способ кавитационно-акустического разупрочнения и дезинтеграции глинистых песков россыпей

Формула изобретения

Способ кавитационно-акустического разупрочнения и дезинтеграции глинистых песков золотоносных россыпей, включающий вскрытие россыпи, формирование зумпфа, разупрочнение горной массы с помощью подачи воды и последующего фильтрационного процесса, монтаж установки напорного гидротранспортирования гидросмеси с гидродинамическим кавитатором, отличающийся тем, что производят периодическое ультразвуковое воздействие частотой излучения 20 кГц и интенсивностью от 10 до 20 Вт/см² на предварительно механически разрыхленную и размещенную в первом отсеке зумпфа с помощью бульдозерно-рыхлительного агрегата горную массу, осуществляют в первый отсек зумпфа подачу воды гидротранспортирующей системой, объемное содержание которой в кусках горной массы при пористости от 26 до 40% составляет величину от 0,15 до 0,3, последующее ультразвуковое воздействие частотой 20 кГц и интенсивностью от 6 до 10 Вт/см² на гидросмесь и подачу гидросмеси к системе размыва и классификации с предварительной дезинтеграцией с помощью гидродинамического кавитатора, при этом одновременно с процессом разупрочнения горной массы в первом отсеке зумпфа заполняется механически разрыхленной горной массой второй отсек зумпфа, производят размыв и классификацию с отделением пустой породы и подачу гидросмеси в дополнительный зумпф для дополнительного водонасыщения, при этом осуществляют дополнительную подачу воды в дополнительный зумпф с соотношением т:ж как 3:7 и последующее ультразвуковое воздействие частотой излучения 20 кГц и интенсивностью от 2 до 5 Вт/см² на твердую составляющую гидросмеси в дополнительном зумпфе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горнодобывающей отрасли и может быть использовано при освоении природных и техногенных высокоглинистых россыпных месторождений полезных ископаемых с повышенным содержанием мелкого и тонкого золота.

Известен способ разрушения горного массива, согласно которому на массив воздействуют породоразрушающим инструментом и ультразвуковыми колебаниями в месте контакта последнего с массивом, предварительно определяют направление максимального сжимающего напряжения в массиве, причем направление ультразвуковых колебаний ориентируют перпендикулярно направленности максимального сжимающего напряжения с опережением относительно воздействия породоразрушающим инструментом /1/.

Способ предназначен для разрушения горных пород рудного типа и не может быть использован для разрушения средне- и высокопластичных глинистых песков россыпей.

Известен способ управления процессом трансформации золотосодержащей породы, включающий разупрочнение породы механическим воздействием с последующим периодическим инициированием упругих колебаний в ультразвуковом диапазоне с постоянной частотой в системе песчано-глинистая порода-вода, инициирование упругий колебаний ведут при постоянном внешнем давлении, различных временных интервалах и мощностях и при предварительном выборе контролируемого диапазона размеров частиц определяют оптимальное время воздействия, при котором обеспечивается стабильность осадка глинистых частиц в системе с постоянным объемом, затем рассчитывают условные коэффициенты трансформации, строят график изменения указанных коэффициентов трансформации от времени, из которого определяют увеличение контролируемой исходной величины удельной поверхности разупрочняемых частиц на порядок, при которой понижают мощность ультразвукового излучения вдвое /2/.

Данный способ не включает интенсификацию объемных участков уплотненных и водонасыщенных песков и может применяться для активизации гидросмеси и ее контроля.

Наиболее близким по технической сущности является способ разупрочнения и дезинтеграции глинистых песков россыпных месторождений, включающий вскрытие россыпи, проходку водозаводной траншеи с уклоном по направлению падения пласта месторождения и водосборной траншеи глубиной с разностью отметок дна в траншеях от 1,5 до 3 м, заполнение водой водозаводной траншеи с одновременным заполнением разрабатываемого участка россыпи водой на глубину, обеспечивающую монтаж и установку оборудования в плавучем состоянии, и поддержанием этого уровня в последующем для первичного разупрочнения глинистых песков с помощью подачи воды через регулируемый затвор, процесс естественной фильтрации воды в массив, монтаж установки напорного гидротранспортирования. В конце напорного пульповода устанавливают вихреобразователь и гидродинамический кавитатор /3/.

Недостатком способа является то, что основной процесс дезинтеграции осуществляется путем воздействия на гидросмесь. Однако на первой стадии естественной фильтрации воды в массив процесс не инициируется и поэтому развивается достаточно медленно, так как коэффициент фильтрации глины составляет величину от четвертого до шестого порядка малости 0,0005-0,000005 см /с.

Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении эффективности разрушения и дезинтеграции глинистых песков россыпей путем ультразвукового воздействия излучением в соответствии со свойствами и состоянием кусков горной массы и твердой составляющей гидросмеси.

Технический результат достигается за счет того, что в способе кавитационно-акустического разупрочнения и дезинтеграции глинистых песков золотоносных россыпей, включающем вскрытие россыпи, формирование зумпфа, разупрочнение горной массы с помощью подачи воды и последующего фильтрационного процесса, монтаж установки напорного гидротранспортирования гидросмеси с гидродинамическим кавитатором, производят периодическое ультразвуковое воздействие частотой излучении 20 кГц и интенсивностью от 10 до 20 Вт/см² на предварительно механически разрыхленную и размещенную в первом отсеке зумпфа с помощью бульдозерно-рыхлительного агрегата горную массу, осуществляют в первый отсек зумпфа подачу воды гидротранспортирующей системой, объемное содержание которой в кусках горной массы при пористости от 26 до 40% составляет величину от 0,15 до 0,3, последующее ультразвуковое воздействие частотой 20 кГц и интенсивностью от 6 до 10 Вт/см² на гидросмесь и подачу гидросмеси к системе размыва и классификации с предварительной дезинтеграцией с помощью гидродинамического кавитатора, при этом одновременно с процессом разупрочнения горной массы в первом отсеке зумпфа заполняется механически разрыхленной горной массой второй отсек зумпфа, производят размыв и классификацию с отделением пустой породы и подачу гидросмеси в дополнительный зумпф для дополнительного водонасыщения, при этом осуществляют дополнительную подачу воды в дополнительный зумпф с соотношением т:ж как 3:7 и последующее ультразвуковое воздействие частотой излучения 20 кГц и интенсивностью от 2 до 5 Вт/см² на твердую составляющую гидросмеси в дополнительном зумпфе.

Совокупность новых существенных признаков позволяет решить новую техническую задачу - активизировать процесс добычи путем ультразвукового воздействия мощным излучением на предварительно механически разрыхленную горную массу, интенсификации естественного процесса фильтрации воды в крупнокусковой горной массе посредством ультразвуковых излучений средней мощности, последующей кавитации и звукового воздействия на гидросмесь в низком диапазоне интенсивности перед обогащением.

На фиг.1 - общий вид системы разработки россыпи, обеспечивающий выполнение способа; на фиг.2 - добычной гидромеханизированный комплекс с использованием кавитатора и ультразвуковой установки.

Способ выполняется с помощью добычного гидромеханизированного комплекса, который включает бульдозерно-рыхлительный агрегат 1, две ультразвуковые установки 2, зумпф 3. Зумпф 3 имеет первый отсек 4 и второй отсек 5. Установка напорного гидротранспортирования гидросмеси 6 соединяет первый отсек 4 и второй отсек 5 зумпфа 3 с системой размыва и классификации 7 и снабжена гидродинамическим кавитатором 8. Кроме зумпфа 3 выполняется дополнительный зумпф 9, в который поступает классифицированная гидросмесь после отделения пустой породы в системе размыва и классификации 7. Комплекс снабжен гидротранспортирующей системой 10 подачи воды в первый отсек 4, второй отсек 5 зумпфа 3 к системе размыва и классификации 7 и дополнительный зумпф 9. Дополнительный зумпф 9 связан с обогатительным комплексом 11 посредством установки напорного гидротранспортирования гидросмеси 12.

Способ кавитационно-акустического разупрочнения и дезинтеграции глинистых песков золотоносных россыпей выполняется следующим образом.

Осуществляется вскрытие россыпи и формирование зумпфа 3 с первым отсеком 4 и вторым отсеком 5 и дополнительного зумпфа 9. Производят монтаж установки напорного гидротранспортирования гидросмеси 6 с гидродинамическим кавитатором 8, установки напорного гидротранспортирования гидросмеси 12 и системы размыва и классификации 7. С помощью бульдозерно-рыхлительного агрегата 1 горную массу предварительно механически разрыхляют и размещают в первом отсеке 4 зумпфа 3. С помощью ультразвуковой установки 2 производят периодическое ультразвуковое воздействие частотой излучения 20 кГц и интенсивностью от 10 до 20 Вт/см ² на механически разрыхленную и размещенную в первом отсеке 4 зумпфа 3 горную массу. Затем осуществляется разупрочнение горной массы и последующий фильтрационный процесс в первом отсеке 4 зумпфа 3 с помощью подачи воды гидротранспортирующей системой 10. При достижении объемного содержания воды в кусках горной массы при пористости от 26 до 40% величины от 0,15 до 0,3 производят последующее ультразвуковое воздействие частотой 20 кГц и интенсивностью от 6 до 10 Вт/см² на гидросмесь в первом отсеке 4 зумпфа 3 и подачу гидросмеси к системе размыва и классификации 7 с предварительной дезинтеграцией с помощью гидродинамического кавитатора 8. Одновременно с процессом разупрочнения горной массы в первом отсеке 4 зумпфа 3 заполняется механически разрыхленной горной массой второй отсек 5 зумпфа 3. Процесс обработки горной массы во втором отсеке 5 зумпфа 3 повторяется аналогично процессу, производимому в первом отсеке 4. Установка напорного гидротранспортирования гидросмеси 6 транспортирует гидросмесь к системе размыва и классификации 7. С помощью системы размыва и классификации 7 производится размыв и классификация гидросмеси с отделением пустой породы. Осуществляется подача гидросмеси в дополнительный зумпф 9 для дополнительного водонасыщения. С помощью гидротранспортирующей системы 10 осуществляют дополнительную подачу воды в дополнительный зумпф 9 с соотношением т:ж как 3:7 и последующее ультразвуковое воздействие частотой излучения 20 кГц и интенсивностью от 2 до 5 Вт/см² на твердую составляющую гидросмеси в дополнительном зумпфе 9. Из дополнительного зумпфа 9 диспергированная гидросмесь с помощью установки напорного гидротранспортирования гидросмеси 12 поступает в обогатительный комплекс 11, который может состоять из классифицирующих агрегатов.

Способ обеспечивает эффективную экологическую безопасность и позволяет осуществлять эффективное направленное преобразование как высокопластичных, так и слабопластичных глинистых песков при открытой разработке россыпей. Процесс активной дезинтеграции глинистых песков с использованием ультразвука при открытой разработке может осуществляться па глубинах до 30 метров.

Источники информации

1. А.С. РФ 1666707. Способ разрушения горного массива / Л.М.Цинкер и др. - 30.07.1991. - Бюл. № 28.

2. Пат. РФ 2276727. Способ управления процессом трансформации золотосодержащей породы / Н.П.Хрунина, Ю.А.Мамаев. - 20.05.2006. - Бюл. № 14.

3. Пат. РФ 2288361. Способ разупрочнения и дезинтеграции глинистых песков россыпных месторождений / А.М.Пуляевский и др. - 27.11.2006. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа:www.fips.ru.