способ закладки шлама

Формула изобретения

Способ закладки шлама, включающий приготовление закладочной смеси из шлама, образующегося при производстве хлористого калия, возведение закладочных перемычек, подачу закладочной смеси в отработанные камеры и их закладку, отличающийся тем, что в шлам в качестве связующего добавляют обезвоженный хлористый кальций, массу которого определяют по формуле:

CaCl₂ =0,57V_в,

где V_в - масса воды в шламе, т.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при размещении в выработанном пространстве отходов обогащения калийной промышленности, в частности шлама, образующегося при производстве хлористого калия.

Известен способ закладки шлама, состоящий в том, что закладку производят твердеющей закладочной смесью, состоящей по массе из 1% магнезиального цемента, 70% солеотходов, 7% рассола, содержащего 280 г/л MgCl₂ и 16,7% шлама, образующегося при производстве хлористого калия, т.е. шлам входит в состав твердеющей закладки. (Опытно-промышленные испытания новой технологии закладки выработанного пространства на калийном руднике / М.Н.Дедюкин, Г.И.Кравченко, А.Б.Кондратов, И.Г.Полетаев // Горный журнал. - 1982. - № . - С.27-30).

Недостатком способа является то, что он позволяет размещать только небольшие объемы шлама из-за малого объемного содержания шлама в закладочной смеси и небольшого использования площади шахтного поля, на которое можно осуществить транспортирование закладочной смеси и ввиду больших удельных потерь напора при гидротранспорте смеси.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ послойной закладки глинисто-солевых шламов и солеотходов в одну камеру, в котором возводят закладочные перемычки по концам камер, первоначально заполняют закладочную камеру глинисто-солевыми шламами и подают солевую пульпу в камеру после отстаивания шламов и осветления рассола до полного заполнения камеры солеотходами, при этом массу твердой части шламовой пульпы, подаваемой в камеру, определяют по формуле (Способ послойной закладки глинисто-солевых шламов и солеотходов в одну камеру. МПК Е21F 15/00 / Решение о выдаче патента по заявке № 2009132401 от 01.09.2010 г.). Способ позволяет закладывать шлам на всей площади шахтного поля, где производятся закладочные работы.

Недостаток способа состоит в том, что в камере остается в основном твердая часть шлама, а жидкая выдавливается и ее необходимо удалять в поверхностные рассолосборники.

При взаимодействии с жидкой частью шлама, представленной насыщенным раствором CaCl, NaCl, KCl, MgCl₂, обезвоженный хлористый кальций образует кристаллогидраты СаСl₂6Н₂ O и СаСl₂4Н₂О, которые связывают твердую часть шлама, образуя прочный закладочный массив.

Технический результат состоит в возможности оставлять в закладываемой камере в твердом виде и твердую и жидкую части шлама путем добавления в шлам обезвоженного хлористого кальция.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе закладки шлама, включающем приготовление закладочной смеси из шлама, образующегося при производстве хлористого калия, возведение закладочных перемычек, подачу закладочной смеси в отработанные камеры и их закладку, в шлам в качестве связующего добавляют обезвоженный хлористый кальций, массу которого определяют по формуле:

CaCl₂=0,57V_в,

где V _в - масса воды в шламе.

Сущность способа поясняется чертежом, на котором представлена общая схема закладки шлама в выработанное пространство рудника.

На чертеже обозначены: 1 - сгуститель; 2 - мешалка; 3 - бункер; 4 - штабель; 5 - насос; 6 - ствол; 7 - трубопровод; 8 - закладываемая камера; 9 - перемычка.

Способ осуществляется следующим образом.

Шлам, образующийся при производстве хлористого калия, из сгустителя 1 подают в мешалку 2, в которую из бункера 3 подают обезвоженный хлористый кальций штабелем 4 (фиг.1). В мешалке хлористый кальций растворяется в жидкой части шлама. При растворении хлористого кальция температура смеси повышается до 50-70°, в зависимости от содержания жидкой фазы, т.е. получается текучая закладочная смесь.

Масса хлористого кальция, добавляемого в шлам, зависит от массы воды, содержащейся в шламе.

Массу воды в шламе V_в определяют по формуле:

где Q_ш - выход шлама из сгустителя, т;

0,67 - массовое содержание воды в жидкой фазе;

Ж - массовое содержание жидкой фазы в шламе;

Т - массовое содержание твердой фазы в шламе.

Массу хлористого кальция, добавляемого в рассчитанное количество шлама с определенным содержанием воды, рассчитывают по формуле:

CaCl₂=0,57V_в, т.

При массе хлористого кальция меньшей, чем в соотношении, не происходит процесса твердения закладки. При увеличении расхода CaCl ₂ больше рассчитанного процесс затвердевания происходит, однако избыточная масса СаСl₂ не расходуется, что ухудшает экономические показатели способа.

Образовавшуюся смесь насосом 5 подают к стволу 6, далее смесь по трубопроводу 7 подают в закладываемую камеру 8.

В камере смесь охлаждается, при этом образуются твердые кристаллогидраты СаСl ₂·6Н₂О и CaCl₂·4H₂ O, которые связывают твердую часть шлама, и получается твердый закладочный массив.

Закладочную смесь в камере удерживают перемычками 9.

Пример конкретного исполнения приведен для условий калийных рудников Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей.

Пример 1. Часовой выход шлама из сгустителя (Q_ч.ш) составляет Q _ч.ш=60 т/ч, массовое отношение Ж:Т в шламах 2:1. Тогда часовой выход воды составит:

где Q_ш - выход шлама из сгустителя, т.

При этом часовая подача CaCl ₂ в мешалку должна быть не менее:

СаСl _2ч=0,57V_ч.в=0,57×26,8=15,3 т/ч,

где V_ч.в - часовой выход воды, т/ч.

Пример 2

Часовой выход шлама из сгустителя составляет Q_ч.ш=60 т/ч, массовое отношение Ж:Т в шламах 2:1.

Тогда при расходе хлористого кальция 14,5 т/ч (удельный расход 14,5:26,8=0,54) не произойдет отверждения глинисто-солевого шлама из-за недостатка CaCl₂.

Пример 3

В условиях примера 1 при расходе хлористого кальция, равном 16,5 т/ч, удельный расход составит: 16,5:26,8=0,615.

Процесс затвердевания происходит, однако избыточная масса 1,2 т CaCl₂ остается в затвердевшем массиве, что экономически не выгодно.

Преимущества предлагаемого способа состоят в том, что шлам полностью переходит в твердое состояние и возврат рассола из рудника исключается, кроме этого смесь шлама с хлористым кальцием может транспортироваться на большие расстояния, что позволит закладывать в рудник все шламы, образующиеся при обогащении.