Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Обоснование параметров ультразвуковой дезинтеграции высокоглинистых золотосодержащих песков россыпей Приамурья
ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика
Автореферат диссертации по теме "Обоснование параметров ультразвуковой дезинтеграции высокоглинистых золотосодержащих песков россыпей Приамурья"
4840231
Хрунина Наталья Петровна
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ ВЫСОКОГЛИНИСТЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ ПЕСКОВ РОССЫПЕЙ ПРИАМУРЬЯ
Специальность 25.00.20 - Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
1 о МАР 2011
Хабаровск - 2011
4840231
Работа выполнена в лаборатории проблем освоения россыпных месторождений Учреждения Российской академии наук Института горного дела Дальневосточного отделения РАН (ИГД ДВО РАН)
Научный руководитель:
доктор технических наук Пуляевский Анатолий Михайлович (ТОГУ, Хабаровск)
Официальные оппоненты:
доктор технических наук Матвеев Андрей Иннокентьевич (ИГДС СО РАН, Якутск)
кандидат технических наук Позлутко Сергей Геннадьевич (ЧитГУ, Чита)
Ведущая организация: Восточный научно-исследовательский институт золота и редких металлов (Магадан)
Защита диссертации состоится 17.03.2011 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета ДМ005.009.01 при Учреждении Российской Академии наук Институте горного дела ДВО РАН по адресу: 680000, г. Хабаровск, ул. Тургенева, 51
Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 680000, г. Хабаровск, ул. Тургенева, 51 Ученому секретарю диссертационного совета ДМ005.009.01
Факс: (4212) 32-79-27 Web-server: www.igd.khv.ru E-mail: adm@igd.khv.ru
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института горного дела ДВО РАН
Автореферат разослан « » февраля 2011г.
Ученый секретарь диссертационного совета канд.тех. наук
Корнеева С. И.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Влияние полей ультразвуковых частот на горные породы и минералы при добыче и переработке полезных ископаемых в настоящее время привлекают все более пристальное внимание исследователей. Тенденция снижения и нестабильность содержания ценного компонента, высокоглинистость песков россыпей и повышенное содержание в них мелкого и тонкого золота, загрязнение природной среды и возрастающие требования повышения полноты извлечения из недр полезных ископаемых требует использования совершенных способов, технологий и систем разработки нового уровня, основанных на эффективных методах воздействия, исключающих дополнительную нагрузку на окружающую среду. Согласно данным геологических и технологических исследований, многие золотосодержащие россыпи имеют повышенное и высокое содержание глин - от 30 до 78%. Обобщение данных около 290 россыпных месторождений показало, что многие из них могут быть отнесены к сложным по условиям переработки золотосодержащих песков вследствие малых размеров содержащихся в них частиц золота. Особую трудность создает сочетание в одном объекте таких неблагоприятных факторов, как высокая глинистость песков и значительное содержание в них мелкого золота (фракции менее 0,5 мм составляют в 49 случаях от 55 до 100 %, а размер золотин менее 0,1 мм составляет до 26%).
Широко применяемые технологии добычи и переработки песков с использованием механического или гидромеханического воздействий приемлемы, по существу, для песков с низким (до 25 %) содержанием глинистой составляющей. При этом потери мелких частиц золота, по имеющимся оценкам, составляют более 58 %.
Эффективная разработка россыпных месторождений с существенным снижением потерь золота возможна при использовании ультразвукового воздействия на высокоглинистые исходные пески и их гидросмеси. Однако задача, установления основных параметров ультразвуковой дезинтеграции, при которой обеспечивается эффективное разрушение жестких структурных связей между твердыми частицами глинистых песков, а также песчано-глинистой составляющей их гидросмесей до последнего времени еще не была решена.
Диссертация выполнена в соответствии с госбюджетными темам" 1 /
Института горного дела Дальневосточного отделения РАН: в 1995
з
2000г.г. - "Разработка научных основ эффективной и безопасной добычи руд (ГР № 01960003060) и в 2001-2009г.г. - "Развитие научных основ и способов геотехнологии добычи руд цветных и драгоценных металлов" (ГР№ 01.2.00 108180).
Цель работы заключается в теоретическом и экспериментальном обосновании основных параметров ультразвуковой дезинтеграции, обеспечивающих эффективное разрушение жестких структурных связей высокоглинистых золотосодержащих песков, а также песчано-глинистой составляющей их гидросмесей при освоении россыпей.
Идея работы заключается в том, что повышение эффективности извлечения мелкого и тонкого золота из высокоглинистых песков россыпей обеспечивается на основе установления и использования рациональных параметров ультразвуковой дезинтеграции золотосодержащих песков.
Объект исследований: ультразвуковая дезинтеграция высокоглинистых песков золотоносных россыпей.
Предмет исследований: основные параметры ультразвукового воздействия на минеральную среду и характер разрушения высокоглинистых песков в ультразвуковом поле.
Задачи исследований:
- установить величину напряжений сжатия-растяжения и сдвига в зависимости от водосодержания высокоглинистых песков с разным типом пластичности при ультразвуковом воздействии на них;
- определить основные параметры ультразвуковой дезинтеграции золотосодержащих высокоглинистых песков в неводонасыщенном и водо-насыщенном состояниях;
- выполнить сравнительную оценку ультразвуковой дезинтеграции водонасыщенных и неводонасыщенных высокоглинистых песков;
- разработать математическую модель преобразования дисперсоида в минеральной гидросмеси при ультразвуковом воздействии и установить степень согласования аналитических решений с экспериментальными данными.
Использованные методы исследований: анализ и обобщение литературных данных и патентных источников, аналитические расчеты на основе уравнений линейной акустики и теории деформаций; построение математической модели преобразования дисперсоида при ультразвуковом воздействии на гидросмесь и выявление степени согласования разработанной математической модели с данными эксперимента, оценка адекватно-
сти теоретических решений; экспериментальные исследования свойств, фракционного и элементного состава песков россыпей на основе автоматического гранулометрического экспресс - анализа, рентгенофлюорес-центного анализа, весового метода определения плотности песков, стандартных методик определения пластичности и скорости ультразвука в образцах; контроль изменения удельной поверхности частиц песков при механическом и ультразвуковом воздействиях с использованием лазерного дифракционного микроанализатора размеров частиц; стандартная методика оценки водонасыщения песков; технико-экономическая и экологическая оценка результатов исследований.
Защищаемые научные положения:
1. Параметры ультразвуковой дезинтеграции неводонасыщенных высокоглинистых песков с разным типом пластичности предопределяются, главным образом, их зависимостью от амплитудных значений смещения твердых частиц, при которых максимальные нормальные и касательные напряжения превышают соответствующие предельные значения для золотосодержащих песков высокоглинистых россыпей.
2. Процесс разрушения жестких структурных связей между частицами водонасыщенных высокоглинистых песков под воздействием ультразвука при прочих равных условиях протекает результативнее, чем в неводонасыщенных. При этом рациональный уровень параметров ультразвуковых колебаний предопределяется объемным содержанием воды в высокоглинистых песках, усредненной равновесной плотностью, сжимаемостью среды и скоростью распространения в ней ультразвука.
3. Структурные изменения дисперсоида, образующегося в результате ультразвуковой обработки гидросмеси, адекватно описываются математической моделью, разработанной на основе уравнения Гиббса для термодинамического потенциала системы: изменения структурных характеристик дисперсоида определяются в основном удельной поверхностной энергией дисперсной системы, уровнем волнового сопротивления гидросмеси и ультразвуковым излучением.
Научная новизна работы заключается в том, что:
- установлены зависимости основных физических параметров ультразвукового воздействия на золотосодержащие высокоглинистые пески от уровней их волнового сопротивления и водонасыщения, при этом изменения интенсивности ультразвука и амплитудных значений колебательной скорости частиц в ультразвуковой волне носят более выраженный возрас-
тающий характер при увеличении волнового сопротивления в условиях наименьшего водосодержания;
- для разного типа пластичности золотосодержащих высокоглинистых песков в неводонасыщенном состоянии определены основные параметры интенсивности ультразвука и диапазоны их изменения, при которых максимальные расчетные напряжения превышают соответствующие предельные напряжения сжатия, растяжения и сдвига;
- выявлен характер и степень воздействия ультразвукового излучения на водонасыщенные пески (с разным типом пластичности), которые определяются прямой зависимостью возникающих в песках напряжений от объемного содержания воды, сжимаемости среды, скорости ультразвука, обусловленной эффективной сжимаемостью воды и скелета песков;
- установлена взаимосвязь между удельной межфазной поверхностью частиц (после обработки ультразвуком) и интенсивностью ультразвука, удельной поверхностной энергией частиц, волновым сопротивлением гидросмеси, диссипационными потерями в среде, при этом данная взаимосвязь носит возрастающий характер при увеличении интенсивности ультразвука.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается корректной постановкой задач на основе представлений о влиянии волновых процессов на напряженно-деформированное состояние высокоглинистых песков посредством ультразвукового воздействия; применением современных методов исследований, основанных на использовании математического аппарата; апробированными методами физического моделирования; анализом исследований природных и природно-техногенных песков россыпей; значительным объемом экспериментальных исследований в лабораторных условиях; сопоставимостью результатов, полученных при разработке и использовании математической модели, с экспериментальными данными; апробацией основных положений работы на международных конференциях, салонах инноваций и инвестиций, выставках-конгрессах; публикациями в реферируемых изданиях, признанием приоритета работ патентами Российской Федерации.
Практическая ценность работы состоит в том, что полученные результаты исследований позволяют:
- обосновать структуру и принципы организации процесса разрушения и изменения состояния высокоглинистых природных песков, содер-
жащих мелкое золото, с разным типом пластичности в водонасыщенном состоянии и в гидросмеси; это может быть учтено при проектировании разработки золотоносных россыпей;
- в научных и практических целях применить разработанный метод оценки (с использованием предложенного автором условного коэффициента трансформации) и управления процессом дезинтеграции песчано-глинистой составляющей гидросмеси посредством механического и ультразвукового воздействий;
- использовать способ дезинтеграции песчано-глинистой составляющей гидросмеси, основанный на реальных представлениях о механизме трансформации жестких структурных связей в поле ультразвука, происходящих при установленной частоте и переменной интенсивности ультразвука;
- осуществить технико-экономическое и экологическое обоснование ультразвуковой дезинтеграции;
- иметь реальные представления об основных особенностях ультразвукового и механического воздействий и самой дезинтеграции высокоглинистых песков с преимущественно мелким золотом, которые можно использовать в научных и практических целях.
Реализация результатов работы. Основные результаты исследования ультразвуковой дезинтеграции представлены для практического использования Ассоциации артелей старателей «Хабаровскзолото»; переданы для формирования группы инвесторов Дальневосточному агентству содействия инновациям и инвестициям (ДАСИ) при администрации Хабаровского края и специальному конструкторско-технологическому бюро (СКТБ) для использования при проектировании. Принцип ультразвукового влияния на дезинтеграцию песков использован в материалах учебного процесса Тихоокеанского государственного университета (г. Хабаровск).
Личный вклад автора
Постановка цели, формулирование задач, разработка методики исследования, систематизация и обработка исходных данных, выполнение аналитических исследований и численных расчетов физических параметров ультразвукового воздействия на высокоглинистые золотосодержащие пески и их анализ, разработка математической модели образования дис-персоида при ультразвуковой дезинтеграции минеральной гидросмеси, оценка адекватности полученной эмпирической и теоретической зависимостей, количественная экономическая и количественно-качественная эко-
логическая оценки, экспериментальные исследования, результаты которых представлены в настоящей работе, проводились непосредственно автором с использованием оборудования ИГД ДВО РАН и ФГУП ВНИИФТРИ «ДАЛЬСТАНДАРТ». Автор осуществлял все этапы подготовки и проведения экспериментальных исследований и обработки их результатов. Кроме собственных фактических данных, в диссертации использованы материалы работ по россыпной золотоносности южной части Дальнего Востока, выполненных ИГД ДВО РАН и Отделением региональной геологии и гидрогеологии Амурского научного центра.
Апробация результатов работы. Основные положения и отдельные разделы диссертации докладывались на XIV международном совещании по геологии россыпей и месторождений кор выветривания - 2010г. (г. Новосибирск), на научных симпозиумах «Неделя горняка» - 2008, 2009, 2010 (г. Москва), на 1-й международной научно-практической конференции «Проблемы комплексного освоения минерального сырья Дальнего Востока» (г. Хабаровск, 6-8 сентября 2005г.), на II и III международных научных конференциях «Проблемы комплексного освоения георесурсов» (г.Хабаровск, 11-12 сентября 2007г. и 16-18 сентября 2009г.), на международной конференции «Россия и Китай» (г. Биробиджан, 26-28 мая 1998г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 печатных работ, в том числе 7 статей - в изданиях, рекомендованных ВАК; 1 монография и 24 патента РФ.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 159 наименований и 4 приложений. Объем работы составляет без приложения и списка литературы 172 страницы, всего 210 страниц, включает 76 рисунков и 46 таблиц (в том числе 28 таблиц в приложениях).
Автор выражает глубокую признательность и искреннюю благодарность научным консультантам д.т.н., профессору Ю.А. Мамаеву, заслуженному деятелю науки РФ, д.т.н., профессору Г.В. Секисову; благодарит за научное консультирование - д.т.н. B.C. Литвинцева и научное руководство - д.т.н. А.М. Пуляевского, а также благодарит научных сотрудников профильного подразделения ИГД ДВО РАН и ряд сотрудников ФГУП ВНИИФТРИ «ДАЛЬСТАНДАРТ» за содействие в проведении экспериментальных исследований.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
В главе 1 представлены: общая оценка современного состояния и перспектив добычи и переработки высокоглинистых песков золотоносных россыпей; основные природные и технологические особенности продуктивной части высокоглинистых россыпей региона; характерные горногеологические особенности ряда высокоглинистых россыпных месторождений с повышенным содержанием мелкого и тонкого золота; обобщена информация о способах разрушения песков россыпей; дана оценка ранее выполненным исследованиям и разработкам в области дезинтеграции высокоглинистых песков, а также постановка цели и задач исследований.
В главе 2 изложены результаты: выполненного анализа основных особенностей высокоглинистых золотосодержащих песков как объектов разрушения; теоретических исследований влияния волновых процессов на состояние дисперсных сред; определения характера изменения интенсивности ультразвука и амплитудных значений колебательной скорости частиц в зоне его влияния при заданной величине относительной деформации, физико-механических и структурных свойствах неводонасыщенных высокоглинистых песков; установления уровней интенсивности ультразвукового воздействия, обуславливающих максимальные расчетные напряжения, превышающие предельные напряжения сжатия-растяжения и сдвига высокоглинистых песков россыпей, а также диапазоны их изменения для разного типа их пластичности при неводонасыщенном состоянии; определения основные физических параметров ультразвуковых колебаний при воздействии на водонасыщенные высокоглинистые пески и установления основных параметров их изменения от уровней водосодержания; оценки процесса ультразвукового воздействия на водонасыщенные и неводонасыщенные высокоглинистые пески; определения основных параметров затухания интенсивности ультразвукового излучения при воздействии на неводонасыщенные высокоглинистые пески.
В главе 3 представлены результаты экспериментальных исследований механической и ультразвуковой дезинтеграции высокоглинистых золотосодержащих песков россыпей.
Глава 4 посвящена изложению математической модели образования дисперсоида при ультразвуковой дезинтеграции минеральной гидросмеси; представлены результаты: проверки адекватности полученных эмпирической и теоретической зависимостей; обоснования выявленного масштабно-
го эффекта и использования метода оценки и управления процессом дезинтеграции.
В главе 5 даны: примеры ультразвуковой дезинтеграции высокоглинистых песков россыпей; укрупненная количественная оценка экономической и качественно-количественной экологической эффективности использования ультразвукового воздействия на высокоглинистые пески и их минеральные гидросмеси.
Основные результаты исследований отражены в следующих защищаемых научных положениях.
Научное положение 1. Параметры ультразвуковой дезинтеграции неводонасьпценных высокоглинистых песков с разным типом пластичности предопределяются, главным образом, их зависимостью от амплитудных значений смещения твердых частиц, при которых максимальные нормальные и касательные напряжения превышают соответствующие предельные значения для золотосодержащих песков высокоглинистых россыпей.
На основе выполненных аналитических исследований и использованных при этом уравнений линейной акустики (с учетом распространения ультразвуковой волны в продольном направлении), а также установленных экспериментальным путем значений скорости ультразвука, плотности, пластичности и заданной относительной деформации в плоской продольной волне (от |5|=10'5 до |5)=10"3) определены: амплитудные значения смещения \и\ и колебательной скорости частиц в ультразвуковой волне, компоненты Лямэ X, ¡л и интенсивность излучения I. Полученные экспериментальным методом и аналитическими расчетами необходимые данные позволили установить зависимость амплитуды колебательного смещения частиц высокоглинистых песков в ультразвуковой волне от частоты излучения ультразвука /(20, 60, 100, 150 кГц) и волнового сопротивления высокоглинистых песков. При этом установлено, что частота излучения в 20 кГц обеспечивает максимальные значения амплитуды колебательного смещения частиц.
Интервалы интенсивности ультразвука при относительной деформации |S|=10"4 и частоте излучения 20 кГц установлены равными: для слабопластичных песков - от 7,9 до 8,3 Вт/см2, для среднепластичных — от 16,3 до 18,8 Вт/см2 и для высокопластичных - от 32,4 до 33 Вт/см2. Величина этих интервалов установлена путем сравнения расчетных данных с норма-
тивными предельными напряжениями сжатия-растяжения и сдвига нево-донасыщенных высокоглинистых песков россыпей.
Установлены зависимости основных физических параметров ультразвукового воздействия на неводонасыщенные золотосодержащие высокоглинистые пески от уровней их волнового сопротивления. Изменения интенсивности ультразвука и амплитудных значений колебательной скорости частиц в ультразвуковой волне носят более выраженный возрастающий характер при увеличении волнового сопротивления в условиях наименьшего водосодержания.
Научное положение 2. Процесс разрушения жестких структурных связей между частицами водонасыщенных высокоглинистых песков под воздействием ультразвука при прочих равных условиях протекает результативнее, чем в неводонасыщенных. При этом рациональный уровень параметров ультразвуковых колебаний предопределяется объемным содержанием воды в высокоглинистых песках, усредненной равновесной плотностью, сжимаемостью среды и скоростью распространения в ней ультразвука.
В результате экспериментальных исследований процесса водонасы-щения высокоглинистых песков, осуществленного при температуре 24 С0 и атмосферном давлении, установлены зависимость показателя водонасы-щения от глубины слоя, эквивалентная плотность водонасыщенных золотосодержащих высокоглинистых песков с учетом их типизации насыщения водой, эффективная сжимаемость воды, скелета среды водонасыщенных песков, скорость ультразвука при равновесном эквивалентном значении плотности песков и равновесное значение волнового сопротивления высокоглинистых песков, а также основные физические параметры интенсивности ультразвука для слабопластичных, среднепластичных и высокопластичных высокоглинистых песков россыпей с различным влагонасыщени-ем. На основе полученных данных определялась оценка эффективности ультразвукового воздействия на водонасыщенные высокоглинистые пески, рис. 1. Эффективность определялась как разница между средними расчетными значениями интенсивности ультразвука при влиянии на неводонасыщенные и водонасыщенные высокоглинистые пески при относительной деформации ^^Ю"4 и частоте излучения 20 кГц.
Диапазон исследуемых изменений волнового сопротивления высокоглинистых песков:
- слабопластичных; П -среднепластичных; ¡.1 - высокопластичных
3 04 4 5 6 7 8(р-1/)-\0Ь, кг/м2-с
Рис. 1. График изменения уровня эффективности ультразвукового воздействия на водонасыщенные высокоглинистые пески россыпей: 1, 2, 3 - при среднем содержании воды 15,25, 30 %, соответственно; 4, 5,6 - при среднем содержании воды 1,5; 3; 4 %, соответственно; |8|=10"4,20 кГц
При относительной деформации |5|=10"4 и частоте излучения 20 кГц в высокопластичных водонасыщенных высокоглинистых золотосодержащих песках со средним содержанием воды от 1,5 до 4% эффективность процесса возрастает до 1,5 раз, а в песках со средним содержанием воды -от 15 до 30 % - от 3 до 6 раз; в среднепластичных водонасыщенных высокоглинистых песках это соотношение при содержании воды до 4% увеличивается, соответственно, - до 1,4 раза и при содержании воды от 15 до 30 % - от 2,3 до 3,8 раз; в слабопластичных водонасыщенных высокоглинистых песках при содержании воды до 4 % эффективность повышается до 1,15 раз и при содержании воды от 15 до 30 % - от 1,6 до 2,2 раза
Высокий эффект при обработке водонасыщенных высокоглинистых песков россыпей объясняется дополнительным разрушающим воздействием динамических явлений, возникающих в водной среде.
В целях подтверждения эффективности структурных изменений в водонасыщенной среде под действием ультразвука, при установленной интенсивности воздействия на золотосодержащие высокоглинистые пески с разным типом пластичности, аналитически определены максимальные величины нормальных и касательных составляющих напряжений, возникающих при относительной деформации высокоглинистых песков -от |8|=10"5 до |8|=10"4. Максимальная расчетная нормальная составляющая напряжения будет превышать предельное сопротивление разрыву в 3-15 раз в зависимости от водосодержания, а предельное сопротивление сжатию высокоглинистых песков (с включениями гравия) - в 2-9 раз. При этом максимальное расчетное напряжение сдвига, в зависимости от водо-
содержания, превышает предельное напряжение сдвига высокоглинистых песков (с гравием и без гравия) - в 2,6-9 раз.
Расчетные параметры затухания интенсивности ультразвука частотой 20 кГц определены при воздействии ультразвука на высокоглинистые пески.
Характер и степень воздействия ультразвукового излучения на водо-насыщенные пески (с разным типом пластичности) определяются прямой зависимостью возникающих в песках напряжений от объемного содержания воды, сжимаемости среды, скорости ультразвука, обусловленной эффективной сжимаемостью воды и скелета песков и для высокопластичных песков, по сравнению со слабопластичными песками, при максимальном водонасыщении до 30% это воздействие увеличивается в среднем до 7 раз.
Научное положение 3. Структурные изменения дисперсоида, образующегося в результате ультразвуковой обработки гидросмеси, адекватно описываются математической моделью, разработанной на основе уравнения Гиббса для термодинамического потенциала системы: изменения структурных характеристик дисперсоида определяются в основном удельной поверхностной энергией дисперсной системы, уровнем волнового сопротивления гидросмеси и ультразвуковым излучением.
Закономерности образования новых поверхностей мелких частиц описываются законами Кирпичева - Кика, Риттингера, Бонда, Ребиндера, Гиббса. В качестве базового уравнения, положенного в основу аналитического описания процесса ультразвукового инициирования минеральной гидросмеси, нами принято уравнение Гиббса.
Изменение термодинамического потенциала с1Е минеральной гидросмеси при постоянных давлении и температуре представляется в виде следующей зависимости:
с1Е=-0-с!Т+Гс1р+сг<15+'£иМ+Р^2(р1М, (1)
где О - энтропия, Г - температура и V- объем частиц, соответственно; р -давление; а - удельная поверхностная энергия частиц; 5 - площадь межфазной поверхности частиц; у. — химический потенциал поверхностных компонентов системы при взаимодействии частиц между собой в присутствии воды; N— число молей всех поверхностных компонентов частиц; Г -постоянная Фарадея, ^=9,648456'104 Кл/моль; 2- заряд частиц; (р - элек-
трический потенциал поверхностной части системы, содержащей частицы определенного типа, или внутренний потенциал различных по химическому составу фаз.
С учетом физико-механических и структурных изменений, диссипа-ционных потерь энергии, длительности измельчения г, величины подводимой энергии, после ряда преобразований зависимости (1) и интегрирования, получены уравнения (2)-(3):
^ - Яумехр{к-В-а'' • 1{1 - Аехр(-2$ ■ х)\П■ /}. (2)
Зуд=ЗуЛ,ехр{0,5кВ-а-'-Р1-СЛ^Аехр^гр-х)]«.^ (3) где 8уд - удельная межфазная поверхность частиц; к - коэффициент, характеризующий форму песчано-глинистых частиц, входящих в гидросмесь; В - показатель, характеризующий свойства и состояние песков; I - интенсивность ультразвука; А - поглощательная способность гидросмеси; Р - коэффициент поглощения ультразвуковой энергии средой; х - расстояние от источника ультразвука до точки измерения интенсивности в среде; ц - коэффициент полезного действия установки; Буц.о - начальная удельная межфазная поверхность частиц (при ?=0); Р - ультразвуковое давление; Сс - волновое сопротивление гидросмеси.
Разработанная модель процесса образования дисперсоада в минеральной гидросмеси в результате ультразвукового воздействия показывает, что изменение удельной межфазной поверхности частиц зависит от интенсивности ультразвука, удельной поверхностной энергии частиц, волнового сопротивления гидросмеси, диссипационных потерь, а также конструктивных особенностей ультразвуковой установки, определяющих эффективность ее работы. Результаты экспериментальных исследований подтверждают адекватность полученных математических зависимостей, рис. 2. На основе статистического критерия согласия Фишера, путем определения погрешности аппроксимации опытных данных, установлена адекватность зависимости (2) и эмпирических формул (4) и (5):
8уд = 1,ЗОб^0'4651 (4)
или, в общем виде
Зуд ~ 8Удо'еЬ1, (5)
Относительная погрешность значений 5>,а, установленных по формуле (4), не превышает 0,1 %, а по формуле (2) - 0,15%.
8уу1(?,ы 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2
1,1 1 2 4 6 8 10 12 Вт/см2
1 - график, полученный экспериментальным путем по средним значениям 2 - график, полученный расчетом по теоретической формуле (2) с исходными данными: частота ультразвука /=2-104Гц; плотность воды в начальный период воздействия ультразвука />=1000кг/м3; скорость ультразвука в воде в начальный период воздействия с=1490м/с при 20°С; /5=4,02976577-10"6; 17=0,5; х=0,1 м; Г=600с; А=1; В=65; о =780-10"7 Дж/см2; к=0,25; интенсивность / в Вт/см2; 3 - график, полученный расчетом по теоретической формуле (2) с теми же исходными данными и времени 1=300с
В целях формирования метода управления энергетическими параметрами ультразвукового инициирования изменения состояния минеральной гидросмеси, в качестве средства оценки предложен показатель условного коэффициента трансформации у. Его величина определяется зависимостью:
ш
(6)
т\
где <уи>, <ум >, <уу}> - физические характеристики минеральной гидросмеси (например, средняя величина удельной межфазной поверхности частиц), изменяющиеся в процессе структурной перестройки в зависимости от типа воздействия: исходная, после механического и ультразвукового воздействия, соответственно; тф, тк - масса фракции (фактическая и контрольная масса дисперсных частиц); п — номер ступени физического воздействия.
Блок-схема экспериментальной установки, предназначенной для определения структурного изменения гидросмеси при ультразвуковом воздействии на нее, представлена на рис. 3. На рис. 4 представлены зависимости величин условного коэффициента трансформации у от времени ультразвуковой обработки Л
Максимальное значение условного коэффициента трансформации у отмечается при исходных параметрах минеральной гидросмеси с удельной
,1,512
I \\щ
...1,345.--------{........
4« Ш »р
Рис. 2. Зависимость удельной межфазной поверхности частиц от
интенсивности 1 ультразвука:
межфазной поверхностью глинистых частиц, увеличенной на порядок (кривая 4 на рис. 4).
Установленная возможность оценки диспергации песчано-глинистой составляющей гидросмеси в зависимости от изменения удельной межфазной поверхности частиц и интенсивности излучаемой энергии ультразвука (при фиксированных продолжительности и частоте ультразвукового излучения) позволяет оценить качественные структурные изменения.
Выходные данные физических и струк- у ' 105, 1,00
турно-механических параметров системы -|
м
♦ Исход »Послемеханиче-. После
|нь1е («ОГО ВЛИЯНИЯ |
Ьо={ I 1 действия
Выходные данные
Рис. 3. Принципиальная блок-схема экспериментальной установки: 1 - блок контроля структурно-механических параметров исследуемой гидросмеси с лазерным дифракционным микроанализатором; 2 - система механического инициирования; 3 - блок ультразвукового инициирования; 4 - система ультразвукового излучения; 5 - генератор переменной мощности; 6 - система вспомогательных устройств по отделению дезинтегрированных частиц
15 и мин
Рис. 4. Изменение величин условного коэффициента трансформации при ультразвуковом воздействии на высокопластичную песчано-глинистую составляющую минеральной гидросмеси: 1 - 3 - при интенсивности ультразвука 2; 5; 10 Вт/см2, соответственно; 4 - при увеличении исходной эмпирической средней величины удельной межфазной поверхности частиц <уи> на порядок и интенсивности ультразвука 5 Вт/см2
Эффективность структурных изменений зависит от степени разупрочнения песчано-глинистой составляющей гидросмеси и размеров частиц в исходном состоянии, продолжительности воздействия и интенсивности излучаемой ультразвуковой энергии, рис. 5-6. Дезинтеграция образцов протекает по механизму послойного диспергирования. Для полной дезинтеграции кусков высокоглинистого песка объемом 216 см3 требуется 10-15 минут.
На основе предложенного в качестве оценочного показателя условного коэффициента трансформации у разработан способ управления энерге-
тическими параметрами ультразвукового излучения. Выявлен масштабный эффект увеличения эффективности дезинтеграции по мере уменьшения размеров частиц, согласующийся с опытными данными. Полученные в результате экспериментальных исследований данные позволяют уточнить представления о механизме разрушения структурных связей в поле ультразвука.
Весьма Глинистые фракции Фракции леей тонкие тонкие средние грубые тонкие средние
зал
Весьма Глинистые фракции Фракции песка тонкие тонкие средние грубые тонкие средние
10
50 100 500 1000 М1 о
. ,гГ[
Й
Ш:
10
'50 100 500 1000 мкм
Рис. 5. Гистограмма распределения дисперсности частиц песчано-глинистой составляющей гидросмеси после
механического воздействия колебаниями частотой 80 мин"1
Рис. 6. Гистограмма распределения дисперсности частиц песчано-глинистой составляющей гидросмеси после ультразвуковой обработки, интенсивность 10 Вт/см2
Рекомендации по эффективной ультразвуковой дезинтеграции рассмотрены на примере физико-технического процесса, в котором совмещается ультразвуковое воздействие на водонасыщенные и неводонасыщен-ные высокоглинистые пески разрабатываемого участка, активное водона-сыщение горной массы водой, гидродинамическое и ультразвуковое воздействия на песчано-глинистую составляющую гидросмеси.
Осуществлена укрупненная оценка экономической и экологической эффективности предлагаемого нового процесса интенсификации дезинтеграции физическими методами, при которых разрушение песков будет проходить интенсивнее, снизятся потери ценного компонента и увеличатся объемы перерабатываемого песка. Установлено существенное снижение окупаемости капитальных вложений при использовании ультразвука, повышение рентабельности и чистой прибыли по сравнению с гидродинамической дезинтеграцией на основе комплекса ПГШ-50. Снизилась себестоимость добычи 1г золота по сравнению с системой на основе физико-химического метода разупрочнения глин. Исключение из
технологического процесса реагентов позволит повысить безопасность работ, сократит экономический ущерб от нарушения почв и земель.
Оценка экологической эффективности применения ультразвуковой дезинтеграции высокоглинистых песков проведена для участков Софийского и Соловьевского приисков. Исключение реагентов из технологического процесса снижает негативное воздействие на окружающую среду за счет уменьшения объема химически активных фаз и потоков рассеяния вредных компонентов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертационной работе дано решение весьма актуальной научно-практической задачи - установление основных параметров ультразвуковых волн, позволяющих обеспечить эффективную дезинтеграцию высокоглинистых золотосодержащих песков россыпей, а также песчано-глинистой составляющей их гидросмесей. Получили развитие знания о воздействии ультразвука на высокоглинистые пески, приводящего к разрушению жестких структурных связей в золотосодержащих высокоглинистых песках и находящихся как в неводонасыщенном, так и в водонасыщенном состояниях. В целях увеличения объемов добычи и сокращения потерь мелкого золота, а также повышения экологической безопасности при освоении высокоглинистых золотоносных россыпей научно обоснованы перспективные геомеханические и технологические методы, а также технические средства ультразвуковой дезинтеграции высокоглинистых песков в массиве и гидросмесей, в частности, - полями рациональной ультразвуковой частоты.
Основные научные и практические результаты выполненной работы заключаются в следующем:
1. Установлены основные параметры эффективного ультразвукового воздействия на неводонасыщенные высокоглинистые пески, при этом выявлены: зависимости амплитудных значений колебательного смещения частиц в ультразвуковой волне от параметров ультразвукового воздействия и свойств данного минерального объекта различной пластичности; зависимости интенсивности ультразвукового излучения и амплитудных значений колебательной скорости частиц (в зоне влияния ультразвука) от волнового
сопротивления высокоглинистых песков при заданных величине их деформации и физико-механических и структурных характеристиках.
2. Определены рациональные параметры интенсивности ультразвука, приводящие к разрушению жестких структурных связей неводонасыщен-ных высокоглинистых песков. При этом установлено, что их изменения, при одинаковой величине относительной деформации - |5|=10"4, находятся в зависимости от амплитудных значений смещения частиц, при которых максимальные расчетные нормальные и касательные напряжения оказываются выше их предельных значений и, как следствие, - фактически отличаются двукратным увеличением в зависимости от повышения пластичности; рациональные интервалы интенсивности ультразвука в низкопластичных песках при частоте излучения 20 кГц составляют 7,9-8,3 Вт/см2, среднепластичных - 16,3-18,8 Вт/см2, высокопластичных - 32,4-33 Вт/см2.
3. Установлено, что эффективность воздействия ультразвука на во-донасыщенные высокоглинистые пески находится в прямой зависимости от объемного содержания воды, оказывающего существенное влияние на изменение усредненной равновесной плотности, сжимаемости среды и скорости ультразвука. При этом выявлено, что в высокопластичных песках по сравнению со слабопластичными песками, при максимальном водонасы-щении до 30 %, эффективность увеличивается в среднем до 7 раз.
4. Выполненная сравнительная оценка эффективности процесса ультразвукового воздействия на водонасыщенные и неводонасыщенные высокоглинистые пески позволила установить, что в высокопластичных водо-насыщенных высокоглинистых песках (со средним содержанием воды от 15 до 30 %) уровень энергетических параметров ультразвукового поля (повышение результативности), приводящих к эффекту разрушения песков, снижается в 3-6 раз; в среднепластичных - в 2,3-3,8 раза; в слабопластичных - в 1,6-2,2 раза.
5. Аналитически установлены максимальные величины напряжений сжатия-растяжения и сдвига в зависимости от уровня водосодержания высокоглинистых песков (с разным типом пластичности) при инициировании ультразвуковым воздействием относительной деформации |5|=10"4. При этом выявлено, что инициируемые ультразвуковым воздействием деформации |51=10"4 обеспечивают разрушение водонасыщенных и неводонасы-щенных высокоглинистых песков, в том числе и с включениями гравия. Предпочтительнее подвергать ультразвуковому воздействию пески в водо-насыщенном состоянии.
6. На основе сравнения максимальных численных значений напряжения сжатия-растяжения водонасыщенных высокоглинистых песков (формируемых при частоте ультразвука 20 кГц и интенсивности излучения ультразвука от 3,72 до 27,86 Вт/см2) с нормативным предельным напряжением сжатия-растяжения для глинистых песков россыпей, установлено: максимальные расчетные нормальные составляющие напряжения превышают предельные напряжения разрыва в 3-15 раз в зависимости от водосо-держания, а предельные напряжения сжатия песков с включениями гравия - в 2-9 раз; максимальные расчетные параметры напряжения сдвига, в зависимости от водосодержания, превышают предельные напряжения сдвига глинистых песков с гравием и без гравия - в 2,6-9 раз.
7. Определены величины параметров затухания интенсивности ультразвукового излучения (частотой 20 кГц) при его воздействии на высокоглинистые пески: при длине волны ОД; 0,125 и 0,15м ослабление интенсивности в два раза происходит на расстоянии 0,74; 1,01 и 1,2 м, соответственно.
8. Разработана математическая модель образования дисперсоида, формируемого в гидросмеси при ультразвуковом воздействии, созданная с учетом изменения структурно-механических особенностей гидросмеси в зависимости от интенсивности излучения ультразвука, удельной поверхностной энергии дисперсной системы, волнового сопротивления гидросмеси и ряда других характеристик. Модель удовлетворительно согласуется с результатами экспериментальных исследований, выполненных в лабораторных условиях с использованием ультразвуковой установки модели и8Б150В и современных средств измерения на микроскопическом уровне.
9. Экспериментально обоснован механизм дезинтеграции и установлено, что направленное изменение физических параметров песчано-глинистой составляющей минеральной гидросмеси при ультразвуковом воздействии определяется зависимостью от интенсивности излучаемого потока энергии. Выявлена адекватность функциональных зависимостей изменения удельной поверхности частиц при воздействии ультразвука на минеральную гидросмесь, установленных теоретически и эмпирически.
10. Разработан метод оценки и предложен условный коэффициент трансформации песчано-глинистой составляющей гидросмеси, характеризующий качественные изменения системы ультразвукового воздействия на минеральную гидросмесь (после предварительного механического воздействия). Коэффициент трансформации позволяет учесть характеристики из-
менения состояния дисперсоида и обеспечить оценку возможности снижения интенсивности излучения ультразвука, что подтверждено экспериментально.
11. Определены величина амплитуды колебательного смещения частиц минеральной гидросмеси при ультразвуковом воздействии (частотой излучения 20 кГц); зависимость амплитуды колебательного смещения этих частиц от давления (при отношении масс минеральной составляющей к воде 0,4 и 1,5 или твердого к жидкому 3:7 и 3:2), а также максимальный уровень интенсивности излучения ультразвука, обеспечивающий заданные величины амплитуд колебательного смещения. Выполненные расчеты энергетических характеристик влияния ультразвука (давления и частоты излучения) на песчано-глинистую составляющую гидросмеси позволили уточнить и оценить механизм изменения ее физического состояния.
12. Выполнена укрупненная количественная оценка экономической и качественно-количественная оценка экологической эффективности разработки россыпей с использованием ультразвуковой дезинтеграции высокоглинистых золотосодержащих песков. Окупаемость капитальных вложений при этом снизится, рентабельность повысится. Существенное повышение экологической безопасности производства обеспечивается исключением из технологического цикла использования реагентов, сокращением ущерба от нарушения почв и земель.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
Монография
1. Хрунина Н.П. Новые аспекты научных и технологических основ направленного изменения состояния и физико-механических свойств пес-чано-глинистых пород золотосодержащих россыпей / Н.П. Хрунина, О.В. Стратечук. - Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2007. - 138 с.
Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК России
2. Мамаев Ю.А., Хрунина Н.П. Определение оптимальных параметров ультразвукового излучения при воздействии на краевые зоны золотосодержащих песков россыпей / Ю.А. Мамаев, Н.П. Хрунина // Изв. вузов. Горный журнал. - 2008. - № б. - С. 71-74.
3. Хрунина Н.П. Математическое моделирование процесса образования новых поверхностей при ультразвуковом воздействии на песчано-
глинистую породу в воде // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2008.-№ 2. - С. 151-155.
4. 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.
5. Мамаев Ю.А., Хрунина Н.П. Сравнительный анализ оптимальных параметров ультразвукового воздействия на водонасыщенные пески вскрытых участков золотоносных россыпей с учетом усредненной равновесной плотности и сжимаемости среды // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - № 8. - С. 179-186.
6. Хрунина Н.П. Создание систем дезинтеграции глинистых песков и их гидросмесей на основе дополнительного звукового воздействия // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2010. - № 5. - С. 196-202.
Материалы конференций и патенты
7. Хрунина Н.П. Физические методы интенсификации процессов горного производства при золотодобыче // Горный информационно-аналитический бюллетень (Материалы международной научно-практической конференции «Проблемы комплексного освоения минерального сырья Дальнего Востока») - 2005. - Тематическое приложение. Дальний Восток. - С. 334-341.
8. Хрунина Н.П. Создание систем дезинтеграции глинистых песков и их гидросмесей с использованием звукового воздействия // Материалы XIV международного совещания «Россыпи и месторождения кор выветривания: современные проблемы исследования и освоения» - Новосибирск. -2010. - 700 с. - ISBN 987-5-91705-002-7.
9. Пат. 2206403, РФ. Геотехнологический комплекс с многоступенчатой дезинтеграцией / Хрунина Н.П. - 2003. - Бюл. № 17.
10. Пат, 2276727 РФ. Способ управления процессом трансформации золотосодержащей породы / Хрунина Н.П., Мамаев Ю.А. - 2006. - Бюл. № 14.
11. Пат. 1392436, РФ Способ разупрочнения и дезинтеграции глинистых песков и твердой составляющей гидросмеси / Н.П. Хрунина, Ю.А. Мамаев. -2010. - Бюл. № 17.
Хрунина Наталья Петровна
ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ ВЫСОКОГЛИНИСТЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ ПЕСКОВ РОССЫПЕЙ
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Подписано в печать 3.11.2010. Формат 60x84 1/16. Бумага писчая. Гарнитура «Тайме». Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,34. Тираж 100 экз. Заказ 8.
Отдел оперативной полиграфии издательства Тихоокеанского государственного университета. 680035, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136.
Содержание диссертации, кандидата технических наук, Хрунина, Наталья Петровна
ВВЕДЕНИЕ.
1. ОЦЕНКА СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРАКТИКИ ПРИМЕНЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЙ ТРАДИЦИОННЫХ И ФИЗИЧЕСКИХ СПОСОБОВ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ ГЛИНИСТЫХ ПЕСКОВ РОССЫПЕЙ.
1.1. Состояние и перспективы освоения высокоглинистых россыпных месторождений
1.2. Анализ и обобщение практики дезинтеграции глинистых и высокоглинистых песков россыпей.
1.3. Основные геомеханические и технологические особенности высокоглинистых золотосодержащих песков россыпей.
1.4. Оценка ранее выполненных и обзор выполняемых исследований в области дезинтеграции высокоглинистых золотосодержащих песков россыпей
1.5. Цель, задачи и методы исследования.
2. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ОБОСНОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ВЫСОКОГЛИНИСТЫЕ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИЕ ПЕСКИ
2.1. Исходные положения.
2.2. Выделение основных физических и геомеханических особенностей высокоглинистых песков россыпей как исходных объектов дезинтеграции.
2.3. Определение влияния физических волновых воздействий на минеральную дисперсную среду.
2.4. Установление основных параметров ультразвукового воздействия на неводонасыщенные высокоглинистые золотосодержащие пески россыпей.
2.5. Установление основных параметров ультразвукового воздействия на водонасыщенные высокоглинистые золотосодержащие пески россыпей.
2.5.1. Определение равновесной плотности, эффективной сжимаемости и равновесного значения волнового сопротивления песков.
2.5.2.0пределение физико-механических свойств водонасыщеиных высокоглинистых золотосодержащих песков.
2.5.3. Сравнительный анализ физико-механических свойств водонасыщеиных по сравнению с неводонасыщенными высокоглинистыми золотосодержащими песками.
2.5.4. Установление основных параметров ультразвукового воздействия на водонасыщенные высокоглинистые пески.
2.6. Сравнительная оценка ультразвукового воздействия на водонасыщенные и неводонасыщенные высокоглинистые золотосодержащие пески.
2.7. Определение основных параметров затухания интенсивности ультразвукового излучения при его воздействии на неводонасыщенные высокоглинистые пески.
Выводы.
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ ВЫСОКОГЛИНИСТЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ ПЕСКОВ РОССЫПЕЙ
3.1. Постановка экспериментальных исследований.
3.2. Методика экспериментальных исследований механической дезинтеграции глинистых песков.
3.3. Результаты экспериментальных исследований механической дезинтеграции высокоглинистых песков.
3.4. Методика проведения экспериментальных исследований изменения состояния песчано-глинистой составляющей минеральной гидросмеси при ультразвуковом на нее воздействии после механического влияния
3.5. Результаты исследования ультразвуковой дезинтеграции минеральной гидросмеси после механического воздействия на нее.
Выводы.
4. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОБРАЗОВАНИЯ ДИСПЕРСОИДА ПРИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ МИНЕРАЛЬНОЙ ГИДРОСМЕСИ.
4.1. Исходные положения.
4.2. Структурная трансформация минеральной гидросмеси при изменении интенсивности ультразвукового воздействия, дисперсности, удельной поверхностной энергии и некоторых других факторов.
4.3. Оценка адекватности полученной эмпирической и теоретической зависимостей.
4.3.1. Методика оценки погрешности и адекватности предполагаемого аналитического выражения.
4.3.2. Оценка относительной погрешности и адекватности предполагаемого аналитического выражения.
Выводы.
5. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ ВЫСОКОГЛИНИСТЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ ПЕСКОВ.
5.1. Обоснование методики оценки экономической эффективности ультразвуковой дезинтеграции высокоглинистых песков и их гидросмеси
5.2. Определение основных параметров ультразвукового воздействия на песчано-глинистую составляющую гидросмеси при различном соотношении масс минеральной составляющей и воды
5.3. Оценка экономической эффективности ультразвуковой дезинтеграции высокоглинистых золотосодержащих песков и их гидросмеси.
5.4. Качественная оценка экологической эффективности использования ультразвуковой дезинтеграции высокоглинистых песков и их гидросмеси
Выводы.
Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование параметров ультразвуковой дезинтеграции высокоглинистых золотосодержащих песков россыпей Приамурья"
Удельный вес запасов золота Дальневосточного округа составляет около трети общероссийских и достигает 2250 т. В сырьевой базе региона россыпные месторождения лишь немного уступают рудным запасам - всего на 19,3 %. Запасы рудного золота составляют 54,4% [69]. Поэтому эксплуатация россыпных месторождений еще долго сохранит свое доминирующее положение и актуальность. Открытая разработка россыпей характеризуется относительно небольшим временем ввода в работу, более низкой капиталоемкостью, имеет меньше энергозатратных технологических операций как в процессах выемки песков, так и при их переработке по сравнению с рудными месторождениями. По экспертным оценкам, приоритетное освоение россыпей в структуре золотодобычи сохранится в ближайшей и дальней перспективах [70].
Анализ сырьевой базы Дальневосточного региона показывает, что за многолетний период эксплуатации большинство легкоосваиваемых россыпных месторождений уже отработаны, в связи с чем прирост запасов может быть достигнут за счет вовлечения в работу преимущественно россыпей сложного строения следующих типов: с высокой глинистой составляющей и мелким золотом, с преобладающим содержанием частиц золота размером менее 0,5 мм от 60 до 100 процентов; техногенных образований, являющихся продуктом первичной разработки природных россыпных месторождений и также содержащих преимущественно мелкое и тонкое золото; глубокозалегающих погребенных месторождений, как правило, с мелким и тонким золотом и высокой глинистой составляющей; прибрежно-морских россыпей.
Глубокозалегающие месторождения отрабатываются в ограниченном объеме и эпизодически из-за недостаточной их изученности и разведанности до настоящего времени, а также из-за сложных горно-технических условий. По предварительным оценкам, количество запасов золота в россыпях этого типа может составить от 10 до 15 % от общего количества на территории Дальнего
Востока. Разработка глубокозалегающих (погребенных) россыпей, в силу специфики условий, повсеместно сдерживается значительной глубиной выемки, что обусловливает необходимость создания либо высокопроизводительного оборудования, обеспечивающего эффективную разработку месторождений, либо принципиально новых технологических решений на базе существующей техники [70].
Техногенные россыпные месторождения являются значительным резервом развития россыпной золотодобычи. Они не только содержат большие запасы металла, но и представляют собой объекты повышенной опасности для природной среды, поэтому их освоение имеет не только экономическое и социальное значение, но и экологическое. Особенностью месторождений данного типа является преобладание мелкого и пылевидного металла, извлечь который из горной массы традиционными способами зачастую просто невозможно. В ИГД ДВО РАН получены новые данные о морфологии и физико-химическом составе ценного компонента в многолетних лежалых хвостах техногенных россыпей, на основе которых становится возможным научно обосновать технологические решения, обеспечивающие эффективную эксплуатацию крупных техногенных россыпных месторождений [123-124]. За более чем вековой период эксплуатации в отводах горных предприятий накоплены значительные запасы техногенных образований. Общий объем техногенных россыпей с содержанием золота от 100 мг/м3 и выше составляет несколько десятков миллиардов кубических метров. Эти сырьевые ресурсы, несмотря на ряд отрицательных моментов (в два и четыре раза ниже содержание золота, как правило, мелких и средних классов крупности, отсутствие пространственной концентрированное™ в горизонтальной и вертикальной плоскостях, большое наличие глинистой составляющей), имеют преимущества перед природными месторождениями.
Россыпи с высокой глинистостью и мелким золотом в ограниченном масштабе эксплуатируются по причине отсутствия технологически эффективных и экологически чистых технологий. В Институте горного дела ДВО РАН разработаны новые технологии разупрочнения и дезинтеграции песков россыпей и разрушения твердой составляющей гидросмеси на основе интенсификации процессов с помощью усиления механического и ультразвукового воздействий. Указанная технология защищена патентами и прошла частичную апробацию в лабораторных условиях [72-77, 98-104, 107-111, 113-120].
Проблемами, возникающими при освоении россыпей, занимаются такие научные организации, как Институт проблем комплексного освоения недр РАН (г. Москва), Институт горного дела СО РАН (г. Новосибирск), Горный институт УрО РАН (г. Пермь), ИГД УрО РАН (г. Екатеринбург), Горный институт Чит-ГУ (г. Чита), ООО Забайкальский комплексный научно-исследовательский институт - ООО ЗабНИИ, ОАО «Иркутский НИИ благородных и редких металлов и алмазов - ОАО «Иргиредмет», Институт горного дела Севера Якутского филиала СО РАН, Горный институт КНЦ РАН, Восточный научно-исследовательский институт золота и редких металлов — ВНИИ-1, Горный институт ДВГТУ (г. Владивосток), СВКНИИ ДВО РАН (г. Магадан) и другие.
Одной из наиболее сложных задач при освоении россыпей различных типов является извлечение мелкого и тонкого золота, которого по оценке специалистов в процессе эксплуатации, теряется до 70-80%. Потери золота обусловлены рядом факторов: крупностью и формой золотин; повышенным содержанием мелких и тонких фракций; характеристикой вмещающих пород, величиной глинистой составляющей; режимом работы промывочных агрегатов и др.
ИГД ДВО РАН также решает проблемы разработки россыпных месторождений на территории Дальнего Востока России, в том числе по систематизации и классификации природных и техногенных россыпных месторождений, созданию эффективных технологий и др. Получены новые знания о трансформации физико-химических свойств ценных компонентов, их морфологических характеристик, позволяющие научно обосновать последствия этих процессов как "возобновление ресурсного потенциала россыпных месторождений". Выявлено влияние безнапорных водных потоков, частотных колебаний массива техногенных аллювиальных пород (природный или антропогенный источник), их вещественного и фазового состава, криогенных и суффозионных процессов на параметры миграции и концентрации золота в отвалах техногенных россыпных образований. Установлено явление, называемое "внутриотвальным обогащением" техногенных россыпей, заключающееся в том, что мелкое и тонкое золото агрегирует в крупные сростки и концентрируется в приплотиковой области отвального комплекса [123-124]. Исследовано применение нетрадиционных технологий механического и ультразвукового воздействий на гидросмеси песков россыпей [72-77, 110-111, 113, 147-148].
Важнейшей проблемой при освоении россыпных месторождений золота, острота которой со временем только нарастает, является экологическая. Деградация природных и техногенных ландшафтов в местах горных отводов предприятий и на сопредельных территориях проявляется все более рельефно ввиду снижения государственного регулирования использования и охраны земель. Ежегодно на Дальнем Востоке загрязняется около 15 тыс. га земельных угодий, из которых две трети приходится на россыпные месторождения. Темпы рекуль-тивационных работ крайне недостаточны, что приводит к лавинообразному накоплению объемов нарушенных горными работами земель. Разработка россыпных месторождений приурочена, как правило, к долинно-речным ландшафтам, из-за чего вредные вещества и примеси, формирующиеся поверхностными и подземными стоками, прослеживаются по долинам рек и ручьев на огромные расстояния (до 20 раз превышающие территорию горного отвода). Нарушения рельефа вызывают изменения почвенно-растительного покрова, животного мира, гидрологического режима водотоков и т.д.
В настоящее время богатые и расположенные в освоенных районах Дальнего Востока россыпи практически отработаны, уровень добычи золота из них существенно уменьшился. Процессы освоения россыпных месторождений вызывают изменения природной среды: возникновение техногенного рельефа, связанного с перемещением огромных объемов горной массы; изменение микроклимата, сокращение лесистости и, как следствие, активизация эрозионных процессов и процессов выветривания, химическое загрязнение природной среды. Все это требует создания и реализации эффективных технологий, позволяющих осваивать россыпи с повышенным уровнем глинистой составляющей и значительным содержанием мелкого и тонкого золота.
Актуальность работы. Повышенное содержание мелкого и тонкого золота, высокоглинистость песков россыпей, загрязнение природной среды и возрастающие требования повышения полноты извлечения полезных ископаемых из недр ставит перед исследователями важную задачу, решение которой позволит на стадии выемки песков россыпей осуществить разрушение глинистой составляющей с минимальным уровнем потерь золота, в том числе мелких частиц размером менее 0,5 мм. Значительную роль в решении этой проблемы может сыграть развитие эффективных и безопасных процессов, основанных на новых физических принципах воздействия на пески и их гидросмеси. Известно, что колебания в природе и технике весьма разнообразны. Вызванные в среде тем или иным источником, они обусловливают возникновение волн. Упругие механические колебания, колебания атомов и молекул, вызванные тепловыми флук-туациями, электромагнитные и другие виды колебаний широко используются в современной технике. Умение управлять колебаниями и волновыми процессами позволяет решать ряд важных научных и технических задач [1]. Воздействие на пески и гидросмеси волновых и колебательных процессов способно существенно снизить эксплуатационные и технологические потери золота, повысить рентабельность и технологическую эффективность производства.
Наличие на Дальнем Востоке россыпных месторождений, содержащих большое разнообразие минералов и пород с супертоксичными и токсичными элементами и соединениями, само по себе создает предпосылки к нарушению устойчивости природной системы. Уникальные природные комплексы региона испытывают при этом необратимые трансформации. Развитие и расширение использования чисто физических методов добычи и переработки минерального сырья поможет решить и экологическую проблему.
Анализ тенденций развития физических методов показал увеличение количества исследований по воздействию физических полей на процессы разупрочнения горной массы. Получение представлений о влиянии ультразвука на золотосодержащие глинистые пески является одной из важных задач теоретических разработок.
Повышенное содержание глин, которые относятся к структурированным тиксотропным системам, образующим в процессе переработки структурированные жидкости, способные при малой концентрации твердой составляющей проявлять ярко выраженную тенденцию к коагуляции, обусловливают выбор волнового метода воздействия и определяют изучение закономерностей его влияния. Широко применяемые в практике технологии, которые включают процессы выемки песков и их дезинтеграцию с помощью механического или гидромеханического рыхления, предназначены для песков с низким содержанием глинистой составляющей — до 25 % [164]. При этом потери мелких частиц золота только по официальным данным составляют до 58 % [160, 164]. Технологии физико-химического разупрочнения глинистых металлоносных песков россыпных месторождений основаны на избирательном воздействии полиэлектролитами, которые представляют собой кислоты и щелочи [84-85]. Учитывая весьма значительные объемы техногенных месторождений, можно с уверенностью утверждать, что расширение использования физико-химических технологий приведет к масштабному загрязнению природной среды. В исследуемых процессах дезинтеграция песков осуществляется дополнительным воздействием ультразвукового излучения в сочетании с механическим инициированием [39-40, 72-74, 111, 113, 146-148]. В этой связи решение возникшей проблемы возможно путем применения ультразвуковых систем способных обеспечить эффективное воздействие на металлоносные пески с повышенным содержанием глин и их эффективное разупрочнение.
Вследствие этого, разработка теоретических и практических основ ультразвукового воздействия, способного эффективно разрушать глинистую составляющую песков и изменять состояние твердой составляющей гидросмеси для извлечения частиц менее 0,5 мм без потерь, даст возможность вести работы по преобразованию и разупрочнению высокоглинистых песков ультразвуком на качественно новом уровне. Сообразно с этим, значительно уменьшится негативное воздействие на экосистему, повысится скорость протекания процесса и стабильность добычи полезного ископаемого.
Освоение россыпных месторождений с целью снижения потерь золота возможно при использовании ультразвукового воздействия на пески и их гидросмеси для случаев повышенной глинистости и мелкого золота. Проблема установления рациональных параметров ультразвуковых волн, обеспечивающих эффективное разрушение жестких структурных связей глинистых песков в не-водонасыщенном и водонасыщенном состояниях, а также песчано-глинистой составляющей их гидросмесей в настоящее время не решена.
Диссертация выполнена в лаборатории ПОРМ в соответствии с госбюджетными темами Института горного дела ДВО РАН: в 1995 - 2000 гг. - "Разработка научных основ эффективной и безопасной добычи руд (ГР № 01960003060) и в 2001-2009 гг. - "Развитие научных основ и способов геотехнологии добычи руд цветных и драгоценных металлов" (ГР № 01.2.00 108180).
Цель работы заключается в теоретическом и экспериментальном обосновании основных параметров ультразвуковой дезинтеграции, обеспечивающих эффективное разрушение жестких структурных связей высокоглинистых золотосодержащих песков, а также песчано-глинистой составляющей их гидросмесей при освоении россыпей.
Идея работы заключается в том, что повышение эффективности извлечения мелкого и тонкого золота из высокоглинистых песков россыпей обеспечивается на основе установления и использования рациональных параметров ультразвуковой дезинтеграции золотосодержащих песков.
Объект исследований: ультразвуковая дезинтеграция высокоглинистых песков золотоносных россыпей.
Предмет исследований: основные параметры ультразвукового воздействия на минеральную среду и характер разрушения высокоглинистых песков в ультразвуковом поле.
Задачи исследований:
- установить величину напряжений сжатия-растяжения и сдвига в зависимости от водосодержания высокоглинистых песков с разным типом пластичности при ультразвуковом воздействии на них;
- определить основные параметры ультразвуковой дезинтеграции золотосодержащих высокоглинистых песков в неводонасыщенном и водонасыщен-ном состояниях;
- выполнить сравнительную оценку ультразвуковой дезинтеграции водо-насыщенных и неводонасыщенных высокоглинистых песков;
- разработать математическую модель преобразования дисперсоида в минеральной гидросмеси при ультразвуковом воздействии и установить степень согласования аналитических решений с экспериментальными данными.
Использованные методы исследований: анализ и обобщение литературных данных и патентных источников, аналитические расчеты на основе уравнений линейной акустики и теории деформаций; построение математической модели преобразования дисперсоида при ультразвуковом воздействии на гидросмесь и выявление степени согласования разработанной математической модели с данными эксперимента, оценка адекватности теоретических решений; экспериментальные исследования свойств, фракционного и элементного состава песков россыпей на основе автоматического гранулометрического экспресс -анализа, рентгенофлюоресцентного анализа, весового метода определения плотности песков, стандартных методик определения пластичности и скорости ультразвука в образцах; контроль изменения удельной поверхности частиц песков при механическом и ультразвуковом воздействиях с использованием лазерного дифракционного микроанализатора размеров частиц; стандартная методика оценки водонасыщения песков; технико-экономическая и экологическая оценка результатов исследований.
Защищаемые научные положения:
1. Параметры ультразвуковой дезинтеграции неводонасыщенных высокоглинистых песков с разным типом пластичности предопределяются, главным образом, их зависимостью от амплитудных значений смещения твердых частиц, при которых максимальные нормальные и касательные напряжения превышают соответствующие предельные значения для золотосодержащих песков высокоглинистых россыпей.
2. Процесс разрушения жестких структурных связей между частицами водонасыщенных высокоглинистых песков под воздействием ультразвука при прочих равных условиях протекает результативнее, чем в неводонасыщенных. При этом рациональный уровень параметров ультразвуковых колебаний предопределяется объемным содержанием воды в высокоглинистых песках, усредненной равновесной плотностью, сжимаемостью среды и скоростью распространения в ней ультразвука.
3. Структурные изменения дисперсоида, образующегося в результате ультразвуковой обработки гидросмеси, адекватно описываются математической моделью, разработанной на основе уравнения Гиббса для термодинамического потенциала системы: изменения структурных характеристик дисперсоида определяются в основном удельной поверхностной энергией дисперсной системы, уровнем волнового сопротивления гидросмеси и ультразвуковым излучением.
Научная новизна работы заключается в том, что:
- установлены зависимости основных физических параметров ультразвукового воздействия на золотосодержащие высокоглинистые пески от уровней их волнового сопротивления и водонасыщения, при этом изменения интенсивности ультразвука и амплитудных значений колебательной скорости частиц в ультразвуковой волне носят более выраженный возрастающий характер при увеличении волнового сопротивления в условиях наименьшего водосодержа-ния;
- для разного типа пластичности золотосодержащих высокоглинистых песков в неводонасыщенном состоянии определены основные параметры интенсивности ультразвука и диапазоны их изменения, при которых максимальные расчетные напряжения превышают соответствующие предельные напряжения сжатия, растяжения и сдвига;
- выявлен характер и степень воздействия ультразвукового излучения на водонасыщенные пески (с разным типом пластичности), которые определяются прямой зависимостью возникающих в песках напряжений от объемного содержания воды, сжимаемости среды, скорости ультразвука, обусловленной эффективной сжимаемостью воды и скелета песков;
- установлена взаимосвязь между удельной межфазной поверхностью частиц (после обработки ультразвуком) и интенсивностью ультразвука, удельной поверхностной энергией частиц, волновым сопротивлением гидросмеси, диссипационными потерями в среде, при этом данная взаимосвязь носит возрастающий характер при увеличении интенсивности ультразвука.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается корректной постановкой задач на основе представлений о влиянии волновых процессов на напряженно-деформированное состояние высокоглинистых песков посредством ультразвукового воздействия; применением современных методов исследований, основанных на использовании математического аппарата; апробированными методами физического моделирования; анализом исследований природных и природно-техногенных песков россыпей; значительным объемом экспериментальных исследований в лабораторных условиях; сопоставимостью результатов, полученных при разработке и использовании математической модели, с экспериментальными данными; апробацией основных положений работы на международных конференциях, салонах инноваций и инвестиций, выставках-конгрессах; публикациями в реферируемых изданиях, признанием приоритета работ патентами Российской Федерации.
Практическая ценность работы состоит в том, что полученные результаты исследований позволяют:
- обосновать структуру и принципы организации процесса разрушения и изменения состояния высокоглинистых природных песков, содержащих мелкое золото, с разным типом пластичности в водонасыщенном состоянии и в гидросмеси; это может быть учтено при проектировании разработки золотоносных россыпей;
- в научных и практических целях применить разработанный метод оценки (с использованием предложенного автором условного коэффициента трансформации) и управления процессом дезинтеграции песчано-глинистой составляющей гидросмеси посредством механического и ультразвукового воздействий;
- использовать способ дезинтеграции песчано-глииистой составляющей гидросмеси, основанный на реальных представлениях о механизме трансформации жестких структурных связей в поле ультразвука, происходящих при установленной частоте и переменной интенсивности ультразвука;
- осуществить технико-экономическое и экологическое обоснование ультразвуковой дезинтеграции;
- иметь реальные представления об основных особенностях ультразвукового и механического воздействий и самой дезинтеграции высокоглинистых песков с преимущественно мелким золотом, которые можно использовать в научных и практических целях.
Реализация результатов работы. Основные результаты исследования ультразвуковой дезинтеграции представлены для практического использования Ассоциации артелей старателей «Хабаровскзолото»; переданы для формирования группы инвесторов Дальневосточному агентству содействия инновациям и инвестициям (ДАСИ) при администрации Хабаровского края и специальному конструкторско-технологическому бюро (СКТБ) для использования при проектировании. Принцип ультразвукового влияния на дезинтеграцию песков использован в материалах учебного процесса Тихоокеанского государственного университета (г. Хабаровск).
Личный вклад автора
Постановка цели, формулирование задач, разработка методики исследования, систематизация и обработка исходных данных, выполнение аналитических исследований и численных расчетов физических параметров ультразвукового воздействия на высокоглинистые золотосодержащие пески и их анализ, разработка математической модели образования дисперсоида при ультразвуковой дезинтеграции минеральной гидросмеси, оценка адекватности полученной эмпирической и теоретической зависимостей, количественная экономическая и количественно-качественная экологическая оценки, экспериментальные исследования, результаты которых представлены в настоящей работе, проводились непосредственно автором с использованием оборудования ИГД ДВО РАН и ФГУП ВНИИФТРИ «ДАЛЬСТАНДАРТ». Автор осуществлял все этапы подготовки и проведения экспериментальных исследований и обработки их результатов. Кроме собственных фактических данных, в диссертации использованы материалы работ по россыпной золотоносности южной части Дальнего Востока, выполненных ИГД ДВО РАН и Отделением региональной геологии и гидрогеологии Амурского научного центра.
Апробация результатов работы. Основные положения и отдельные разделы диссертации докладывались на XIV международном совещании по геологии россыпей и месторождений кор выветривания — 2010г. (г. Новосибирск), на научных симпозиумах «Неделя горняка» - 2008, 2009, 2010 (г. Москва), на 1-й международной научно-практической конференции «Проблемы комплексного освоения минерального сырья Дальнего Востока» (г. Хабаровск, 6-8 сентября 2005г.), на II и III международных научных конференциях «Проблемы комплексного освоения георесурсов» (г.Хабаровск, 11-12 сентября 2007г. и 16-18 сентября 2009г.), на международной конференции «Россия и Китай» (г. Биробиджан, 26-28 мая 1998г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 печатных работ, в том числе 7 статей - в изданиях, рекомендованных ВАК; 1 монография и 24 патента РФ.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 159 наименований и 4 приложений. Объем работы составляет без приложения и списка литературы 172 страницы, всего 210 страниц, включает 76 рисунков и 46 таблиц (в том числе 28 таблиц в приложениях).
Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Хрунина, Наталья Петровна
Выводы
1. Расчетным путем, на основе определения равновесной плотности и эффективной сжимаемости при заданном соотношении твердого к жидкому минеральной гидросмеси, определена величина амплитуды смещения частиц гидросмеси при ультразвуковом воздействии: частота излучения 20 кГц и интенсивность ультразвука 2 и 5 Вт/см*"; частота излучения 20, 60, 100, 150 кГц и интенсивность ультразвука 10 Вт/см". Установлены зависимости амплитуды смещения частиц минеральной гидросмеси от давления ультразвука при соотношении масс минеральной составляющей и воды как 0,4 и 1,5.
2. Определены начальные параметры интенсивности излучения ультразвука, обеспечивающие заданные величины амплитуд колебательного смещения частиц минеральной гидросмеси в ультразвуковой волне при деформации от 10"4 до 10"6 м и частоте излучения ультразвука 20 кГц.
3. Обоснованы структура и принципы организации ультразвуковой дезинтеграции, содержащих мелкое золото, в том числе с размером частиц от 0,5 до 0,002 мм, высокоглинистых песков с разным типом пластичности в неводо-насыщенном и водонасыщенном состояниях и в гидросмеси и разработаны схемы с использованием менее энергозатратных систем работы.
4. На основе нового метода управления энергетическими параметрами ультразвукового излучения получена возможность осуществить настройку и управление процессом ультразвукового воздействия на гидросмесь [78, 150151, 154].
5. Исключение негативного воздействия от применения дополнительных агрессивных элементов позволяет существенно повысить экологическую безопасность процесса. Отсутствие реагентов в предлагаемой технологии не требует дополнительных площадей для складирования токсичных отходов и размещения отстойников, жесткого контроля остаточных концентраций сильных полиэлектролитов - кислот и систематической токсикологической оценки. Снижение токсичности выбросов позволит урегулировать уровень негативного воздействия, исключить аномальные ситуации. Усовершенствование технических функций оборудования обуславливает повышение технологической категории экологической безопасности. Использование процесса с ультразвуковым инициированием позволит решить проблему рационального природопользования, исключить геохимические техногенные аномалии. Полученные результаты расчета экологической эффективности применяемых процессов на основе ультразвука на двух участках Софийского и Соловьевского приисков подтвердило их существенные преимущества. Суммарный показатель геоэкологичности территории ГЭпт уменьшается на порядок, улучшается показатель интенсивности экологического нарушения среды установками.
6. Предложенные системы обеспечивают высокую надежность и безопасность работ, исключают предварительные анализы, связанные с исследованием эффективности процесса замещения ионов металлов для снижения коагуляции, сокращают экономический ущерб от нарушения почв и земель, ущерб от захламления - на 569,25 тыс. руб. в расчете на норматив стоимости освоения новых земель 345 тыс. руб. на 1 га.
7. Благодаря технической эффективности новых процессов с использованием ультразвукового воздействия дезинтеграция высокоглинистых песков будет проходить быстрее и эффективнее, увеличатся объемы переработки, снизятся потери и расширится уровень извлечения микрочастиц ценного компонента.
8. Окупаемость капитальных вложений и всех расходов при эксплуатации процесса с ультразвуковой дезинтеграцией - четыре с половиной года, рентабельность - 30,6 %. Расчет реализации предложенного процесса по сравнению с процессом, обеспечивающем гидродинамическую дезинтеграцию песков посредством комплекса ПГШ-50, показал превышение приведенной экономической эффективности процесса с ультразвуковым инициированием на 68,966 млн. руб., увеличение товарной продукции на 125,7 млн. руб., увеличение дисконтированной чистой прибыли на 30,9 млн. руб., увеличение рентабельности на 28,8%. По сравнению с процессом на основе избирательного воздействия полиэлектролитными комплексами приведенные затраты снижаются на 63,16 млн. руб., себестоимость добычи 1г золота снижается на 275,14 руб./г, капитальные вложения уменьшаются на 9,69 млн. руб., эксплуатационные затраты уменьшаются на 57 млн. руб и обеспечивается существенная прибыль.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертационной работе дано решение весьма актуальной научно-практической задачи - установление основных параметров ультразвуковых волн, позволяющих обеспечить эффективную дезинтеграцию высокоглинистых золотосодержащих песков россыпей, а также песчано-глинистой составляющей их гидросмесей. Получили развитие знания о воздействии ультразвука на высокоглинистые пески, приводящего к разрушению жестких структурных связей в золотосодержащих высокоглинистых песках и находящихся как в неводонасы-щенном, так и в водонасыщенном состояниях. В целях увеличения объемов добычи и сокращения потерь мелкого золота, а также повышения экологической безопасности при освоении высокоглинистых золотоносных россыпей научно обоснованы перспективные геомеханические и технологические методы, а также технические средства ультразвуковой дезинтеграции высокоглинистых песков в массиве и гидросмесей, в частности - полями рациональной ультразвуковой частоты.
Основные научные и практические результаты выполненной работы заключаются в следующем:
1. Установлены основные параметры эффективного ультразвукового воздействия на неводонасыщенные высокоглинистые пески, при этом выявлены: зависимости амплитудных значений колебательного смещения частиц в ультразвуковой волне от параметров ультразвукового воздействия и свойств данного минерального объекта различной пластичности; зависимости интенсивности ультразвукового излучения и амплитудных значений колебательной скорости частиц (в зоне влияния ультразвука) от волнового сопротивления высокоглинистых песков при заданных величине их деформации и физико-механических и структурных характеристиках.
2. Определены рациональные параметры интенсивности ультразвука, приводящие к разрушению жестких структурных связей неводонасыщенных высокоглинистых песков. При этом установлено, что их изменения, при одинаковой величине относительной деформации - |5'|=10" , находятся в зависимости от амплитудных значений смещения частиц, при которых максимальные расчетные нормальные и касательные напряжения оказываются выше их предельных значений и, как следствие, - фактически отличаются двукратным увеличением в зависимости от повышения пластичности; рациональные интервалы интенсивности ультразвука в низкопластичных песках при частоте излучения у ■j
20кГц составляют 7,9-8,3 Вт/см", среднепластичных - 16,3-18,8 Вт/см , высокопластичных - 32,4-33 Вт/см".
3. Установлено, что эффективность воздействия ультразвука на водона-сыщенные высокоглинистые пески находится в прямой зависимости от объемного содержания воды, оказывающего существенное влияние на изменение усредненной равновесной плотности, сжимаемости среды и скорости ультразвука. При этом выявлено, что в высокопластичных песках по сравнению со слабопластичными песками, при максимальном водонасыщении до 30 %, эффективность увеличивается в среднем до 7 раз.
4. Выполненная сравнительная оценка эффективности процесса ультразвукового воздействия на водонасыщенные и неводонасыщенные высокоглинистые пески позволила установить, что в высокопластичных водонасыщенных высокоглинистых песках (со средним содержанием воды от 15 до 30 %) уровень энергетических параметров ультразвукового поля (повышение результативности), приводящих к эффекту разрушения песков, снижается в 3-6 раз; в среднепластичных - в 2,3-3,8 раза; в слабопластичных - в 1,6-2,2 раза.
5. Аналитически установлены максимальные величины напряжений сжатия-растяжения и сдвига в зависимости от уровня водосодержания высокоглинистых песков (с разным типом пластичности) при инициировании ультразвуковым воздействием относительной деформации |&|=10~\ При этом выявлено, что инициируемые ультразвуковым воздействием деформации IS^IO"4 обеспечивают разрушение водонасыщенных и неводонасыщенных высокоглинистых песков, в том числе и с включениями гравия. Предпочтительнее подвергать ультразвуковому воздействию пески в водонасьиценном состоянии.
6. На основе сравнения максимальных численных значений напряжения сжатия-растяжения водонасыщенных высокоглинистых песков (формируемых при частоте ультразвука 20 кГц и интенсивности излучения ультразвука от 3,72 до 27,86 Вт/см") с нормативным предельным напряжением сжатия-растяжения для глинистых песков россыпей, установлено: максимальные расчетные нормальные составляющие напряжения превышают предельные напряжения разрыва в 3-15 раз в зависимости от водосодержания, а предельные напряжения сжатия песков с включениями гравия - в 2-9 раз; максимальные расчетные параметры напряжения сдвига, в зависимости от водосодержания, превышают предельные напряжения сдвига глинистых песков с гравием и без гравия — в 2,6-9 раз.
7. Определены величины параметров затухания интенсивности ультразвукового излучения (частотой 20 кГц) при его воздействии на высокоглинистые пески: при длине волны 0,1; 0,125 и 0,15м ослабление интенсивности в два раза происходит на расстоянии 0,74; 1,01 и 1,2 м, соответственно.
8. Разработана математическая модель образования дисперсоида, формируемого в гидросмеси при ультразвуковом воздействии, созданная с учетом изменения структурно-механических особенностей гидросмеси в зависимости от интенсивности излучения ультразвука, удельной поверхностной энергии дисперсной системы, волнового сопротивления гидросмеси и ряда других характеристик. Модель удовлетворительно согласуется с результатами экспериментальных исследований, выполненных в лабораторных условиях с использованием ультразвуковой установки модели ШВ150В и современных средств измерения на микроскопическом уровне.
9. Экспериментально обоснован механизм дезинтеграции и установлено, что направленное изменение физических параметров песчано-глинистой составляющей минеральной гидросмеси при ультразвуковом воздействии определяется зависимостью от интенсивности излучаемого потока энергии. Выявлена адекватность функциональных зависимостей изменения удельной поверхности частиц при воздействии ультразвука на минеральную гидросмесь, установленных теоретически и эмпирически.
10. Разработан метод оценки и предложен условный коэффициент трансформации песчано-глинистой составляющей гидросмеси, характеризующий качественные изменения системы ультразвукового воздействия на минеральную гидросмесь (после предварительного механического воздействия). Коэффициент трансформации позволяет учесть характеристики изменения состояния дисперсоида и обеспечить оценку возможности снижения интенсивности излучения ультразвука, что подтверждено экспериментально.
11. Определены величина амплитуды колебательного смещения частиц минеральной гидросмеси при ультразвуковом воздействии (частотой излучения 20 кГц); зависимость амплитуды колебательного смещения этих частиц от давления (при отношении масс минеральной составляющей к воде 0,4 и 1,5 или твердого к жидкому 3:7 и 3:2), а также максимальный уровень интенсивности излучения ультразвука, обеспечивающий заданные величины амплитуд колебательного смещения. Выполненные расчеты энергетических характеристик влияния ультразвука (давления и частоты излучения) на песчано-глинистую составляющую гидросмеси позволили уточнить и оценить механизм изменения ее физического состояния.
12. Выполнена укрупненная количественная оценка экономической и качественно-количественная оценка экологической эффективности разработки россыпей с использованием ультразвуковой дезинтеграции высокоглинистых золотосодержащих песков. Окупаемость капитальных вложений при этом снизится, рентабельность повысится. Существенное повышение экологической безопасности производства обеспечивается исключением из технологического цикла использования реагентов, сокращением ущерба от нарушения почв и земель.
Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Хрунина, Наталья Петровна, Хабаровск
1. Агранат Б.А. Ультразвуковая технология / Б.А. Агранат, В.И. Башкиров, Ю.И. Китайгородский, H.H. Хавский. М.: Металлургия, 1974. - 503 с.
2. Агранат Б.А. Основы физики и техники ультразвука / Б.А. Агранат, М.Н. Дубровин, H.H. Хавский, Г.И. Эскин. М.: Высш. шк., 1987. - 352 с.
3. Акустическая энциклопедия. — Электронный ресурс. — Режим доступа: http: // www.acoustic.ru.
4. Алексеев A.C. Вынужденные колебания трещиновато-блочных флюидонасыщен-ных слоев при вибросейсмических воздействиях / A.C. Алексеев, В.А.Цецохо, A.B. Белоносов. В.В. Сказка // ФТПРПИ. 2001. - № 6. - С. 3-12.
5. Арене В. Ж. Геотехнологические методы добычи полезных ископаемых. М.: Недра, 1975.-265 с.
6. Бойков О. Б. Разрушение горных пород ударными волнами // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2006. — Тематическое приложение: Физика горных пород. - С. 104-112.
7. Бархатов А.Н. Методика проведения измерений скорости звука. Электронный ресурс. - Режим доступа http: // fpribor.ru.user.
8. Баландин O.A. Модельные исследования разделения минеральных смесей в поле продольных волн / O.A. Баландин, И.И. Сафронова, C.B. Буслаева. В.Г. Черкасов // Материалы международного совещания «Плаксинские чтения 2002». - М.: Аль-текс, 2002.-С. 108-109.
9. Бархатов А.Н. Акустика в задачах / А.Н. Бархатов, H.B. Горская, A.A. Горюнов и др. М.: Наука. Физматлит, 1996. - 336 с.
10. Безухое Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. М.: Недра, 1961.
11. М.Бергер М.Т. Терригенная минералогия. М.: Недра, 1986. - 227 с.
12. Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике. М.: Изд-во. иностр. лит., 1957. - 726 с.
13. Беспалько A.A. Возбуждение электромагнитного излучения в слоистых горных породах при акустическом воздействии / A.A. Беспалько, P.M. Гольд, Л.В. Яворович, Д.И. Дацко // ФТПРПИ. 2003. - № 2. - С. 8-14.
14. Бетехтин А.Г. Курс минералогии. М.: Госгеолитехиздат, 1956. - 558 с.
15. Ъ.Богатин Ю.В., Швандар В.А. Оценка эффективности бизнеса и инвестиций. М.: Финансы, ЮНИТИ - ДАНА, 1999. - 254 с.
16. Бойко В.Ф. Интерпретация средствами гранулометрии процесса измельчения руд // Обогащение руд. 2002. -№ 6. - С. 14-17.
17. Бренер В.А., Жабин А.Б., Поляков A.B. Результаты исследования процесса разрушения горных пород струями воды сверхвысокого давления // Горное оборудование и электромеханика. 2006. - № 6. - С. 29-32.
18. Вакалова Т.В. Глины, особенности структуры и методы исследования / Т.В. Вака-лова, ТА. Хабас. В.И. Верещагин. Е.Д. Мельник. Томск: Изд-во ТПУ, 1998. -121 с.
19. Верховский А.М, Виноградов H.H., Арутюнов В.М. Исследование кинетики процесса отсадки // Изв. вузов. Горный журнал. 1959. - № 10. - С. 141 - 148.
20. Владимирский В.И., Иванов В.Н., Приемский Н.Д. Мезоскопический уровень пластической деформации // Физика прочности и пластичности. Л.: Наука, 1986.
21. Войткевич Г. В. Краткий справочник по геохимии. М.: Недра, 1977. - 184 с.
22. Гаврилов Г.Н., Егоров А.Л., Коровин С.К. Электрогидроимпульсная технология в горном деле и строительстве. М.: Недра, 1991. - 127 с.
23. Гальперин A.M. Геомеханика открытых горных работ: Учебник для вузов. М.: Из-во МГГУ, 2003. - 473 с.
24. Голъдин С.В. Сейсмические волны в анизотропных средах. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. - 375 с.
25. Гольдштейн М.Н., Царьков A.A., Черкасов И.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. М.: Транспорт, 1981. - 320 с.
26. Голялшна И.П. Ультразвук. М.: Сов. энцикл., 1979.-400 с.
27. Гусев Е. Л. Об оптимальном синтезе слоистых неоднородных структур // Акустический журнал. 2002. - Том 48. - № 3. - С. 325-330.
28. Дзюба В.П. Скалярно-вею орные методы теоретической акустики. Владивосток: Дальнаука, 2006. - 194 с.
29. ЪО.Дорохов Н.М., Ершов В.А. Опыт вовлечения террасовых россыпей в попутную разработку дражным способом // Горный журнал. 2006. - № 10. - С. 35-39.
30. Ъ \ .Екименков Е.С., Волков А.Б. Оценка работоспособности роторно-ковшовых рыхлителей земснарядов // Вестн. Твер. Гос. гехн. ун-та. 2006. - № 8. - С. 176-179.
31. Ефимов В.П. Оценка начальной энергии активации разрушения по измерению трещиностойкости горных пород // Физико-техн. пробл. разраб. полезн. иск. -2004.-№ 5.-С. 90-94.
32. Жабин А.Б., Головин К.А., Поляков A.B. Разрушение горных пород импульсными высокоскоростными струями воды // Горное оборудование и электромеханика. -2006. № 4. - С. 43-46.
33. Зарембо Л.К., Тимошенко В.И. Нелинейная акустика. М.: Изд-во МГУ, 1984. -104 с.
34. Ибрагимов Н.Х., Рудеико О.В. Принцип априорного использования симметрии в теории нелинейных волн // Акустический журнал. 2004. - Т. 50. - № 4. - С. 481453.
35. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов: Справочник. В 6-и кн. / под ред. Э.К. Буренкова. М.: Недра, 1994. - Кн. 1: s-элементы. - 304 с.
36. Иванов В.Ю. Особенности возможных механизмов разупрочнения руд при их импульсной электромагнитной обработке // Сборник научных трудов студентов магистратуры МГГУ: под ред. Б. И. Федунца. М.: МГГУ, 2006. - Вып. 6. - С. 283287.
37. Инструкции по разработке многомерзлых россыпей подземным способом: РД 06326-99: утв. Постановлением Госгортехнадзора России 18.11.99, №84; ввод, в действие с 1.06.2000.
38. Кавчик Б.К. Выбор промывочного прибора на основе расчетов потерь золота с эфелями // Золотодобыча. 2008. - апрель (№ 113). - С. 11-16.41 .Кавчик Б.К. Опыт успешной добычи россыпного золота // Золотодобыча. 2007. -июнь (№ 103).-С. 13-19.
39. Коврижных A.M. О жесткопластической модели деформирования и разрушения горных пород // ФТПРПИ. 2003. - № 2. - С. 15-29.
40. A3.Контекстный справочник. Физические свойства. Электронный ресурс. Режим доступа: http: // go.mail.ru/search.
41. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Паука. - Гл. ред. физ. мат. лит., 1984.
42. Крупская Л. Т. Экологические основы рационального землепользования при освоении россыпных месторождений Дальнего Востока / JT.T. Крупская, Ю.А. Мамаев, Н.П. Хрунина и др. Владивосток: Дальнаука, 1997. — 78 с.
43. Крутое В.И., Грушко И.М., Попов В.В. Основы научных исследований: Учеб. для техн. вузов / под ред. В. И. Крутова, В. В. Попова. М.: Высш. шк., 1989. - 400 с.
44. Курленя М.В., Вострегюв А.Г., Кулаков Г.И., Яковицкая Г.Е. О прогнозе разрушения горных пород на основе регистрации импульсов электромагнитного излучения // ФТПРПИ. 2001. - № 3. - С. 41-52.
45. Куторрин В.И. Оценка полноты использования запасов при отработке россыпных месторождений благородных металлов // Руды и металлы. 2004. - № 1.- С. 43-50.
46. Лавриков С.В., Микенина O.A., Ревуженко А.Ф. Моделирование процессов деформирования массива горных пород с использованием методов пеархимедового анализа // ФТПРПИ. 2008. - № 1. - С. 3-16.
47. Ландау Л.Д. Лафшиц Е.М. Теоретическая физика. Гидродинамика. М.: Наука, 1965.-Т. VI.
48. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: Изд-во АН СССР, 1952.
49. Лесогор А.П. Методика определения размеров ущерба от деградации почв и земель № 15-м. Госком. по охр. окр. среды Хабаровского края.
50. Лешков В.Г. Разработка россыпных месторождений. — М.: Недра, 1985. — 568 с.
51. Максимов Г.А., Ларичев В.А. Распространение короткого импульса в среде с резонансной релаксацией. Точное решение // Акустический журнал. 2003. Т. 49. - № 2.-С. 656-666.
52. Мамаев Ю.А. Проблемы добычи золота из россыпных месторождений Дальнего Востока па современном этапе // Научно-технические проблемы освоения минеральных ресурсов на Дальнем Востоке: сб. Владивосток: Дальнаука, 2000. — С. 712.
53. Мамаев Ю.А. Проблемы добычи золота из россыпей Дальнего Востока на современном этапе / Ю.А. Мамаев, А.П. Ван-Ван-Е, B.C. Литвинцев и др. II Добыча золота. Проблемы и перспективы: сб.науч. тр. / ИГД ДВО РАН. Хабаровск. 1997. -С. 13-23.
54. Мамаев Ю.А. Проблемы рационального освоения золотороссыпных месторождений Дальнего Востока (геология, добыча, переработка) / Ю.А. Мамаев, А.П.Ван-Ван-Е, А.П. Сорокин, B.C. Литвинцев, A.M. Пуляевский. Владивосток: Дальнау-ка, 2002. - 200 с.
55. Мамаев Ю.А., Хрунина Н.П. Определение оптимальных параметров ультразвукового излучения при воздействии на краевые зоны золотосодержащих песков россыпей // Изв. вузов. Горный журнал. 2008. - № 6. - С.71-74.
56. Мамаев Ю.А., Хрунина Н.П. Определение оптимальных начальных параметров звукового воздействия на пульпу в зумпфовом накопителе при открытой разработке высоко глинистых россыпей // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009.-№ 7. - С. 187-191.
57. Мамаев Ю.А., Хрунина Н.П. Перспект ивы освоения глинистых россыпей Приамурья // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. - ОВ 5. - С. 4757.
58. Мамаев Ю.А., Хрунина Н.П. Экспериментальные исследования эффективности ультразвукового воздействия на песчано-глинистую золотосодержащую породу после механической активации // Горный информационно-аналитического бюллетень. 2007. - ОВ 9. - С. 357-367.
59. Машинский Э.И. Экспериментальные соотношения напряжение-деформация и амплитудная зависимость скоростей волн в осадочных породах // ФТПРПИ. — 2003. -№ 1. С. 10-17.
60. Методика разведки россыпей золота и платиноидов. М.: ЦНИГРИ, 1992. - 286 с.
61. Миренков В.Е. Контактные задачи в механике горных пород // ФТПРГ1И. 2007. -№ 4. - С. 36-48.
62. Миренков В.Е. О возможности разрушения подработанных пород в массиве // ФТПРПИ. 2009. - № 2. - С. 10-17.
63. Михайлов А.Г. Геотехнологическая подготовка россыпных месторождений к разработке ударно-акустическими способами: автореф. дис. . д-ра. техн. наук. М. ИПКОН РАН, 2002. - 36 с.
64. Мэзон У. Физическая акустика / под ред. У. Мэзона. Т. 2. М.: Изд-во ин. лит. 1968.-487 с.
65. Ш.Назаров Л.А., Назарова Л.А., Козлов A.M. Синтез гармонического поля с заданными характеристиками в массиве горных пород с помощью вибрационных источников // ФТПРПИ. 2004. - № 1. - С. 3-12.
66. Наймушин A.C., Штреслер К.А., Овинников В.А. Об экономической целесообразности отработки высокоглинистых россыпей // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2007. № 10. - С. 62 - 67.
67. Непомнящий Е.А. Расчет показателей процессов грохочения и отсадки // Обогащение руд. 1963. -№ 6. - С. 20-23.
68. Николаевский В.Н. Механика пористых и трещиноватых сред. — М.: Недра, 1984. -232 с.
69. Новицкий Б.Г., Анисимова В.А. Выбор оптимальных условий для ультразвукового диспергирования суспензий. — М.: Ультразв. техн., 1965.
70. SI. Опарин B.H. Методы и измерительные приборы для моделирования и натурных исследований нелинейных деформационно-волновых процессов в блочных массивах горных пород / ИГД СО РАН. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2007. - 320 с.
71. Осипов В.И., Соколов В.Н., Румянцева H.A. Микроструктура глинистых пород. -М.: Недра, 1989.-212 с.
72. Ю.Пат. 1559503. РФ. Установка для обогащения песков россыпей / Мамаев Ю.А., Хрунина Н.П. 1994. - Бюл. №11.
73. Пат. 2186626, РФ. Установка для извлечения ценных минералов / Хрунина H.H. -2002. Бюл. № 22.91 .Пат. 2186627, РФ. Установка для извлечения мелких фракций ценных минералов из сульфидосодержащих руд и россыпей / Хрунина Н.П. 2002. - Бюл. № 22.
74. Пат. 2200629, РФ. Грохот дезинтегратор с интенсификацией кавитации комбинированным воздействием ультразвука / Хрунина Н.П. - 2003. - Бюл. № 8.
75. Пат. 2200630, РФ. Автоматическая установка для обогащения руд и россыпей / Хрунина Н.П., Мамаев Ю.А., Щербунов А.И. 2003. - Бюл. № 8.
76. Пат. 2203148, РФ. Грохот / Хрунина Н.П., Мамаев Ю.А. -2003. Бюл. № 12.
77. Пат. 2204441, РФ. Перерабатывающий геотехнологический комплекс / Хрунина H.H. Мамаев Ю.А. 2003. - Бюл. № 14.
78. Пат. 2209974, РФ. Геотехнологический комплекс с многоступенчатой дезинтеграцией / Хрунина H.H. Мамаев Ю.А. 2003. - Бюл. № 22.
79. Пат. 2214866, РФ. Способ промывки золотоносных песков при использовании волн различной физической природы / Бахарев С. А. 2003.
80. Пат. 2214867, РФ. Способ извлечения мелких зерен полезного компонента при разработке песков глинистых россыпей и валунчатых окисленных руд кор вывер-гивания / Галайко В.В., Галайко A.B. и др. 2003.
81. Пат. 2231390, РФ. Ультразвуковой обогатительный комплекс / Хрунина Н.П. -2004. Бюл. № 18.
82. Пат. 2231392, РФ. Обогатительный комплекс / Хрунина Н.П. 2004. - Бюл. № 18.
83. Пат. 2234376, РФ. Многоуровневая установка для дезинтеграции глинистого материала / Хрунина Н.П. 2004. - Бюл. № 23.
84. Пат. 2272139, РФ. Геотехнологический комплекс скважинной гидродобычи с ультразвуковым инициированием / Хрунина Н.П. 2006. - Бюл. № 8.
85. Пат. 2272140, РФ. Гео технологический комплекс скважинной гидродобычи / Хрунина Н.П., Мамаев Ю.А. 2006. - Бюл. № 8.
86. Пат. 2273522, РФ. Способ промывки золотоносных песков при использовании волн различной физической природы / Бахарев С. А. 2006.
87. Пат. 2276727, РФ. Способ управления процессом трансформации золотосодержащей породы / Хрунина Н.П., Мамаев Ю.А. 2006. - Бюл. № 14.
88. Пат. 2325530, РФ. Геотехиологический комплекс для разработки золотосодержащих россыпей / Литвинцев B.C., Хрунина Н.П. Мамаев Ю.А., Секисов Г.В., Стратечук О.В. 2008. - Бюл. № 15.
89. Пат. 2325531, РФ. Геотехнологический комплекс для разработки золотосодержащих россыпей / Хрунина Н.П., Мамаев Ю.А., Литвинцев B.C., Секисов Г.В. -2008.-Бюл. № 15.
90. Пат. 2325532, РФ. Геотехнологический комплекс для разработки золотосодержащих россыпей / Литвинцев B.C., Хрунина Н.П., Мамаев Ю.А., Секисов Г.В. -2008.-Бюл. № 15.
91. Пат. 2325533, РФ. Геотехиологический комплекс для разработки золотосодержащих россыпей / Хрунина H.H., Мамаев Ю.А., Литвинцев B.C., Секисов Г.В. — 2008. Бюл. № 15.
92. Пат. 2343004, РФ. Геотехнологический комплекс с гидродинамическим и лазерным инициированием / Хрунина H.H., Мамаев Ю.А. 2007. - Бюл. №1.
93. Пат. 2343005, РФ. Геотехнологический комплекс с аэрогидродинамической активацией / Хрунина Н.П., Мамаев Ю.А. 2009. - Бюл. №1.
94. Пат. 2344294, РФ. Гидротранспортирующая напорная система со статическим кавитатором / Хрунина Н.П., Мамаев Ю.А. 2008. - Бюл. № 2.
95. Пат. 2392436, РФ. Способ разупрочнения и дезинтеграции глинистых песков мелкозалегающих россыпей / Хрунина Н.П., Мамаев Ю.А. — 2010,- Бюл. №17.
96. Пат. 2392054,РФ. Способ разупрочнения и дезинтеграции глинистых песков и твердой составляющей гидросмеси / Хрунина Н.П., Мамаев Ю.А.-2010.-Бюл. № 17.
97. Подрабкнек М.Р., Применение гидравлических экскаваторов при отработке россыпей со сложным строением / М.Р. Подрабинек и др. // Разработка россыпных месторождений: межвуз. сб. науч. тр. М.: МГРИ, 1989. - С. 21-28.
98. Поль Р.В. Механика, акустика и учение о теплоте. М.: Наука, 1971.
99. Проект горных работ при разработке россыпей золота бассейна реки Б. Бур-гали и реки М. Бургали на 1996-1999 годы. Благовещенск: ГЗП «Геозол». 1996.
100. Профос П. Измерения в промышленности. Справ, изд. В 3-х кн. Кн. 1. Теоретические основы. -М.: Металлургия. 1990. 492 с.
101. Ребиндер П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Физико-химическая механика: Избранные труды. М.: Наука, 1979. - 384 с.
102. Розенберг Л Д.) Физика и техника мощного ультразвука. Источники мощного ультразвука. М.: Наука, 1967. - кн. 1. - 268 с.
103. Сорокин А.П. Атлас основных золотороссыпных месторождений юга Дальнего Востока и их горно-геологические модели / А.П. Сорокин, А.П. Ван-Ван-Е, В.Д. Глотов и др. Владивосток, Благовещенск, Хабаровск: ДВО РАН, 2000. - 334 с.
104. Степанов Г.П., Анализ работы земснарядов с эжекторным породозаборным устройством / Г.П. Степанов, Г.З. Карандаев, Н.М. Сазонов, С.М. Сазонов // Горный журнал. 2006. - № 8. - С. 73-75.
105. Стефанов Ю. П. Численное моделирование деформирования и разрушения образцов песчаника // ФТПРПИ. 2008. - № I. - С. 69-79.
106. Таракановский В.И. К вопросу сохранения и увеличения россыпной золотодобычи в России // Горный журнал. 2006. - № 10. - С. 35-39.
107. Технология A WS (США) Электронный ресурс. Режим доступа: http ://usp/ vidikon-group.ru/gencral/oil
108. Троицкий B.B. Промывка полезных ископаемых. — М.: Недра, 1978.
109. Удельная теплоемкость. Электронный ресурс. - Режим доступа: http: // uww.mgopu.ru /YOURNAL/lO-yashkichev.dos.
110. Ушаков И.Е. Шишкин И.Ф. Радиолокационное зондирование гидроакустических возмущений морской поверхности. Письма в «Журнал технической физики».- 1999. Т. 25. - Вып. 18.
111. Физические величины: справ. / А.П. Бабичев, H.A. Бабушкина, A.M. Братков-ский и др.; под ред. И. С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М: Энергоатомиздат. 1991.- 1232 с.
112. Фролов Ю. Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. М.: Химия, 1982. - 399 с.
113. Хайкин С.Э. Физические основы механики. М.: Наука, 1971.
114. Хван A.B. Применение СВЧ энергии в технологии переработки золотосодержащих руд // Конгресс обогатителей стран СНГ: Материалы Конгресса (Москва, 19 -21 марта, 2003. В 2-х т.) М.: Альтекс, 2003. - Т. 2. - С. 81-83.
115. Хрунина Н.П. Лазерное инициирование для разрушения и направленного изменения свойств горных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень. -2008.-№5.-С. 263-269.
116. Хрунина Н.П. Математическое моделирование процесса образования новых поверхностей при ультразвуковом воздействии на песчано-глинистую породу в воде // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2008. № 2. — С. 151-155.
117. Хруннна Н.П. Новые геотехнологические комплексы для направленного изменения свойств и состояния пород посредством механического воздействия и ультразвукового излучения // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2007. OB 16.-С. 311-324.
118. Хрунина Н.П. Новые установки для обогащения золотосодержащих песков россыпей // Добыча золота. Проблемы и перспективы: Доклады научно-техн. конф. (25-27 нояб. 1997г.). Хабаровск: ИГД ДВО РАН, 1997. - С. 215-222.
119. Хрунгта H. П. Физические методы интенсификации процессов горного производства при золотодобыче // Горный информационно-аналитический бюллетень.-М.: МГГУ. 2005. - Тематическое приложение: Дальний Восток. - С. 334-341.
120. Цай Б.Н. Физические аспекты механизма разрушения горных пород / Цай Б.Н. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2004. - № 1. - С. 72-73.
121. Цытович H.A. Механика фунтов. М.: Высшая школа, 1983 - 288 с.
122. Шемякин С.А. Обоснование эффективных технологий открытых горных работ на основе совершенствования процесса выемки пород: дис. д-ра техн. наук. Хабаровск: Институт горного дела ДВО РАН, 2004. - 292 с.
123. Шгто H.A. Основы учения о россыпях. 2-е изд., перераб. и доп. / H.A. Шило. -СВКНИИ ДВНЦ АН СССР. - М.: Наука, 1985.
124. Шорохов С.М. Технология и комплексная механизация разработки россыпных месторождений / С. М. Шорохов. М.: Недра, 1973. - 765 с.
125. Шульгин А. И. Акустическая технология в обогащении полезных ископаемых / Шульгин А.И., Л.И. Назарова, В.И. Рехтман и др.; под ред. B.C. Ямщикова. М.: Недра, 1987.-232 с.
126. Электронный ресурс. ОАО Иргиредмет.
127. Ялтанец И.М. Переработка горных пород с использованием средств гидромеханизации / Ялтанец И.М. и др. М.: Изд-во МГУ, 2006.
128. Ямщиков B.C. Волновые процессы в массиве горных пород. М.: Недра, 1984.271 с.
129. Использование материалов исследований в учебном процессе позволяет повысить качество подготовки специалистов и приобщить студентов к научно1. С.В. Шалобанов
130. УТВЕРЖДАЮ» Директор ИГД ДВО РАНрофессораев003 г.1. УТВЕРЖДАЮ» Ректор ХГТУд-р те:
131. УТВЕРЖДАЮ» Исполнительный директор Ассоциации артелейстарателей • «Х^баровскзолото»• .у'1'v
-
Хрунина, Наталья Петровна
-
кандидата технических наук
-
Хабаровск, 2011
-
ВАК 25.00.20
- Обоснование эффективных способов дезинтеграции высокоглинистых песков при открытой разработке россыпных месторождений благородных металлов
- Обоснование эффективной технологии освоения высокоглинистых золотоносных месторождений Центральной Сибири
- Изыскание способов предварительной подготовки глинистых песков для повышения эффективности их дезинтеграции
- Геотехнологическая подготовка россыпных месторождений к разработке ударно-акустическими способами
- Обоснование технологических параметров предварительной подготовки глинистых песков при бульдозерной разработке россыпных месторождений
