СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ ЗОЛОТОНОСНЫХ ГЛИНИСТЫХ ПОРОД Российский патент 2020 года по МПК C22B11/12 C22B7/00 B03B7/00 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к аппаратам для извлечения тонкого золота из глинистых золотосодержащих пород.

Известно, что в хвостах глинистой золотоносной породы после обогащения может оставаться значительное содержание золота. Также известно, что отвалы хвостов обогащения, которые пролежали на открытом воздухе в течение нескольких лет становятся породой, добыча золота из которой может стать экономически выгодной. Причина состоит в том, что замораживание породы в зимнее время и размораживание ее в летнее время приводят к дезинтеграции породы.

Однако процесс размораживания в естественных условиях занимает значительное время. Настоящее изобретение направлено на интенсификацию этого процесса в искусственных условиях.

Известна установка для термовакуумно-импульсной сушки пищевых материалов (патент РФ №166946, 2016 г., F26B 9/06, F26B 5/04, F26B 3/04, F26B 21/04), которая включает две сушильные камеры, соединенные при помощи трубопроводов с быстродействующими клапанами с ресивером, и водокольцевой вакуумный насос, подключенный к ресиверу. Каждая сушильная камера снабжена системой кондиционирования газообразного теплоносителя и системой конвективного прогрева материалов с рециркуляцией газообразного теплоносителя. По сигналам датчиков температуры и влажности, расположенным в сушильной камере, доводят температуру стенок сушильных камер и материала до 45°С, а температуру и относительную влажность в камере до 45-50°С и 50%, соответственно. Используют электрические ленточные гибкие нагреватели (ЭНГЛ-ы) системы термостатирования поверхностей сушильных камер. В ресивере разрежение доводят до величины ~1 кПа. Циклы «нагрев-вакуумирование» периодически повторяют до достижения требуемой влажности того или иного материала.

Недостатками данного решения являются:

- большой, по сравнению с ресивером, объем рабочих камер, в которых размещаются многоярусные передвижные тележки с полками или вешалами;

- наличие теплового насоса для охлаждения воды, циркулирующей в водокольцевом насосе, что усложняет и удорожает всю конструкцию;

- сложная конструкция рабочих камер, предназначенных для сушки с нагревом;

- предельный вакуум составляет 1 кПа, что существенно выше давления насыщенных паров воды при температуре замерзания (~500 Па);

- нагрев образцов осуществляется за счет стенок сушильной камеры;

- уровень относительной влажности в установке составляет 50%, что существенно превышает значения при импульсном вакуумировании в заявляемом устройстве (порядка 1%).

Известен способ сушки древесины (патент РФ №2400684,2009 г., F26B 5/04, F26B 9/06). Установка, реализующая способ сушки древесины, включает две сушильные камеры, соединенные трубопроводами с быстродействующими клапанами с первым охлаждаемым ресивером со шлюзовой камерой, последовательно соединенным со вторым ресивером и с вакуумным насосом при помощи трубопровода с вакуумным затвором. Способ сушки древесины включает многократное чередование циклов, включающих продувку древесины теплоносителем с прогревом ее до среднеобъемной температуры 80-100°С, импульсное (скоростное) вакуумирование при помощи ресивера, быстродействующих клапанов и трубопроводов с последующей выдержкой под вакуумом, продувку древесины осуществляют при атмосферном давлении, импульсное вакуумирование проводят за время не более 10 сек с отжимом свободной влаги из древесины без фазового перехода жидкой воды в пар с выдержкой под вакуумом до установившегося постоянного значения температуры древесины, после чего осуществляют сброс вакуума до атмосферного давления подачей теплоносителя, причем продувку древесины и сброс вакуума проводят воздушным теплоносителем с температурой 150-300°С, а в начале и конце процесса сушки дополнительно проводят один или несколько циклов сушки с использованием в качестве теплоносителя пара с температурой 100-115°С при избыточном давлении не выше 0,07 МПа. Вакуумирование осуществляется при рабочем давлении не более 50 мм рт.ст.

Недостатками решения являются:

- сложная конструкция рабочих камер, предназначенных для сушки с нагревом;

- нагрев образцов осуществляется за счет газового теплоносителя, температура воздушного теплоносителя составляет 150-300°С, что требует больших затрат энергии;

- недостаточно высокий предельный вакуум (порядка 7 кПа);

- время вакуумирования до 10 сек.

Известен способ сушки древесины (патент РФ №2468319, 2009 г., F26B 5/04, F26B 9/06). Установка для реализации способа содержит не менее двух герметичных сушильных камер, вакуумный насос и ресивер, соединенные между собой трубопроводом с герметичными заслонками. Способ сушки древесины включает многократное чередование обдува древесины теплоносителем с нагреванием древесины до температуры 80-100°С, вакуумированием при помощи вакуумного насоса, ресивера и трубопроводов с герметичными заслонками. Способ осуществляется следующим образом: в ресивере вакуумным насосом создают вакуум до 0,90 атм, после чего отключают насос, соединяют при помощи заслонок ресивер с сушильной камерой, выдерживают время, за которое вакуум в них сравнивается, затем включают вакуумный насос и доводят в сушильной камере вакуум до 0,90 атм, затем при помощи заслонок разъединяют сушильную камеру с ресивером, выдерживают время (60-70 мин), за которое вакуум в камере снижается до 0,30 атм, а за это время вакуумным насосом в ресивере опять доводят вакуум до 0,90 атм и опять соединяют ресивер с сушильной камерой, выдерживают время, за которое вакуум в камере и в ресивере сравнивается, включают вакуумный насос и доводят вакуум в сушильной камере до 0,90 атм, разъединяют ресивер с сушильной камерой и повторяют предыдущие операции.

Недостатками решения являются:

- сложная конструкция рабочих камер;

- нагрев образцов осуществляется за счет газового теплоносителя;

- невысокий предельный вакуум (порядка 30 кПа);

- время вакуумирования составляет 60-70 мин.

Наиболее близким как по технической сущности заявленному способу является способ вакуумной дезинтеграции золотоносных глинистых пород (патент РФ №2693586, 2018 г., С22В 11/00, В03В 7/00), при котором осуществляют импульсное вакууммирование рабочего объема, в котором располагается золотоносная глинистая порода. Эффект дезинтеграции породы достигается как охлаждением, вплоть до замерзания, так и механической деформацией за счет расширения породы при резком сбросе окружающего давления.

Недостаток данного решения: обрабатываемый материал имеет форму, близкую к сферической, как следствие, увеличивается время промерзания материала, процесс промерзания происходит в первом цикле вакуумирования и для следующего цикла нужно время для размораживания. Все это уменьшает эффективность дезинтеграции.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому устройству является устройство для вакуумной дезинтеграции золотоносных глинистых пород (патент РФ №2686976, 2018 г., С22В 11/12, В03В 7/00, С22В 7/00, 2018 г.), содержащее ресивер, вакуумный насос, подключенный к ресиверу, рабочую камеру.

Недостатком данного устройства является отсутствие конструктивной возможности интенсификации процесса размораживания породы.

Задачей изобретения является интенсификация и повышение эффективности дезинтеграции золотоносных глинистых пород с целью увеличения выхода ультрадисперсных частиц драгоценных металлов при их извлечении из золотоносных глинистых пород.

Поставленная задача решается тем, что в способе вакуумной дезинтеграции золотоносных глинистых пород, включающем импульсное скоростное вакуумирование за время не более 1 секунды с достижением давление в рабочей камере 0,4 кПа и последующим уменьшением до 13 Па за время не более 10 секунд при работающем вакуумном насосе, согласно изобретению, породу выдерживают под воздействием вакуума в течение 20 секунд, затем в течение 20 секунд осуществляют напуск атмосферы, породу выдерживают при атмосферном давлении 20 секунд, затем цикл откачка-напуск повторяют вплоть до замерзания породы, после замерзания породы включают нагреватель, который за время 10 минут приводит к размораживанию породы и подъему температуры до комнатной, процесс замерзание-нагрев повторяется до тех пор, пока оставшегося количества влаги становится недостаточным для замерзания породы. Глинистая порода имеет плоскую форму с толщиной слоя 1-5 см и поперечным размером, превышающем толщину в 5-30 раз. Количество циклов зависит от толщины слоя глинистой породы и составляет для данного временного цикла от 2 (для толщины 1 см) до 10 (для толщины 5 см).

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для вакуумной дезинтеграции золотоносных глинистых пород, содержащем рабочую камеру и ресивер, соотношение объемов которых составляет < 1:200, вакуумный насос с производительностью ≥ 0,5 м³/с, подключенный к ресиверу, быстродействующие пневматические клапаны откачки и напуска атмосферы, согласно изобретению, рабочая камера содержит поддон для глинистой породы, который снабжен нагревателем с регулируемой мощностью от 0 до 200 Вт.

Вакуумирование приводит к интенсивному испарению влаги из породы, что, в свою очередь, за счет теплоты фазового перехода, приводит к охлаждению породы вплоть до замерзания. Однако процесс размораживания в естественных условиях занимает значительное время. Для быстрого размораживания породы в поддон для породы вмонтирован нагреватель с регулируемой мощностью (0-200 Вт). Увеличение эффективности дезинтеграции золотоносной породы достигается как за счет изменения формы обрабатываемой породы, так и за счет того, что за время, необходимое для замерзания породы, происходит несколько циклов механической дезинтеграции (при расширения породы при импульсном вакуумировании и при сжатии породы при импульсном напуске воздуха до атмосферного давления).

Отличиями нового способа дезинтеграции золотоносной глинистой породы являются: 1) периодический напуск воздуха до атмосферного давления еще до того, как произошло замерзание породы; 2) для увеличения площади испарения глинистая порода имеет плоскую форму, при которой толщина существенно меньше поперечных размеров.

На фиг. 1 показано устройство для вакуумной дезинтеграции золотоносных глинистых пород, где:

1 - ресивер;

2 - датчик давления;

3 - блок индикации давления;

4 - рабочая камера;

5 - датчик давления;

6 - АЦП;

7 - компьютер;

8 - блок управления;

9 - поддон;

10 - датчики температуры;

11 - нагреватель;

12 - источник питания для нагревателя;

13 - клапан напуска атмосферы;

14 - клапан откачки;

15 - вакуумный насос.

Способ осуществляется следующим образом.

Обрабатываемую породу помещают в специальный водонепроницаемый поддон 9 в рабочую камеру 4 в виде плоского слоя толщиной 1-5 см и камеру герметизируют. Включают измерительную и регистрирующую аппаратуру (3, 6, 7), включают блок управления клапанами 8. По сигналу с блока управления 8 открывается клапан откачки 14 и давление в рабочей камере 4 резко (за время не более 1 секунды) сбрасывают до 0,4 кПа, что заметно ниже давления насыщенных паров воды при комнатной температуре, затем, при работающем насосе 15, за время не более 10 секунд уменьшают до 13 Па. Начинается интенсивное испарение влаги с поверхности обрабатываемой породы. Порода выдерживается под воздействием вакуума в течение 20 секунд. После этого клапан откачки 14 закрывается, а клапан напуска 13 открывается. Напуск воздуха происходит за 20 секунд, порода выдерживается еще 20 секунд при атмосферном давлении, затем напускной клапан 13 закрывается (полный цикл, включающий откачку и напуск газа, длится 1 минуту), затем полный цикл повторяется необходимое количество раз, вплоть до замерзания породы. Вследствие механических деформаций породы как при вакуумировании, так и при напуске давления происходит дезинтеграция породы для условий, когда порода еще не замерзла. Замерзание породы происходит за счет отбора энергии при испарении влаги. Температура породы стремится к равновесному значению для насыщенных паров воды при установившемся давлении в камере. Фазовый переход содержащейся в глине воды в замерзшее, твердое состояние, сопровождаемое уменьшением плотности, что вызывает дополнительную дезинтеграцию. Количество циклов откачки-напуска определяется замерзанием глинистой породы, которое контролируется показаниями датчиков температуры 10, установленных на различной глубине по толщине породы. После замерзания породы включается нагреватель 11, который за время 10 минут приводит к размораживанию породы и подъему температуры до комнатной. После этого цикл вакуумирования повторяется до очередного замерзания. Процесс замораживание-нагрев повторяется до тех пор, пока количество влаги становится недостаточным для замерзания породы. Это контролируется тремя датчиками температуры 10, установленными в различных областях породы.

Использование изобретения позволяет интенсифицировать процесс и повысить эффективность дезинтеграции золотосодержащих глинистых пород.

Изобретения относятся к обогащению полезных ископаемых, в частности к способу и аппаратам для извлечения тонкого золота из глинистых золотосодержащих пород. Устройство для вакуумной дезинтеграции золотоносных глинистых пород содержит рабочую камеру и ресивер, соотношение объемов которых составляет <1:200, вакуумный насос с производительностью ≥0,5 м³/с, подключенный к ресиверу, быстродействующие пневматические клапаны откачки и напуска атмосферы. Рабочая камера содержит поддон для глинистой породы, который снабжен нагревателем с регулируемой мощностью до 200 Вт и тремя датчиками температуры, выполненными с возможностью установки на различной глубине по толщине породы. Импульсное скоростное вакуумирование проводят не более 1 с с достижением давления в рабочей камере 0,4 кПа и последующим уменьшением до 13 Па за время не более 10 с при работающем вакуумном насосе. Глинистую породу в виде плоского слоя толщиной 1-5 см помещают в поддон для глинистой породы и выдерживают при вакууме в течение 20 с, затем в течение 20 с осуществляют напуск атмосферы, с последующим выдерживанием при атмосферном давлении 20 с. Цикл откачка-напуск повторяют до замерзания породы, которое происходит при вакуумировании за счет интенсивного испарения влаги из породы, после чего за 10 мин нагревателем осуществляют размораживание и подъем температуры до комнатной. Процесс замерзание-нагрев повторяют пока оставшегося количества влаги становится недостаточно для замерзания породы, при этом осуществляют от 2 до 10 циклов откачки-напуска. Изобретения позволяют интенсифицировать процесс и повысить эффективность дезинтеграции золотосодержащих глинистых пород. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ вакуумной дезинтеграции золотоносных глинистых пород, включающий проведение импульсного скоростного вакуумирования не более 1 с с достижением давления в рабочей камере 0,4 кПа и последующим уменьшением до 13 Па за время не более 10 с при работающем вакуумном насосе, отличающийся тем, что глинистую породу в виде плоского слоя толщиной 1-5 см помещают в рабочей камере в поддон для глинистой породы со встроенным нагревателем с регулируемой мощностью до 200 Вт, породу выдерживают под воздействием вакуума в течение 20 с, затем в течение 20 с осуществляют напуск атмосферы, породу выдерживают при атмосферном давлении 20 с, затем цикл откачка-напуск повторяют вплоть до замерзания породы, которое происходит при вакуумировании за счет интенсивного испарения влаги из породы, после замерзания породы включают нагреватель, который за 10 мин приводит к размораживанию породы и подъему температуры до комнатной, при этом процесс замерзание-нагрев повторяют до тех пор, пока оставшегося количества влаги становится недостаточно для замерзания породы, при этом осуществляют от 2 до 10 циклов откачки-напуска.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для толщины слоя глинистой породы 1 см проводят 2 цикла откачки-напуска.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для толщины слоя глинистой породы 5 см проводят 10 циклов откачки-напуска.

4. Устройство для вакуумной дезинтеграции золотоносных глинистых пород, содержащее рабочую камеру и ресивер, соотношение объемов которых составляет <1:200, вакуумный насос с производительностью ≥0,5 м³/с, подключенный к ресиверу, быстродействующие пневматические клапаны откачки и напуска атмосферы, отличающееся тем, что рабочая камера содержит поддон для глинистой породы, который снабжен нагревателем с регулируемой мощностью до 200 Вт и тремя датчиками температуры, выполненными с возможностью установки на различной глубине по толщине породы.