Способ захоронения шламовых отходов в подземных соляных камерах

 

Изобретение относится к технологии захоронения промышленных отходов в подземных камерах и может быть использовано при захоронении шламовых отходов содовых производств в выработках, образованных методом растворения соляных пластов через буровые скважины. Способ захоронения отходов включает захоронение их в виде шламовой суспензии с плотностью, превышающей плотность вытесняемого рассола. Отходы подают в камеру через одну колонну, а рассол извлекают при этом через другую колонну труб. Новым является то, что шламовую суспензию доводят до значений плотности в пределах 1230-1400 кг/м³ и подают с производительностью, определяемой соотношением скоростей осаждения шлама и вытеснения рассола в пределах 140-640, при этом низ шламоподающей колонны устанавливают на уровне, соответствующем середине интервала низких температур в камере. 1 ил.

Изобретение относится к технологии захоронения промышленных отходов в подземных камерах и может быть использовано, например, при захоронении шламовых отходов содовых производств в выработках, образованных методом растворения соляных пластов через буровые скважины.

Известны способы подземного растворения солей через буровые скважины с одновременным захоронением отходов как в действующих, так и в отработанных камерах (СССР, авт.св. N 605432, кл. E 21 B 43/28, 12.07.76; США, патент N 4596490, кл. B 65 G 5/00, 24.06.86), в которых в соляную камеру подают различные отходы химических производств с плотностями, превышающими плотность насыщенного рассола.

Способ по авт.св. N 605432 может быть реализован только для условий двух и более взаимодействующих камер, соединяемых каналом у кровли продуктивного пласта.

Недостатком способа, охраняемого патентом N 4596490, является сложность образования двух камер определенных размеров, соединенных по высоте горловиной, и техническая невозможность изоляции нижней камеры отверждающим герметиком.

Известный "Способ складирования жидких отходов в подземные камеры" (прототип, ФРГ, патент N 3141885, B 65 G 5/00, 22.10.81) предусматривает использование подземной соляной камеры для хранения жидких отходов, щелочных и кислотных, предварительно нейтрализованных на поверхности. В составе жидких отходов могут быть различные твердые вещества, нефтепродукты и их производные. Согласно способу жидкие отходы подают в верхнюю часть камеры при одновременной откачке (вытеснении) соответствующего количества рассола из нижней части камеры.

Рассматриваемый способ имеет следующие недостатки: подача отходов в верхнюю часть камеры приводит к взмучиванию, перемешиванию и всплытию шламовых частиц, что предопределяет необходимость временного прекращения закачки жидких отходов для отстоя в разделении жидкостей по плотностям; в статической (центральной) зоне камеры не обеспечиваются условия свободного осаждения для твердых неорганических соединений, направляемых в камеру; перемешивание отходов с рассолом не позволяет извлечь полностью полезный компонент из камеры.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи по предотвращению перемешивания отходов с рассолом в камере и выноса их на поверхность с рассолом, обеспечению доизвлечения полезного компонента и упрочнение окружающего массива путем закладки камер твердой фазой жидких отходов.

Поставленная задача решается тем, что в подземную соляную камеру, не работающую до 4 лет (с течением времени происходит выравнивание температур рассола в камере), через скважину, оснащенную колоннами труб, подают отходы в виде суспензии с плотностью, превышающей плотность вытесняемого рассола, а из камеры вытесняют рассол.

Перед закачкой шламовые отходы предварительно готовят, чтобы их плотность находилась в пределах 1230-1400 кг/м³.

В соляной камере определяют интервал низких температур, например, геофизическим методом. Величина его может колебаться от нескольких до десятков метров в зависимости от объема камеры, а перепад температур рассола в камере может достигать 20^oC.

Скважину оборудуют двумя колоннами труб: рассолоподъемной и шламоподающей, при этом низ шламоподающей колонны устанавливают на уровне, соответствующем середине интервала низких температур в камере.

На основании физико-химических характеристик подготовленной к закачке шламовой суспензии рассчитывают скорости осаждения шламовых частиц в зоне их свободного осаждения в соляной камере (она находится ниже уровня подачи шлама в камеру и по высоте соответствует нижней части интервала низких температур).

На основании геометрических параметров камеры и подобранных величин производительности скважины определяют скорости вытеснения рассола из камеры (зона вытеснения рассола по высоте находится между рассолоподъемной и шламоподающей колоннами).

Соотношение скоростей осаждения шламовых частиц в условиях их свободного осаждения в камере и вытеснения рассола из нее должно находиться в пределах величин 140-640.

Способ применим как для одиночных, так и соединенных (двух и более) подземных соляных камер.

На основании вышеизложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь с достигаемым технологическим результатом. Благодаря данной совокупности существенных признаков удалось создать способ захоронения шламовых отходов в подземной соляной камере за счет повышения эффективности закладки выработки и упрочнения окружающего горного массива, исключения выноса шламовых отходов на поверхность по трубам, увеличения объемов извлекаемых рассолов в пределах проектного контура камер.

Следовательно, изобретение имеет существенные признаки новизны.

На чертеже представлена схема закачки шламовых отходов в подземную соляную камеру и кривая изменения температур (t) в камере по ее высоте (H).

Способ поясняется на примере закачки шламовых отходов содового производства в соляную камеру 1, законсервированную год тому назад.

Отходы содового производства готовят, доводя их плотность до значений 1230-1400 кг/м³ В соляной камере определяют, например, методом термокаротажа интервал низких температур (h) 2. Скважину оборудуют рассолоподъемной 3 и шламоподающей 4 колоннами труб, при этом низ шламоподающей колонны устанавливают на уровне, соответствующем середине интервала низких температур в камере (h/2). Рассчитывают скорости осаждения шламовых частиц в зоне их свободного осаждения 5 в камере.

Учитывая геометрические параметры камеры, подбирают производительность закачки шламовых отходов в скважину так, чтобы соотношения скоростей осаждения шламовых частиц и вытеснения рассола из камеры (зоны вытеснения рассола 6) находились в пределах величин 140-640.

Использование изобретения позволяет значительно снизить экологический ущерб от воздействия отходов горно-химических предприятий.

Формула изобретения

Способ захоронения шламовых отходов в подземных соляных камерах через скважины, оснащенные колоннами труб, включающий захоронение отходов в виде шламовой суспензии с плотностью, превышающей плотность вытесняемого рассола, подачу отходов в камеру через одну колонну труб и извлечения рассола через другую колонну труб, отличающийся тем, что шламовую суспензию, плотность которой находится в пределах 1230 1400 кг/м³, подают с производительностью, определяемой соотношением скоростей осаждения шлама и вытеснения рассола в пределах 140 640, при этом низ шламоподающей колонны устанавливают на уровне, соответствующем середине интервала низких температур в камере.

РИСУНКИ

Рисунок 1