امکانسنجی اجرای تهویه در معادن زیرزمینی زغالسنگ با روش جداسازی غشایی

در پژوهش حاضر، به معضل گاز زغال با نگرش جدیدی پرداخته شده، و روشهایی ارائه می شود، که در آن نه تنها خطر انفجار گاز زغال در معادن زغالسنگ زیرزمینی رفع می شود، بلکه اجرای چنین روشهایی امکان استفاده از انرژی گاز زغال را فراهم کرده، و باعث تامین مقادیر متنابهی انرژی (بصورت سوخت طبیعی یا توان الکتریکی) و سودآوری قابل توجهی برای معدن می شود. در این پژوهش دو راه حل اساسی برای معضل گاز زغال مطرح می شود. راه حل اول، جداسازی گاز زغال منتشر شده درون کارگاه است. در این مسیر دو روش جداسازی براساس فرآیندهای غشایی و جداسازی توسط حلال ها امکانسنجی می شود. در جداسازی براساس فرآیند غشاها، غشای زئولیتی نوع ddr به عنوان گزینه مناسب برای جداسازی گاز زغال درون کارگاه استخراج معرفی می شود. طی آزمایشاتی مشخص شد که، نمونه ای کوچک از یک مدول غشای زئولیتی نوع ddr، قادر به جداسازی 5/1 مترمکعب گاز متان در عیار یک درصد حجمی بصورت مخلوط در هوا، در مدت زمان 90 ثانیه می باشد، که نشان دهنده پتانسیل کافی این نوع غشا برای امکان جداسازی گاز زغال درون کارگاه استخراج معادن زغالسنگ است. در بخش جداسازی توسط حلال ها، گازوئیل با ثابت هنری 46/22 (bar.lit/mol)، بعنوان بهترین حلال گاز متان از نظر فنی و اقتصادی تعیین شده، و مشخص می شود، که این حلال قادر به حل کردن بیش از 12 برابر حجم خود، گاز متان در فشار اتمسفر و دمای محیط است، که نشان دهنده پتاسیل کافی گازوئیل برای حل کردن گاز زغال در سیستم برجهای جذب گاز است. راه حل دوم خنثی سازی گاز زغال منتشر شده درون کارگاه استخراج است. در این مسیر نیز دو روش خنثی سازی گاز زغال در فرآیند سوزاندن و خنثی سازی گاز زغال با ذخیره سازی این گاز درون کارگاه استخراج معدن و جلوگیری از مخلوط شدن این گاز با اکسیژن امکانسنجی می شود. در طی فرآیند سوزاندن، کمترین عیار گاز متان با قابلیت سوختن 7/3 درصد حجمی تعیین می شود، و با یک طرح مهندسی معکوس امکان سوزاندن کنترل شده گاز زغال، بدون هیچ گونه عملیات جداسازی، و استفاده از آن بعنوان سوخت توربین گاز و تولید توان الکتریکی بررسی می شود. در فرآیند ذخیره سازی گاز زغال درون کارگاه استخراج نیز، روش مکانیزه جبهه کار طولانی، مناسب برای اجرای چنین ایده ای تعیین شده، و مشخص می شود با اعمال تغییرات اندکی در سیستم باربری و بارگیری درون شبکه معدن، امکان اجرای چنین سیستمی وجود خواهد داشت.