[go: up one dir, main page]

RU2563260C2 - Способ переработки бурого угля на месте его залегания - Google Patents

Способ переработки бурого угля на месте его залегания Download PDF

Info

Publication number
RU2563260C2
RU2563260C2 RU2014119287/03A RU2014119287A RU2563260C2 RU 2563260 C2 RU2563260 C2 RU 2563260C2 RU 2014119287/03 A RU2014119287/03 A RU 2014119287/03A RU 2014119287 A RU2014119287 A RU 2014119287A RU 2563260 C2 RU2563260 C2 RU 2563260C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
brown coal
extraction chamber
water
sucked
borehole
Prior art date
Application number
RU2014119287/03A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014119287A (ru
Inventor
Владимир Иванович Лунев
Original Assignee
Владимир Иванович Лунев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Иванович Лунев filed Critical Владимир Иванович Лунев
Priority to RU2014119287/03A priority Critical patent/RU2563260C2/ru
Publication of RU2014119287A publication Critical patent/RU2014119287A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2563260C2 publication Critical patent/RU2563260C2/ru

Links

Landscapes

  • Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)

Abstract

Изобретение относится к горному делу. Способ переработки бурого угля на месте его залегания включает бурение вертикальных, наклонных или горизонтальных скважин с дневной поверхности до залежи, одновременное механическое воздействие аксиальной и радиальными гидромониторными струями из скважинного гидродобычного снаряда. Осуществляют физическое воздействие посредством вращения радиальных струй, раскручивая вокруг скважинного гидродобычного снаряда дробленую массу горной породы, реализуя эффект струйной мельницы. Получают суспензию с первой дисперсной средой в виде первого целевого продукта - жидкого концентрата водорастворимых гуминовых кислот, который после вращательного отмучивания бурого угля и неорганической компоненты через фильтр засасывается скважинным гидродобычным снарядом и выдается на дневную поверхность. После осушения выемочной камеры осуществляют физико-химическое воздействие на отмученный бурый уголь посредством подачи в выемочную камеру подщелоченной воды, которая в качестве второго целевого продукта через фильтр засасывается скважинным гидродобычным снарядом и выдается на дневную поверхность. Дальнейшее получение целевых продуктов. Технический результат заключается в существенном росте производительности и расширении спектра получаемых в процессе добычи целевых продуктов в виде полезных компонентов полезного ископаемого.

Description

Изобретение относится к горному делу, к области скважинной гидродобычи твердого полезного ископаемого и может быть использовано для первичного обогащения минерального сырья в условиях добычного полигона.
Во второй половине двадцатого века активизировались разработки новых геотехнологических методов добычи твердых полезных ископаемых посредством скважин, пробуренных с дневной поверхности к залежи. Основной технической идеей, движущей развитие этих методов, является разработка залежи в трудных горно-геологических условиях не открытым или шахтным способами, неэффективными в данном случае, а безлюдным подземным методом с осуществлением добычных манипуляций с поверхности земли посредством перевода твердого полезного ископаемого или его полезного компонента в подвижное состояние с последующей выдачей полученного продукта в виде пульпы, жидкости, газа на дневную поверхность и оставлением минеральных отходов в отработанном объеме залежи.
Известен метод подземного выщелачивания (ПВ), ориентированный пока, в большей степени, на добычу урана, золота, меди (см., например, Калабин А.И. Добыча полезных ископаемых подземным выщелачиванием и другими геотехнологическими методами. - М.: Атомиздат, 1981; RU 2185507 и др.).
Известен метод подземной газификации угля (ПГУ) с дневной поверхности, в том числе с использованием шахт (см., например, Скафа П.В. Подземная газификация углей. - М.: Госгортехиздат, 1960; Крейнин Е.В., Федоров Н.А., Звягинцев К.Н. Подземная газификация угольных пластов. - М.: Недра, 1982; Получение различных видов энергии при подземном сжигании угля по технологии «Углегаз». - Сб. научн. трудов / Под ред. акад. АН СССР В.В. Ржевского. - М.: МГИ, 1983; RU 2354820 и др.).
Известен метод скважинной гидродобычи (СГД) твердых полезных ископаемых (см., например, Аренс В.Ж. Скважинная добыча полезных ископаемых. - М.: Недра, 1984 и др.). Только по этому направлению ретроспективный поиск запатентованных отечественных технических решений выявил более полутора тысяч изобретений, посвященных различным аспектам развития метода СГД - от конструкций скважинных гидродобычных снарядов до схем и режимов отработки выемочных камер и залежи. Зарубежный патентный фонд характеризуется более широким спектром применения метода СГД, например, в технологических целях.
Общим недостатком упомянутых геотехнологий - аналогов можно обозначить отсутствие их взаимокомплексирования в целях достижения большей эффективности отработки залежи твердого полезного ископаемого (например, СГД+ПВ).
Наиболее близки к предложенному техническому решению работы Бурчаков А.С., Гринько Н.К., Ковальчук А.Б. Технология подземной разработки пластовых месторождений полезных ископаемых. - М.: Недра, 1978; АС СССР №1346799; Ткаченко Н.Ф. Направление развития нетрадиционных технологий добычи угля и переработки его на месте залегания. - М.: Горный вестник, 1993, №1. - С. 12-17; Михеев О.В., Мельник В.В., Дмитриев В.А. Технология разработки угольного месторождения через скважины с поверхности. // Научн.-техн. разработки МГГУ, АО УК «Кузнецкуголь» и «ВНИИгидроуголь». - М.: МГГУ, 1994. - С. 100-106, обобщенные и развитые в докторской диссертации Мельника В.В. «Разработка технологических решений скважинной гидравлической добычи угля». - М., 2005, выбранной за прототип.
В прототипе создается комплекс технологических решений по добыче, первичной переработке и транспортированию угля потребителю на базе интегрирования геотехнологий и комбинирования различных способ реализации потенциала гидроэнергии, прежде всего, на основе метода СГД.
В качестве основного недостатка прототипа можно отметить тот факт, что данное известное техническое решение раскрывает технические возможности потенциала гидроэнергии только с одной, физической (механической), стороны, в то время как другие стороны этого потенциала, например химическая, не менее продуктивны.
Поставленная задача - расширить возможности потенциала гидроэнергии в процессе переработки твердого полезного ископаемого, в частности бурого угля, на месте его залегания, в том числе используя химические свойства воды, водных растворов, суспензий, эмульсий и т.п.
Поставленная задача реализована следующим образом. Переработка бурого угля на месте его залегания осуществляется путем воздействия на горную породу залежи с дневной поверхности через пробуренные скважины сначала гидромониторными струями высокого давления, разрушающими горную породу на куски, дробящими куски горной породы и измельчающими их на грубодисперсные частицы в составе гидросмеси. Затем механическому агенту воздействия потенциала гидроэнергии - воде - придают свойство определенного физического, химического или физико-химического агента воздействия и в процессе динамической диспергации бурого угля получают суспензию с дисперсной средой в виде жидкого целевого продукта, который выдают на дневную поверхность. После этого при необходимости оказывают последовательно другие виды направленного воздействия на твердую дисперсную фазу, получая другие суспензии с другими дисперсными средами в виде других целевых продуктов.
Рассмотрим более подробно действие предложенного способа на примере переработки бурого угля в глубокозалегающем (160-180 м) пласте мощностью 5,6 м Таловского месторождения Томской области РФ. Таловские бурые угли, рассматриваемые специалистами как химико-энергетическое сырье, характеризуются как химическое сырье высоким содержанием гуминовых кислот, монтан-воска, смол, битумов, тяжелых редких металлов, как энергетическое сырье - возможностью слоевого сжигания, сжигания в циркулирующем кипящем слое, пылевого форсуночного сжигания, а также в виде полукоксовых брикетов. Для реализации поименованных возможностей предложены различные способы наземной переработки таловских бурых углей, добытых открытым способом. Однако глубокозалегающие пласты угля в этих способах не перерабатываются, т.к. считаются брошенными/забалансовыми и не подлежащими по экономическим соображениям отработке карьерным и/или шахтным способами.
Для реализации изобретения оборудуется добычной полигон СГД - технологическая схема обвязки этого наземного комплекса включает буровую установку типа УКБ-500 или УРБ-ЗАМ, цемагрегат ЦА-320, насос М-9Т, компрессор ПКС-8/101; подземная часть полигона включает обсаженную скважину ⌀ 168 мм, насосно-компрессорные трубы и скважинный гидродобычной снаряд типа СГС или СЭС. На полигоне имеются оборудованные места складирования целевых продуктов и оборотной воды: карты намыва, емкости и пруд-отстойник с источником воды (скважина, озеро, река).
Гидравлическое разрушение угля в глубозалегающем пласте производят аксиальной и радиальными струями воды под напором 20÷40 атм из гидромониторных насадок диаметром 8÷12 мм.
Манипулируя скважинным гидродобычным снарядом в объеме образовавшейся затопленной выемочной камеры диаметром 8÷14 м и высотой 5,6 м, реализуют эффект струйной мельницы или «стиральной машины активаторного типа», организуя процесс диспергации таловских бурых углей по схеме «куски-кусочки-частицы» с последующим отмучиванием угля и неорганической компоненты от водорастворимой части такой органической компоненты как гуминовая кислота, которая через фильтр засасывается СГС/СЭС и выдаются на дневную поверхность.
После осушения выемочной камеры в нее по оборотной схеме подается подщелаченная вода - 10%-й водный раствор щелочи KOH/NaOH, который интенсивно перемешивается с твердой фракцией, и в результате химической реакции оставшиеся гуминовые кислоты преобразуются в соли - гуматы калия/натрия, которые в жидком виде засасываются через фильтр СГС/СЭС и выдаются на дневную поверхность.
После повторного осушения выемочной камеры в нее по оборотной схеме подается эмульсия растворителя органических веществ, например водобензиновая или водоспиртобензиновая, которая интенсивно перемешивается с твердой фракцией и в результате битумы, смолы и воск экстрагируются в состав жидкой дисперсной среды, последняя засасывается через фильтр СГС/СЭС и выдается на дневную поверхность из верхней части заполненной выемочной камеры, затем из средней части заполненной камеры выдается на дневную поверхность твердый углеродсодержащий остаток и, в последнюю очередь, со дна выемочной камеры выдается на дневную поверхность минеральный осадок, содержащий тяжелые редкие металлы.
По другому варианту после осушения выемочной камеры в третий раз, энергетическую компоненту буроугольного сырья и минеральную компоненту доставляют последовательно на карты намыва посредством воды.
Из одной выемочной камеры из таловских бурых углей предлагаемым способом можно получить: гуминовых кислот - до 55 т; гуматов - до 25 т; суммы органических веществ (монтан-воска, смол, битумов) - до 25 т; обогащенного угля - до 185 т; гидрометаллургического сырья - до 10 т.
Таким образом, на примере использования изобретения показано, что применение потенциала гидроэнергии с модифицированными физико-химическими свойствами в комбинации геотехнологических методов СГД+ПВ позволяет: существенно повысить производимость ПВ - продуктивные растворы в выемочной камере объемом до 300 м3 нарабатываются в течение 1-2 часов; провести обогащение угля - энергетическое сырье освобождается от органической и минеральной компонент; получить в месте залегания угля другие ценные компоненты, служащие источниками сырья для получения ряда товарных продуктов; обеспечить экологическую безопасность недр и земной поверхности за счет быстрого протекания технологических процессов (затраты времени составляют 3-5 дней, включая обустройство полигона, бурение скважины, работу в выемочной камере и демонтаж оборудования).

Claims (1)

  1. Способ переработки бурого угля на месте его залегания путем физического, химического или физико-химического воздействия на горную породу залежи через скважины, вертикальные, наклонные или горизонтальные, пробуренные с дневной поверхности до залежи, получения целевого продукта в жидком или газообразном виде и выдачи его на дневную поверхность, отличающийся тем, что воздействие на горную породу залежи осуществляют путем последовательного раскрытия технических возможностей потенциала гидроэнергии, а именно, сначала на выделенную часть горной породы залежи оказывают одновременное механическое воздействие аксиальной и радиальными гидромониторными струями из скважинного гидродобычного снаряда под давлением 20-40 атмосфер, разрушающее горную породу на куски, дробящее куски горной породы, образующее затопленную выемочную камеру диаметром 8-14 метров и высотой до 6 метров, затем оказывают физическое воздействие посредством вращения радиальных струй, раскручивая вокруг скважинного гидродобычного снаряда дробленную массу горной породы, реализуя эффект струйной мельницы, и в процессе циклической динамической диспергации бурого угля по схеме «куски - кусочки - частицы» получая суспензию с первой дисперсной средой в виде первого целевого продукта - жидкого концентрата водорастворимых гуминовых кислот, который после вращательного отмучивания бурого угля и неорганической компоненты через фильтр засасывается скважинным гидродобычным снарядом и выдается на дневную поверхность, после осушения выемочной камеры осуществляют физико-химическое воздействие на отмученный бурый уголь посредством подачи в выемочную камеру подщелоченной воды - 10%-го раствора щелочи KOH/NaOH - с последующим вращательным интенсивным перемешиванием с отмученным бурым углем, химическим преобразованием оставшихся в буром угле нерастворимых в воде гуминовых кислот в их соли - гуматы калия/натрия, представляющих вторую дисперсную среду, которая в качестве второго целевого продукта через фильтр засасывается скважинным гидродобычным снарядом и выдается на дневную поверхность, после повторного осушения выемочной камеры осуществляют химическое воздействие на бурый уголь, свободный от гуминовых кислот, посредством подачи в выемочную камеру водной эмульсии растворителя органических веществ - водобензиновой или водоспиртобензиновой - с последующим вращательным интенсивным перемешиванием с бурым углем, химическим экстрагированием в состав третьей дисперсной среды битумов, смол и восков, которая в качестве третьего целевого продукта через фильтр засасывается скважинным гидродобычным снарядом и выдается на дневную поверхность, после осушения выемочной камеры в третий раз осуществляют физическое воздействие на оставшуюся углеминеральную смесь посредством подачи в выемочную камеру закрученного потока воды с заполнением выемочной камеры и образованием в средней части выемочной камеры водной суспензии с твердой фазой в виде углеродосодержащего остатка и в нижней части выемочной камеры - водной суспензии с твердой фазой в виде минерального осадка, после этого суспензия из средней части выемочной камеры, содержащая четвертый целевой продукт в виде тонкодисперсного энергетического бурого угля, засасывается скважинным гидродобычным снарядом и выдается на дневную поверхность, а затем суспензия из нижней части выемочной камеры, содержащая пятый целевой продукт в виде соединений тяжелых редких металлов, пригодных для гидрометаллургического передела, засасывается скважинным гидродобычным снарядом и выдается на дневную поверхность.
RU2014119287/03A 2014-05-13 2014-05-13 Способ переработки бурого угля на месте его залегания RU2563260C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014119287/03A RU2563260C2 (ru) 2014-05-13 2014-05-13 Способ переработки бурого угля на месте его залегания

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014119287/03A RU2563260C2 (ru) 2014-05-13 2014-05-13 Способ переработки бурого угля на месте его залегания

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014119287A RU2014119287A (ru) 2014-08-10
RU2563260C2 true RU2563260C2 (ru) 2015-09-20

Family

ID=51355060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014119287/03A RU2563260C2 (ru) 2014-05-13 2014-05-13 Способ переработки бурого угля на месте его залегания

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2563260C2 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1448031A1 (ru) * 1987-01-29 1988-12-30 Московский Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе Способ подготовки слабопроницаемого продуктивного пласта к выщелачиванию
RU2006115189A (ru) * 2006-05-02 2007-11-20 Геннадий Сергеевич Гребнев (RU) Геотехнологический способ выщелачивания силикатных никель-кобальтовых руд
RU2007113677A (ru) * 2007-04-12 2008-10-27 Федеральное агентство по промышленности (Роспром) (RU) Способ получения гуминовых кислот для детоксикации грунтов, осадков сточных вод и зольных остатков от сжигания твердых бытовых отходов
RU2352650C2 (ru) * 2007-06-14 2009-04-20 Владимир Алексеевич Гуров Экологически чистый способ комплексного извлечения цветных, редких и драгоценных металлов из руд и материалов

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1448031A1 (ru) * 1987-01-29 1988-12-30 Московский Геологоразведочный Институт Им.Серго Орджоникидзе Способ подготовки слабопроницаемого продуктивного пласта к выщелачиванию
RU2006115189A (ru) * 2006-05-02 2007-11-20 Геннадий Сергеевич Гребнев (RU) Геотехнологический способ выщелачивания силикатных никель-кобальтовых руд
RU2007113677A (ru) * 2007-04-12 2008-10-27 Федеральное агентство по промышленности (Роспром) (RU) Способ получения гуминовых кислот для детоксикации грунтов, осадков сточных вод и зольных остатков от сжигания твердых бытовых отходов
RU2352650C2 (ru) * 2007-06-14 2009-04-20 Владимир Алексеевич Гуров Экологически чистый способ комплексного извлечения цветных, редких и драгоценных металлов из руд и материалов

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ПОРЦЕВСКИЙ А.К. и др., Геотехнология (физико-химическая), М, 2004. *
УДК 622.332/54, М.В. Шумейко, РАЗРАБОТКИ ОАО "ТЕРМОКОКС" ПРИМЕНИТЕЛЬНО К РЯДУ ОТРАСЛЕЙ И ИХ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА, 2008. Разработка технологических решений скважиной гидравлической добычи угля, автореф. дис. на соиск. учен. степ. д.т.н.: М. 2005, с.38-40 . *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014119287A (ru) 2014-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8464971B1 (en) Fracture water treatment method and system
US6679326B2 (en) Pro-ecological mining system
EP2857635A1 (en) Method for fluid carriage in deep-seam coal hydraulic mining
US20150107905A1 (en) Hydraulic borehole mining system and method
Bolonkin et al. Innovative unconventional oil extraction technologies
US3157231A (en) Process and apparatus for extracting and recovering oil in situ
US11008846B2 (en) Water jet mining system and method
RU2563260C2 (ru) Способ переработки бурого угля на месте его залегания
US3442553A (en) Slurry mining of carnallite
Rochev Hydraulic borehole mining method possible application at Middle Larba alluvial gold field
RU2539527C2 (ru) Способ гидромеханического обогащения буроугольных продуктов скважинной гидродобычи и технологическая линия для его реализации
Valgma et al. Oil shale mining developments in Estonia as the bases for sustainable power industry
CA2520223C (en) Method for the in place recovery of heavy oil from a subterranean deposit
RU2833391C1 (ru) Способ увеличения нефтеотдачи продуктивных толщ месторождений углеводородов
SU1257223A1 (ru) Способ извлечени материалов из мощных подземных толщ
AU2013293548B2 (en) Fracture water treatment method and system
SU1710758A1 (ru) Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых и устройство дл его осуществлени
Zubícek et al. MINING OF URANIUM ORE IN THE WORLD AND IN THE CZECH REPUBLIC
Jhanwar Mining and Processing of Fuels and Minerals
RU2130541C1 (ru) Способ интенсификации притока из пласта
RU2535934C2 (ru) Способ газификации угля в недрах земли
Troch Prospecting, Extracting, and Post-mining Techniques in the Anthropocene Era
RU2039279C1 (ru) Способ скважинной гидродобычи полезных ископаемых
Jura Hydraulic borehole mining (HBM) technology: an overview
Vasyuchkov et al. Novel Techniques Related with Coal Mining