапорное гидротранспортирование угля из забоя проводимой выработки, возникает необходимость в обезвоживании отбитого угля в забое с последующей догрузкой его обычными средствами. Для этого непосредственно о забое выработки предусматривается перед началом работ по размыву опережающих полостей и гидроотбойке угля в 4— 5 м от забоя установка деревянного ограждающего щита высотой 0, 4— 0, 5 м. Отбитый уголь задерживается щитом, а вода переливается через него. Для отвода виды в водоотводную канавку сзади ограждающего щита устанавливается направляющий щит диагонально к оси штрека.
По водоотводной канавке технологическая вода поступала в участковый отстойник полезной вместимостью 200 м 3, откуда после осветления по водоотводной канавке в шахтный водосборник. Так. при проведении откаточных штреков на шахте им. Артема по выбросоопасным пластам k 5 и к 7 вода осветлялась после щита до 22, 5 г/л. При этом определяющими факторами указанного процесса являются: производительность вымыва и гидроотбойки угля на величину цикла, количество расходуемой технологической воды и качество установки ограждающего щита.
На рис. 5. 3 приведена зависимость содержания средневзвешенной крупности частиц от расстояния движения воды от ограждающего щита до участкового отстойника, из которой видно, что наиболее интенсивное выпадение твердого происходит на участке протяженностью 150 м (начиная от ограждающего щита) и составляет в среднем 22, 5 г/л, а поступающей в отстойник — соответственно 6, 6 г/л при содержании твердого в воде, поступающей из насосной водоотлива в забой к гидромонитору— 0, 7 г/л. Таким образом, в водоотводных канавках и выработках оседает 70, 5 % твердого (на длине 560 м), а в отстойнике— 29, 5 %.
С увеличением расстояния от забоя до отстойника это соотношение изменяется в сторону уменьшения выноса твердого в участковый отстойник. Так, например, при расстоянии от ограждающего щита, установленного в забое штрека до отстойника 130 м распределение твердого, оседающего в водоотводных канавках и отстойнике, составляло 35 и 65 %. Вода вместе с углем выносит также и породную мелочь. Этим объясняется высокий процент выпадения в канавке твердого классов 0, 06— 0, 09 и 0, 09— 0, 2 мм. В отстойнике оседает 65 % твердого, выносимого водой из забоя, — 0, 26 т на 1 м проведения штрека. Объем осевшего шлама при этом составляет 0, 25 м 3.
Полезный объем (в м 3) участкового отстойника, обеспечивающего размещение максимального количества твердого, осевшего из осветленной технологической воды, при условии сокращения затрат при чистке его и получения эффективного осветления определяется по формуле , (101) где L—длина штрека, проводимого на один отстойник, м; q— удельный расход воды, м 3 на 1 м штрека; Т— содержание твер ого в отработанной воде, г/л; h— д коэффициент, учитывающий количество твердого от исходного, оседающего в отстойнике, в до лях единицы; k=0, 8 — коэффициент, учитывающий допустимый объем заполнения отстойника; ш=0, 7— 1—плотность 1 м 3 шлама, т/м 3.
Технологические схемы обезвоживания угля, породы и осветления технологической воды В процессе промышленного применения гидромеханизации были испытаны следующие схемы обезвоживания угля и породы и осветления технологической воды. Так, на шахте "Новодружевская" объединения "Первомайскуголь" отбитые струей воды гидромонитора в забое уголь и порода транспортировались отработанным потоком воды по эмалированным желобам. Пульпа попадала на обезвоживающий желоб, состоящий из двух пар рештаков со щелями в днище длиной 600 мм и шириной 4 мм, через щели которого с водой проходили мелкие частицы твердого, поступающего в отстойник, а крупные куски угля и породы грузились на скребковый конвейер и далее обычными средствами подъема выдавались на
Отстойник, куда в дальнейшем попадала пульпа, представлял собой часть выработки, отгороженной на всю ее высоту бетонной перемычкой, вместимостью 300 м 3. В отстойнике происходило осветление воды, которая через патрубки диаметром 100 мм, вмонтированные в перемычку, выливалась из отстойника и поступала в шахтный водосборник, откуда откачивалась на поверхность.
Для проведения способом гидромеханизации горизонтальных выработок по выбросоопасным пластам по схеме, изображенной на рис. 5. 4 а, пульпа, образующаяся во время вымывання опережающих полостей и гидроотбойки угля, обезвоживается непосредственно в забое, в 4— 5 м от которого устанавливается первый деревянный ограждающий щит 1 высотой 0, 5— 0, 6 м, затем ниже от него в 4— 5 м устанавливается второй направляющий щит 2, который служит для предварительного осветления воды и направленного отвода ее в водоотводную канавку.
После окончания работ по вымыву полостей и гидроотбойке угля щиты снимаются и породопогрузочной машиной производится уборка осевшего перед щитами угля, при этом осветление технологической воды возможно следующим образом. Технологическая вода. выходящая из за направляющего щита. по водоотводной канавке направляется в участковый отстойник 4. В отстойнике взвешенные частицы твердого выпадают в осадок, а осветленная вода по водоотводной канавке 3 поступает в шахтный водосборник.
В результате промышленной эксплуатации установлено, что при проведении откаточных штреков сечением в свету 7, 5 м 2 по пластам мощностью 0, 6— 1, 5 м удельный расход воды составляет 6— 9 м 3/м выработки. При этом твердое, содержащееся в технологической воде, оседает к участковом отстойнике. По мере удаления забоя штрека от отстойника возрастает количество твердого, осе дающего в водоотводной канавке и непосредственно на почве вы работок. ри удалении забоя выработки от отстойника П на 600 м в водоотводной канавке и на почве выработки оседает до 70 % твердого, содержащегося в технологической воде. Таким образом, исходя из процентного содержания твердого осадка на указанной длине выработки рекомендуется принимать расстояние между участковыми отстойниками не более 500— 600 м.
Рисунок. 5. 4 а Схема обезвоживания угля и осветления технологической воды в участковом отстойнике
По схеме, изображенной на рис. 5. 4, б, осветление технологи ческой воды в количестве не более 150 м 3/ч производится с по мощью светлителя ОПШ. Для работы о по этой схеме необходимо при однопутной выработке устройство ниши для размещения оборудования для осветления технологической воды и зумпфа колодца вместимостью 0, 8— 1, 0 м 3. Поступающая из забоя вода по канавке 5 забирается из зумпфа колодца 5 шламовым насосов 6 с самовсасывающей приставкой и подается в осветлитель 7. Осветленная вода по сливу 8 уходит в водоотводную канавку, а сгущенный продукт ОПШ по трубопроводу гидроэлеватором подается в гидроциклон, сгущенный продукт которого грузится в вагонетки, а слив воды возвращается в осветлитель 7.
Рисунок. 5. 4 б Схема обезвоживания угля и и породы при транспортировании их на штрек.
Для проведения восстающих подготовительных и нарезных выработок способом гидромеханизации разработаны следующие технологические схемы. По схеме, изображенной на рис. 5. 5 а, транспортирование породы и угля производится на пластовый штрек, обезвоживание угля н породы, поступающих по желобу 1, осуществляется на грохоте 2 (ПКО 1). Обезвоженные на грохоте уголь и порода конвейером подаются на штрек в вагонетки, а подрешетный продукт из бункера 3 по трубопроводу 4 диаметром 300 мм направляется в участковый отстойник 5, который представляет собой участок штрека, огражденный перемычками. Слив отстойника по водоотводной канавке поступает в шахтный водосборник. После заполнения отстойника осевшим шламом производится его очистка породопогрузочной машиной, для чего одна из перемычек делается съемной.
По схеме, изображенной на рис. 5. 5, б, транспортирование угля и породы осуществляется на полевой штрек, обезвоживание угля и породы, поступающих по желобу 1, производится на грохоте 2, установленном над аккумулирующим бункером. Обезвоженные на грохоте уголь и порода попадают в аккумулирующий бункер, из которого грузятся в вагонетки на полевом штреке. Подрешетный продукт из бункера 3 по пульповоду 4 поступает в участковый отстойник 5, огражденный перемычками. Осветление технологической воды при проведении восстающей выработки производится в участковых отстойниках. Осветленная вода по канавке стекает в участковый водосборник.
Рисунок. 5. 5. Схемы обезвоживания угля и породы при транспортировании их на пластовый штрек (а) и на полевой штрек (б)
При проведении восстающей выработки по пласту, расположенному у почвы штрека, пульпа, образующаяся во время вымывания опережающих полостей и гидроотбойки угля обезвоживается на откаточном штреке непосредственно у устья печи. При этом участок штрека перегораживается деревянными щитами, один из которых является продолжением отшивки рабочего отделения печи, а второй устанавливается в 3— 4 м от первого.
После окончания работ по выбыванию опережающих полостей и гидроотбойке угля щиты снимаются и породопогрузочной машиной производится уборка в вагонетки осевшего между щитами угля. При проведении восстающей выработки по пласту, расположенному у кровли штрека, обезвоживание угольной пульпы производится во временном отстойнике, сооружаемом в непосредственной близости от печи на участке откаточного штрека, ограниченном перемычками. Угольная пульпа поступает из забоя печи во временный отстойник по желобам и пульповодным трубам диаметром 300 мм. После заполнения отстойника перемычки снимаются, а обезвоженный уголь грузится породопогрузочной машиной в вагонетки.
При данных технологических схемах осветление технологической воды возможно следующим образом. Во первых, технологическая вода, выходящая из за щита, по водоотводной канавке, может быть направлена в участковый отстойник, проведенный в почве штрека или квершлага. В нем взвешенные частицы выпадают в осадок, а осветленная вода по водоотводной канавке поступает в шахтный водосборник. Во вторых, при потребности технологической воды не более 150 м 3/ч осветление ее возможно с помощью передвижного осветлителя ОПШ.
Скачать презентацию Обезвоживание горной массы и осветление технологической воды
Л-10 Обезв Г_массы.PPT