Sedymentacja siarczanu baru w osadniku jako metoda ograniczenia ilości osadów stałych w rurociągu odpływowym KWK "Jankowice"

• Autorzy: Branny M. , Swolkień J.

Warianty tytułu

EN

Sedimentation of barium sulphate in settler as a method of limitation of solid residues in Jankowice outflow pipe-line

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zjawisko wytrącania się w rurociągach kolektora "Olza" osadów stałych siarczanu baru stanowi poważne zagrożenie dla ich stanu technicznego. Wprowadzanie odpowiednich metod ograniczenia ilości tych osadów pozwala rozwiązać ten problem. Należy pamiętać jednak, że nie każda metoda neutralizacji znajdzie swoje zastosowanie w wybranych kopalniach. Z punktu widzenia kopalni Jankowice najskuteczniejsza wydaje się być metoda sedymentacji osadów w zbiornikach przykopalnianych. Poznanie mechanizmu przebiegu sedymentacji, przy pomocy metody symulacji numerycznej, pozwoliło w przybliżony sposób określić jego efektywność. Jej wartość przy średnicy cząstek 7ź10-6 m wynosi 99%. Problemem jest jednak fakt, niema możności dokładnego określenia średnicy cząsteczek siarczanu baru. Przebieg procesu sedymentacji w osadniku ściśle zależy od jego geometrii i rozmieszczenia otworów wlotowych i wylotowych, a to ma wpływ na czas przebywania cząstek w osadniku. W przypadku osadnika kopalni Jankowice pomiary stężeń jonów baru i siarczanowych na wlocie i wylocie potwierdziły, że proces sedymentacji przebiega praktycznie ze 100% efektywnością. Połączenie chemicznej analizy procesu sedymentacji z analizą jego przebiegu metodą symulacji numerycznej, a także systematyczną kontrolą stężeń jonów na wlocie i wylocie z osadnika stwarza możliwości zastosowania tej metody w innych kopalniach, jak również wykorzystania jej przy projektowaniu nowych zbiorników, tak aby zapewnić najlepsze parametry procesu.

EN

The article treats about the process of barium sulphate deposits flow through the Jankowice's settling tank. "Jankowice" coal mine transports its mine waters through the "Olza" retaining-dose system. The waters' chemical character strongly depends on the hydrological lay of land of the south-western part of Upper Silesia. The different chemical character of transported waters is a main reason for precipitation of solid sediments in the interceptor-sewer's pipe-lines. This leads to their overgrowingwith sediment, increasing of water pumping energy and, in the end, necessity of overhaul repairs. Therefore, it is very important to get to know the chemical character of mine waters through the years. Authors described changes of the barium and sulphates ions' concentrations in the water transported to the river from "Jankowice" and "Chwalowice" coal mines in the period of VI 2003-V 2006. From 1993 "Jankowice" mine, through the medium of one big settling tank, drains off its waters with increased concentration of barium ions, and also waters of increased concentration of sulphate ions coming from "Chwalowice" coal mine. The process of precipitation of barium sulphate is almost immediate and it is a source of huge technical problems for the interceptor sewer. It is also very important to analyze the process of chemical sedimentation of barium sulphate by usage of chemical equations. This allows to estimate the amount of sulphates ions needed to precipitate barium ions. Due to the strong contaminations of "Jankowice" and "Chwalowice" waters special water cleansing methods were introduced. They were focused on removing barium and suphate ions and most of them were highly effective. Unfortunately the amount of sulphates ions used in certain methods was insufficientto remove whole barium ions. Therefore, there was another method used. The process of precipitation of barium sulphate is being proceed at the source, that is in the settling tank. In order to prevent penetrating the remaining barium sulphate into the pipe-lines it is necessary to get to know the process of its sedimentation and its efficiency. Numerical simulation of the solid particles flow (barium sulphate) proceeded in this article throughout Fluent 6.1, is the way of describing the sedimentation process. Usage of the two-phase model flow throughout the calculations of the velocity field and trajectory of barium sulphate particles, allows to pinpoint the sedimentation efficiency and the particles' descending time (timeof particles being in the settler). The calculated sedimentation efficiency for the particles of 7ź10-6 m diameter for the "Jankwice" settler was 99%, which means that the whole barium ions were precipitated. Unfortunately difficulties with clear specification of the barium sulphate particles' diameter reflect on the appraisingtheir free descending velocity and in the end on the sedimentation efficiency. Thesedimentation efficiency and descending time depend also on the settler geometry, inlet and outlet placing (water inflow and outflow), and flowing watervolume flux. Thus, the same sedimentation process proceeded in geometrically different settler would give different sedimentation efficiency. Numerical calculations of the different mass flux suspension flow through the settlers of different geometry allow to demonstrate the process of sedimentation. This knowledge might be useful during the settlers' modernization. Not only does it concern the optimization of the settlers' shape and arranging inlet and exit cavities but also designing new objects.

Słowa kluczowe

PL

KWK Jankowice; siarczan baru; rurociąg odpływowy; osadnik

EN

KWK Jankowice; barium sulfate; drainage pipelines; settler

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2010
• Tom: Tom 12
• Strony: 927--946
• Opis fizyczny: bibliogr. 14 poz.

Twórcy

autor

Branny M.

autor

Swolkień J.

• Akademia Górniczo-Hutnicza Kraków

Bibliografia

• 1. Pluta I.: Wody kopalń Górnośląskiego Zagłębia Węglowego-geneza, zanieczyszczenia i metody oczyszczania. GIG, Katowice, 2005.
• 2. Pluta I.: Promieniotwórczość wód karbonu GZW, a ich pochodzenie określone badań izotopowych i hydrochemicznych. Praca doktorska, AGH, Kraków, 1988.
• 3. Zuber A., Pluta I.: Wskaźniki izotopowe i hydrochemiczne genezy solanek karbonu GZW. Problemy hydrogeologiczne południowo-zachodniej Polski, Prace Naukowe Instytutu Geotechniki i Politechniki Wrocławskiej, 497-504, 1989.
• 4. Pluta I.: Bar w wodach kopalń Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Przegląd Górniczy, nr 4, 16-22, 1999.
• 5. Pustelnik J., Pluta I., Andrejewicz M.: Stan techniczny rurociągu kolektora Olza i ocena możliwości jego dalszej eksploatacji. Przegląd Górniczy, nr.1, 21-24, 1999.
• 6. Cygański A.: Chemiczne metody analizy ilościowej. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1987.
• 7. Kryj K., Rudek S.: Ekologiczne, ekonomiczne i techniczne aspekty ograniczania zrzutu wód słonych do zbiorników powierzchniowych. Materiały Konferencji Szkoły Eksploatacji Podziemnej, 671-679, 2004.
• 8. Szczepańska J., .Pluta I.: Bar w wodach kopalń Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Przegląd Górniczy nr.4, 16-22, 1999.
• 9. Orzechowski Z., Prywer J., Zarzycki R.: Mechanika płynów w inżynierii środowiska. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa, 372-436, 1997.
• 10. Wacławik J.: Mechanika płynów i termodynamika. Wydawnictwo AGH, Kraków, 323-340, 1993.
• 11. Bandrowski J., Merta H., Zioło J.: Sedymentacja zawiesin. Zasady i projektowanie. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 1995.
• 12. Fluent 6.1 Documentation User’s Guide: ”Discrete Phase Models”.
• 13. Lebecka J.: Metoda i technologia oczyszczania z radu wód dołowych typu B. GIG Katowice, 1994.
• 14. Majcherek H.: Podstawy hydromechaniki w inżynierii oczyszczania wody. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 45-48, 2006.