Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время легкие в освоении мелкозалегающие россыпи Приамурья в основном отработаны и для дальнейшего развития добычи россыпного золота необходимо осваивать сложные глубокозалегающие россыпные месторождения.
Особенностями этих россыпей являются наличие труднопро-мывистых песков и высокий удельный вес мелкого и тонкого золота.
При работе драг глубокого черпания наблюдается перемещение илисто-глинистого материала эфельных хвостов в забойную часть дражного разреза, что снижает эффективность разработки за счет разубоживания песков. При глубоком драгировании также возникают осложнения с размещением отвалов и недостаточной устойчивостью бортов дражного разреза.
В этой связи создание эффективных технологий разработки глубокозапегающих россыпей с применением типовых драг, обеспечивающих полноту выемки запасов и извлечения мелкого и тонкого золота при повышении экологической безопасности, является важной народнохозяйственной задачей.
Диссертация выполнена в соответствии с проблемой Российской академии наук 12.9 (1991-95 г.г.) "Разработка месторождений и обогащение полезных ископаемых", № ГР 01910003372 и планом исследований ИГД ДВО РАН по теме "Создание научных основ эффективных технологий и технических средств освоения россыпных месторождений, включая техногенные" (№ ГР 01910003370 ).
Целью настоящей работы является создание эффективной технологии дражной разработки высокоглинистых россыпей глубокого залегания, обеспечивающей полноту выемки песков и высокую степень извлечения ценного компонента с экологической безопасностью горных работ.
Идея работы заключается в том, что повышение экономической эффективности и экологической безопасности дражных работ достигается за счет погоризонтной выемки продуктивной горной массы и ее переработки методами многократного фракционирования.
Основные задачи исследования:
обосновать возможность и эффективность применения подводного способа разработки глубокозалегающих высокоглинистых россыпей на базе типовых драг;
исследовать факторы, влияющие на интенсификацию процесса разупрочнения глинистых окатышей галечной фракции хвостов промывки;
разработать эффективную и экологически безопасную технологию переработки эфельных фракций на основе разделительных аппаратов с конической сеющей поверхностью;
выявить закономерности миграции и концентрации частиц золота и разработать методику расчета их извлечения в подрешетный продукт конического гидрогрохота.
Методы исследований. Для решения этих задач был использован комплекс методов исследований: анализ литературных источников, научное обобщение производственного опыта, изучение физико-механических свойств глинистых пород в полевых и лабораторных условиях, анализ проб технологических процессов, технико-экономическая и экологическая оценка результатов.
Защищаемые научные положения.
-
Эффективность подводной технологии разработки глубоко-залегающих высокоглинистых россыпей традиционными драгами реально определяется погоризонтной отработкой запасов, комбинированным воздействием на забойные породы энергии воды и механического черпания, селективным отвалообразованием и перемещением эфельной фракции хвостов промывки за пределы дражного разреза.
-
Разупрочнение глинистых окатышей галечной фракции хвостов промывки песков драги целесообразно производить путем повышения влажности за счет помещения их на длительный период в водную среду.
-
Переработка высокоглинистых песков глубокозалегающих россыпей со значительным содержанием мелкого золота наиболее эффективна на основе технологии с применением аппаратов активного динамического действия (гидравлических грохотов с неподвижной конической сеющей поверхностью).
-
Параметры процесса миграции и концентрации золота в подрешетный продукт гидрогрохота определяются составом исходного материала, крупностью золота, соотношением твердого к жидкому и скоростными режимами потока двухфазной гидросмеси.
Научная новизна работы состоит в следующем:
определены параметры погоризонтной разработки глубокозалегающих россыпей, которые зависят от глубины залегания продуктивного пласта, состава и физико-механических свойств разрабатываемых пород;
установлены зависимость прочности глинистых окатышей от влажности и глубины залегания пород в россыпи;
выявлены характер и степень воздействия инерционной и центробежной сил на единичную частицу высокой плотности твердой фазы закрученного потока гидросмеси, определяемые круп-
ностью исходного материала, скоростными характеристиками потока и конструктивными параметрами конического гидрогрохота;
- установлены закономерности концентрации частиц золота в
подрешетном продукте гидрогрохота, выражаемые параболической
зависимостью от расстояния по вертикали между точками входа и
выхода потока гидросмеси.
Практическая ценность работы.
-
Предложена и научно обоснована рациональная технология погоризонтной разработки, позволяющая типовыми драгами обеспечить эффективное освоение россыпных месторождений сложного строения и глубокого залегания.
-
Выполнена технологическая оценка высокоглинистых песков продуктивного пласта на основе картирования глинистой составляющей вмещающих пород, что позволило обосновать рациональные параметры выемочного и обогатительного оборудования.
-
Разработана эффективная технология интенсивной дезинтеграции глинистых окатышей хвостовых продуктов драги за счет их предварительного разупрочнения с использованием природных факторов выветривания.
-
Определены зоны концентрации золота и параметры закрученных потоков гидросмеси, обеспечивающие 2-3 -х кратное увеличение содержания золота в получаемых подрешетных продуктах.
-
Разработана усовершенствованная конструкция конического гидрогрохота с переменным наклоном сеющей поверхности, позволяющая путем варьирования скоростных параметров потока эо>ель-ной гидросмеси формировать зоны концентрации золота в подрешетном продукте с раздельным выводом товарного и некондиционного продуктов.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждены применением современных методов аналитических и экспериментальных исследований, включая опытно-промышленные испытания предлагаемых технологических процессов и технологии в целом, натурными замерами скоростей потока гидросмеси в коническом гидрогрохоте, разработанной конструкторской документацией и результатами внедрения разработанных технологических процессов.
Личный вклад автора:
разработана модель глубокозалегающей многопластовой россыпи с выделением продуктивных пластов с картированием глинистой составляющей рыхлых отложений;
усовершенствована дражная технология разработки высокоглинистых россыпей глубокого залегания с использованием процес-
сов гидромеханизации и селективного отвалообразования хвостов промывки песков;
предложена и обоснована технология интенсивной дезинтеграции глинистых окатышей с предварительным разупрочнением их в водной и воздушной средах;
разработаны принципы и методика формирования эффективных зон концентрации частиц золота в подрешетном продукте конического гидрогрохота, выявлен концентрирующий э^хрект;
разработана техническая документация и внедрены опытно-промышленные комплексы для переработки эфельных хвостов на драгах серии 250Д и 250ДМ.
Реализация результатов работы. Основные результаты выполненных автором исследований прошли апробацию на трех 250-литровых драгах ОАО "Соловьевский прииск (Амурская область). В 1989-90 г.г. проведена опытная проверка основных процессов погоризонтной технологии дражной разработки 2-х горизонтов глубокозалегающей россыпи р.Нагима драгой N 68. Экономический эффект от дополнительно добытого золота при размыве гидромонитором глинистых песков в целике и в окатышах составил 688 млн.руб.
В 1992-96 годах на драгах 111 и 231 внедрены опытно-промышленные комплексы для переработки эсрельных хвостов, расчетный экономический эсрфект на одну драгу составил 1600 млн.руб.
Апробация работы. Различные положения диссертационной работы докладывались на региональной научно-практической конференции "Проблемы эфсрективной разработки глубокозале-гающих россыпных месторождений" (Алдан, июль 1986), на Республиканской научно-практической конференции "Разработка научных основ комплексного освоения месторождений с учетом изменения минерально-сырьевой базы действующих рудников" (Алма-Ата, июнь 1989), на Всесоюзном научно-техническом совещании "Интенсификация гидромеханизированнных работ и подводной добычи с применением погружных грунтонасосных комплексов" (Москва, ноябрь 1989), на международной школе-семинаре "Техника и технология для извлечения мелкого самородного золота" (Иркутск, август 1995 ).
Отдельные результаты работы докладывались на семинарах Читинского межобластного правления НТО (1981,1984), на научно-техническом советах ПО "Амурзолото" (г.Свободный,1988-1990), на техническом совете ОАО "Соловьевский прииск" (1992-1996), на заседаниях ученого совета ИГД ДВО РАН.
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 20 печатных работах.
Объем и структура работы.