Спосіб підземної газифікації вугілля та склад для його здійснення

Реферат: Винаходи належать до вуглевидобувної промисловості і можуть бути використані при безшахтній підземній газифікації вугільних пластів глибинного залягання для одержання водневмісних газів. Спосіб підземної газифікації вугілля включає формування підземного газогенератора із циркуляційним контуром, утвореним вертикальними та горизонтальними каналами, що розділяють вугільні пласти на електрохімічні комірки, подачу електроліту та підведення електропотенціалу для газифікації вугілля. Проводять розігрів циркуляційного контуру прокачуванням електроліту у парліфтному режимі. Електрострум подають в імпульсному режимі. Електроліт активовано кислотостійкою радіоактивною речовиною у концентрації з водою 0,5-7 моль. При цьому співвідношення кислотостійкої радіоактивної речовини 30-50 мас. % і водного розчину кислотного компонента 50-70 мас. % . Досягається підвищення ефективності проведення підземної газифікації з низькими питомими енерговитратами та високою продуктивністю по водню і енергетичному газу з максимальним виведенням радіоактивних речовин із зони реакції. UA 112569 C2 (12) UA 112569 C2 UA 112569 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винаходи належать до вуглевидобувної промисловості і можуть бути використані при безшахтній підземній газифікації вугільних пластів глибинного залягання для одержання водневовмісних газів. Відомий спосіб радіолітичного одержання водню (Заявка РФ 94037399, С01В3/00, 1994), що включає радіаційне опромінення води з одночасним впливом ультразвуком, при додаванні дрібнодисперсних часток вугілля та поверхнево-активних речовин, у якому вугілля хімічно зв'язує кисень і/або гідроксил, температуру води підтримують на мінімально допустимому рівні, а радіаційне опромінення здійснюють розчиненою у воді радіоактивною речовиною (РАР) або радіоактивною речовиною, що міститься у воді у вигляді дрібнодисперсних часток, з розрахунку виходу 20 молекул водню на кожні 100 еВ поглинутої енергії. Спосіб неефективний при газифікації вугільних пластів з одержанням продуктивного газу. При цьому, реалізований в способі ультразвуковий вплив, що викликає кавітаційне схлопування 3 8 пухирців, призводить до значного 10 K (при тиску 10 Па) підвищення температури водного розчину, яке сприяє прискоренню реакції рекомбінації молекул утворених газів і зниженню виходу водню. Крім того існує висока імовірність забруднення підземних вод розчиненими радіоактивними речовинами і продуктами розкладання дрібнодисперсних часток цих речовин. Відомий склад для газифікації вугілля (Пат. РФ 2018643, Е21В43/295, 1994), що містить кислотний водний розчин на основі солей тривалентного заліза, який утримують в контакті з 3+ 2+ вугільним компонентом та проводять електроліз при співвідношенні Fe /Fe з 0,05 до 10. Ефективність використання відомого складу для газифікації вугільного пласта з одержанням великих об'ємів водневмісних газів є достатньо низькою. Відомий спосіб хімічної газифікації вугілля (Пат. США № 4670113, С25В1/00, 1987), що включає попереднє збагачення вугілля з проведенням процесу при атмосферному тиску і температурі 79,44-93,35 °C шляхом прокачування вугільної пульпи на основі кислотного розчину через електрохімічну комірку. Недоліком відомого способу є низький вихід водню і діоксиду вуглецю через низькотемпературний режим проведення процесу та слабку реакційну здатність компонентів, що призводить до підвищення енерговитрат на компенсацію тепла, недостатнього для ефективного проведення реакції. Спосіб відрізняється високим зношуванням вуглецевого анода, з частими зупинками електролізера для заміни останнього, а також додатковими енерговитратами на компримування. Відомий склад для газифікації вугілля (Пат. РФ 2354820, Е21В43/295, 2009), що містить суспензію порошкоподібного алюмінію у водному середовищі з рН>10 при співвідношенні Аl:Н2О = 1:4-5 ваг. ч. з водою вугільного пласта при забезпеченні пропорції подаваної суспензії до води 1:50-100 ваг. ч. Низька реакційна здатність відомого складу, особливо при відкладенні на поверхні алюмінію оксидів неорганічної частини вугілля, призводить до додаткових енерговитрат для підвищення виходу водневмісних газів. Найбільш близьким за технічною сутністю є спосіб електрохімічної газифікації вугілля на місці його залягання (Пат. США 4453594, Е21В43/295, 1983), який включає буріння з денної поверхні вертикальних свердловин, що перетинають горизонтальний пласт вугілля, установку за допомогою кабелів електродів: позитивного анода, що контактує з вугільним пластом через висувні металеві стрижні, і негативного катода, що контактує з розроблюваним пластом через електроліт, різницею потенціалів між якими електрохімічно газифікують вугілля з виділенням водню і кисню та поверненням рідкого електроліту на переробку, при цьому декілька свердловин з анодами розміщують біля однієї свердловини з катодом. Відомий спосіб відрізняється низькою продуктивністю по водню, навіть при виконанні значного числа (кількості) електролізних комірок, оскільки площу катодів обмежено товщиною вугільного пласта, а додаткових механізмів для інтенсифікації виходу генерованих газів способом не передбачено. Спосіб високоенерговитратний через відсутність попереднього розігріву пласта і електроліту, а також циркуляції електроліту для інтенсифікації реакції. Крім того у міру реагування вуглецю високозольного вугілля з водою процес газифікації уповільнюється через накопичення оксидів неорганічної частини вугілля на реакційній поверхні. Найбільш близьким за результатом, що досягається, є склад для газифікації вугілля (Заявка РФ 94037399, С01В3/00, 1994), який містить суспензію розчиненої у воді радіоактивної речовини у вигляді дрібнодисперсних часток, наприклад закису окису урану і/або у вигляді водного розчину, наприклад уранілсульфату з додаванням поверхнево-активних речовин, наприклад, вугілля, окислів металів Na2O, K2O, FeO, MnO, при якому за рахунок хімічної реакції або сорбції зв'язують кисень і/або гідроксил, утворений при радіолізі. 1 UA 112569 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Відомий склад неефективний при газифікації вугільних пластів з одержанням продуктивного газу через високу імовірність забруднення підземних вод розчиненими радіоактивними речовинами та продуктами розкладання дрібнодисперсних часток цих речовин. В основу винаходів поставлено задачу створення способу підземної газифікації вугілля та складу для його здійснення шляхом реалізації в глибокозалягаючому вугільному пласті процесу газовиділення з високими теплоенергетичними параметрами і проникаючою здатністю за допомогою комплексної термобарохімічної обробки вугільного пласта хімічними реагентами, активованими під впливом радіаційного випромінювання і електроструму заданого режиму, за рахунок чого досягнуто підвищення ефективності проведення підземної газифікації з низькими питомими енерговитратами, високою продуктивністю по водню і енергетичному газу із частковим (максимальним) виведенням радіоактивних речовин із зони реакції. Поставлена задача вирішується тим, що в способі підземної газифікації вугілля, який включає формування підземного газогенератора із циркуляційним контуром, утвореним вертикальними і горизонтальними каналами, що розділяють вугільні пласти на електрохімічні комірки, подачу електроліту та підведення електропотенціалу для газифікації вугілля, згідно з винаходом, розміщення протяжних горизонтальних каналів у вугільних пластах здійснюють на глибині більше 2-3 км, проводять розігрів циркуляційного контуру прокачуванням електроліту у парліфтному режимі, електроліт, активований радіоактивною речовиною, прокачують зі швидкістю 3-7 м/с і подають електрострум в імпульсному режимі, а термобаричні умови підтримують на рівні температури кипіння при тиску гідростатичного стовпа. Поставлена задача вирішується також тим, що в складі для газифікації вугілля, який включає електроліт на основі водної хімічно активної пульпи, згідно з винаходом, водна пульпа активована кислотостійкою радіоактивною речовиною, наприклад уранмікролітом складу (U, Са, Се)2 (Та, Nb)2 О6·(OH, F), з розмірами часток 0,5-3,5 мм, покритих шаром низькощільного матеріалу до розмірів 5-7 мм, пульпу закислено кислотним компонентом у концентрації з водою 0,5-7 моль, при цьому співвідношення кислотостійкої радіоактивної речовини до водного розчину кислотного компонента в мас. %: кислотостійка радіоактивна речовина 30-50 % водний розчин кислотного компонента 50-70 %. Крім того, у складі для обробки газифіковного вугільного пласта як низькощільний матеріал для обробки часток радіоактивної речовини використовують, наприклад, здрібнену пемзу легких сортів або пінне кислотостійке скло. Розміщення протяжних горизонтальних каналів циркуляційного контуру здійснюють у вугільних пластах на глибині більше 2-3 км для виконання в протяжних горизонтальних каналах достатньої кількості електролізних комірок і ефективного проведення газифікації складом електроліту, активованого радіоактивною речовиною. Проводять розігрів циркуляційного контуру прокачуванням електроліту в парліфтному режимі, що дозволяє реалізувати попередній розігрів вугільного пласта для підвищення ефективності при проведенні газифікації з максимальною продуктивністю по водню. Електроліт, активований радіоактивною речовиною, прокачують зі швидкістю 3-7 м/с, що дозволяє підвищити інтенсивність тепломасообміну при допустимій оптимальній швидкості циркуляції в трубопроводах. Подають електрострум в імпульсному режимі для ефективної газифікації вугілля з оптимальним зниженням питомих енерговитрат. Термобаричні умови підтримують на рівні температури кипіння при тиску гідростатичного стовпа, що дозволяє на значних глибинах протікання процесу підвищити ефективність підземної газифікації та знизити питомі енерговитрати. Водну пульпу активовано кислотостійкою радіоактивною речовиною, наприклад уранмікролітом складу (U, Са, Се)2 (Та, Nb)2 О6·(ОН, F), що дозволяє за рахунок використання радіаційної та теплової енергії розпаду діючої речовини активного компонента пульпи підвищити ефективність проведення підземної газифікації з низькими питомими енерговитратами. Радіоактивну речовину з розмірами часток 0,5-3,5 мм, покрито шаром низькощільного матеріалу до розмірів 5-7 мм, що дозволяє виключити потрапляння радіоактивних ізотопів у водоносні горизонти при проведенні газифікації. Пульпа радіоактивної речовини закислена кислотним компонентом у концентрації з водою 0,5-7 моль, достатній для підготовки електроліту, активованого радіоактивною речовиною, що дозволяє провести електроліз із високою ефективністю з низькими питомими енерговитратами. Співвідношення кислотостійкої радіоактивної речовини до водного розчину кислотного компонента в мас. %: кислотостійка радіоактивна речовина 30-50 % водний розчин кислотного компонента 50-70 %, що дозволяє оптимізувати концентрацію електроліту, активованого 2 UA 112569 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 радіоактивною речовиною для ефективного проведення газифікації з низькими питомими енерговитратами. У складі для обробки газифіковного вугільного пласта як низькощільний матеріал для обробки часток радіоактивної речовини використовують, наприклад, здрібнену пемзу легких сортів або пінне кислотостійке скло, що дозволяє виключити проникнення радіоактивної речовини у водоносні горизонти при проведенні газифікації. Порівняльний аналіз сукупності суттєвих ознак технічних рішень, що заявляються, з ознаками аналогів і прототипів свідчить про відповідність критерію "новизна". Реалізація за допомогою запропонованих способу та складу для його здійснення комплексної термобарохімічної обробки, яка поєднує вплив хімічним (кислотним) реагентом у сукупності із сумарним впливом від теплового, електричного та радіаційного припливів енергії, максимально актививуючих процес газовиділення, обумовлює проявлення якісно нової властивості, що полягає у синергетичному ефекті хімічного, термодинамічного та енергетичного впливу на вуглецевий компонент породи вугільного пласта, прискоренні тепломасообмінних процесів в електролізних комірках підземного газогенератора для максимального генерування вуглеводнів (водню та діоксиду вуглецю). На Фіг. 1 подано принципову схему підземного газогенератора для реалізації способу (поздовжній розріз), Фіг. 2 - поперечний розріз (по А-А) підземного газогенератора з розміщенням електролізних комірок. Для ефективної газифікації вугільного пласта у запропонованому способі та складі здійснено підбір реагентів електроліту на основі пульпи радіоактивної речовини та термодинамічних умов проведення процесу, що активізують газовиділення. За активатор хімічної реакції у підземному вугільному пласті для складу водної пульпи підібрані речовини, що є потужними нейтронними джерелами випромінювання підвищеної проникаючої здатності та одночасно нерозчинними у високоагресивних кислотах, наприклад, уранмікроліт (танталніобат) складу (U, Са, Се)2 (Та, Nb)2 О6·(ОН, F) [1], активними компонентами якого є осколки розпаду урану із сумарною інтенсивністю потоків часток і випромінювань більше 200 МеВ на один розпад атома [2]. Приготування суспензії (водної пульпи) здійснюють шляхом розмелювання попередньо збагаченої природної руди, високоактивної щільної радіоактивної речовини, складу (U, Са, Ze)2 (Та, Nb)2 О6·(ОН, F), до розмірів часток 0,5-3,5 мм (переважно 1-2 мм). Для додання плавучості важким високощільним часткам радіаційного активатора здійснюють обробку часток радіоактивної речовини в обволікаючому складі пористого низькощільного склоподібного матеріалу, наприклад здрібненої пемзи легких сортів або пінного кислотостійкого скла з покриттям часток радіоактивної речовини пластом до розмірів 5-7 мм. При цьому, частки різновиду вибраної нерозчинної в кислотах радіоактивної речовини, завдяки такій обробці, досягають розмірів, що виключають проникнення останніх у складі дрібнозернистої породи у водоносні колектори при змиві. Для проведення газифікації підземного вугільного пласта складом на основі суспензії водної пульпи з оброблених обволікаючою речовиною до розмірів 5-7 мм твердих часток радіоактивної речовини в масовій концентрації з водою 10-80 %, при оптимальній - 30-50 %, готують активований кислотний електроліт при наступному закисленні пульпи розчином однієї з різновидів кислот: фосфорної, азотної, соляної, сірчаної у концентрації з водою 0,5-7 молей кислотного розчину на 1 літр хімічно активної пульпи. Спосіб реалізується формуванням газогенератора (Фіг. 1), що включає виконання у горизонтальних (і/або пологих) вугільних пластах 1 вертикального нагнітального каналу 2, з'єднаного з горизонтальними (і/або пологими) каналами 3, пробуреними безпосередньо по вугільних пластах 1 до перетинання з вертикальним газовідвідним каналом 4. Канал 4 сполучено з горизонтальним каналом 5, пробуреним над вугільними пластами 1 до перетинання з каналом 2. Вертикальні та горизонтальні канали утворюють циркуляційний контур газогенератора, усередині якого на перетинанні горизонтального каналу 5 з вертикальним газовідвідним каналом 4 розміщено сепаратор 6, а на перетинанні каналу 5 з каналом 2 інжектор 7, виконаний у вигляді соплового пристрою для інтенсифікації циркуляції потоку під напором нагнітальної пульпи. На денній поверхні установлено: ємність 8 приготування та регенерації електроліту, активованого радіоактивною речовиною, з'єднану трубопроводом 9 з каналом 2 і трубопроводом 10, через насос 11 з каналом 5; парогенератор 12, з'єднаний паропроводом 13 через розподільний пристрій 14 з нижньою ділянкою каналу 4; джерело 15 постійного струму, негативний полюс якого приєднано до електрокабелю 16, а позитивний - до подвійного електрокабелю 17. Електрокабель 16 закріплено у металевій трубі 18, яка є катодом (Фіг. 2), та 3 UA 112569 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 прокладено через канал 2 і горизонтальні канали 3 до перетинання з каналом 4. Подвійний електрокабель 17 прокладено по каналу 19 до верхнього вугільного пласта 1 з розділенням на електрокабелі 20 і 21, які прокладені в каналах 22 і 23, відповідно, що пробурені по вугільному пласту 1 паралельно каналу 3, і контактують через висувні металеві стрижні (на кресл. не показані) з вугільним пластом 1. Ділянки 24, 25 вугільного пласта 1, розміщені між каналом 3 і каналами 22, 23, є анодами імітованих електролізних комірок циркуляції електроліту. Спосіб полягає у наступному. Спочатку циркуляційний контур газогенератора прокачують водою. З парогенератора 12 по трубопроводу 13 через розподільний пристрій 14 подають пару у піднімальний канал 4. При досягненні, за рахунок дії парліфту, в каналі 4 заданої швидкості плину води в каналах 3 вугільних пластів 1, у циркуляційний контур по каналу 2 через відрізок трубопроводу 9 направляють висококонцентрований електроліт, активований радіоактивною речовиною, який попередньо приготовляють у ємності 8. Тиск у контурі відповідає гідростатичному тиску стовпа води висотою від денної поверхні до розроблюваного вугільного пласта 1. При цьому, розміщення газогенератора на глибинах більш ніж 2-3 км дозволяє знизити відтік тепла із циркуляційного контуру, оскільки температура гірських порід сягає рівня 60-90 °C, а природно створений і підтримуваний на глибині встановлення циркуляційного контуру високий тиск дозволяє реалізувати передачу тепла від наземного енергоджерела до потоку електроліту у кількості, достатній для досягнення температури вище 250 °C, із збереженням води (у складі активованого електроліту) у рідкому агрегатному стані, що є необхідною умовою для нормального протікання процесів радіолізу та електролізу. Як активатор електроліту при проведенні хімічної реакції у підземному вугільному пласті 1 для водної пульпи підібрані речовини, що є потужними нейтронними джерелами випромінювання підвищеної проникаючої здатності і одночасно нерозчинні у високоагресивних кислотах, наприклад, уранмікроліт (танталніобат) складу (U, Са, Се)2 (Та, Nb)2 O6·(OH, F), активними компонентами якого є осколки розпаду урану. Сумарна інтенсивність потоків часток і випромінювань активних компонентів становить більше 200 МеВ на один розпад атома. Склад для газифікаціївугілля приготовляють у ємності 8 шляхом виготовлення суспензії (водної пульпи) при розмелюванні попередньо збагаченої природної руди високоактивної щільної радіоактивної речовини, складу: (U, Са, Се)2 (Та, Nb)2 О6·(ОН, F) до розмірів часток 0,53,5 мм. Для додання плавучості важким високощільним часткам радіоактивної речовини здійснюють обробку останніх в обволікаючому складі низькощільного матеріалу, наприклад, здрібненої пемзи легких сортів або пінного кислотостійкого скла з покриттям часток радіоактивної речовини шаром до розмірів 5-7 мм. При цьому, частки різновиду вибраної нерозчинної в кислотах радіоактивних речовин, завдяки такій обробці, досягають розмірів, що виключають проникнення останніх у складі дрібнозернистої породи у водні колектори при змиві. Потім суспензію (водну пульпу) твердих часток радіоактивної речовини, оброблених обволікаючим низькощільним матеріалом до розмірів 5-7 мм у масовій концентрації з водою 1080 %, при оптимальній - 30-50 %, закислюють розчином однієї з різновидів кислот: фосфорної, азотної, соляної або сірчаної в концентрації з водою 0,5-7 моль, при якому співвідношення кислотостійкої радіоактивної речовини до водного розчину кислотного компонента в мас. % становить: кислотостійка радіоактивна 30-50 речовина водний розчин кислотного 50-70. компонента Після досягнення швидкості циркуляції електроліту в контурі 3-7 м/с, обумовленої дією парліфта і допустимим напором у трубопроводах при інжектуванні, через канал 2 у канал 3 здійснюють закладення труби 18 меншого діаметра із закріпленим у ній електрокабелем 16. У разі пробурення в системі підземного газогенератора додаткового вертикального каналу укладання труби може здійснюватися попередньо при закладці циркуляційного контуру. Форсування теплового режиму в горизонтальних каналах 3 вугільних пластів 1 здійснюють подачею електроструму в заданому режимі імпульсного впливу. При цьому, від джерела 15 по електрокабелях 16 (з трубою 18), 17 і по прокладеним у каналах 22, 23 електрокабелям 20, 21 подають імпульси постійного електричного струму, що створює різницю потенціалів між підключеними до позитивного полюса та функціонуючими, як витратні аноди, ділянками 24 і 25 вугільного пласта 1, і підключеною до негативного полюсу джерела 15 струму трубою 18, що функціонує як невитратний катод. Напруга між катодом і анодом, розташованими на оптимальній відстані становить 1,6-3,2 В. Причому, вибір значення робочої напруги здійснюють з урахуванням повного опору 4 UA 112569 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 електрохімічної комірки, яка залежно від властивостей вугілля та товщини оброблюваної 2 ділянки визначається густиною струму в інтервалі 1,0-25 кА/м . Оксиди заліза, алюмінію та інших металів, що входять до складу неорганічної частини вугілля пластів 1, при контакті з водою утворюють на поверхні вугілля шар гідроксидів. Під дією інтенсивного нейтронного випромінення радіоактивною речовиною електроліту відбувається розкладання води в гідроксидах з розпушенням реакційної поверхні вугілля та одночасним змивом неорганічних часток циркулюючим у контурі потоком. При цьому, енергія нейтронів активованого електроліту витрачається не на збільшення теплового руху молекул води, а на їх розкладання у складі гідроксидів. Кисень, що виділяється у процесі розкладання води, активно вступає в реакцію з вуглецем, а водень - вигазовується через вугільний пласт вертикальними каналами на поверхню. При цьому енергія проникаючого випромінювання, що подається в систему "вугілля-вода" з активованим електролітом, при впливі імпульсу електроструму не тільки ініціює реакцію, а й сприяє поширенню реакційного фронту з досягненням високих швидкостей газовиділення. У сепараторі 6 відбувається відділення газової складової, яка через газовий вихід по каналу 4 надходить на денну поверхню, а потім у систему поділу на складові компоненти (на Фіг. 1 не показано). Оскільки низькощільна оболонка, що забезпечує плавучість часток радіоактивної речовини, під впливом нейтронів поступово зношується, то частина пульпи безупинно відводиться з відстійної зони сепаратора 6 насосом 11 і по трубопроводу 10 направляється в ємність 8 на регенерацію для відновлення оболонки часток радіоактивної речовини. Після чого по каналу 5 через інжектор 7 активований електроліт повертається у вугільні пласти 1 електролізних комірок. Для відновлення оболонки часток із циклу постійно виводиться 3-5 % об'єму електроліту. Захоплені потоком активованого електроліту оксиди неорганічної частини вугілля відділяються в ємності 8 від часток радіоактивної речовини та змиваються у виконані під землею відстійні зони. У запропонованому способі витрати металу на виготовлення конструктивних елементів і окремих вузлів системи циркуляційного контуру мінімальні, оскільки тиск циркулюючого усередині контуру електроліту значною мірою врівноважено зовнішнім тиском гірських порід. При цьому, високий тиск у газифікованих пластах глибокого залягання створюється за рахунок ваги (тиску) стовпа електроліту (пульпи), а при встановленні зрівноважених за тиском рівнів у піднімальних і опускних каналах підйом пульпи здійснюється за допомогою газліфта без використання потужних насосів. Це дозволяє, після відмивання діоксиду вуглецю холодною водою або слабким розчином лугу, одержувати водень для відправлення споживачеві під оптимальним тиском без додаткового компримування. Крім цього, високий тиск у циркуляційному контурі запобігає обвалам навколишніх гірських порід, що спричиняють порушення газифікації. Негативний ефект зношування анода, властивий наземним електролізерам, яким функціонально в умовах підземного газогенератора є вугільний пласт системи "вода-вугілля", що розкладається під дією радіаційно-хімічного та електролітичного впливу, у запропонованому способі працює на підвищення ефективності вигазовування з високою продуктивністю водню і енергетичного газу за низьких питомих енерговитрат, у тому числі і за рахунок проведення процесу в економному режимі імпульсної подачі електроструму. Приклад конкретного виконання Геометричні розміри підземного газогенератора можуть бути задані з урахуванням економічної доцільності та технічних можливостей бурового устаткування. Глибина розташування газогенератора більше 2-3 км. Довжина горизонтальних і/або пологих каналів 100-1000 м, переважно 300-500 м. Відстань від горизонтального каналу над вугільним полем і каналами, що проходять по вугільних пластах, витримують у межах 25-35 % від довжини вертикальних каналів діаметрами 100-200 мм, обсадні труби у верхній частині вертикальних каналів - 300-500 мм. Сепаратор розбурюють до необхідного діаметра за допомогою різців, що розходяться на необхідні відстані за рахунок відцентрової сили, створюваної при обертанні бурильної труби. Розміри електрохімічних комірок задають із урахуванням омічних опорів вугільних пластів технологічних особливостей виконання при проходці каналів, при цьому, ширина ділянок вугільних пластів, підданих радіаційно-електрохімічній обробці, становить 70-100 м. Для реалізації кругової послідовності при проведенні газифікації вугільних ділянок у циркуляційних контурах доцільно віялове розміщення електрохімічних комірок навколо одного діючого сепаратора. 5 UA 112569 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 У міру вироблення вугільних пластів у багатопластовій свиті здійснюють розробку нижчезалягаючих пластів із просуванням каналів углиб масиву без демонтажу циркуляційного контуру. Руду уранмікроліту (танталніобату) складу (U, Са, Се)2 (Та, Nb)2 O6·(ОН, F), використовувану як потужне джерело нейтронного випромінювання, після збагачення розмелюють до розмірів часток 0,5-3,5 мм з переважним використанням часток розміром 1-2 мм. При нанесенні на поверхню часток оболонки для додання їм плавучості, розмір останніх збільшується до 5-7 мм. Допустима масова концентрація твердих часток у пульпі від 10 до 80 %, при оптимальній - 3050 %. Для додання пульпі властивостей електроліту до неї вводять одну з різновидів мінеральних кислот: фосфорної, азотної, сірчаної або будь-якої іншої. Наприклад, при використанні найбільш дешевої сірчаної кислоти, частина мінералів, що входять до складу неорганічної частини вугілля і гірської породи, вступають у реакцію з останньою з утворенням солей кремнієвої або вугільної кислот: Na2SiO3+H2SO4=Na2SO4=H2SiO3, CaCO3+H2SO4=CaSO4+(HCO3)→CO2+H2O. Сульфідні мінерали також частково розчиняються FeS+H2SO4=FeSOA+H2S. Витратна концентрація кислоти в складі електроліту, активованого радіоактивною речовиною, при накачуванні в підземний газогенератор, визначається з розрахунку реакцій, що протікають, з урахуванням зниження її концентрації, обумовленої наявністю визначеного складу мінералів гірської породи. -2 -2 Оптимальна напруга між катодом і анодом, розташованими на відстані від 10 до 30 м становить 1,6-3,2 В. При цьому, відстань між електродами дотримують шляхом переміщення невитратного металевого катода 18 та ділянок 24, 25 вугільних анодів у міру зношування останніх, а вибір робочої напруги здійснюють з урахуванням повного опору електрохімічної комірки, який залежить від властивостей складових вугілля і ширини (товщини) оброблюваної 2 ділянки 24, 25, та визначається густиною струму з інтервалу 1,0-25 кА/м . Таким чином, газифікація вугілля запропонованим свердловинним радіаційноелектрохімічним способом з використанням електроліту запропонованого складу на основі радіоактивної речовини в порівнянні з відомими способами підземної газифікації, дозволяє підвищити ефективність проведення газифікації з низькими енерговитратами, інтенсивним виділенням водню та супутніх енергетичних газів, що дає змогу практично на 30 % знизити вартість одержання (видобутку) останніх. При цьому, використання способу дозволяє ввести в експлуатацію найбільш потужні, недоступні раніше, глибоко залягаючі вугільні родовища і тим самим розширити сировинну базу промисловості та енергетики при застосуванні безпечного проведення технологічних процесів, у тому числі за відмови від трудовитратного шахтного видобутку вугілля. Джерела інформації: 1. Флейшер М. Словарь минеральных видов: Пер. с англ. - М.: Мир, 1990. - 206 с. 2. Кей Дж., Лэби Т.: Таблицы физических и химических постоянных. - М.: Госиздат. физ.-мат. лит., 1962. - 248 с. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 50 55 1. Спосіб підземної газифікації вугілля, який включає формування підземного газогенератора із циркуляційним контуром, утвореним вертикальними та горизонтальними каналами, що розділяють вугільні пласти на електрохімічні комірки, подачу електроліту та підведення електропотенціалу для газифікації вугілля, який відрізняється тим, що розміщення протяжних горизонтальних каналів у вугільних пластах здійснюють на глибині більше 2-3 км, проводять розігрів циркуляційного контуру прокачуванням електроліту у парліфтному режимі, електроліт, активований радіоактивною речовиною, прокачують зі швидкістю 3-7 м/с і подають електрострум в імпульсному режимі, а термобаричні умови підтримують на рівні температури кипіння при тиску гідростатичного стовпа. 2. Склад для газифікації вугілля, який включає електроліт на основі водної хімічно активної пульпи, який відрізняється тим, що водна пульпа активована кислотостійкою радіоактивною речовиною, наприклад уранмікролітом складу (U, Са, Се)2 (Та, Nb)2 О6·(ОН, F), з розмірами часток 0,5-3,5 мм, покритих шаром низькощільного матеріалу до розмірів 5-7 мм, пульпу закислено кислотним компонентом у концентрації з водою 0,5-7 моль, при цьому 6 UA 112569 C2 5 співвідношення кислотостійкої радіоактивної речовини і водного розчину кислотного компонента становить, в мас. %: кислотостійка радіоактивна 30-50 речовина водний розчин кислотного 50-70. компонента 3. Склад за п. 2, який відрізняється тим, що як низькощільний матеріал для обробки часток радіоактивної речовини використовують, наприклад, здрібнену пемзу легких сортів або пінне кислотостійке скло. 7 UA 112569 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8