Технические науки/10. Горное дело

К.т.н. Хрунина Н.П., к.т.н. Чебан А.Ю.

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Институт горного дела Дальневосточного отделения

Российской академии наук, Россия

Совершенствование процессов разработки высокоглинистых золотоносных россыпей Приамурья

Главной особенностью большинства неотработанных природных и природно-техногенных золотосодержащих россыпных месторождений на территории Дальнего Востока является не только трудоемкость переработки значительных объемов горной массы, но и - высокая глинистость в песковой фракции (более 90 %), и весьма значительное содержание мелкого и тонкого золота. Широко применяемые на практике технологии добычи и переработки песков с использованием механического или гидромеханического воздействий приемлемы, по существу, для песков с низким (до 25 %) содержанием глинистой составляющей. При этом потери мелких частиц золота, по имеющимся оценкам, составляют более 60 %. Все это способствует развитию исследований по дезинтеграции золотосодержащих песков под действием разнообразных источников упругих колебаний и микроколебаний. Заслуживает внимания такое направление, как газоструйная дезинтеграция минеральной фазы [1]. Были предприняты попытки исследования механизма измельчения минеральных сред в газовом потоке (струйное, термическое), основанного на использовании энергии газа для разрушения частиц в процессе механического и физико-химического взаимодействия частиц измельчаемого материала и газа-энергоносителя. Установлено, что эффективность разрушения жестких связей твердой фазы зависит от параметров энергоносителя, физико-механических свойств и гранулометрического состава измельчаемого материала [2-3]. В ИГД ДВО РАН исследовалось влияние ультразвуковых колебаний на процесс дезинтеграции песчано-глинистой породы в водной среде, в том числе на микроуровне. Установлено, что изменения структурных характеристик дисперсоида определяются свойствами, состоянием, поглощательной способностью и удельной поверхностной энергией дисперсной системы, а также - уровнем волнового сопротивления гидросмеси, интенсивностью и временем воздействия ультразвука [4-7]. Для масштабного использования систем, инициирующих ультразвуковые колебания, необходимы установки высокой мощности, создание которых требует обширных научно-технических исследований.

На базе Центра коллективного пользования ИГД ДВО РАН проведены исследования спектрометрического, гранулометрического, фазового анализа, дисперсности, волнового сопротивления и упругих характеристик высокоглинистых золотосодержащих песков нескольких месторождений Приамурья. В результате проведенной оценки изменения упругих характеристик в зависимости от влагосодержания установлено, что проявляются они с большей или меньшей монотонностью, граничной результативностью и определяются не только исходными параметрами водонасыщения, но и динамикой процесса. В песках месторождения р. Нагима динамичность изменения упругих характеристик при водонасыщении выше, чем руч. Бешеного в 2,3 раза, и выше, чем в песках руч. Болотистого – в 6,6 раз. Динамика руч. Бешеного по сравнению с руч. Болотистым выше в 2,9 раз. Достижение высокой степени дезинтеграции труднопромывистых глинистых песков золотосодержащих россыпей, снижение технологических потерь ценного компонента и снижение затрат на разработку на наш взгляд возможно за счет формирования в поверхностном слое обрабатываемого массива высокоглинистых песков щелей с учетом динамической характеристики упругости песков при водонасыщении. Нами предлагается способ разработки глинистых месторождений полезных ископаемых, включающий вскрытие отрабатываемых запасов месторождения, проходку канавы на всю длину добычного блока, затопление добычного блока водой для дезинтеграции глинистых песков и их последующей отработки добычным комплексом с установкой напорного гидротранспортирования и обогатительной установкой. Перед нарезанием щелей при помощи поперечных или продольных проходов щелерезной установки, а также затоплением добычного блока водой для дезинтеграции глинистых песков и их последующей отработки, экспериментально-аналитическим путем определяют упругие характеристики высокоглинистых песков на сжатие или растяжение на различных участках россыпи, устанавливают динамику изменения упругих характеристик на этих участках. Затем исследуют зависимость динамической характеристики упругости песков G при водонасыщении на отдельных участках месторождения от относительного волнового сопротивления песков на этих участках:

G=f(ζ^*/ ζ^**),

где ζ * - волновое сопротивление при начальной влажности песков; ζ ** - волновое сопротивление при повышенном среднем содержании воды в песках. Последовательно осуществляют нарезание щелей на расстоянии друг от друга в зависимости от изменения динамической характеристики упругости песков при водонасыщении. На участках с самой низкой динамической характеристикой упругости песков при водонасыщении расстояние между щелями уменьшают до величины, обеспечивающей скорость фильтрации и дезинтеграции глинистых песков соразмерно участкам с максимальной динамической характеристикой упругости песков, имеющих максимальное расстояние между щелями. Заполняют добычной блок водой и с помощью установки напорного гидротранспортирования подают пульпу к добычному комплексу с обогатительной установкой.

При слабом водонасыщении для решения проблемы эффективного разупрочнения песков с повышенной глинистой составляющей могут быть использованы дополнительные устройства, например, кавитаторы [8], а также технологии с инициированием импульсного и волнового воздействия посредством преобразования электрофизических и других видов энергии в механические и гидродинамические. Новые технологии позволят приблизить решение сложной и важной проблемы эффективной дезинтеграции высокоглинистых золотосодержащих песков россыпей Приамурья.

Литература:

1. Пат. 2433005, РФ Геотехнологический комплекс с аэрогидродинамической активацией / Н.П. Хрунина, Ю.А. Мамаев. – 2009. – Бюл. № 1.

2. Горобец В.И. Новое направление работ по измельчению / В.И. Горобец, Л.Ж.Горобец. – М.: Недра, 1977. - 183 с.

3. Хрунина Н.П., Мамаев Ю.А. Пат. 2343005 РФ, МПК⁷ Е21С 41/26,В03В5/02. Геотехнологический комплекс с аэрогидродинамической активацией -№2007124125/03, 26.06.2007; опубл. 10.01.2009, Бюл. № 1. – 11с.

4. Хрунина Н.П. Новые аспекты научных основ ультразвуковой дезинтеграции высокоглинистых золотосодержащих песков россыпей Приамурья / Н.П. Хрунина, Ю.А. Мамаев, А.М. Пуляевский, О.В. Стратечук ; под ред. А.М. Пуляевского. – Хабаровск : Изд-во Тихоокеан. Гос. ун-та, 2011. – 164 с

5. Хрунина Н.П. Пат. 2186627 РФ, МПК⁷ В03 В5/74, 5/04. Установка для извлечения мелких фракций ценных минералов из сульфидсодержащих руд и россыпей /Хрунина Н.П. - № 2001102880/03; заявл. 30.01.2001; опубл. 10.08.2002, Бюл. № 22. – 6 с.

6. Хрунина Н.П. Пат. 2231390 РФ, МПК⁷ В03 В5/04, 13/00. Ультразвуковой обогатительный комплекс / Хрунина Н.П. – № 2003102464/03, заявл. 29.01.2003; опубл. 27.06.2004, Бюл. № 18. – 9с.

7. Хрунина Н.П. Пат. 2200629 РФ, МПК⁷ В03 В5/00, 7/00, В07 В1/00. Грохот – дезинтегратор с интенсификацией кавитации комбинированным воздействием ультразвука /Хрунина Н.П. - № 2001128254/03; заявл. 18.10.2001; опубл. 20.03.2003, Бюл. № 8. – 8с.

8. Хрунина Н.П., Мамаев Ю.А. Пат. 2348809 Российская Федерация, МПК6 Е21С 41/30, Е02F 7/10 Гидротранспортирующая напорная система с элементами кавитации /Хрунина Н.П., Мамаев Ю.А. - № 2007125906; заявл. 09.07.2007; опубл. 10.03.2009. Бюл. № 7. – 7 с.