Патент на изобретение №2343005

(54) ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС С АЭРОГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИЕЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к добыче ценных минералов из средне и высокопластичных песчано-глинистых пород (с содержанием глины от 7 и более 40 процентов) при открытой разработке золотоносных россыпных месторождений. Геотехнологический комплекс с аэрогидродинамической активацией включает модуль гидроразмыва забоя, систему фракционного разделения горной породы по крупности, систему напорного гидротранспортирования, перерабатывающий комплекс с системой отвалообразования. Снабжен модулем механической активации крупных фракций с подвижной инициирующей установкой и модулем аэрогидродинамической активации фракций среднего размера. Модуль аэрогидродинамической активации снабжен установленной в зоне поступления в него горной массы системой периодической подачи воздушной смеси под давлением. Сопла системы периодической подачи воздушной смеси под давлением установлены со смещением в шахматном порядке в горизонтальной плоскости. Со стороны борта котлована модуля аэрогидродинамической активации, сопряженного с модулем накопления мелкой фракции, установлены под наклоном в вертикальной плоскости и со смещением относительно друг друга в горизонтальной плоскости плоские стационарные отражательные элементы, а симметрично им, со смещением в горизонтальной плоскости относительно плоских стационарных отражательных элементов по ходу поступления горной массы, с противоположной стороны борта котлована, установлены радиусные отражательные элементы. Технический результат – повышение эффективности изменения состояния и свойств песчано-глинистых пород. 6 ил.

Изобретение относится к добыче ценных минералов из средне и высокопластичных песчано-глинистых пород (с содержанием глины от 7 и более 40 процентов) при открытой разработке золотоносных россыпных месторождений.

Известны геотехнологические комплексы, основанные на физико-химической подготовке глинистых металлоносных песков россыпных месторождений, включающие реагентное разупрочнение глинистого цемента песков при механическом, гидравлическом рыхлении и фильтрационно-дренажном увлажнении, механическое и гидравлическое разрушение сцементированных глиной песков при обработке их реагентными добавками, классификацию и грохочение, физико-химическую обработку взвесенесущих массопотоков растворами реагентов, физико-химическую агрегацию минеральных частиц и гравитационное осаждение флокул в технологической воде, предварительное сгущение и обезвоживание пульп, физико-химическую кольматацию перового пространства гале-эфельных пород, складирование хлопьев в выработанное пространство и отстойники, водоподготовку и кондиционирование сточных и оборотных вод, транспортировку осветленной воды к промывочной установке [1].

Основной их недостаток заключается в использовании полиэлектролитных комплексов в качестве флокулянтов и коагулянтов. Это требует жесткого контроля остаточных концентраций ионов металлов в очищенной воде и токсикологической оценки.

Известны геотехнологические комплексы, включающие систему физико-механической подготовки с комплексом приемно-распределительных устройств, многоступенчатую систему грохотов, перерабатывающий – обогатительный комплекс [2].

Данный геотехнологичсский комплекс имеет многоступенчатую систему грохотов, но технологические параметры системы не позволяют достаточно эффективно производить дезинтеграцию глинистых россыпей с включениями пород повышенной прочности.

Наиболее близким по технической сущности является геотехнологический комплекс с многоступенчатой дезинтеграцией, включающий модуль гидроразмыва забоя, систему фракционного разделения горной породы по крупности, систему напорного гидротранспортирования, систему отвалообразования и перерабатывающий комплекс [3].

Данный геотехнологический комплекс не позволяет эффективно изменять структурно-механическое состояние (геометрические, морфометрические и энергетические параметры системы), прочностные, реологические, теплофизические и физико-химические свойства песчано-глинистых пород.

Технический результат – интенсификация процесса направленного изменения состояния и свойств песчано-глинистых пород посредством механической активации и формированием требуемого направленного распределения энергетического воздействия периодической подачей воздушной смеси под давлением.

Технический результат достигается тем, что геотехнологический комплекс с аэрогидродинамической активацией, включающий модуль гидроразмыва забоя, систему фракционного разделения горной породы по крупности, систему напорного гидротранспортирования, перерабатывающий комплекс с системой отвалообразования, снабжен модулем механической активации крупных фракций с подвижной инициирующей установкой и модулем аэрогидродинамической активации фракций среднего размера, при этом модуль аэрогидродинамической активации снабжен установленной в зоне поступления в него горной массы системой периодической подачи воздушной смеси под давлением, при этом сопла системы периодической подачи воздушной смеси под давлением установлены со смещением в шахматном порядке в горизонтальной плоскости, при этом со стороны борта котлована модуля аэрогидродинамической активации, сопряженного с модулем накопления мелкой фракции, установлены под наклоном в вертикальной плоскости и со смещением относительно друг друга в горизонтальной плоскости плоские стационарные отражательные элементы, а симметрично им, со смещением в горизонтальной плоскости относительно плоских стационарных отражательных элементов по ходу поступления горной массы, с противоположной стороны борта котлована, установлены радиусные отражательные элементы.

Снабжение комплекса модулем механической активации крупных фракций с подвижной инициирующей установкой и модулем аэрогидродинамической активации фракций среднего размера с системой периодической подачи воздушной смеси под давлением через сопла, установленные со смещением в шахматном порядке в горизонтальной плоскости, а также наличие комбинации отражательных элементов создает эффект интенсификации процесса направленного изменения состояния и свойств песчано-глинистых пород.

Предлагаемый геотехнологический комплекс с аэрогидродинамической активацией изображен на чертежах.

На фиг.1 показан общий вид комплекса на промышленной площади полигона; на фиг.2 – разрез А-А на фиг.1, показаны плоские и радиусные отражательные элементы и подвижная инициирующая установка модуля механической активации крупной фракции; на фиг.3 – вид Б на фиг.1, показано расположение сопел системы периодической подачи воздушной смеси под давлением; на фиг.4 – вид В на фиг.3, показаны установленные со смещением в шахматном порядке в горизонтальной плоскости сопла; на фиг.5 – вид Г на фиг.1, показан наклон плоских стационарных отражательных элементов в вертикальной плоскости, обеспечивающий направление части потока с разрушенными частицами породы в верхние слои суспензии; на фиг.6 – геотехнологическая схема направленного изменения состояния песчано-глинистой породы в воде.

Геотехнологический комплекс с аэрогидродинамической активацией содержит модуль гидроразмыва забоя 1, систему фракционного разделения горной породы по крупности 2, систему напорного гидротранспортирования 3, перерабатывающий комплекс 4 с системой отвалообразования 5. Система фракционного разделения горной породы по крупности 2 снабжена гидромониторной установкой 6. Над котлованом 7 модуля механической активации крупных фракций 8, на эстакаде 9 установлена подвижная инициирующая установка 10. Над зоной 11 поступления фракций горной массы среднего размера в котлован 12 модуля аэрогидродинамической активации 13 установлена система периодической подачи воздушной смеси под давлением 14. Сопла 15 системы периодической подачи воздушной смеси под давлением 14 установлены со смещением 16, в шахматном порядке, в горизонтальной плоскости 17. Со стороны борта 18 котлована 12 модуля аэрогидродинамической активации 13, сопряженного с модулем накопления мелкой фракции 19, установлены под наклоном 20 в вертикальной плоскости 21 и со смещением 22 относительно друг друга в горизонтальной плоскости 23 плоские стационарные отражательные элементы 24. Симметрично плоским стационарным отражательным элементам 24 со смещением 25 в горизонтальной плоскости 23 относительно плоских стационарных отражательных элементов 24 по ходу поступления горной массы из зоны 11, с противоположной стороны борта 26 котлована 12, установлены радиусные отражательные элементы 27.

Уровень дна котлована 7 выполнен выше уровня дна котлована 12. Котлованы 7 и 12 соединяет канава 28. Борт 18, разделяющий котлован 12 и котлован 29 модуля накопления мелкой фракции 19, выполнен с понижением в сторону системы напорного гидротранспортирования 3 для направленного поступления мелкой фракции породы из модуля аэрогидродинамической активации 13 в модуль накопления мелкой фракции 19. Система фракционного разделения горной породы по крупности 2 снабжена направляющим и дезинтегрирующим щитом 30 со щелями 31. Щели 31 выполнены на стороне 32 щита 30, сопрягающейся с зоной 11. Конец 33 щита 30 частично перекрывает вход 34 в модуль механической активации крупных фракций 8 для ориентации пульпы с крупными кусками по борту 35. Дно котлована 7 выполнено с уклоном 36 в сторону борта 37 и котлована 12 и уклоном 38 в сторону канавы 28. Выходные щели 39 сопел 15 расположены вдоль поступающего потока породы из зоны 11, а выходные щели 40 сопел 15 расположены навстречу поступающему потоку породы с водой. Подвижная инициирующая установка 10 содержит рабочий орган 41, вращающийся с переменной частотой.

Геотехнологический комплекс с аэрогидродинамической активацией работает следующим образом.

После формирования в зоне промышленного полигона котлованов 7, 12, 29, предназначенных для крупной, средней и мелкой фракций, и выполнения канавы 28, соединяющей котлован 7 с котлованом 12, а также формирования борта 18, разделяющего котлованы 12, 29 и выполненного с понижением в сторону системы напорного гидротранспортирования 3, начинается рабочий цикл добычи. Разрушенная гидромониторной струей, в модуле гидроразмыва забоя 1, порода, путем безнапорного транспортирования, самотеком или с помощью дополнительных средств, попадает в зону действия системы фракционного разделения горной породы по крупности 2. С помощью гидромониторной установки 6 порода подвергается предварительному разупрочнению и перемещению крупных кусков в котлован 7 модуля механической активации крупных фракций 8. Куски породы среднего размера и менее через щели 31, выполненные на стороне 32 направляющего и дезинтегрирующего щита 30, попадают в зону 11 котлована 12 модуля аэрогидродинамической активации 13. Конец 33 щита 30 частично перекрывает вход 34 в модуль механической активации крупных фракций 8, ориентируя пульпу с крупными кусками по борту 35. В модуле механической активации крупных фракций 8 с помощью инициирующей установки 10, перемещающейся на эстакаде 9 вдоль рабочей зоны, осуществляется механическая активация крупнокусковой породы у борта 35. Активация производится при переменной частоте вращения рабочего органа 41. По мере разрушения породы у борта 35 куски среднего размера поступают по уклону 36 к борту 37 и, дополнительно разрушаясь под действием гидродинамических сил, перемещаются по уклону 38 к канаве 28. Поступившие в зону 11 котлована 12 куски среднего размера подвергаются аэродинамической активации с помощью системы периодической подачи воздушной смеси под давлением 14. Через выходные щели 40 сопел 15, расположенных навстречу поступающему потоку породы с водой из зоны 11 и установленных со смещением 16, в шахматном порядке, в горизонтальной плоскости 17, осуществляется периодическая подача воздушной смеси под изменяющемся по времени действия и величине воздействия давлением. Давление струй воздушной смеси из соседних сопел 15 не гасится за счет смещения 16 сопел 15. Создается зона повышенного энергетического воздействия на куски породы среднего размера в модуле аэрогидродинамической активации 13. Через сопла 15, выходные щели 39 которых расположены вдоль поступающего потока породы, осуществляется регулируемая по времени и величине энергетического параметра (мощности, давления) подача воздушной смеси для закручивания и перемещения водно-аллювиальной среды с твердой составляющей пульпы в зоны действия плоских стационарных отражательных элементов 24, установленных со стороны борта 18 со смещением 22 относительно друг друга в горизонтальной плоскости 23, и радиусных отражательных элементов 27, установленных со смещением 25 в горизонтальной плоскости 23 с противоположной стороны борта 26 котлована 12. Отражаясь от радиусных отражательных элементов 27, пульпа с включениями элементов песчано-глинистой породы подвергается дополнительной гидродинамической активации. Наклон 20 плоских стационарных отражательных элементов 24 в вертикальной плоскости 21 обеспечивает направление отраженного потока в верхние слои пульпы, перемещая измельченную часть твердой фазы породы в следующую зону модуля аэрогидродинамической активации 13. В следующей зоне, уже в более высоких слоях, порода подвергается снова закручиванию, дезинтеграции и переходу в последующую зону для повторения процесса и перехода через понижающийся борт 18, разделяющий котлован 12 и котлован 29, в модуль накопления мелкой фракции 19. Через систему напорного гидротранспортирования 3 подготовленная путем аэрогидродинамической активации порода поступает на перерабатывающий комплекс 4 с системой отвалообразования 5.

Комплекс обеспечивает направленное изменение состояния и свойств песчано-глинистых пород механической активацией формированием распределения энергетического воздействия периодической подачей воздушной смеси под изменяющемся по времени и величине давлением и направленными импульсами отражательных элементов.

Источники информации

1. Мязин В.П. Повышение эффективности переработки глинистых золотосодержащих песков: ч.2 / Мязин В.П. – Чита: ЧитГТУ, 1996. – 119 с.

3. Пат. 2206403, Российская Федерация, МПК⁷ В03В 5/00, Е21С 41/26. Геотехнологический комплекс с многоступенчатой дезинтеграцией / Хрунина Н.П.; Заявитель и патентообл. ИГД ДВО РАН, заявл. 08.02.2002; опубл. 20.06.2003, Бюл. №17.

Формула изобретения

Геотехнологический комплекс с аэрогидродинамической активацией, включающий модуль гидроразмыва забоя, систему фракционного разделения горной породы по крупности, систему напорного гидротранспортирования, перерабатывающий комплекс с системой отвалообразования, отличающийся тем, что снабжен модулем механической активации крупных фракций с подвижной инициирующей установкой и модулем аэрогидродинамической активации фракций среднего размера, при этом модуль аэрогидродинамической активации снабжен установленной в зоне поступления в него горной массы системой периодической подачи воздушной смеси под давлением, при этом сопла системы периодической подачи воздушной смеси под давлением установлены со смещением в шахматном порядке в горизонтальной плоскости, при этом со стороны борта котлована модуля аэрогидродинамической активации, сопряженного с модулем накопления мелкой фракции, установлены под наклоном в вертикальной плоскости и со смещением относительно друг друга в горизонтальной плоскости плоские стационарные отражательные элементы, а симметрично им со смещением в горизонтальной плоскости относительно плоских стационарных отражательных элементов по ходу поступления горной массы с противоположной стороны борта котлована установлены радиусные отражательные элементы.

РИСУНКИ