ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 622.271.1:622.236.73
DOI: 10.18503/1995-2732-2023-21-3-5-14
Аннотация
Увеличение ресурсного потенциала страны зависит от расширения освоения природных и техногенных золотоносных россыпей Дальневосточного региона, большая часть которых представлена глинистой составляющей с повышенным содержанием мелких фракций. Особое значение приобретает развитие более совершенных систем, обеспечивающих разрушение микроструктурных связей глинистых минералов. Развиваются теоретические исследования и методы расчета для проектирования установок, инициирующих разрушение структурных связей минеральной составляющей в гидросмесях и работающих на основе модулирования гидродинамических воздействий с инициированием ударных нагрузок. Цель работы. Разработаны технические решения, обеспечивающие повышение технологического уровня добычи полезного ископаемого при переработке высокоглинистых песков россыпей за счет снижения потерь мелких и тонких частиц ценных компонентов путем встраивания в технологический цикл активизирующих микродезинтеграцию установок с обеспечением образования гидродинамических эффектов, способствующих усилению осцилляций посредством изменения скоростного режима. Результаты. На основе аналитического расчета получены данные по изменению массовой гидродинамической мощности и термодинамического потенциала системы в процессе деструкции минеральной составляюей гидросмеси в предлагаемой автором установке, моделирующей гидродинамические эффекты с учетом объемного расхода гидросмеси. В статье предлагается технологическая схема переработки с использованием аппарата новой конструкции для микродезинтеграции с последующим извлечением ценных минералов в тонкослойных потоках гравитационно-динамическим способом и выщелачиванием. Расчетами установлены параметры управления процессом микродезинтеграции минеральных частиц на первой ступени турбулизации в генераторе. Определяющую роль играет изменение гидродинамической силы струи, выходящей из сопла при варьировании объемного расхода гидросмеси и скорости потока гидросмеси. Изменение удельной межфазной поверхности глинистых минеральных частиц зависит также от удельной поверхностной энергии и термодинамического потенциала системы. Расчетами установлено, что при использовании центробежного насоса ПР 12,5/12,5-СП с объемным расходом гидросмеси 12 м3/ч термодинамический потенциал системы значительно увеличивается, стимулируя увеличение удельной межфазной поверхности системы частиц на пять порядков по сравнению с исходными значениями. Выводы. Развитие исследований по проектированию гравитационных установок нового типа позволит адаптировать их к использованию на природных высокоглинистых и техногенных объектах россыпей с высоким содержанием мелкого золота. Применение гидродинамического генератора, активизирующего микродезинтеграцию в гидродинамических потоках, сократит потери тонких частиц ценных компонентов и улучшит эксплуатационные показатели по обслуживанию комплекса.
Ключевые слова
высокоглинистые пески, микродезинтеграция, термодинамический потенциал, гидродинамический генератор
Для цитирования
Хрунина Н.П. Совершенствование конструкции аппарата для микродезинтеграции минеральных компонентов в гидросмесях // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2023. Т. 21. №3. С. 5-14. https://doi.org/ 10.18503/1995-2732-2023-21-3-5-14
1. Алексеев В.С., Серый Р.С., Соболев А.А. Повышение извлечения мелкого золота на промывочном приборе шлюзового типа // Обогащение руд. 2019. №5. С. 13-18. DOI: 10.17580/or.2019.05.03
2. Мирзеханов Г.С., Литвинцев В.С. Состояние и проблемы освоения техногенных россыпных месторождений благородных металлов в Дальневосточном регионе // Горный журнал. 2018. №10. С. 25-30. DOI: 10.17580/gzh.2018.10.04
3. Мамаев Ю.А., Хрунина Н.П. Перспективы освоения глинистых россыпей Приамурья // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. № S5. С. 47-57.
4. Хрунина Н.П. Моделированине гидродинамических эффектов при микродезинтеграции высокоглинистых минеральных компонентов в гидросмесях // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2022. Т. 20. №3. С. 26-34. DOI: 10.18503/1995-2732-2022-20-3-26-34
5. Экологические основы рационального землепользования при освоении россыпных месторождений Дальнего Востока / Крупская Л.Т., Мамаев Ю.А., Хрунина Н.П., Литвинцев В.С., Пономарчук Г.П. Владивосток: Дальнаука, 1997. 35 с.
6. Хрунина Н.П., Стратечук О.В. Новые аспекты микродезинтеграции высокоглинистых песков россыпных и рудно-россыпных месторождений благородных металлов Дальневосточного региона: монография. Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2018. 218 с. ISBN 978-5-7389-2686-0
7. Аленичев В.М. Геоинформационное обеспечение ресурсосбережения при разработке золотосодержащих россыпей // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. №4. С. 124-131. DOI: 10.25635/i0065-1538-8230-i
8. Карлина А.И. Применение процесса мокрого рудного самоизмельчения для дезинтеграции глины и песков металлоносных россыпей // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2014. №10. С. 189-195.
9. Матвеев А.И., Ширман Г.В. Динамика формирования глинистого окатыша в процессе дезинтеграции высокоглинистых песков в промывочном барабане // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2011. №10. С. 266-268.
10. Пат. 2276727 РФ. Способ управления процессом трансформации золотосодержащей породы / Н.П. Хрунина, Ю.А. Мамаев; заявитель и патентообладатель ИГД ДВО РАН. Опубл. 20.05.2006. Бюл. № 14.
11. Развитие технологических инноваций глубокой и комплексной переработки техногенного сырья в условиях новых экономических вызовов / Чантурия В.А., Шадрунова И.В., Горлова О.Е., Колодежная Е.В. // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. №1. С. 159-171. DOI: 10.46689/2218-5194-2020-1-1-159-171
12. Пат. 2200629 РФ. Грохот-дезинтегратор с интенсификацией кавитации комбинированным воздействием ультразвука / Н.П. Хрунина; заявитель и патентообладатель ИГД ДВО РАН. Опубл. 20.03.2003. Бюл. № 8.
13. Бахарев С.А., Козлов А.П. К вопросу использования методов нелинейной акустики при обогащении полезных ископаемых и безреагентной очистке промышленных сточных вод // Маркшейдерия и недропользование. 2013. №1(63). С. 41-49.
14. Промышленные исследования по изучению эффективности грохочения песков при внедрении в схему промывочных установок грохота ГИТ-32 / Коростовенко В.В., Медведь Н.В., Морозова Е.Л., Морозов В.Н. // Инновационные геотехнологии при разработке рудных и нерудных месторождений: сб. тр. XI Междунар. науч.-техн. конф. в рамках Уральской горнопромышленной декады. Екатеринбург, 2022. С. 119-122.
15. Возможности стадийной дезинтеграции и механической активации в процессах обогащения техногенного оловосодержащего сырья / Уракаев Ф.Х., Шумская Л.Г., Кириллова Е.А., Кондратьев С.А. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2021. №3. С. 158-167. DOI: 10.15372/ FTPRPI20210315
16. Рочев В.Ф., Мельников А.Е. Исследование механизма разрушения мерзлых глинистых пород в водной среде // Успехи современного естествознания. 2018. №12-2. С. 380-384.
17. Li W., Yang Y., Shi W., Zhao X., Li W. Correction and evaluation of the cavitation model taking into account the thermodynamic effect // Mathematical Problems in Engineering. 2018, no. 10, pp. 1-11. DOI: 10.1155/2018/7217513
18. Decaix J., Goncalves E. Simulation of compression effects in turbulent cavitating flows // European Journal of Mechanics. 2013, vol. 39, pp. 11-31. DOI: 10.1016/j.euromechflu.2012.12.001
19. Jing L., Weiling X, Bu C. Stratification effect of air bubble on the shock wave from the collapse of cavitation bubbl // Journal of Fluid Mechanics, 2021, vol. 919, A16. DOI: 10.1017/jfm.2021.368
20. Xun Sun, Songying Chen, Jingting Liu, Shan Zhao, Joon Yong Yoon. Hydrodynamic cavitation: a promising technology for the industrial synthesis of nanomaterials. URL: https://doi.org/10.3389/fchem.2020. 00259 (Дата обращения: 06.06.2023).
21. Richard Dvorsky, Jiri Lunacek, Ales Sliva Dynamics analysis of cavitation disintegration of microparticles during nanopowder preparation in a new Water Jet Mill (WJM) device September 2011 // Advanced Powder Technology. 2011, vol. 22(5), pp. 639-643. DOI: 10.1016/j.apt.2010.09.008
22. Mukun Li, Hongjian Ni, Guan Wang, Ruihe Wang. Simulation of Thermal Stress Effects in Submerged Continuous Water Jets on the Optimal Standoff Distance during Rock Breaking // Powder Technology. 2017, vol. 320, pp. 445-456. DOI: 10.1016/j.powtec. 2017.07.071
23. Zhang X., Carbone M., Bragg A.D. Lagrangian model for passive scalar gradients in turbulence // Journal of Fluid Mechanics, 2021, vol. 964. DOI: https://doi.org/ 10.1017/jfm.2023.375.
24. Dvorski R., Svoboda L., Troykova Y., Bednář J. Cavitation Disintegration of Microparticles and Nanoparticles in Dense Liquid Dispersions // Conference: TechConnect World 2015, At: Washington DC, USA, vol. 2. DOI: 10.13140/RG.2.1.3345.9364
25. Ананьев К.М., Алексеева Е.А., Твердохлебов В.П. Применение метода кавитации для очистки подтоварной воды нефтяных месторождений // Успехи современного естествознания. 2021. №5. С. 45-50. DOI: 10.17513/use.37623
26. Гордейчук Т.В., Казачек М.В. О влиянии неионогенных поверхностно-активных веществ на эмиссию NA* при сонолюминесценции водных растворов NACl // Журнал физической химии. 2019. Т. 93. №5. С. 793-796. DOI: 10.1134/S004445371905011X
27. Получение водорода в акустоплазменном разряде в жидкости / Булычев Н.А., Кириченко М.Н., Аверюшкин А.С., Казарян М.А. // Оптика атмосферы и океана. 2018. Т. 31. №3. С. 226-228. DOI: 10.15372/ AOO20180313
28. Пат. 2209974 РФ. Геотехнологический комплекс с многоступенчатой дезинтеграцией / Н.П. Хрунина, Ю.А. Мамаев; заявитель и патентообладатель ИГД ДВО РАН. Опубл. 10.08.2003. Бюл. № 22.
29. Мамаев Ю.А., Хрунина Н.П. Определение оптимальных начальных параметров звукового воздействия на пульпу в зумпфовом накопителе при открытой разработке высокоглинистых россыпей // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. № 7. С. 187-191.
30. Пат. 2476261 РФ. Способ возбуждения акустических колебаний в текучей среде и устройство (варианты) для его осуществления / В.П. Терехин, Д.М. Пастухов, М.Е. Пастухов. Опубл. 27.02.2013. Бюл. № 6.
31. Пат. 2187373 РФ. Многоуровневая установка для извлечения ценны[ минералов / Н.П. Хрунина, Ю.А. Мамаев, О.В. Стратечук, Т.О. Хрунин; заявитель и патентообладатель ИГД ДВО РАН. Опубл. 20.08.2002. Бюл. № 23.
32. Хрунина Н.П. Совершенствование комплекса средств для переработки высокоглинистых золотоносных песков россыпей // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2021. Т. 19. №2. С. 14-22. DOI: 10.18503/1995-2732-2021-19-2-14-22
33. Хрунина Н.П. Влияние гидродинамических эффектов на структурные изменения дисперсоида в процессе микродезинтеграции // Науки о Земле и недропользование. 2022. Т. 45. №3(80). С. 294-304. DOI: 10.21285/2686-9993-2022-45-3-294-304
34. Хрунина Н.П., Прохоров К.В. Совершенствование процессов переработки золотосеребряных упорных руд комплексного месторождения благородных металлов // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2019. №2. С. 4-12. DOI: 10.17073/0021-3438-2019-2-4-12