SU1314067A1 - Способ переработки породных отвалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к утилизации отходов сланцевых и угольных шахт и позвол ет повысить эффективность переработки отвалов за счет снижени  потерь жидких целевых продуктов переработки и увеличени  извлечени  полезных компонентов из отвала . Способ включает формирование в массиве отвала технологических скважин. Поверхность отвала покрывают термопрочным материалом. В основании отвала создают дренирующий слой с гидроизол ционным основанием путем обжига и последующей закачки в нижнюю часть сло  тампонирующего раствора. Отвальный массив пропитывают горючими отходами нефтехимического производства и в верхней его части осуществл ют розжиг. Затем отвал газифицируют , периодически заполн ют его массив выщелачивающим раствором и откачивают продуктивные растворы. Из дренирующего сло  отвод т целевые продукты газификации и продуктивные растворы. Проведенные меропри ти  не только повыщают выход смол ных продуктов и продуктивного выщелачивающего раствора, но одновременно эффективно рещают и экологические вопросы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. i (Л ОС 4 О5

Description

Изобретение относитс  к горному делу, а именно к способам переработки породных отвалов сланцевых и угольных шахт, а также обогатительных фабрик, и может быть использовано при переработке углеродсо- держащих отвальных массивов, склонных к самовозгоранию, на месте их размещени .

Цель изобретени  - повышение эффективности переработки отвалов за счет снижени  потерь жидких целевых продуктов переработки и увеличени  извлечени  полезных компонентов из отвалов.

На чертеже показан углистый породный отвал, вертикальный разрез.

Способ осуществл ют следующим образом .

В основании и по периметру углистого породного отвала 1, сложенного, например, кусками диктионемового сланца теплотой сгорани  1200-1400 ккал/кг, на высоте 3 м от поверхности земли бур т р д горизонтальных эксплуатационных скважин 2, а на рассто нии 3-5 м от этой сетки скважин формируют второй  рус таких же скважин 3, образу  таким образом систему скважин, использующихс  в дальнейщем дл  создани  дренирующего сло  4 с гидроизол ционной подстилкой 5 и дл  отвода целевых продуктов газификации и выщелачивани . Одновременно вверху отвального массива бур т одну, или больще, вертикальную нагнетательную скважину 6 дл  подвода реагентов. Дл  более полного охвата отвала процессом газификации и выщелачивани  бур т также сетку дополнительных нагнетательных скважин 7.

Затем приступают к покрытию поверхности отвального массива газонепроницаемым термопрочным материалом, например, обрабатыва  его поверхность смесью известковой суспензии и жидкого стекла, котора  хорошо сцепл етс  с породой и быстро преобразовываетс  в прочную корку 8.

В случае необходимости на этом этапе работ производ т тушение отвала одним из известны способов, например к горизонтальным скважинам 2, 3 подключают выт жной вентил тор 9 типа ВВН-50, который отсасывает газы, образованные в результате самовозгорани  породы. Такое ва- куумирование внутреннего объема отвала, кроме тушени , дает возможность произвести воздущную сбойку скважин 2, 3 со скважиной 6, чем улучшают пористость и газопро ницаемость массива дл  дальнейшей его газификации .

Покрытие отвального массива предпочтительно создавать сверху, а после завершени  этих работ приступают к созданию дренирующего сло  с гидроизол ционной подстилкой.

На этой стадии работ в скважины 2, 3 помещают газовоздушные горелки 10 и производ т обжиг породы в нижней части отвального массива при 600-900°С. Этим добиваютс  полного выгорани  горючих компонентов породы в этой части отвала, повышают одновременно механическую прочность и капилл рность сло . Газы обжига

породы вывод т через скважину 6, при этом по пути следовани  за счет своего тепла они производ т термическую подготовку вышележащих углистых пород к газификации. После создани  дренирующего сло  толщиной примерно 5-10 м газовые горелки 10

вынимают и в перфорационные горизонтальные скважины 2 нижнего  руса подают тампонирующий раствор, полученный на основе измельченных горелых пород с добавками природного гипса 5% по массе и жидкого

стекла в количестве до 10%. Дл  этой цели можно использовать и другие смеси, приготовленные , например, на основе высокодисперсных глинистых веществ с добавками, способствующими термостойкости покрыти  гидроизол ционной подстилки 5 и ускор ю0 щими процесс твердени .

Поскольку основание отвального массива сложено крупнокусковым материалом, в котором почти нет угл  и малое содержание горючих веществ, дренирующий слой 4

C- создают размером 5-10 м.

После окончани  работ по формированию дренирующего сло  с подстилкой производ т закачку в отвальный массив через скважины 6-7 холодные нефтепродукты 11, которые подогреваютс  за счет тепла, наQ копившегос  в отвале при обжиге его основани , чем устран ют дополнительные энергозатраты на их предварительный подогрев , необходимый, например, при пропитке отвального массива в зкими отходами нефтеперерабатывающей промышленности.

5 В результате нагретые в отвале нефтепродукты легко просачиваютс  в массив, насыща  при этом породы вплоть до гидроизол ционной подстилки. При последуюшем сжигании такой породы выдел етс  тепла примерно на 18% больше, чем при сжи0 гании породы, ненасыщенной нефтепродуктами .

На стадии газификации, когда отвальный массив равномерно пропитан нефтепродуктами (предпочтительно горючими отходами не5 фтехимического производства), о чем суд т по наличию последних в скважинах 2, 3, приступают к розжигу углеродсодержащей породы в верхней части отвала. Дл  этого в скважину 6 помещают в газовоздушную горелку 12, которую после сформировани 

0 зоны горени  13 с температурой 600- 1000°С убирают и в дальнейшем в эту скважину компрессором 14 нагнетают окислитель , например воздух. Регулиру  подачу и расход воздуха в скважинах 6, 7, добиваютс  перемещени  очага горени  внутри

5 отвала как вертикально, так и в горизонтальном направлении, охватыва  процессом практически весь массив. В качестве окислител  можно использовать также пар с

воздухом или кислород с водой, или другие кислородсодержащие реагенты как газообразные , так и жидкие, например 3%- ную перекись водорода, которые экономически оправданы дл  получени  требуемо- го состава целевого газа.

Отбирают продукты газификации через скважины 2, 3. В результате направленного движени  получаемых гор чих газов сверху отвала к его основанию происходит нагревание нижележащих углистых пород, что способствует их термоподготовке к даль- нейщей газификации и выделению из них смол и летучих компонентов. Таким образом происходит перемещение очага горени  и впе- редилежащей зоны смоловыделени , при этом полученные продуктивные газы, содержащие в основном СО2, Нг, СО, СН4 и др., вывод т через скважины 3 верхнего  руса сетки горизонтальных скважин, а смолы, просочившиес  через дренирующий слой 4, отбирают через скважины нижнего  руса сетки горизонтальных скважин 2, дл  чего в последние предварительно помещают известные скважиные насосы 15, которые отсасывают смолы, накопившиес  у гидроизол ционной подстилки 5. Последн   в предлага- емом способе играет и охранно-защитную роль, поскольку предотвращает загр знение грунтовых вод токсичными продуктами газификации.

Дренирующий слой 4, кроме пр мого назначени , предотвращает также дожигание скопившихс  в основании отвалов смол, поскольку процесс газификации прекращают, когда движущийс  очаг горени  13 переместитс  к верхней границе дренирующего сло , ранее выгазованного. Об окончании процесса газификации суд т по составу газа, в кото- ром отсутствуют продукты горени .

После газификации отвала приступают к процессу выщелачивани  редких, рассе нных и других ценных элементов, содержащихс  в золе диктионемовых сланцев, содержание которых в такой золе выще, чем в исходном сланце.

Таким образом, процесс газификации отвального массива, проведенный по вышеописанному примеру, эффективно сказываетс  на производительности последующего про- цесса выщелачивани . В результате газификации происходит обогащение отвального массива редкими и другими ценными элементами , а наличие высоких температур выгазованного пространства пор дка 400- 800°С и создание на стадии газификации дренирующего сло  с гидроизол ционной подстилкой способствуют улучшению проникновени  продуктивных растворов, обеспечению их накоплени  у основани  отвала перед откачкой.

На этом этапе работ через нагнетатель- ные скважины 6, 7 в гор чее выгазован- ное пространство подают растворитель, которым выщелачивают из золы ценные эле0

5 0 5

0 5

менты: V, Мо, РЬ, Си, и и др., содержание которых в диктионемовых сланцах представл ет промышленный интерес. При этом реагент и его концентрацию подбирают из условий максимального извлечени  одного полезного компонента или набора нескольких ценных элементов.

После того, как продуктивна  обогащенна  ценными элементами парогазова  смесь начнет выходит через эксплуатационные скважины 3, 2, прекращают подачу выщелачивающего реагента и закрывают одновременно все скважины 2, 3, 6, 7. При падении давлени  в выгазованном пространстве , о чем суд т по показани м установленных в скважинах датчиков давлени , открывают нагнетательные скважины 6, 7 и дополнительно пропитывают отвальный массив выщелачивающим реагентом, который подаетс  под давлением выще давлени  внутри отвала. Затем через некоторое врем  скважины 6, 7 повторно закрывают и отвальный массив выдерживают в таком состо нии при закрытых нагнетательных и эксплуатационных скважинах некоторое врем , необходимое и достаточное дл  протекани  процесса.

В случае необходимости, например когда давление внутри отвала превысит допустимую величину, открывают скважины 2, 3 и продуктивный водный раствор или парогазовую смесь отвод т в накопительную емкость 16, где обрабатывают смесь и извлекают полезные элементы. Часть невыработанного растворител  целесообразно закачивать повторно на выщелачивание через скважину 6. Кроме того, процесс выщелачивани  в отвальном массиве можно интенсифицировать другими известными способами , например наложением на отвальный массив высокочастотных токов.

Процесс выщелачивани  контролируют по концентрации ценных веществ и продуктивном растворе на входе в накопительную емкость 16 и при необходимости прекращают .

Claims (3)

1. Способ переработки породных отвалов, включающий формирование в массиве отвала технологических скважин, покрытие поверхности отвала термопрочным материалом, розжиг отвала, газификацию пород и отвод целевых продуктов газификации, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности переработки отвалов за счет снижени  потерь жидких целевых продуктов переработки и увеличени  извлечени  полезных компонентов из отвалов, после изол ции поверхности отвала в его основании создают дренирующий слой с гидроизоЛ Я- ционным основанием путем обжига и последующей закачки в нижнюю часть сло  тампонирующего раствора, а после газификации отвала осуществл ют периодическое

заполнение его маесива выщелачивающим реагентом и откачку фодуктипн111х раепюров, при этом отвод продуктов газификации и продук |-ив1Пз1х растворов оеущеетвл ют из дренирующего ело .

2. СпоеоГ) ио п. 1, отличающийс  тем, что, noc/ie создани  дренируюихего ело , отвальный масеив пропитывают горючими отходами нефтехимического нроизводства.

3. Способ по п. 1, отличающийс  том, что, с целью увеличени  выхода смол ных продуктов нри газификации, розжиг производ т в верхней чаети отвала.

Воздух