 |  | |||||||||
 УДК 628.339 Некоторые аспекты извлечения твердых отходов добычи угля из шахтных вод
Подгородецкий Н.С., доцент Донбасская национальная академия строительства и архитектуры Чудаева Г.В., доцент Донецкий национальный технический университет Достовалова Д.А., студент Донбасская национальная академия строительства и архитектуры
Экспериментальным путем определено содержание взвешенных веществ в шахтной воде шахты им. М. И. Калинина ГП «Донецкая угольная энергетическая компания». Предложена схема реконструкции комплекса очистных сооружений шахты для полного выделения угольного вещества из шахтной воды и сокращения до минимума потери угля с отходами.
Важнейшей экологической задачей для угольных шахт является снижение загрязненности шахтных вод путем внедрения технологий по извлечению твердых отходов добычи угля из шахтных вод и дальнейшей их утилизации. Совершенствование технологий обработки шахтных вод и повышение эффективности использования твердых отходов добычи угля, возможно, частично решит проблему отходов угольной промышленности. Уголь поступает в шахтную воду при разрушении горного массива, при выемке угольных пластов, погрузке угля на транспортные средства, дренажа вод через выработанное пространство. Концентрация взвешенных веществ, поступающих с шахтным водоотливом в отстойники, достигает около 200-250 мг/л. Применение эффективных методов извлечения шлама из шахтных вод позволит получить максимальное количество угольного шлама, пригодного для вторичного использования [1]. К примеру, по оценкам специалистов, в наружных отстойниках Кузнецкого угольного бассейна (Россия) содержится около 30 миллионов тонн угольного шлама, который возможно использовать для получения товарного углепродукта [2]. Цель и задача исследования состоит в снижении концентрации взвешенных веществ в шахтных водах путем усовершенствования технологии обработки. Предполагается, что достижение поставленной цели будет способствовать более полному и эффективному выделению угольного вещества, сокращению до минимума потерь с отходами, увеличению степени очистки шахтной воды, позволит в больших объемах использовать очищенную воду в системе оборотного цикла на шахте для технических нужд и повысит эффективность использования твердых отходов добычи угля. Комплекс очистных сооружений шахты им. М.И. Калинина спроектирован для очистки шахтных вод (выпуск № 1) и очистки дождевых и талых сточных вод шахты (выпуск № 2). Сооружения для очистки шахтных вод (выпуск № 1) расположены на территории административно-бытового комплекса шахты. После предварительного отстаивания в подземных водосборниках, где осаждаются наиболее крупные частицы углепородной мелочи (20 мм - 0,1 мм) шахтная вода откачивается на поверхность и поступает в горизонтальные отстойники. Для решения поставленной задачи был произведен отбор проб воды на сооружениях для очистки шахтных вод (выпуск № 1) перед поступлением в горизонтальные отстойники шахты. В работе был использован весовой метод определения содержания взвешенных веществ. Отбор проб шахтной воды производился в соответствии с ДСТУ ISO 5667-10:2005 [3] на выпускном трубопроводе главного водоотлива (выпуск № 1). Для определения содержания взвешенных веществ в анализируемой пробе воды, мг/дм3, воспользуемся формулой [4]:
где mфо - масса бюкса с бумажным фильтром с осадком взвешенных веществ, г; mф - масса бюкса с бумажным фильтром без осадка, г; Vпробы - объем профильтрованной пробы воды, дм3. Результаты измерений содержания взвешенных веществ в анализируемой пробе воды представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Результаты измерений содержания взвешенных веществ
Масса взвешенных веществ, поступающих с шахтной водой, в горизонтальный отстойник, мг, рассчитывается по формуле [4]:
где Vш. вод - объем сбрасываемых шахтных вод, дм3; X - содержание взвешенных веществ, мг/дм3. Тогда при среднегодовом объеме сбрасываемых сточных шахтных вод шахты им. М.И. Калинина - 982,6 тыс. м3, возможно получение углепродукта массой 36,6 тонн в год, который в дальнейшем может быть использован для производства угольных брикетов. Для более полного и эффективного выделения углепродукта, сокращения до минимума потери угольного вещества с отходами, предлагается схема реконструкции комплекса очистных сооружений шахты им. М.И. Калинина для очистки шахтных вод (выпуск № 1). Схема представлена на рисунке 1 [5].
Рис. 1 - Схема реконструкции комплекса очистных сооружений шахты им. М.И. Калинина для очистки шахтных вод (выпуск № 1) 1 – подвод исходной воды из водоотлива, 2 – открытый гидроциклон, 3 – угольная пульпа, 4 – полупогружные перегородки, 5 – распределение воды в отстойнике, 6 – лоток для сбора осветленной воды, 7 – отвод осветленной воды, 8 – перегородка с волокнистой насадкой, 9 – распределительная система сжатого воздуха, 10 – подвод сжатого воздуха, 11 – эрлифты, 12 – сброс грязевой пульпы, 13 – бетонные отмостки, Р – ввод реагента
В предлагаемой схеме реконструкции для эффективного извлечения угольных частиц и предотвращения быстрого наполнения шламом отстойника перед ним устанавливается открытый гидроциклон. В гидроциклоне также происходит снижение избыточной энергии воды из створа водоотлива. Шлам из гидроциклона представляет собой угольную пульпу с малой зольностью и готов для отправления на угольный склад. На выпуске гидроциклона в обработанную воду вводится раствор катионного флокулянта. Вода, обработанная флокулянтом, поступает в отстойник и распределяется по его сечению [5]. В конструкции отстойника появляются два существенных изменения: устраивается объемная волокнистая перегородка в зоне осветления и пирамидальные ячейки в зоне накопления осадка после перегородки. Перегородка представляет собой металлический каркас, заполненный занавесками из волокнистых ершей. Толщина перегородки зависит от содержания взвешенных веществ в очищаемой шахтной воде, гидравлической нагрузки на отстойники и составляет в среднем 2 м. Пирамидальные ячейки устраиваются из бетона и предназначены для накопления осадка и упрощения процесса их удаления. Удаление осадка из отстойника производится с помощью сжатого воздуха, который подается на эрлифты, всасывающие патрубки которых располагаются в вершинах пирамидальных ячеек. Грязевая пульпа из эрлифтов сливается в самотечную трубу и направляется на обезвоживание в шламонакопитель [5]. Выводы. На основании проведенных экспериментальных исследований предложена схема реконструкции комплекса очистных сооружений шахты для полного выделения угольного вещества из шахтной воды и сокращения до минимума потери угля со сточными водами.
Библиографический список 1. Костенко В.К. Сохранение окружающей среды на горнодобывающих предприятиях / Костенко В.К., Матлак Е.С., Завьялова Е.Л., Шафоростова М.Н. и др. под общ. ред. С.С. Гребенкина и В.К. Костенко. - Донецк: "ВІК", 2009. -499 с. 2. Байченко А.А., Евменова Г.Л. Утилизация угольных шламов Кузбасса из наружных отстойников / ДАКТ, 2014. - С. 57 - 60 с. 3. ДСТУ ISO 5667 - 10:2005 Національний стандарт України «Якість води. Відбирання проб. Частина 10. Настанови щодо відбирання проб стічних вод». 4. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений содержаний взвешенных веществ и общего содержания примесей в пробах природных и очищенных сточных вод гравиметрическим методом. ПНДФ 14.1:2.110 - 97. – Москва, 1997 (издание 2004 г.). - 15 с. 5. Омельченко Н.П., Коваленко Л.И. Новые технологии осветления шахтных вод с целью их повторного использования. Загальнодержавний науково-технічний журнал «Проблеми екології». – Донецьк: ДонНТУ, № 1 - 2. – 2008. С. 8 - 12.
| ||||||||||
 |  |
(1)
(2)
#menuinclude(1-elibraryru)