Обоснование параметров роторно-землесосной технологии разработки техногенных россыпей и отложений

Значительной перспективой увеличения добычи золота в промышленно освоенных районах является вовлечение в разработку техногенных россыпей и золотосодержащих отложений (осадков прудов, шламои хвостохранилищ). Пространственная несконцентрированность, небольшие запасы, высокая обводнённость делают их разработку традиционными дражным и бульдозерно-гидромеханизированным способами экономически нецелесообразной. Такие осадки являются постоянным источником загрязнения окружающей среды: прилежащей территории, поверхностных и подземных вод.

Первичная разработка россыпей значительно изменила и даже улучшила ряд технологических характеристик отложений: уменьшилась валунистость и глинистость, в результате разрушения цементационных связей повысилась промывистость. Аналогичными свойствами обладают и техногенные золотосодержащие отложения. Изменение технологических свойств открывает возможность их эффективной разработки мобильными гидромеханизированными комплексами на базе роторно-землесосной технологии очистной выемки.

Цель работы — разработка методики определения параметров роторно-землесосной технологии очистной выемки золотосодержащих песков и отложений мобильными комплексами.

Идея работы: использование поточной роторно-землесосной технологии для вовлечения в пульпу и последующего центробежного обогащения минеральных частиц большой плотности, в том числе золота.

Объект исследования — технология выемки грунтов земснарядами, классификация и обогащение золотосодержащих песков.

Достоинства использования земснарядов для добычи золота (землесосными драгами) по сравнению с многочерпаковыми драгами: простота и компактность оборудованиязначительно меньший (в 1,5−2,0 раза) расход электроэнергиивозможность быстрой передислокации.

Первая попытка отработки золотоносной россыпи землесосным снарядом в России былы предпринята в 1941;1942 годах. Земснаряд осуществлял грунтозабор свободным всасыванием и был оснащён трубным обогатителем. Разработка признана неэффективной в том числе по следующими основным факторам [1, 50]: необходимостью создания во всасывающем трубопроводе скорости потока до 8 — 10 м/с для подъёма частиц золота крупностью 1 мм и болеенесовершенством грунтозаборных устройств, исключающих зачистку плотиканизкой эффективностью трубного обогатительного устройства.

В связи с этим для достижения поставленной цели в нашем исследовании решались следующие задачи:

— установление возможности подъёма и определение скорости потока воды для подъёма частиц большой плотности, в том числе золота;

— оценка возможности и эффективности грохочения и первичного обогащения на центробежных конических грохотах;

— выявление целесообразных параметров очистной выемки для исключения потерь и разубоживания золотосодержащих песков.

В работе использовались следующие методы исследования: теоретические обобщения и аналитический анализ закономерностей процессов выемки и центробежного обогащения песковмоделирование и постановка экспериментальных работ в лабораторных условияхнаблюдения в промышленных условияхсопоставление результатов, оценок и выводов с фактическими данными.

В результате проведённых исследований даётся решение задачи по обоснованию параметров роторно-землесосной технологии очистной выемки песков и центробежного предварительного обогащения, практическое значение которого заключается в вовлечении в разработку многочисленных техногенных россыпей с небольшими запасами, а также золотосодержащих осадков прудов, шламои хвостохранилищ мобильными гидромеханизированными комплексами. Базовое оборудование комплекса: выемочно-транспортный модуль — землесосный снаряд небольшой мощностимодуль центробежного грохочения и первичного обогащенияунифицированный конический грохотобогатительный комплекс — шлюзы, оборудование для извлечения золота.

Научная новизна полученных результатов заключается:

— в установлении зависимости скорости потока гидросмеси, необходимой для всасывания и подъёма мелких частиц большой плотности от их крупности;

— в установлении показателей эффективности разделения частиц породы, полезного минерала при центробежном грохочении в зависимости от параметров потока и грохота;

— в создании метода определения категории трудности разработки песков при отсутствии данных о гранулометрическом составе в области мелких классов.

Достоверность научных результатов и выводов обосновывается хорошей их сходимостью с результатами исследований других авторов, с результатами экспериментальных работ в лабораторных условиях, достаточным объёмом работ и результатом статистической обработки измерений.

Результаты исследования нашли отражение в «Рекомендациях по определению параметров роторно-землесосной разработки техногенных россыпей и золотосодержащих отложений», в учебном пособии «Разработка россыпных месторождений землесосными драгами», одобренными кафедрой Разработки месторождений открытым способом и рекомендованными к публикации. Рекомендации реализуются в проектной практике Уральского проектно-конструкторского центра «ПКЦ Уралдрагмет», проектно-конструкторского отдела ОАО ССП «Уралсибгидромеханизация».

На защиту выносятся научные положения по обоснованию параметров разработки обводнённых техногенных россыпей и золотосодержащих техногенных осадков мобильными гидромеханизированными комплексами:

1.Для всасывания и подъёма мелких (до 1-Змм) частиц полезного минерала большой плотности (золота, платины) необходима и достаточна скорость потока пульпы не менее 0,7−1,5 м/с. Установлена экспериментальная зависимость скорости потока для гидротранспорта частиц большой плотности от их крупности.

2.Эффективное грохочение и предварительное обогащение достигается на механизированных гидрогрохотах: извлечение в подрешетный продукт составляет для плотности 2,65 г/см3 68−85%, для плотности 10,6 г/см3 достигает 95%. Установлены и выражены аналитически зависимости извлечения мелких частиц породы и полезного минерала от исходной характеристики поступающей гидросмеси и параметров гидрогрохота.

З.Для очистной выемки золотосодержащих песков наиболее соответствующим являются ковшово-роторное и фрезерное грунтозаборное устройства со свайно-канатным папильонированием, обеспечивающие минимальные потери и разубоживание золотосодержащих песков.

Содержание и отдельные положения докладывались и получили одобрение на следующих конференциях и семинарах:

— научно-техническая конференция УГГГА «Механика в горном деле» (1−2 декабря 1997 года);

— всероссийский научный молодежный симпозиум «Безопасность биосферы-97» (УГТУ-УПИ, УрГУ, УрО РАН, 18−20 декабря 1997 года);

— научно-практический семинар «Экологические проблемы регионов» на международной выставке «Уралэкология-98" — 9.

— международная конференция «Проблемы геотехнологии и недроведения» (ИГД УрО РАН, июнь 1998 года);

— международная научно-техническая конференция «Проблемы геологии и разведки, извлечения благородных металлов из руд и отходов производства» (Министерство образования РФ, УГГГА, УрО РАН, Институт геологии и геохимии им. А. Н. Заварицкого, Комитет природных ресурсов по Свердловской области, Уральская геологосъёмочная экспедиция, 17−19 ноября 1999 года).

В целом диссертация обсуждалась и получила одобрение в «ПКЦ Урал-драгмет», на техническом совете ОАО ССП «Уралсибгидромеханизация».

По результатам исследований опубликовано 6 печатных работ [13, 23, 69,.

70,71,76].

Работа выполнена на кафедре РМОС УГГГА, возглавляемой доктором технических наук, профессором Лель Ю. И. Автор признателен коллективу кафедры за оказанную поддержку, за ценные советы и указания докторам технических наук, профессорам Хохрякову B.C., Корнилкову C.B., Лель Ю. И., доцентам Ворончихину Г. Н., Валиеву Н. Г., за практическую помощь в постановке экспериментальных работ аспиранту Кравченко А. П., магистру ЯцынаД.В.

Основные выводы, результаты и рекомендации заключаются в следующем:

1. Гидромеханизированный комплекс в составе: добычной модульземлесосный снарядмодуль грохочения и первичного центробежного обогащения — конический грохотмодуль обогащения — шлюзы или отсадочные машины — обеспечивает эффективную разработку техногенных россыпей и золотосодержащих отложений со следующими горнотехнологическими характеристиками: небольшие запасы, до 3 млн. мЗобводнённостьвалунистость до 1 — 2%- глинистость до 40%.

2. Для очистной выемки золотосодержащих песков наиболее соответствующими являются ковшово-роторное и фрезерное грунтозаборные устройства со свайно-канатным папильонированием, обеспечивающие минимальные потери и разубоживание золотосодержащих песков.

3. Рекомендован метод аналитического определения категории трудности разработки песков и отложений по результатам ситовых анализов на основе закономерностей распределения частиц по крупности.

4. Для всасывания и подъёма мелких (до 1−3 мм) частиц полезного минерала большой плотности (золото, платина) необходима скорость потока пульпы не менее 0,7−1,5 м/с. Установлена экспериментальная зависимость скорости потока для гидротранспорта частиц большой плотности от их крупности.

5. Эффективное грохочение и предварительное обогащение достигаются на модернизированных гидрогрохотах: извлечение мелких частиц в подрешетный продукт для частиц с плотностью 2,65г/см3 составляет 68−85%, для частиц с плотностью 10,6 г/см3 достигает 95%. Установлены и выражены аналитически зависимости извлечения мелких частиц породы и полезного минерала от исходной характеристики поступающей гидросмеси и параметров гидрогрохота.

6. Для принятия решения о роторно-землесосной разработке техногенных россыпей и золотосодержащих осадков и определения технологических параметров разработки необходимо использовать выявленные зависимости скорости подъёма и всасывания частиц повышенной плотности от их крупности, зависимости разделения пород в коническом грохоте от относительной крупности и рекомендации по выбору грунтозаборного устройства, способа папильонирования, параметров системы разработки.

7. Экспериментально подтверждён высокий уровень соответствия между результатами теоретических исследований по разработанной методике и данными лабораторных испытаний. Коэффициент корреляции между расчётным и фактическим извлечением достигает 0,95 — 0,98 для частиц с плотностью от 2,65 г/см3 до 10,6 г/см3.

8. Результаты исследований приняты в проектную практику Уральского проектно-конструкторского центра «Уралдрагмет». По данной методике составлен проект «Очистка хвостохранилища обогатительной фабрики СУМЗа». Проектно-конструкторский отдел ОАО ССП «Уралсибгидро-механизация» использует данную методику для составления локальных проектов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертационной работе в результате проведённых исследований даётся новое решение актуальной задачи по обоснованию параметров роторно-землесосной технологии очистной выемки и первичного центробежного обогащения золотосодержащих песков, позволяющее вовлечь в разработку многочисленные техногенные россыпи с небольшими запасами, а также золотосодержащие осадки прудов и шламохранилищ.