СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ТРАНСФОРМАЦИИ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕЙ ПОРОДЫ Российский патент 2006 года по МПК E21C45/00 

Изобретение относится к процессам направленного изменения свойств и состояний горных пород при разработке высокоглинистых россыпей.

Известны способы ультразвуковой обработки материалов с последующим измельчением /1, 2/.

Эти способы не предусматривают контроль за процессом структурной перестройки обрабатываемых систем и управление ими.

Известны способы отделения глинистой мелкодисперсной массы от минералов с помощью ультразвука /3, 4/.

Эти способы не предусматривают контроль и управление процессом.

Наиболее близким по технической сущности является способ направленного изменения состояния глинистых пород, включающий разупрочнение породы механическим воздействием с последующим периодическим инициированием упругих колебаний в ультразвуковом диапазоне с постоянной частотой в системе песчано-глинистая порода-вода /5/.

Недостатком способа является невозможность осуществления точного контроля и управления процессом, так как аналитические исследования и контроль за процессом осуществляются на основе макроскопического анализа, соотношения массы куска породы до и после диспергирования. Кусок глины после обработки представляет разнопрочную структуру, которая при сливе воды и вынимании куска будет частично распадаться, чем обусловит значительную погрешность результата.

Технический результат предлагаемого способа заключается в возможности осуществления гибкого контроля и управления процессом на основе полумикроскопических данных близких к микроскопическим.

Технический результат достигается за счет того, что в способе управления процессом трансформации золотосодержащей породы, включающем разупрочнение породы механическим воздействием с последующим периодическим инициированием упругих колебаний в ультразвуковом диапазоне с постоянной частотой в системе песчано-глинистая порода-вода, инициирование упругих 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

где γ_уз, γ_м, γ_и - удельная поверхность частиц, после ультразвуковой обработки, после механической активации и в исходном состоянии системы соответственно;

m_ф, М_к - фактическая и контрольная массовая доля дисперсных частиц в измеряемом диапазоне размера соответственно,

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.

Совокупность новых существенных признаков позволяет решить новую техническую задачу - интенсифицировать процесс добычи путем осуществления контроля за процессом и управления им.

На фиг.1 - схема экспериментальной установки; на фиг.2 - общая схема проведения экспериментальных исследований; на фиг.3 - график стабильности глины после озвучивания на установке ULTRASONIC MACHINE при мощности 2 Вт (1), 5 Вт (2) и 10 Вт (3); фиг.4 - гистограмма распределения дисперсности частиц Соловьевской глины в диапазоне 1,19 - 171,48 мкм, после механической активации; фиг.5 - гистограмма распределения дисперсности частиц Соловьевской глины в диапазоне 1,19 - 171,48 мкм после ультразвуковой обработки на установке ULTRASONIC MACHINE Модель USD 150В №8403014, IMAHASHI MFG. CO. JAPAN, мощность 10 Вт, время - 10 минут; фиг.6 - график изменения условного коэффициента трансформации при ультразвуковом воздействии на золотосодержащую дисперсную систему.

Реализация способа осуществлялась на экспериментальной установке ULTRASONIC MACHINE Модель USD 150B №8403014, IMAHASHI MFG. CO. JAPAN 1 с излучателем 2. Емкость 3 с песчано-глинистой породой, помещенной в дистиллированную воду, устанавливалась в зоне действия излучателя 2. После механической активации в течение 1 минуты путем перемешивания с частотой 50 мин^-1 система песчано-глинистая порода - вода подвергалась ультразвуковой обработке на установке ULTRASONIC MACHINE Модель USD 150B №8403014, IMAHASHI MFG. CO. JAPAN 1. С помощью установки лазерного дифракционного микроанализатора размеров частиц «Анализетте 22» (Laser Particle Sizer "Analysette 22") 4 на всех этапах производился контроль удельной поверхности частиц γ_уз, γ_м, γ_и в выбранном диапазоне размеров частиц 1,19-171,48 мкм, фиг.5, 6. Обработка песчано-глинистой породы (прииск Соловьевский) проводилась при временных интервалах 5; 8; 10; 15 минут и мощности 2; 5; 10 Вт. Частота излучения 19,5 кГц. После установления оптимального времени воздействия на систему, при котором обеспечивалась устойчивость глинистых частиц (фиг.3), определялась максимальная мощность настройки генератора 5 для начального периода воздействия и производился расчет условного коэффициента трансформации

где γ_уз, γ_м, γ_и - удельная поверхность частиц, после ультразвуковой обработки, после механической активации и в исходном состоянии системы соответственно.

m_ф, М_к - фактическая и контрольная массовая доля дисперсных частиц в измеряемом диапазоне размера соответственно.

На основе полученных данных условного коэффициента трансформации построен график изменения условного коэффициента трансформации в зависимости от времени, фиг.6. При увеличении исходной величины удельной поверхности частиц на порядок снижение мощности ультразвукового излучения вдвое, при тех же частоте, времени воздействия и внешних условиях, не влекло за собой ухудшения физических параметров системы, например кривая 4 на фиг.6.

Реализация способа в промышленности возможна на многоуровневой установке для дезинтеграции глинистого материала [6] и геотехнологических комплексах с многоступенчатой дезинтеграцией [7, 8, 9, 10]. Управление процессом может включать получение данных о системе в автоматическом режиме с помощью специальных датчиков.

Разработанный способ выбора технологических параметров настройки ультразвуковых излучателей, формирующих направленное изменение структурно-механических параметров песчано-глинистых пород, обеспечивает определение области настройки мощности в зависимости от увеличения исходного параметра удельной поверхности частиц при неизменных величинах частоты излучения и времени его воздействия. Это позволяет повысить технологичность и снизить удельную энергоемкость процесса.

Источники информации

1. Фридман В.М., Котлярский Л.Б., Новицкий Б.Г. Ультразвуковая химико-технологическая аппаратура. М., ЦИНТИАМ, 1964.

2. Новицкий Б.Г. Исследование воздействия ультразвука на процессы химической технологии, связанные с диспергированием твердых компонентов в жидкостях. Автореферат дисс. Одесса, 1965.

3. Wood R.W., Loomis A. L. The Physicaland Biological Effects of High Frequency Sound Waves of Great Intensity. "Phill. Mag." 1927, vol.7, №4.

4. Wetzel W. Ultiashal - Aufbereitung von Gesteinproben. "Erdol und Kohle", 1950, 3.

5. Акустическая технология в обогащении полезных ископаемых /А.И.Шульгин, Л.И.Назарова, В.И.Рехтман и др. Под ред B.C.Ямщикова. -М.: Недра, 1987, с.31-46.

6. Хрунина Н.П. Многоуровневая установка для дезинтеграции глинистого материала: Патент RU 2234376, МПК В 02 С 19/18, 20.08.04, Бюл. №23.

7. Хрунина Н.П., Мамаев Ю.А. Перерабатывающий геотехнологический комплекс: Патент RU 2204441, МПК В 03 В 7/00, 9/00, 20.05.03, Бюл. №14.

8. Хрунина Н.П., Мамаев Ю.А. Геотехнологический комплекс с многоступенчатой дезинтеграцией: Патент RU 2209974, МПК В 03 В 5/02, В 03 В 5/52, 10.08.03, Бюл. №22.

9. Хрунина Н.П. Геотехнологический комплекс с многоступенчатой дезинтеграцией: Патент RU 2206403, МПК В 03 В 7/00, 9/00, 20.06.03, Бюл.№17.

10. Хрунина Н.П. и др. Геотехнологический комплекс с многоступенчатой дезинтеграцией: Патент RU 2209678, МПК В 03 В 5/00, Е 21 С 41/26, 10.08.03, Бюл.№22.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке высокоглинистых золотосодержащих россыпей. Способ заключается в разупрочнении породы механическим воздействием с последующим периодическим инициированием упругих колебаний в ультразвуковом диапазоне с постоянной частотой в системе песчано-глинистая порода-вода. Инициирование упругих колебаний ведут при постоянном внешнем давлении, различных временных интервалах и мощностях. При предварительном выборе контролируемого диапазона размеров частиц определяют оптимальное время воздействия, при котором обеспечивается стабильность осадка глинистых частиц в системе с постоянным объемом. Затем по математическому выражению рассчитывают условные коэффициенты трансформации, строят график их изменения от времени, из которого определяют увеличение контролируемой исходной величины удельной поверхности разупрочняемых частиц на порядок, при которой понижают мощность ультразвукового излучения вдвое. Изобретение направлено на снижение удельной энергоемкости процесса. 6 ил.

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, отличающийся тем, что инициирование упругих 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

где γ_уз, γ_м, γ_и - удельная поверхность частиц после ультразвуковой обработки, после механической активации и в исходном состоянии системы соответственно,

m_ф, М_к - фактическая и контрольная массовая доля дисперсных частиц в измеряемом диапазоне размера соответственно,

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.