RU1782288C

RU1782288C - Method of prevention of self-ignition of rocks

Info

Publication number: RU1782288C
Application number: SU904885221A
Authority: RU
Inventors: Михаил Павлович Зборщик; Владимир Васильевич Осокин
Original assignee: Донецкий политехнический институт
Priority date: 1990-11-20
Filing date: 1990-11-20
Publication date: 1992-12-15

Abstract

Сущность изобретени : горные породы обрабатывают 3...5%-ной известковой суспензией , в которую ввод т мелкий песок в соотношении масс песка и гашеной извести 1:1,23.SUMMARY OF THE INVENTION: rocks are treated with a 3 ... 5% lime slurry, into which fine sand is introduced in the ratio of sand to slaked lime mass of 1: 1.23.

Description

слcl

сwith

Изобретение относитс к горному делу и может быть использовано дл предотвращени самовозгорани отвальных пород.The invention relates to mining and can be used to prevent spontaneous combustion of dump rocks.

Известен способ предотвращени самовозгорани ископаемых углей, заключающийс в обработке их 1-3%-ными растворами ингибирующих веществ, в качестве которых рекомендуетс использовать, карбонатные производные - (МН-фСОз. Са(НСОз)2. Ма2СОз; хлориды и сульфиты - NH4CI, MgCl2, CaCIa и NaaSOa, NaHSOa; сульфитные щелоки, каталитические ды.A known method of preventing spontaneous combustion of fossil fuels, which consists in treating them with 1-3% solutions of inhibitory substances, which are recommended to be used, is carbonate derivatives - (MH-fCO3. Ca (HCO3) 2. Ma2CO3; chlorides and sulfites — NH4CI, MgCl2 , CaCIa and NaaSOa, NaHSOa; sulfite liquors, catalytic holes.

Предполагаетс , что действие карбонатов на уголь как ингибиторов окислени его кислородом атмосферного воздуха обусловлено наличием в растворе карбонатных анионов , а также образованием щелочной среды. Считаетс , что ингибирующее действие на уголь хлоридов св зано с гидролити- ческим расщеплением их, котороеIt is believed that the effect of carbonates on coal as inhibitors of its oxidation with atmospheric oxygen is due to the presence of carbonate anions in the solution, as well as the formation of an alkaline environment. It is believed that the inhibitory effect on coal of chlorides is associated with their hydrolytic cleavage, which

сопровождаетс выделением сол ной кислоты , разрушающей минеральный каталитический комплекс. Допускаетс возможность применени сульфидов (№28) и фенолов в качестве каталитических дов, которые отравл ют каталитический комплекс, способствующий окислению угл атмосферным кислородом.accompanied by the release of hydrochloric acid, which destroys the mineral catalytic complex. It is possible to use sulfides (No. 28) and phenols as catalytic dots, which poison the catalytic complex, which contributes to the oxidation of coal by atmospheric oxygen.

Рекомендации по применению растворов указанных веществ не имеют достаточного научного обосновани . Каждое из этих веществ химически инертно по отношению к поверхности твердых горючих ископаемых , пиритсодержащих руд и так называемых пустых пород. Наличие этих веществ в воде не исключает возможность растворени в ней кислорода атмосферного воздуха и взаимодействи его с поверхностью горной породы, что обусловливает при опреде- ленных услови х самонагревание иRecommendations for the use of solutions of these substances do not have sufficient scientific justification. Each of these substances is chemically inert with respect to the surface of solid fossil fuels, pyrite-containing ores and so-called empty rocks. The presence of these substances in water does not exclude the possibility of dissolving oxygen in it of atmospheric air and its interaction with the surface of the rock, which under certain conditions leads to self-heating and

ЧH

0000

ю юyu

00 0000 00

СОWith

vv

самовозгорание ее. Недостаток способа предотвращени самовозгорани углей заключаетс втом, что при воздействии на них растворов указанных веществ на открытой поверхности не образуетс защитный слой 5 антиоксиданта. Такой слой не образуетс также и на поверхности так называемых пустых пород.spontaneous combustion of it. A disadvantage of the method for preventing spontaneous combustion of coals is that when exposed to solutions of said substances, an antioxidant protective layer 5 is not formed on the open surface. Such a layer also does not form on the surface of so-called gangue.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату вл етс 10 способ предотвращени самовозгорани горных пород путем воздействи на них известковой суспензией, вз тый в качестве прототипа. Сущность этого способа состоит в том, что производ т обработку горной по- 15 роды 3...5%-ной известковой суспензией путем орошени поверхности обломков ее или инъектировани в межкусковое пространство горной массы. Избыток гидрокси- да кальци по сравнению с растворимостью 20 его в воде выпадает на поверхности горной породы, заполн ет макро- и микротрещины, перекрывает усть пор. Стечением времени гидроксид кальци подвергаетс кристаллизации и карбонизации. В результате этого 25 на поверхности горной породы образуетс защитный слой, затрудн ющий доступ к ней внешних агентов выветривани .The closest in technical essence and the achieved result is 10 a method of preventing spontaneous combustion of rocks by exposing them to a lime slurry, taken as a prototype. The essence of this method is that the rock is treated with a 3 ... 5% lime suspension by irrigation of the surface of its fragments or injection into the inter-musk space of the rock mass. An excess of calcium hydroxide as compared with its solubility in water 20 falls on the surface of the rock, fills macro- and microcracks, and closes the mouth of pores. Over time, calcium hydroxide undergoes crystallization and carbonization. As a result of this, a protective layer forms on the surface of the rock, making it difficult for external weathering agents to access it.

Недостаток этого способа обусловлен большой продолжительностью затвердева- 30 ни защитного сло и малой почностью его, что снижает эффективность и надежность профилактических работ по предотвращению самовозгорани горных пород.The disadvantage of this method is due to the long duration of the hardening of the protective layer and its low level of poorerness, which reduces the effectiveness and reliability of preventive work to prevent spontaneous combustion of rocks.

Целью изобретени вл етс повыше- 35 ние эффективности профилактики самовозгорани .The aim of the invention is to increase the effectiveness of the prevention of spontaneous combustion.

Поставленна цель достигаетс тем, что в известном способе предотвращени самовозгорани горных пород, включающем их 40 обработку 3...5%-ной известковой суспензией , в известковую суспензию ввод т мелкий песок в соотношении масс песка и гашеной извести 1:1,23.This goal is achieved by the fact that in the known method for preventing spontaneous combustion of rocks, including their 40 treatment with a 3 ... 5% lime suspension, fine sand is introduced into the lime suspension in the ratio of the mass of sand and slaked lime 1: 1.23.

Принципиальное отличие предлагаемо- 45 го способа от существующих состоит в том, что защитный слой антиоксиданта образуетс на поверхности горной породы из продукта химического взаимодействи выпавших из суспензии в осадок леска и 50 гидроксида кальци .The principal difference of the proposed method from the existing ones is that a protective layer of antioxidant is formed on the rock surface from the product of chemical interaction of the fishing line and 50 calcium hydroxide precipitated from the suspension.

Образование защитного сло на поверхности горной породы св зано с протеканием во влажной среде реакции:The formation of a protective layer on a rock surface is associated with a reaction in a humid environment:

Са(ОН)2 + SI02 - СаЗЮз + НаО.55Ca (OH) 2 + SI02 - CaCO3 + NaO.55

Соединение СаЗЮз, обладающее достаточно большой прочностью, вл ютс основой защитного сло . Известно (Черно- баев И.П. Хими окружающей среды: Учеб. пособие.- К.: Выща шк. Головное изд-во,The CaCO3 compound, which has a sufficiently high strength, is the basis of the protective layer. It is known (Chernobaev I.P. Chemistry of the environment: Textbook. Manual. - K .: Higher school. Head publishing house,

1990.-191 с.), что прочность СаЗЮз намного превышает прочность затвердевших известковых растворов и продолжительность его образовани меньше времени карбонизации и кристаллизации гидроксида кальци .1990.-191 pp.), That the strength of CaCO3 is much higher than the strength of hardened lime solutions and its formation time is shorter than the time of carbonization and crystallization of calcium hydroxide.

Согласно стехиометрии приведенного уравнени химической реакции, на 60 г SI02 требуетс 74 г Са(ОН)2. Следовательно, дл полного протекани этой реакции с образованием СаЗЮз необходимо соотношение масс песка и гидроксида кальци 1:1,23.According to the stoichiometry of the above chemical reaction equation, 60 g of SI02 requires 74 g of Ca (OH) 2. Therefore, for the reaction to complete to form CaCO3, a sand to calcium hydroxide mass ratio of 1: 1.23 is necessary.

Новым по отношению к прототипу вл етс добавление в 3...5%-ную известковую суспензию мелкого песка при соотношении масс песка и гашеной извести 1:1,23, обеспечивающее образование на поверхности горной породы защитного сло антиоксиданта из прочного соединени СаЗЮз.New in relation to the prototype is the addition of fine sand to a 3 ... 5% lime slurry at a ratio of sand to slaked lime mass of 1: 1.23, which ensures the formation of a protective antioxidant layer on the rock surface from a durable CaCO3 compound.

В этом заключаетс также и существенное отличие предлагаемого способа.This is also a significant difference between the proposed method.

Пример. Профилактическую обработку породы известково-песчаной суспензией производили в поверхностном слое отвала. Вблизи места производства профилактических работ устраива и (устанавливали) емкостьдл приготовлени известково-песчаной суспензии. На специально выделенной площадке создавали запасы песка и гашеной извести. В итенсивно перемешиваемую воду подавали гашеную известь из расчета 50 кг ее на 1 м3 жидкости. Таким образом приготавливали 5%-ную известковую суспензию. Перемешива известковую суспензию, в нее добавл ли мелкий песок. В св зи с тем, что по стехиометрии уравнени химической реакции Са(ОН}г + +SI02 - СаЗЮз + НаО дл образовани на поверхности горной породы защитного сло антиоксиданта, состо щего из соединени СаЗЮз. на каждые 60 г SI02 должно приходитьс 74 г Са(ОН)2, .принимали соотношение масс песка и гашеной извести 1:1,23 (74/60 1,23). Поэтому к каждому кубометру воды, содержащей 50 кг гашеной извести - Са(ОН)2, добавл ли 40,65 кг мелкого песка - 3102: 50 кг Са(ОН)а/1.23 40,65 кг 3102. Вследствие интенсивного перемешивани гашеной извести и мелкого песка в воде образовалась известково-песчана суспензи . Затем включали в работу шламовый насос, например типа 18-20, и подавали суспензию по трубопроводу в инъекторы - отрезки труб длиной 2,5...3,0м с перфорацией, внедренные в отвальную породу. Суспензи под давлением проникала из инъекторов в межкусковое пространство породы и омывала поверхность ее обломков. Коэффициент порозности отвальной породы находитс в пределах значений 0.2...0,3, поэтому расход суспензии на каждый кубометр отвальной породы принимали не менее 200...300 л. В этом количестве суспензии содержалось соответственно 10...15 кг. Са(ОН)а и 8.1...12.2 кг SI02. Нагне- тание суспензии в породу прекращали (выключали шламовый насос) при порывах ее на поверхность отвала. Дл обеспечени равномерной профилактической обработки породы производили также заиливание ее путем обильного орошени суспензией поверхности отвала через открытый конец на- гнетательного трубопровода при отсоединенных инъекторах.Example. Preventive treatment of the rock with lime-sand suspension was carried out in the surface layer of the dump. Near the place of production of preventive work, arranging and (installed) a container for the preparation of lime-sand suspension. On a specially designated site, reserves of sand and slaked lime were created. Slaked lime was fed into intensely mixed water at the rate of 50 kg per 1 m3 of liquid. Thus, a 5% lime suspension was prepared. After mixing the lime suspension, fine sand was added to it. Due to the stoichiometry of the equation of the chemical reaction Ca (OH} g + + SI02 - Ca3CO3 + NaO, for the formation of a protective layer of antioxidant on the surface of the rock consisting of the CaC3O3 compound, 74 g of Ca02 should be accounted for every 60 g of SI02 (OH) 2, the ratio of the mass of sand and slaked lime was 1: 1.23 (74/60 1.23). Therefore, 40.65 was added to each cubic meter of water containing 50 kg of slaked lime - Ca (OH) 2. kg of fine sand - 3102: 50 kg of Ca (OH) a / 1.23 40.65 kg 3102. Due to the intensive mixing of slaked lime and fine sand in water, a calcareous The slurry pump was then turned on, for example, type 18-20, and the suspension was piped into the injectors — pipe sections 2.5 ... 3.0 m long with perforation embedded in the dump rock. The suspension under pressure penetrated from the injectors the porosity coefficient of the waste rock is in the range of 0.2 ... 0.3, therefore, the suspension flow rate for each cubic meter of waste rock was taken at least 200 ... 300 l. This amount of suspension contained 10 ... 15 kg, respectively. Ca (OH) a and 8.1 ... 12.2 kg SI02. The injection of the suspension into the rock was stopped (the slurry pump was turned off) when it burst onto the surface of the dump. To ensure uniform preventive treatment of the rock, silting was also carried out by abundant irrigation with a suspension of the blade surface through the open end of the discharge pipe with the injectors disconnected.

После прекращени движени суспен- зии в межкусковом пространстве породы происходило осаждение в трещинах и на поверхности ее мелких частиц извести и песка . При удалении избытков влаги из межкускового пространства породы вследствие фильтрации и испарени на поверхности ее образовалс защитный слой антиоксиданта СаЗЮз вследствие протекани во влажной среде реакции: Са(ОН)2 + SI02 - СаЗЮз + Н20. Согласно стехиометрии уравнени After the suspension had stopped moving in the inter-muscular space of the rock, sedimentation in the cracks and on the surface of its fine particles of lime and sand occurred. When excess moisture was removed from the inter-bark space of the rock due to filtration and evaporation, a protective layer of antioxidant Ca3SO3 was formed on its surface due to the reaction: Ca (OH) 2 + SI02 - Ca3SO3 + H20. According to the stoichiometry of the equation

этой реакции, дл образовани СаЗЮз в количестве 116 г требуетс 74 г Са(ОН)2 и 60 г SI02. Поэтому из 200...300 л суспензии, содержащей 10...15 кг Са(ОН) и 8,1...12,2 кг SI02, в каждом кубометре породы на поверхности обломков.ее выдел лс осадок СаЗЮз массой 15J...23.5 кг.of this reaction, the formation of 116 grams CaCO3 requires 74 g Ca (OH) 2 and 60 g SI02. Therefore, from 200 ... 300 l of a suspension containing 10 ... 15 kg of Ca (OH) and 8.1 ... 12.2 kg of SI02, in each cubic meter of rock on the surface of the fragments, a CaZYuZ sediment weighing 15 J was released. ..23.5 kg.

Предлагаемый способ отличаетс простотой осуществлени , не требует каких- либо изменений в известной технологии профилактики самовозгорани отвальных пород. Предлагаемый способ в сравнении с базовым объектом, в качестве которого при н т прототип, обеспечивает существенный социальный эффект.The proposed method is notable for its implementation, does not require any changes in the known technology for the prevention of spontaneous combustion of dump rocks. The proposed method in comparison with the base object, which is a prototype, provides a significant social effect.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A method for preventing spontaneous combustion of rocks, including treating them with a 3-5% lime slurry, characterized in that, in order to increase the effectiveness of the prevention of spontaneous combustion, fine sand is introduced into the lime suspension in a 1: 1 ratio of the mass of sand to slaked lime, 23.