Способ осветления воды шахтного притока и обезвоживания шлама

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при переработке полезных ископаемых, скапливающихся в шламовых отстойниках и извлечении их из шахтных вод, а также при подземной добыче угля гидравлическим или механогидравлическим способом. Способ осветления воды включает гидротранспорт шламового продукта, разделение гидросмеси с крупным и мелким продуктом, формирование фильтрационного слоя из шлама, содержащего крупный продукт, подачу для контактирования с ним мелкого продукта, отвод шлама и осветленной воды и обезвоживание шлама. Новым является то, что разделение гидросмеси шахтного притока или забираемой из отстойников гидросмеси осуществляют в циклоне или делителе гидросмеси на шламовую воду и гидросмесь с крупными фракциями шлама. Фильтрационный слой формируют в сгустительно-осветлительном аппарате, а шламовую воду подвергают безреагентной обработке в поляризаторе и перезаряжают частицы твердого, содержащиеся в ней. После этого шламовую воду подводят под фильтрационный слой в сгустительно-осветлительном аппарате и пропускают через него. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горному делу, в частности к обезвоживанию полезных ископаемых и осветлению технологической воды, может быть использовано при переработке полезных ископаемых, скапливающихся в шламовых отстойниках и извлечении их из шахтовых вод, а также при подземной добыче угля гидравлическим и механогидравлическим способом.

Известен способ подземного обезвоживания угля, в котором уголь из забоя транспортируется водой в открытых желобах до квершлага, где производится отделение угля крупностью более 10 мм и его погрузка в вагонетки, а уголь крупностью менее 10 мм подается на грохот, где осуществляется классификация по классу 0,5 мм и предварительное обезвоживание класса 0,5-1,0 мм, который направляется в обезвоживающую центрифугу [1] Обезвоженный осадок после центрифуги смешивается с углем класса более 10 мм и выдается на поверхность механическим способом. Подрешетный шлам грохота вместе с фугатом центрифуги направляется в гидроциклон, сгущенный шлам с содержанием твердого до 500 г/л углесосами выдается на поверхность, а осветленная вода с содержанием твердого до 10 г/л направляется в очистной забой.

Недостатками данного способа является необходимость выдачи на поверхность части шлама и его переработки с осветлением воды и высокое содержание твердого в осветленной воде, направляемой в забой на повторное использование.

Известен также способ подземной переработки угля [2] По этому способу угольная гидросмесь из забоев поступает на скребковый конвейер, в котором днище выполнено в виде сита с размером щели 13 мм. На конвейере отделяют крупный уголь и подают его в бункер. Подрешетный уголь и вода самотеком поступает на пластинчатый питатель, в котором в пластины встроены шпальтовые сита с размером щели 0,5 мм. Надрешетный уголь составляет средний класс угля и его подают для обезвоживания на центрифугу и затем в общешахтную транспортную систему, а подрешетный уголь пластинчатого питателя и фугат центрифуги, составляющий третий мелкий продукт, направляют в зумпф технической воды куда подают раствор флокулянта.

Из бункера обезвоженный крупный уголь с помощью качающегося питателя подают на пластинчатый питатель с размером щели шпальта 0,5 мм. На питателе формируют фильтрационный слой, высоту которого регулируют изменением скорости движения цепи пластинчатого питателя и частотой качания лотка качающегося питателя, а ширину слоя регулируют подвижными бортами. На сформированный слой подают сгущенный в гидроциклоне мелкий угольный шлам, забираемый из зумпфа технической воды. Слив из гидроциклона поступает в зумпф осветленной воды, откуда вновь подается в забой. Для обеспечения равномерности подачи мелкого угольного шлама из гидроциклона на движущийся слой, выпуск его осуществляют с помощью щелевой насадки. Ширина потока сгущенного шлама регулируется поворотом щелевой насадки. Фильтрат из питателя поступает в зумпф осветленной воды. Перелив осветленной воды из зумпфа технической воды также поступает в зумпф осветленной воды.

На совместный слой мелкого и крупного угля подают вентилятором воздух в диффузорный кожух с щелями по всей длине. Перепад давления на слое ускоряет процесс фильтрации и воздух срывает влагу с твердых частиц.

Недостатками этого способа являются: применение флокулянтов; относительно высокая влажность угля, получаемого после фильтрования и обработки воздушным потоком и сложность процесса регулирования формируемого фильтрационного слоя.

Задачей изобретения является повышение интенсивности процесса осветсления воды и обезвоживания шлама.

Поставленная задача достигается тем, что предлагаемый способ осветления воды шахтного притока и обезвоживания шлама осуществляется путем: разделения исходной гидросмеси на шламовую воду и гидросмесь с сгущенным угольным шламом; формирования из угольного шлама фильтрационного слоя в сгустительно-осветлительном аппарате; направления шламовой воды на поляризацию мелкодисперсных угольных частиц содержащихся в ней и далее в сгустительно-осветлительный аппарат для осветления. Затем осветленную в сгустительно-осветлительном аппарате воду подвергают вторичной поляризации после, чего смешивают ее с переливом сгустительного пульпосборника и направляют в контактную емкость с фильтрующей дамбой из горелых горных пород. Накапливающийся в сгустительно-осветлительном аппарате угольный шлам удаляют из аппарата в виде сгущенной гидросмеси подвергают вторичному сгущению в сгустительном пульпосборнике и обезвоживают в фильтрующей центрифуге.

Технологическая схема способа осветления воды шахтного притока и обезвоживания шлама изображена на чертеже Предлагаемый способ включает в себя приемный циклон или делитель гидросмеси, два поляризатора горизонтального типа, сгустительно-осветлительный аппарат, сгустительный пульпосборник, фильтрующую центрифугу, контактную емкость.

На чертеже изображено устройство для осуществления предлагаемого способа.

Способ осветления воды шахтного притока и обезвоживания шлама осуществляется следующим образом. Выданный на поверхность гидроподъемом шахтный приток или забираемая из шахтных отстойников гидросмесь, с крупностью угля 0-6 (0-3) мм, подается в циклон 1 или делитель гидросмеси, где происходит разделение потока на шламовую воду, содержащую микронные частицы угля, и сгущенную гидросмесь с более крупными частицами угольного шлама. Сгущенная гидросмесь, образованная из крупных частиц угольного шлама, подается в вертикальную загрузочную тубу 2 сгустительно-осветлительного аппарата 3, где из осевшего угольного шлама формируется фильтрационный слой.

Сгустительно-осветлительный аппарат представляет собой емкость, выполненную из листового металла, внутри которой расположена вертикальная загрузочная труба 2, предназначенная для загрузки угольного шлама. Загрузочная труба выполнена выше корпуса аппарата на величину сопротивления твердого осадка, что позволяет предотвратить перелив в аппарат шламовой воды и способствует вытеснению в аппарат из загрузочной трубы осевшего твердого осадка. Водораспределительный коллектор 4, служащий для подвода осветляемой воды под сформированный из осевшего угольного шлама фильтрационный слой; горизонтальное всасывающее устройство 5, выполненное выше водораспределительного коллектора 4 на высоту фильтрационного слоя и предназначенное для удаления накапливаемого фильтрационного слоя; водосборный коллектор 6 для отвода осветленной воды.

После разделения шахтного притока в циклоне на шламовую воду и сгущенную гидросмесь шламовая вода подается в поляризатор горизонтального типа 7. Проходя через металлическую загрузку поляризатора частицы шлама, содержащиеся в шламовой воде, меняют свой заряд на противоположный в результате взаимодействия с загрузкой. После безреагентной обработки шламовой воды в поляризаторе она подводится через водораспределительный коллектор 4 сгустительно-осветлительного аппарата 3 под фильтрационный слой, сформированный из осевших угольных частиц, поступающих в аппарат по загрузочной трубе 2, сгущенного угольного шлама. Шламовая вода проводит через фильтрационный слой в восходящем направлении и осветляется путем фильтрации через возобновляемый фильтр с одновременным электрокаогулированием разноименно заряженных частиц твердого, входящих в состав шламовой воды и формируемого в аппарате фильтрационного слоя. Осветленная вода с содержанием твердого в ней до 1 г/л забирается с верхней части аппарата водосборным коллектором 6 и подается во второй поляризатор горизонтального типа 8, где частицы твердого, выносимые с осветленной водой подвергаются вторичной поляризации.

Накапливающийся угольный шлам, образующий фильтрующий слой, забирается горизонтальным всасывающим устройством 5 с верхней части фильтрационного слоя сгустительно-осветлительного аппарата 3 и за счет геодезического перепада или насоса, в виде сгущенной гидросмеси, поступает в вертикальную загрузочную трубу 9 сгустительного пульпосборника 10, представляющего собой емкость, выполненную из листового металла. По загрузочной трубе 9 осуществляется заглубленный ввод гидросмеси под уровень жидкости в сгустительном пульпосборнике 10. В нем происходит гравитационное разделение поступающей гидросмеси на твердый осадок, скапливающийся в нижней части пульпосборника, и осветленную воду. Осветленная вода, с содержанием твердого в ней до 1,0 г/л, из верхней части пульпосборника отводится через трубы сливного коллектора 11 и смешивается с осветленной водой осветлительного аппарата 3, прошедшей вторичную поляризацию. Обработанная во втором поляризаторе 8 осветленная вода, смешенная с необработанным потоком осветленной воды из сгустительного пульпосборника 10, направляется в контактную емкость 12, представляющую собой отстойник в рельефе с фильтрующей дамбой, выполненной из горелых горных пород. В контактной емкости происходит безреагентная коагуляция разноименно заряженных частиц, содержащихся в осветленной воде, гравитационное осаждение их и дренаж осветленной воды через фильтрующую дамбу. Профильтрованная через фильтрующую дамбу вода с содержанием твердого до 3 мг/л отводится на нужды шахтовых потребителей либо на сброс.

Осевший в сгустительном пульпосборнике 10 осадок забирается с донной части горизонтальным всасывающим устройством 13 за счет геодезического перепада, либо насоса с концентрацией 50-60% подается в фильтрующую центрифугу 14 для обезвоживания. Обезвоженный в центрифуге уголь с влажностью 9-12% имеющий зольность до 8-10% по конвейеру 15 направляется в погрузочный бункер 16. Фугат центрифуги сбрасывается в накопитель 17, откуда насосом 18, например 6Ш-8, по мере заполнения накопителя подается в поляризатор 7 и далее совместно с шламовой водой в сгустительно-осветлительный аппарат 3 для осветления.

Использование предлагаемого способа осветления воды шахтного притока и обезвоживания шлама позволяет повысить качество осветляемой воды без использования химических реагентов, снизить влажность обезвоживаемого угля, получить угольный концентрат с зольностью 8-10% и влажностью 9-12% извлекать из шахтных вод или отстойников максимальное количество угля и снизить его потери, очищать существующие шахтные отстойники не загрязняя окружающую среду.

Формула изобретения

1. Способ осветления воды шахтного притока и обезвоживания шлама, включающий гидротранспорт шламового продукта, разделение гидросмеси с крупным и мелким продуктом, формирование фильтрационного слоя из шлама, содержащего крупный продукт, подачу для контактирования с ним мелкого продукта, отвод шлама и осветленной воды и обезвоживание шлама, отличающийся тем, что разделение гидросмеси шахтного притока или забираемой из шахтных отстойников гидросмеси осуществляют в циклоне или делителе гидросмеси на шламовую воду и гидросмесь с крупными фракциями шлама, фильтрационный слой формируют в сгустительно-осветительном аппарате, а шламовую воду подвергают безреагентной обработке в поляризаторе и перезаряжают частицы твердого, содержащиеся в ней, после чего шламовую воду подводят под фильтрационный слой в сгустительно-осветлительном аппарате и пропускают через него.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осветленную воду в сгустительно-осветлительном аппарате подвергают вторичной безреагентной обработке во втором поляризаторе и перезаряжают частицы твердого, содержащиеся в ней.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что шлам фильтрационного слоя в виде сгущенной гидросмеси направляют в сгустительный пульпосборник и отделяют в нем твердый осадок от осветленной воды.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработанную во втором поляризаторе осветленную воду смешивают с осветленной водой, выводимой из сгустительного пульпосборника, и направляют в контактную емкость с фильтрующей дамбой.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что сгущенный в сгустительном пульпосборнике шлам крупностью 0 6 мм обезвоживают на фильтрационной центрифуге.