Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВАКУУМНОЙ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ ЗОЛОТОНОСНЫХ ГЛИНИСТЫХ ПОРОД

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

Наличие большого количества месторождений в России является народным достоянием. Эффективность добычи определяется свойством конкретной золотосодержащей породы. В зависимости от этого используются различные технологические процессы для извлечения золота. Все месторождения можно разделить на три крупные группы: коренные месторождения, россыпи и конгломераты. К этому списку можно также добавить техногенные отвалы рудных золотодобывающих фабрик, которые представляют собой слежавшийся тонкодисперсный материал. Его ресурс оценивают до 5000 тонн золота в РФ. Добыча золота в россыпях, по сравнению с коренными месторождениями конгломератами, наиболее технологически проста и дешева. К настоящему времени большая часть рассыпных месторождений уже в существенной степени отработана. Среди этого класса месторождений следует отметить россыпи с существенным содержанием глины. Во-первых, для разработки этих месторождений необходимо применять специальные технологические процессы. Во-вторых, гранулометрический состав золота в этих месторождениях можно отнести к мелкому, что приводит к проблемам вскрытия золота при дезинтеграции и соответственно его извлечения. Это приводит к тому, что в отработанном материале остается более 50% золота. Повышение эффективности дезинтеграции этих золотоносных пород приведет существенному увеличению эффективности добычи золота.

Все применяемое дезинтегрирующие оборудование можно разделить на три группы:

- машины и аппараты, в которых происходит механическое перемешивание песков в водной среде, в результате чего глина переходит в водную суспензию;

- машины и аппараты, в которых разрушение производится высоконапорными струями воды на просеивающей поверхности;

- машины и аппараты, в которых дезинтеграция глины осуществляется за счет электрогидравлического эффекта, ультразвуковых и звуковых колебаний, электрофореза, гидродинамической кавитации.

Вакуум (создание рабочего давления ниже атмосферного уровня) широко применяется в различных технологических установках. Наибольшее распространение получили установки для вакуумной сушки с различными вариантами технологического процесса. Информации о применении установок с использованием вакуума для повышения извлекаемости ультрадисперсных частиц драгоценных металлов из глинистых пород пока не найдено.

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.

Недостатком данной установки является большой, по сравнению с ресивером, объем рабочих камер, в которых размещаются многоярусные передвижные тележки с полками или вешалами, и наличие теплового насоса для охлаждения воды, циркулирующей в водокольцевом насосе, что усложняет и удорожает всю конструкцию, а также сложная конструкция рабочих камер, предназначенных для сушки с нагревом. Заявляемый предельный вакуум в установке - порядка 1 кПа.

Известен способ сушки древесины и устройство для его осуществления (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. Время вакуумирования рабочих камер - 10 с.

К недостаткам данного устройства относится недостаточно высокий предельный вакуум (порядка 7 кПа), связанный с использованием водокольцевого насоса без дополнительной системы охлаждения рабочей жидкости.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому решению является способ сушки древесины и установка для его осуществления (патент РФ №2468319, 2009 г., F26B 5/04, F26B 9/06). Установка содержит не менее двух герметичных сушильных камер, вакуумный насос и ресивер, соединенные между собой трубопроводом с герметичными заслонками.

Недостатками данного устройства являются сложная конструкция рабочих камер и невысокий предельный вакуум (порядка 30 кПа), время вакуумирования составляет 60-70 мин).

Задачей изобретения является создание устройства для вакуумной 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 устройстве для вакуумной дезинтеграции золотоносных глинистых пород, содержащем ресивер, вакуумный насос, подключенный к ресиверу, рабочую камеру, соединенную при помощи короткого трубопровода с быстродействующим клапаном с ресивером, и имеющую быстродействующий клапан напуска атмосферы, согласно изобретению, соотношение объемов рабочей камеры и ресивера составляет < 1:200, вакуумный насос имеет производительность ≥ 0,5 м³/с, быстродействующие клапаны выполнены в виде пневматических клапанов.

Соотношение размеров камеры и ресивера и применение мощного механического вакуумного насоса позволяют откачивать воздух вместе с парами воды, избежав конденсации влаги на внутренних поверхностях и появления капель в потоке, т.к. давление в ресивере оказывается значительно меньше давления насыщенных паров воды при комнатной температуре (≈2-3 кПа), и получить в ресивере и рабочей камере разреженное давление ≤ 1,3 Па. Для вакуумирования рабочей камеры и напуска в нее атмосферы применяют быстродействующие пневматические клапаны, хорошо работающие с атмосферным перепадом давления на трубопроводах довольно большого сечения, что обеспечивает высокую скорость вакуумирования. Для длительного контроля за процессом предусмотрена автоматическая система управления.

Эффективность дезинтеграции основана на двух процессах. Во-первых, резкое (за время не более 1 секунды) падение давления в окружающей среде приводит к возникновению перепада давления внутри породы. Это приводит к физическому дроблению породы. Во-вторых, падение давления ниже давления насыщенных паров воды вызывает интенсивное испарение воды. Это приводит к резкому понижению температуры породы, вплоть до ее замерзания. Дезинтеграция породы происходит вследствие того, что вода при замерзании расширяется.

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 - видеокамера;

10 - весы;

11 - клапан напуска атмосферы;

12 - клапан откачки;

13 - вакуумный насос.

На фиг. 2 приведена фотография породы до вакуумной обработки. На фиг. 3 - фотография образца после сброса давления, когда уже произошло дробление породы. На фиг. 4 представлена фотография уже замерзшего образца.

Устройство работает следующим образом.

Закрываются фланец ресивера 1, клапан откачки 12 и вакуумным механическим насосом 13 ресивер откачивается до предельного значения давления ≤ 1,3 Па. Обрабатываемая субстанция (глина) помещается на весы 10 в рабочую камеру 4 и камера герметизируется. Включается измерительная и регистрирующая аппаратура (3, 6, 7), включается блок управления клапанами 8. По сигналу с блока управления 8 открывается клапан откачки 12 и давление в рабочей камере 4 резко (за время не более 1 секунды) падает до ≈0,4 кПа, что значительно ниже давления насыщенных паров воды при комнатной температуре, затем, при работающем насосе 13, за несколько секунд уменьшается до ≈1,3 Па. Начинается интенсивное испарение влаги с поверхности, из трещин и пор обрабатываемой субстанции. Вследствие затрат тепла на испарение влаги, происходит охлаждение и замерзание глинистой массы. Температура стремится к равновесному значению для насыщенных паров воды при установившемся давлении в камере и падает на 20-30°С ниже нуля, в зависимости от достигнутого вакуума. Переход содержащейся в глине воды в замерзшее, твердое состояние вызывает дополнительное растрескивание обрабатываемого вещества, изменение его структуры. Спустя некоторое время (от нескольких минут до нескольких часов, в зависимости от первоначальной массы образца), состояние глины стабилизируется, закрывается клапан 12, с помощью клапана 11 в рабочей камере 4 поднимается давление до атмосферного уровня, открывается рабочая камера и вещество передается на анализ. Процесс откачки-напуска можно повторять многократно с целью получения большего эффекта, меняя скважность импульсного процесса, с этой же целью можно варьировать уровень давления (и, тем самым, температуру вещества) в рабочей камере. Результаты взвешивания дают возможность управлять процессом, ориентируясь на количество ушедшей влаги, скорость испарения которой зависит от состояния поверхности и структуры обрабатываемого вещества, его формы и объема. Видеокамера 9 позволяет контролировать процесс визуально.

Использование изобретения позволяет повысить эффективность дезинтеграции золотосодержащих глинистых пород и увеличить выход содержащихся в них драгметаллов.