Подводный способ добычи и извлечения благородных металлов и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к горному делу, в частности к добыче и извлечению благородных металлов из россыпей. Способ включает осуществление выбора месторасположения посредством определения динамических характеристик водного потока и установку головной части устройства на дне водного потока, а хвостовой на станине переменной высоты. Устройство содержит желоб, головная часть которого снабжена шарнирно прикрепленным приемным лотком. Желоб имеет сужающуюся форму, а его дно по длине выполнено дугообразной формы; цельное резиновое покрытие имеет рифли переменной высоты, верхняя и боковые поверхности которых выполнены с двумя плоскостями излома, параллельными друг другу, причем излом боковых поверхностей под углом к центральной части рифлей выполнен в направлении головной части желоба и может варьироваться (15 - 75^o), излом верхней поверхности - под углом к основанию рифлей и может варьироваться (5 - 45^o), а хвостовая часть устройства устанавливается на станине регулируемой по высоте. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к горному делу, в частности к добыче и извлечению благородных металлов из россыпей.

Известен дражный способ добычи россыпных местопоkожений [1, с. 386-391].

Недостатком этого способа являются большие затраты на подготовку, вскрытие, разработку месторождения, на ликвидацию последствий экологического ущерба, оказывающие влияние на себестоимость добываемого полезного компонента, а также тенденция увеличения затрат на усложнение добычного и обогатительного оборудования вследствие изменения качества вовлекаемых в разработку месторождений, например, с низким содержанием, преобладанием мелкого трудноулавливаемого полезного компонента, высокоглинистых месторождений.

Известен подводный землесосный способ добычи и обогащения, включающий всасывание аллювиальных отложений, содержащих полезный компонент, транспортирование на шлюзы, обогащение и съемку концентрата [2, с. 145].

Недостаток данного способа - затраты на разработку аллювиальных отложений, транспортирование, съемку концентрата по мере заполнения шлюзов аллювиальным материалом, ликвидацию экологического ущерба.

Наиболее близким к изобретению является способ извлечения полезного компонента на шлюзах с использованием естественного водного потока [2, с. 112] , включающего выбор месторасположения на мелководном водотоке, установку шлюза и устройство запруды для увеличения гидродинамической силы водного потока, проходящего через шлюз, обогащение и съемку концентрата.

Недостаток данного способа состоит в эатратах на добычное оборудование, добычу горной массы, содержащей полезный компонент, съемку концентрата по мере заполнения шлюзов, ликвидацию последствий экологического ущерба.

Известны различные конструкции сужающихся шлюзов с гладким днищем и разгрузочными щелями для постоянного удаления концентрата [3, с. 245-268].

Недостатками этого оборудования являются относительная неэффективность процесса разделения вследствие низкого качества отсекаемого концентрата, необходимость регулярного отвода и складирования получаемого концентрата.

Известен шлюз для обогащения полезных ископаемых, включающий желоб с параллельными бортами, гладкое днище, трафарет лестничного типа с закрепленными сверху дугообразными планками для создания дополнительных турбулентных зон [5].

Недостатками этой конструкции шлюза являются сравнительно быстрое уплотнение осевшего на дно шлюза, трафареты и дугообразные планки аллювиального материала различной крупности, что увеличивает потери полезного компонента вследствие сноса.

Известен шлюз для обогащения, включающий желоб с параллельными бортами, гладкое днище и установленные на днище желоба планки изменяющейся высоты, верхняя кромка которых выполнение в виде ломанной линии с одной точкой перегиба [6].

Недостатками этой конструкции шлюза являются быстрое уплотнение осевшего на дно шлюза и трафареты аллювиального материала, что увеличивает затраты на более частное проведение съемки либо увеличивает потери полезного компонента вследствие сноса.

Наиболее близким к изобретению по конструктивному исполнению и достигаемому результату является устройство для подводной разработки с придонным обогащением россыпей полезных ископаемых, включающее один (или несколько последовательно установленных секционных пульпопроводов - желобов с рифлями и щелевыми отверстиями), на конце которого имеется эжекторный приемный наконечник, соединенный с трубопроводом напорной воды с помощью коллектора и патрубка и бункер с наклонными боковыми стенками, расположенный в нижней части пульпопровода [2].

Недостатками этого устройства являются необходимость буксирования агрегата по дну с помощью буксировочных тросов, что усложняет плотный физический контакт приемного наконечника с данными отложениями, возможность забивания щелевых отверстий, что значительно снижает эффективность работы, а также существенная экологическая нагрузка на окружающую водную среду.

Цель изобретения - повышение эффективности добычи и извлечения полезного компонента, например золота из аллювиального материала, транспортируемого естественным водным потоком путем уменьшения затрат на подготовку, вскрытие, разработку месторождения, ликвидацию экологического ущерба, а также за счет создания дополнительных турбулентных зон и гидродинамического режима потока, препятствующего образованию плотной постели из аллювиальных отложений и увеличивающего возможность осаждения полезного компонента.

Цель достигается тем, что в подводном способе добычи и извлечения благородных металлов, включающем выбор месторасположения и установку одного или ряда устройств в водном потоке, выбор месторасположения устройства осуществляется в русле водного потока посредством определения динамических характеристик водного потока, при этом устройство располагают головной частью на дне водного потока, а хвостовую часть - на станине переменной высоты.

Цель достигается также тем, что в устройстве для подводной добычи и извлечения благородных металлов, включающее сужающийся желоб с рифлями, приемный лоток и станину, головная часть желоба снабжена шарнирно прикрепленным приемным лотком, хвостовая часть желоба снабжена козырьком, дно сужающегося желоба по длине выполнено дугообразной формы, цельное резиновое покрытие имеет рифли переменной высоты. В устройстве верхняя и боковые поверхности рифлей выполнены с двумя плоскостями излома, параллельными друг другу, причем излом боковых поверхностей под углом к центральной части рифлей выполнен в направлении головной части желоба, а излом верхней поверхности выполнен под углом и основанию рифлей. Хвостовая часть устройства устанавливается на станине переменной высоты.

На фиг. 1 изображен в плане водный поток, динамические характеристики и ряд установок; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - конструктивные особенности цельного покрытия шлюзов, на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3.

Водный поток 1 с определенным режимом, характеризующийся в каждой точке следующими динамическими характеристиками: скоростью V, интегрированной скоростью V_ср, и гидродинамической силой F₃ на эталонную поверхность, в наиболее активной зоне, имеющий параметр L, транспортирует по дну русла аллювиальный материал 2, содержащий полезный компонент 3. Одно или несколько устройство 4, сориентированных по вектору силы F₃, перекрывают активную зону и пропускают через себя аллювиальный материал 2, транспортируемый водным потоком 1, не создавая условий для образования плотной постели на цельном резиновом покрытии 5 вследствие особенностей конструктивного исполнения устройства 4 и аккумулируя полезный компонент 3.

Устройство 4 для извлечения полезного компонента 3 из аллювиального материала 2, транспортируемого естественным водным потоком 1 включает сужающийся желоб 6, выполненный по длине дугообразной формы, на который укладывается и закрепляется цельное резиновое покрытие 5 искусственной шероховатости с рифлями переменной высоты 7, расположенными друг от друга на расстоянии большем максимального размера транспортируемого аллюювиального материала 2, верхняя поверхность 8 которых также, как и боковые поверхности 9, 10 являются ломаными с двумя плоскостями излома 11 и 12, параллельных друг другу, причем излом боковых поверхностей 9 и 10 выполнен под углом 13 к плоскостям излома 11 и 12 в направлении более широкой головной части 14 сужающегося желоба 6 а излом верхней поверхности выполнен под углом 15 к основанию рифлей 7. В основании более широкой головной части 14 желоба 6 шарнирно прикреплен приемный лоток 16 клинообразной формы для обеспечения плотного контакта с дном русла и предотвращения проноса аллювиального материала 2 с ценным компонентом 3 путем заглубления лотка 16 в донные отложения или естественную неровность. Хвостовая зауженная часть 17 желоба 6 снабжена козырьком 18 с боковыми сторонами треугольной формы для уменьшения живого сечения водного потока 1, проходящего через устройство 4 и устанавливается на станине 19 переменной высоты.

Способ осуществляют следующим образом.

Вначале пределяются режим и динамические характеристики водного потока 1 в разных точках: скорость, гидродинамическая сила F₃ на эталонную поверхность и интегрированная скорость, которая в соответствии со схемой Л. Прандля [4, с. 106] может определяться эмпирически и выражается уравнением где V_ср - динамическая скорость потока, м/с; g - ускорение силы тяжести в пункте измерения, м/с²; R - гидравлический радиус, м; i - гидравлический уклон, %.

Величину динамической скорости и зависящую от нее величину составляющей гидродинамической силы на эталонную поверхность F₃, с которой водный поток 1 действует на отдельную частицу аллювиального материала 2 и которая зависит не только от формы и ориентации частицы, но и от того, что частицы и среда, в которой она находится, двигаются и скорость водного потока 1 является функцией глубины потока, можно определять экспериментальным методом, определяя время t, и расстояние S, пройденное эталонным образцом под воздействием водного потока 1 по наклонной плоскости. Остальные неизвестные величины определяются из уравнения движения, пользуясь вторым законом Ньютона [3, с. 97-98] . Так как величины V и F₃ не постоянны во времени вследствие изменчивости ряда климатических факторов и геологических особенностей, то необходимо ориентироваться на некоторую усредненную величину. После выбора места, наиболее соответствующего требуемым условиям, производится установка одного или нескольких устройств 4 более широкой головной частью 14 сужающегося желоба 6 навстречу водному потоку 1, а хвостовой зауженной частью 17 на станину 19 регулируемой высоты с заглублением шарнирно прикрепленного приемного лотка 16 клиновидной формы в донные отложения или в естественную неровность, укладка и закрепление на днище сужающегося желоба 6 цельного резинового покрытия 5. Дополнительную турбулентность потока будут создавать гидродинамическая сила F₃ водного потока, направленная под некоторым углом к поверхности цельного резинового покрытия 5 вследствие продольной кривизны днища сужающегося желоба 6, установка хвостовой части 17 сужающегося желоба 6 на станину 19 регулируемой высоты и ломаная форма рифлей, верхняя поверхность 8 которых, также как и боковые поверхности 9 и 10 являются ломанными с двумя плоскостями излома 11 и 12, параллельных друг другу, причем излом боковых поверхностей 9 и 10 выполнен под углом 13 к плоскостям излома 11 и 12 в направлении более широкой головной части 14 сужающегося желоба 6, а излом верхней поверхности выполнен под углом 15 к основанию рифлей 7. Значительное расстояние между рифлями 7 предотвратит образование плотной постели из аллювиального материала 2. Козырек 18, которым снабжена хвостовая часть 17 сужающегося желоба 6, с бортами треугольной формы и форма сужающегося желоба 6 уменьшают живое течение водного потока 1 и будут способствовать увеличению гидродинамической составляющей силы F₃ в хвостовой части 17 устройства 4 и выносу аллювиального материала 2, не содержащего полезный компонент 3. Съемка полезного компонента 3 производится путем извлечения и замены цельного покрытия 5 с рифлями 7 в зависимости от интенсивности процесса переноса и осаждения полезного компонента 3. В случае промерзания водного потока 1 до дна в зимнее время цельное резиновое покрытие 5 необходимо извлекать и просушивать для предотвращения преждевременного износа вследствие криогенных факторов.

Данный способ добычи и извлечения может применяться на любых речных системах и водотоках, которые участвуют в процессе переноса аллювиального материала, содержащего полезный компонент.

Применение данного способа добычи позволит сократить совокупные производственные затраты за счет сведения их к затратам на проведение гидродинамического исследования, производство одного или нескольких устройств, транспортные расходы и монтаж оборудования.

Применение подводного способа добычи исключает необходимость непрерывного первоначального обслуживания.

Данный способ не несет какого-либо экологического ущерба. Эффективность применения данного способа зависит от интенсивности денудации коренных источников россыпных месторождений, поэтому необходимо проводить различные мероприятия, которые способствуют увеличению данной интенсивности. В случае мощных паводков во избежание потерь осажденного полезного компонента необходимо провести съемку заранее и установить контрольные устройства ниже по течению, выбрав месторасположение с меньшими динамическими характеристиками водного потока. Извлечение благородных металлов на ранней стадии россыпеобразования предотвратит его дальнейшее измельчение и снизит вынос водотоками в другие речные системы.

Литература 1. Лешков В. Г. Разработка россыпных месторождений. М.: Недра, 1985.

2. Dave Molracken Gold Miningit the 1980. Northnidge, 1985, p. 260.

3. Берт Р. О. Технология гравитационного обогащения. М.: Недра, 1990.

4. Шило Н. А. Основы учения о россыпях. М.: Наука, 1985, 400 с.

5. Авторское свидетельство СССР N 1440545, кл. E 03 B 5/70, 1986.

6. Авторское свидетельство СССР N 1051769, кл. B 03 B 5/70, 1982.

7. Авторское свидетельство СССР N 420783, кл. E 21 C 50/00, 1974, прототип.

Формула изобретения

1. Подводный способ добычи и извлечения благородных металлов, включающий выбор месторасположения и установку одного или ряда устройств в водном потоке, отличающийся тем, что определяют режим и динамические характеристики водного потока, производят установку одного или нескольких устройств в месте, соответствующем заданным характеристикам, головной частью на дне водного потока, а хвостовой на станине, регулируемой по высоте.

2. Устройство для подводной добычи и извлечения благородных металлов, включающее желоб с рифлями на внутренней поверхности, приемное устройство, хвостовую часть и станину, отличающееся тем, что хвостовая часть желоба снабжена козырьком, приемное устройство выполнено в виде клинообразного лотка, шарнирно соединенного с желобом, имеющего сужающуюся форму, при этом дно желоба по длине выполнено дугообразным, а цельное резиновое покрытие имеет рифли переменной высоты, верхняя и боковые поверхности которых выполнены с двумя плоскостями излома, параллельными одна другой, причем излом боковых поверхностей под углом к центральной части рифлей выполнен в направлении головной части желоба, а излом верхней поверхности выполнен под углом к основанию рифлей, хвостовая часть устройства устанавливается на станине, регулируемой по высоте.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что излом боковых поверхностей к центральной части рифлей может быть выполнен под углом 15 75^o, а излом верхней поверхности к основанию рифлей может быть выполнен под углом 5 - 45^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4