СПОСОБ ЗАКЛАДКИ ШЛАМА
METHOD OF SLURRY BACKFILLING

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.
2
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 MgCl 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.
2
2
2
2
2
При взаимодействии с жидкой частью шлама, представленной насыщенным раствором CaCl, NaCl, KCl, MgCl, обезвоженный хлористый кальций образует кристаллогидраты СаСl6НO и СаСl4НО, 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:
2
в
CaCl=0,57V,
в
где V - 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.
в
Массу воды в шламе V определяют по формуле:
ш
где Q - 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:
2
в
CaCl=0,57V, т.
2
2
При массе хлористого кальция меньшей, чем в соотношении, не происходит процесса твердения закладки. При увеличении расхода CaClбольше рассчитанного процесс затвердевания происходит, однако избыточная масса СаСl 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.
2
2
2
2
В камере смесь охлаждается, при этом образуются твердые кристаллогидраты СаСl·6НО и CaCl·4HO, 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.
ч.ш
ч.ш
Часовой выход шлама из сгустителя (Q) составляет Q=60 т/ч, массовое отношение Ж:Т в шламах 2:1. Тогда часовой выход воды составит:
ш
где Q - выход шлама из сгустителя, т.
2
При этом часовая подача CaCl в мешалку должна быть не менее:
2ч
ч.в
СаСl=0,57V=0,57×26,8=15,3 т/ч,
ч.в
где V - часовой выход воды, т/ч.
Пример 2
ч.ш
Часовой выход шлама из сгустителя составляет Q=60 т/ч, массовое отношение Ж:Т в шламах 2:1.
2
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 CaCl.
Пример 3
В условиях примера 1 при расходе хлористого кальция, равном 16,5 т/ч, удельный расход составит: 16,5:26,8=0,615.
2
Процесс затвердевания происходит, однако избыточная масса 1,2 т CaCl 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.