Обоснование эффективных способов дезинтеграции высокоглинистых песков при открытой разработке россыпных месторождений благородных металлов

Актуальность проблемы. Снижение объемов россыпной золотодобычи в современный период связано с тем, что мелкозалегающие и легкообогатимые месторождения в основном уже отработаны, и большая часть разрабатываемых в настоящее время месторождений имеют высокое содержание глины в перерабатываемых песках, что относит их к категории труднопромывистых. Однако вовлечение в эксплуатацию месторождений с высоким содержанием глины (глубокозале-гающие геогенные, техногенные россыпи и недоработанные целики) является важным направлением пополнения сырьевой базы россыпной золотодобычи.

При этом вопрос поиска эффективных способов дезинтеграции высокоглинистых песков остается открытым. Решение проблемы возможно на основе создания новых научно обоснованных комплексных методов и технологического оборудования для дезинтеграции глинистых песков, с учетом их гранулометрического и вещественного состава, и физико-механических свойств песков, их влажности. Это позволит, не меняя технологию добычи песков и подготовки их к обогащению, осуществлять переработку песков и эфелей в едином технологическом процессе, повысить степень извлечения золота на промприборах.

Результаты выполненных теоретических и экспериментальных исследований, представленные в диссертационной работе, позволяют утверждать, что автором научно обоснованы решения крупных технических и технологических задач, имеющих важное значение для развития россыпной золотодобычи России.

Диссертация выполнена в соответствии с госбюджетными темами Института горного дела Дальневосточного отделения РАН: «Развитие теории и технологии эффективного и экологически безопасного освоения техногенных россыпных месторождений цветных и благородных металлов» (ГР № 01.2.613 509), «Разработка научных основ создания высокоэффективных геотехнологий освоения месторождений твердых полезных ископаемых Дальневосточного региона России» (ГР № 1 200 953 152), проектом РФФИ № 09−05−98 583 «Закономерности комплексного влияния физических воздействий на эффективность дезинтеграции глинистых песков россыпей», конкурсным проектом ДВО РАН «Анализ проблемы дезинтеграции высокоглинистых песков россыпей и обоснование комплексного подхода к её решению».

Идея работы заключается в том, что повышение технологической, экономической эффективности и экологической безопасности горных работ достигается за счет включения в единый технологический процесс добычи и переработки высокоглинистых песков россыпей и эфелей рациональных способов их дезинтеграции.

Цель работы состоит в научном обосновании и совершенствовании способов дезинтеграции высокоглинистых песков россыпей природных и техногенных месторождений благородных металлов на основе процессов физического воздействия, повышающих экономическую эффективность и экологическую безопасность освоения минеральных ресурсов.

Объект исследования: природные и техногенные россыпные месторождения благородных металлов, содержащие большой процент глинистых включений в перерабатываемых песках.

Предмет исследования: процессы и средства дезинтеграции высокоглинистых песков россыпей.

Задачи:

1. Выполнить анализ современного состояния освоения природных и техногенных россыпных месторождений и их ресурсной базы.

2. Разработать методики экспериментальных работ по исследованию влияния различных физических воздействий на эффективность процессов дезинтеграции высокоглинистых песков.

3. Выполнить лабораторные экспериментальные исследования влияния физических воздействий, независимо друг от друга и в комплексе, на эффективность процессов дезинтеграции глинистых окатышей.

4. Обосновать параметры процесса гидромеханической и электроимпульсных способов дезинтеграции.

Методы исследований: анализ литературных источников, патентных материалов, результатов эксплуатации ряда россыпных месторождений, минералогического состава высокоглинистых песковисследования физико-механических свойств глинистых конгломератов, экспериментальные исследования гидромеханических, ультразвуковых и разрядно-импульсных воздействий на глинистые фракциианализ и обобщение результатов экспериментальных исследований с применением методов их статистической обработки.

Защищаемые научные положения:

1. Эффективность дезинтеграции высокоглинистых песков россыпных месторождений гидромеханическим способом в спиральном дезинтеграторе-концентраторе определяется главным образом продолжительностью процесса, заданного скоростью вращения шнека, влажностью и содержанием глинистых фракций. Уменьшение содержания глины в окатышах в полтора раза, при их постоянной влажности, увеличивает вдвое эффективность дезинтеграции за единицу времени (1 мин.) — при этом повышение влажности песков на 3—4% при первоначальном содержании глины дает тот же эффект.

2. Дезинтеграция глинистых конгломератов при ультразвуковом воздействии возникает по принципу послойной диспергации при интенсивности излучателя более 2 Вт/см, что предопределяет область использования ультразвука как инициатора микроразрушений на поверхности фракций размером более 1−2 см.

3. Достижение высокой степени дезинтеграции труднопромывистых песков россыпей на разработанном многофункциональном спиральном дезинтеграторе-концентраторе обеспечивается комплексным разрядноимпульсным и гидромеханическим воздействием. Наибольшая эффективность дезинтеграции высокоглинистых песков достигается применением разрядников коаксиально-конической формы.

Научная новизна работы:

1. Разработаны методики экспериментальных исследований дезинтеграции высокоглинистых песков россыпных месторождений различными воздействиями.

2. Установлена степень влияния гидромеханического воздействия на эффективность разрушения глинистых песков при различной их влажности и продолжительности процесса.

3. Определены факторы, влияющие на эффективность послойной дисперга-ции глин воздействием ультразвуковых волн, обоснована область применения данного метода с учетом скорости и энергоемкости процесса диспергации.

4. Выявлены закономерности комплексного влияния гидромеханических и электроимпульсных воздействий на эффективность процесса дезинтеграции высокоглинистых песков россыпей при различных значениях их влажности и продолжительности процесса.

5. Обоснованы эффективные параметры технологии разрушения глин на основе многофункционального спирального дезинтегратора-концентратора с блоком электроимпульсной дезинтеграции.

Достоверность научных положений выводов и рекомендаций обеспечивается использованием современных методов исследований и обработки экспериментальных данных, представительным объемом экспериментальных работ, высокой сходимостью их результатов с расчетами по установленным уравнениям регрессии.

Практическая ценность работы состоит в том, что полученные результаты способствуют повышению эффективности решения проблемы освоения высокоглинистых месторождений на основе:

— возможности использования для разработки открытым способом стандартного промприбора ППТТ с дополнительной хвостовой приставкой — спиральным дезинтегратором-концентратором с блоком электроимпульсной дезинтеграции, существенно повышающей технико-экономические показатели извлечения ценных компонентов;

— снижения удельных энергетических, трудовых и материальных затрат при освоении природных, техногенных россыпных месторождений достигается за счет включения в единый технологический процесс оборудования, исключающего необходимость повторной промывки эфелей;

— снижение техногенного воздействия на природную среду за счет уменьшения площади отчуждаемых земель под размещение эфельных хвостов при неэффективной дезинтеграции песков на шлюзовых промприборах.

Личный вклад автора:

— сформулированы цели, задачи и методы исследований;

— выполнен обзор, анализ и обобщение литературных и патентных источников, производственных показателей разработки россыпных месторождений с использованием шлюзовых промывочных приборов типа ПГШ;

— созданы лабораторная многофункциональная установка спирального дезинтегратора-концентратора (получен патент РФ) и стенд для экспериментальных исследований электроимпульсной дезинтеграции глинистых песков;

— разработаны методики и выполнены экспериментальные работы по оценки качества дезинтеграции при различных (гидромеханических, электроимпульсных и ультразвуковых) методах воздействия;

— установлены закономерности влияния гидромеханического воздействия на эффективность разрушения глинистых песков при различной их влажности и продолжительности процесса;

— выявлены факторы, влияющие на эффективность послойной диспергации глин воздействием ультразвуковых волн, обоснована область применения данного метода с учетом скорости и энергоемкости процесса диспергации;

— установлены зависимости комплексного влияния гидромеханических и электроимпульсных воздействий на эффективность процесса дезинтеграции высокоглинистых песков россыпей при различных значениях их влажности и продолжительности процесса;

— обоснованы эффективные параметры технологии разрушения глин многофункциональным спиральным дезинтегратором-концентратором с блоком электроимпульсной дезинтеграции.

Реализация результатов работы. Основные результаты выполненных автором исследований представлены и приняты к внедрению на россыпных месторождениях «ООО Рос-ДВ», Хабаровский край.

Апробация работы. Основные положения и отдельные разделы диссертации докладывались и получили положительные оценки на: Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов в Вологодском Государственном техническом университете г. Вологда 2006 г.- I Международной научной конференции «Проблемы комплексного освоения георесурсов», г. Хабаровск, 2007 г.- IX краевом конкурсе-конференции молодых ученых, г. Хабаровск, 2007 г., конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «Геологические и технологические проблемы рационального освоения месторождений полезных ископаемых», 2007 г. ИГД ДВО РАН (г. Хабаровск).- XI краевой конкурс-конференция молодых ученых, г. Хабаровск, 2009 г.- III Международной научной конференции «Проблемы комплексного освоения георесурсов», 2009; XIV Международном совещании по геологии россыпей и месторождений кор выветривания (РКВ-2010), Новосибирск, 2010, «Второй региональной конференции Майнекс Дальний Восток», 2010; IV Всероссийской научной конференции с участием иностранных ученых «Проблемы комплексного освоения георесурсов», Хабаровск, 2011 г.

Публикации по материалам диссертации: опубликовано 6 статей, в том числе 3 статьи в журналах, включенных в перечень ВАК, получен 1 патент.

Объем и структура работы Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 67 наименований и 2 приложений. Работа изложена на 112 страницах машинописного текста, включая 32 таблицы и 33 рисунка.

4.3 Выводы:

1. Разработанная в диссертации технология переработки высокоглинистых песков стандартным промприбором ПГШ-50 совместно с дезинтеграцией глинистых окатышей эфельных хвостов в спиральном дезинтеграторе с электроимпульсным воздействием. Выбор данного оборудования основан на максимальном использовании энергии электроимпульсного разряда и струи водного потока при механическом перемешивании.

2. Технология обеспечивает высокие показатели извлечения золота, снижение экологической нагрузки. Это достигается тем, что нет необходимости повторно производить промывку эфельных хвостов для доизвлечения из них металла.

3. Экономическая эффективность разработанной технологии позволяет без существенных затрат на дополнительное оборудование снизить потери металла на 30−40% и тем самым повысить рентабельность отработки всего месторождения на 40−60%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертационной работе решена важная научно-техническая задача создания эффективной комплексной технологии дезинтеграции высокоглинистых золотосодержащих песков россыпных месторождений, повышающая экономическую и экологическую безопасность освоения минеральных ресурсов.

Основные научные и практические результаты выполненных исследований состоят в следующем:

1. Выполнен обзор существующих способов и технологий разработки высокоглинистых россыпных месторождений благородных металлов, выявлены основные факторы, влияющие на эффективность дезинтеграции при их использовании.

2. Разработаны методики и выполнены экспериментальные работы по оценке качества дезинтеграции при различных методах воздействия: гидромеханическом, электроимпульсном и ультразвуковом.

3. Произведена оценка потерь золота с промприбора связанная с эффектом налипания частиц металла на поверхность глинистых окатышей, установлено, что содержание золота на их поверхности может возрастать до 10 г/м, что существенно повышает общие потери.

4. На основе разработанной экспериментальной установки спирального дезинтегратора-концентратора установлена зависимость степени дезинтеграции высокоглинистых песков россыпных месторождений гидромеханическим способом от продолжительности процесса дезинтеграции и влажности глинистых песков.

5. Определены особенности ультразвукового воздействия на высокоглинистые пески россыпных месторождений, установлены зависимости степени дис-пергации глинистых пород ультразвуком от продолжительности воздействия, интенсивности ультразвука. Выявлены факторы, влияющие на эффективность послойной диспергации глин воздействием ультразвуковых волн, обоснована область применения данного метода.

6. Экспериментально исследован и обоснован механизм разрушения высокоглинистых окатышей песков россыпей при разрядно-импульсном воздействии. Установлен эффект разрушения глинистых окатышей на отдельные фрагменты, что существенным образом отличается от ультразвукового и гидромеханического способов дезинтеграции.

7. Установлена наиболее эффективная степень дезинтеграции высокоглинистых песков путем комплексного воздействия электроимпульсного способа и гидромеханического размывам глинистых пород при различных значениях их влажности и продолжительности процесса. Первичное разрушение глинистых окатышей на отдельные фрагменты размером 10−20 мм происходит в результате разрядно-импульсного воздействия, а дальнейшая дезинтеграция песков осуществляется в спиральном дезинтеграторе-концентраторе при сочетании механического истирания и напорных струй воды, с выделением концентрата.

8. Разработана технология переработки высокоглинистых песков россыпей с использованием стандартного промприбора ПГШ-50 совместно с многофункциональным спиральным дезинтегратором-концентратором. Эффективность разработанной технологии позволяет без существенных затрат на дополнительное оборудование снизить потери металла на 30−40%, и тем самым повысить рентабельность отработки всего месторождения на 40−60%, улучшить экологическое состояние природной среды. Основные результаты исследований приняты к внедрению на россыпных месторождениях предприятий Хабаровского края.