Способ электроактивации шахтной воды затворения твердеющей закладки
Изобретение относится к области горного дела и м.б. использовано при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом системами с твердеющей закладкой выработанного пространства. Цель - повышение экономичности электроактивации за счет исключения затрат электроэнергии . Шахтную воду подают в корпус электроактиватора, выполненного из неэлектропроводного материала, В корпусе поток воды рассекают электроды . Выполнены они в виде пластин, соединенных в блоки анодов и катодов изготовленных из различных матери алов. Например, аноды изготавливают из стали, а. катоды - из алюминия, В результате контакта с шахтной водой, представляющей электролит, на электродах возникают электрохимические потенциалы. Величина их определяется видом металлов и свойствами электролитов . Активацию шахтной воды электрическим током осуществляют током короткого замыкания между электродами ,путем Соединения их контактором. При этом определяют зависимость скорости протекания шахтной воды от тока короткого замыкания. Воду подают со скоростью, равной максимальной при максимальном токе короткого ния. 2 ил. i (Л
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (59 4 Е 21 Р 15/00
Ё ф )
/,, ;,)1 Мяр ъ
I г- . ) „;
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
СА.1
Ю
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4000322/22-03 (22) 27.12.85 (46) 30. 05.87. Бюл. 11 20 (71) .Криворожский горнорудный институт (72) Г.Т.Фаустов и С.О.Попов (53) 622.273.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
1Ф 1073484, кл. Е 21 F 15/00, 1984.
Авторское свидетельство СССР
В 1160055, кл. Е 21 F 15/00, 1985, \ (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОАКТИВАЦИИ ШАХТНОЙ
ВОДЫ ЗАТВОРЕНИЯ ТВЕРДЕЮЩЕЙ ЗАКЛАДКИ (57) Изобретение относится к области горного дела и м.б. использовано при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом системами с твердеющей закладкой вы, работанного пространства. Цель — повышение экономичности электроактивации за счет исключения затрат электроэнергии. Шахтную воду подают в кор„„SU» 1314129, А 1 пус электроактиватора, выполненного из неэлектропроводного материала. В корпусе поток воды рассекают электроды. Выполнены они в виде пластин, соединенных в блоки анодов и катодов изготовленных из различных материалов. Например, аноды изготавливают из стали, а катоды — иэ алюминия. В результате контакта с шахтной водой, представляющей электролит, на электродах возникают электрохимические потенциалы. Величина их определяется видом металлов и свойствами электролитов. Активацию шахтной воды электрическим током осуществляют током короткого замыкания между электродами ,путем соединения их контактором. При этом определяют зависимость скорости протекания шахтной воды от тока короткого замыкания. Воду подают со скоростью, равной максимальной при максимальном токе короткого замыкания. 2 ил.
1314129
Изобретение относится к горному производству и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых подземным способом системами с твердеющей закладкой ныработанного пространства.
Цель изобретения — повышение экономичности электроактивации за счет исключения затрат электроэнергии °
На фиг. 1 представлена схема реализации предлагаемого способа, на фиг. 2 — зависимость скорости протекания шахтной воды от тока короткого замыкания.
Схема содержит корпус 1 электроактиватора, в котором размещают блоки электродов катодов 2 и анодов 3, на корпусе 1 установлены сливной патрубок 4, контактор 5 и всасывающий патрубок 6, блоки электродов катодов
2 и анодов 3 во внешней цепи соединяются контактором 5.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
Шахтная вода по всасывающему патрубку 6 подается н корпус 1 электроактиватора, который выполняют из неэлектропроводного материала, например стеклотекстолита. В корпусе 1 поток ноды рассекают электродами 2 и 3, выполненными в виде прямоугопьных пластин, Эти пластины соединяются в блоки электродов катодов 2 и анодон 3. Блоки электродов изготовлены из различных металлов, например катоды 2 изготавливают из алюминия, а аноды 3 — из стали. В результате контакта с шахтной водой, обладающей определенной засоленностью и представляющей собой электролит, на электродах возникают электрохимические потенциалы. Величина этих потенциалов определяется видом металлов и свойствами электролита. Так как различные металлы обладают и разными электрохимическими потенциалами, между электродами 2 и 3, погруженными в шахтную воду, возникает электрическое напряжение, равное разности потенциалов на них. Таким образом„ весь электроактиватор н данном случае представляет собой гальванический элемент с проточным электролитом. При соединении блоков электродов
2 и 3 между собой контактором 5, который размещают во внешней цепи гальванического элемента, возникает короткое замыкание. Короткое замыкание сопровождается развитием электрического тока большой величины. Это
U. Х S
I = ----- А, (1)
15 где U — напряжение между электродами, В; электропроводность шахтной воды, Ом м ";
20 расстояние между электродами, м;
S — площадь перекрытия электродов, м
S=a Ь
25 а — ширина электродов, м;
Ь вЂ” длина электродов, м.
Требуемая величина тока короткого замыкания может быть установлена такЗО же из следующего выражения (2) Ткз О необходимая производительность активации воды, м /ч;
35 удельный расход электричества, А ч/м .
Величина удельного расхода электричества i определяется путем установления такого тока на единицу объещ ма обрабатываемой воды, при котором достигается максимальное повышение прочности закладки, затворенной обработанной водой, н сравнении с ее прочностью без активации. Производительность активации О должна быть равна величине, объема потребления воды в процессе приготовления закладки, т.е. она задается и является нормативным показателем. Однако произ5О нодительность может быть выражена следующим образом
/=V- S=V а (, м /ч (3) где S — площадь сечения пространства между электродами, м
V — скорость движения воды между электродами, м/ч;
Х вЂ” расстояние между электродами, м. приводит к возникнонению электрохимических реакций н электролите и к растворению материала анода, на чем
5 и основан процесс электроактивации воды. После прохождения между электродами шахтная вода по сливному патрубку 4 поступает в дальнейшую технологическую цепь для эатворения тнердеющей закладки. Ток короткого замыкания 1„, определяется следующим образом
I ×а I j., A (4) Как показали проведенные исследования, между скоростью движения шахтной воды и ее электропроводностью существует зависимость, которая приводит к снижению тока короткого замыкания при увеличении скорости движе- f0 ния воды (см. выражение (!) и фиг.2).
При этом снижение тока наблюдается, начиная с определенной скорости V, Таким образом, эта скорость представляет собой такую оптимальную величи- f5 ну скорости протекания воды, при которой одновременно достигается максимальный ток короткого замыкания и максимальная производительность при минимальных геометрических параметрах 20 электродной системы активатора. В случае превышения скорости протекания воды снижается ток активации, что нарушает режим обработки воды и требует восстановления этого режима 25 путем повышения геометрических размеров электродной системы. Таким обра- . зом, на основании выражений (1) и (4) можно записать
Ukab
I V P i= — — — — А к (5) Отсюда требуемое расстояние между электродами составляет
U х b — и
Ч„. i (6) 35
Ширина электродов определяется из выражения (3) а= - —, м (7) 40
Чк 2
Практическую реализацию предлагаемого способа электроактивации шахтной воды затворения твердеющей закладки можно пояснить на следующем 5 примере.
При использовании предлагаемого способа активации в условиях шахты, на которой для приготовления твердеющей закладки используется шахтная вода с минерализацией 29,8 г/л, требуется удельный, расход электричества х=бб,А ч/м3. При этом достигается максимальное повышение прочности закладки в среднем на 307.. Потребление воды для приготовления закладки на этой шахте составляет Q=10 м /ч, Отсюда требуемый ток короткого замыкания составляет
3 13141
Исходя из выражений (2) и (3) можно записать
29 к.pQ >=10 66=660 А.
При использовании электродов из стали и алюминия развиваемая разность потенциалов на них в шахтной воде содержит U=0,5 В. Электропроводность шахтной воды Х =2 Ом -м
Критическая скорость для этих условий Ч„-180 м/ч (см, фиг. 2). Задавшись длиной электродов, например
b=2 м, устанавливается требуемое рас стояние между электродами
U.z b
1=
Ширина электродов составляет а= - -- =4 27 м.
=V 1=
Осуществляют проверку рассчитанных параметров на достижение требуемого тока короткого замыкания из выражения (5)
U Yab, I=V .à 3 i= -- — — ——
E =Ч„.а 3 i=659,.46 А;
U.Х ab
=656 92 А.
Ф
Максимальная ошибка расчета составляет 0,477..
Таким образом, на основании прове. денных расчетов установлены величины всех требуемых режимных и конструктивных параметров для проведения процесса активации.
Формула изобретения
Способ электроактивации шахтной воды затворения твердеющей закладки, включающий подачу воды в электроактиватор и последующую обработку воды электрическим током, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения экономичности электроактивации за счет исключения затрат электроэнергии, в электроактиваторе используют электроды, имеющие различную величину стандартных электрохимических потенциалов, активацию шахтной воды электрическим током осуществляют током короткого замыкания между указанными электродами, при этом определяют зависимость скорости протекания шахтной воды от тока короткого замыкания и воду подают со скоростью, равной максимальной при максимальном токе короткого замыкания.
1314129
250 Y п/v
Составитель В. Кузнецов
Техред В.Кадар
Редактор Н.Киштулинец
Корректор С.Черни
Заказ 2196/39
Тираж 430 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
