PL225845B1

PL225845B1 - Sposób wytwarzania mieszaniny do doszczelniania zrobów i wyrobisk górniczych z wykorzystaniem lotnych ubocznych produktów spalania z energetycznego wykorzystania paliw kopalnych

Info

Publication number: PL225845B1
Application number: PL411649A
Authority: PL
Inventors: Marian Jacek Łączny; Krzysztof Gogola; Henryk Świnder; Tomasz Janoszek; Andrzej Bajerski; Sebastian Iwaszenko
Original assignee: Główny Inst Górnictwa
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2017-05-31
Also published as: PL411649A1

Abstract

Sposób wytwarzania mieszaniny z przetworzonych - poddanych mineralnej karbonatyzacji lotnych ubocznych produktów spalania z energetycznego wykorzystania paliw kopalnych i wody, do poprawy stopnia wypełnienia i szczelności zrobów zawałowych i wyrobisk górniczych w kopalniach węgla kamiennego, w celu zabezpieczenia przed dostępem powietrza oraz ograniczenia osiadania terenu na powierzchni, polega na zmieszaniu w mieszalniku lub rurociągu popiołów lotnych i wody w proporcjach objętościowych od 1:0,5 do 1:2 i zatłoczeniu do wnętrza mieszalnika lub rurociągu gazowego ditlenku węgla lub powietrza zawierającego ditlenek węgla w ilości od 5% do 99,9% (korzystnie 60%) przez okres od 5 min. do 60 min. (korzystnie 30 min.) gdzie zachodzą reakcje karbonatyzacji i uzyskuje się spadek zawartości wolnego CaO poniżej 1%. Po tym okresie tak przygotowana mieszanina podawana jest do podziemnych zrobów zawałowych i wyrobisk górniczych.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania mieszaniny z lotnych ubocznych produktów spalania z energetycznego wykorzystania paliw kopalnych i wody, do poprawy stopnia wypełnienia i szczelności zrobów zawałowych i wyrobisk górniczych w kopalniach węgla kamiennego, w celu zabezpieczenia przed dostępem powietrza oraz ograniczenia osiadania terenu na powierzchni.

Znane metody poprawy szczelności i stopnia wypełnienia zrobów zawałowych oraz wyrobisk górniczych opierają się w głównej mierze na zatłaczaniu do nich mieszanin zestalających na bazie popiołu lotnego z kotłów fluidalnych i mułów popłuczkowych zmieszanych z wodą. Stosowane mieszaniny to popiół z wodą w stosunku objętościowym 1:1 oraz popiół i odpad mułowy z wodą w stosu nku objętościowym 1:1,2:1,1.

Zakres stosowania tego typu mieszanin zestalających i ich często ograniczona skuteczność wynika z braku możliwości uzyskania odpowiedniej jednorodności i stabilności struktury utworzonego materiału wypełniającego, a co za tym idzie uzyskania parametrów wytrzymałościowych zapewniających odpowiednie wypełnienie i ograniczenie stopnia osiadania terenów znajdujących się nad wyrobiskami i zrobami górniczymi.

Z opisu patentowego PL 170 766 znany jest sposób wytwarzania masy uszczelniającej, zwłas zcza podłoże składowisk otwartych, która zawiera 50-98 części wagowych suchych popiołów lotnych powstałych w procesie spalania węgli kamiennych w kotłach pyłowych, 50-150 części wagowych wody oraz 2-50 części wagowych gliny i/lub iłu, przy czym korzystnie połowa masy gliny i iłu ma uziarnienie poniżej 20 μm. W przykładzie zamieszczonym w opisie podano, że masa uszczelniająca podłoże składowiska składa się z 90 części wagowych suchych popiołów lotnych z 28% udziału ziaren poniżej 20 μm oraz z 10 części wagowych iłu z udziałem 90% ziaren poniżej 20 μm oraz z 70 części wagowych wody.

Z opisu patentowego PL 214 483 znany jest sposób wytwarzania mieszaniny do poprawy rekonsolidacji zatłaczanej do gruzowiska zawałowego w trakcie wybierania pokładu węgła na warstwy systemem zawałowym w kopalniach głębokich, zawierająca od 10% do 90% objętościowych popiołu lotnego z kotłów fluidalnych, zmieszanego z wodą w stosunku objętościowym 1:1, od 10% do 90% objętościowych części stałych, o udziale od 1% do 98% objętościowych skał typu ilastego o uziarnieniu poniżej 1 mm, od 1% do 98% objętościowych skał typu ilastego o uziemieniu 1-5 mm oraz od 1% do 98% objętościowych skał typu ilastego o uziarnieniu 5-10 mm.

Sposób wytwarzania mieszaniny do doszczelniania zrobów i wyrobisk górniczych z wykorzystaniem lotnych ubocznych produktów spalania z energetycznego wykorzystania paliw kopalnych, zawiera mieszaninę produktów spalania i wody w proporcjach objętościowych od 1:0,5 do 1:2. Dla poprawy stopnia wypełnienia i szczelności zrobów zawałowych i wyrobisk górniczych w kopalniach węgla kamiennego oraz w celu zabezpieczenia przed dostępem powietrza oraz ograniczenia osiadania terenu na powierzchni w trakcie przygotowania mieszaniny i jej zatłaczania do zrobów zawałowych i wyrobisk górniczych przetwarza się poddając mineralnej karbonatyzacji produkty spalania - wtłacza się gazowy CO₂ lub mieszaninę CO₂ z powietrzem o stężeniu ditlenku węgla nie mniejszym niż 5% objętościowych w powietrzu przez czas od 5min do 60 min. Czas ten jest zależny od stężenia ditlenku węgla w gazie lub w powietrzu. Sposób ten jest prowadzony aż do uzyskania zawartości wolnego CaO pon iżej 1% w mieszaninie doszczelniającej. Gazowy ditlenek węgla lub powietrze zawierające nie mniej niż 5% CO2 zatłaczany jest do mieszalnika lub rurociągu zawierającym wodę i popiół lotny z ubocznych produktów spalania paliw kopalnych.

Nieoczekiwanie okazało się, że zastosowanie gazowego CO₂ lub powietrza wzbogaconego w CO2 korzystnie wpłynęło na poprawę stopnia wypełnienia i szczelności zrobów zawałowych i wyrobisk górniczych w kopalniach węgla kamiennego. Ponadto zastosowanie gazowego ditlenku węgla lub powietrza zawierającego CO2 pozwala na ograniczenie emisji CO2 do atmosfery.

Zastosowanie, jako dodatku do mieszaniny gazowego ditlenku węgla łub powietrza zawierającego od 5% do 99,9% CO₂ obniża do poniżej 1% podwyższoną zawartość wolnego tlenku wapnia występującą w nieprzetworzonych popiołach lotnych. Ponadto, po zestaleniu, mieszanina otrzymana sposobem według wynalazku, wywiera korzystne działanie, jako materiał zmniejszający zagrożenie powstawaniem pożarów endogenicznych.

Przykła d 1

Sposób wytwarzania mieszaniny do doszczelniania zrobów i wyrobisk górniczych z przetworzonych - poddanych mineralnej karbonatyzacji, lotnych ubocznych produktów spalania z energetycznePL 225 845 B1 go wykorzystania paliw kopalnych i wody według wynalazku polega na zmieszaniu w mieszalniku popiołów lotnych i wody w proporcjach objętościowych od 1:1. Następnie powietrze zawierające ditlenek węgla w ilości 60% jest wtłaczany do wnętrza mieszalnika przez okres 30 min. gdzie zachodzą reakcje karbonatyzacji. Po tym okresie tak przygotowana mieszanina podawana jest do podziemnych zrobów zawałowych i wyrobisk górniczych.

Sposób wytwarzania mieszaniny, z dobranym ilościowo i jakościowo składem powietrza zawierającego CO₂ lub gazowym CO₂ oraz warunkami prowadzenia procesu według wynalazku, wykazuje nieoczekiwanie wytworzenie się, w wyniku reakcji między węglanem wapnia z glinianami wapnia, uwodnionych węglanoglinianów wapnia. Powstające na powierzchni ziaren frakcji stałej uwodnione węglanogliniany wapnia zwiększają chropowatość ich powierzchni, a tym samym nieoczekiwanie zwiększają wytrzymałość wiązania między poszczególnymi ziarnami mieszaniny do doszczelniania zrobów i wyrobisk górniczych. Skraca to czas zestalania się mieszaniny, a tym samym pozwala na uzyskanie w krótszym czasie odpowiednich właściwości fizyko-mechanicznych uzyskanego materiału i znaczącą poprawę stopnia wypełnienia i doszczelnienie zrobów i wyrobisk górniczych.

Claims

1. Sposób wytwarzania mieszaniny do doszczelniania zrobów i wyrobisk górniczych z lotnych ubocznych produktów spalania z energetycznego wykorzystania paliw kopalnych, zawierającej mieszaninę produktów spalania i wody w proporcjach objętościowych od 1:0,5 do 1:2, dla poprawy stopnia wypełnienie i szczelności zrobów zawałowych i wyrobisk górniczych w kopalniach węgla kamiennego oraz w celu zabezpieczenia przed dostępem powietrza oraz ograniczenia osiadania terenu na powierzchni, znamienny tym, że w trakcie przygotowania mieszaniny i jej zatłaczania do zrobów zawałowych i wyrobisk górniczych przetwarza się produkty spalania poddając je mineralnej karbonatyzacji, czyli wtłacza się gazowy CO₂ lub mieszaninę CO₂ z powietrzem o stężeniu ditlenku węgla nie mniejszym niż 5% objętościowych w powietrzu przez czas od 5 min do 60 min, a sposób ten jest prowadzony aż do uzyskania zawartości wolnego CaO poniżej 1% w mieszaninie doszczelniającej.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że prowadzony jest przez czas od 5 min do 60 min, w zależności od stężenia ditlenku węgla w gazie lub w powietrzu.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gazowy ditlenek węgla lub powietrze zawierające nie mniej niż 5% CO₂ zatłaczany jest do mieszalnika lub rurociągu zawierającego wodę i popiół lotny z ubocznych produktów spalania z energetycznego wykorzystania paliw kopalnych.