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Gleichzeitiger Abbau sekundärer Lagerstätten von Sehwermetallen und Ausbau von Wasserspeiehern.
Die Erfindung betrifft die allmähliche Ausgestaltung von Wasserläufen, die sekundäre Lagerstätten von Schwermetallen durchziehen, zu Speichern des Kraftwerkes dadurch, dass ein Bagger. den Grund waagrecht stromaufwärts abgrabend, immer tiefer in das ansteigende Gelände, somit auch in die darunterliegenden metallführenden Schichten eindringt, dabei Durchflussprofil und Länge dieses Oberwassergrabens vergrössert und zugleich mit der Förderung des metallhaltigen und tauben Geschiebes den
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das schwere Metall und auf einer weiteren Strecke den leichteren Sand zur Ablagerung am Grunde zwingt, also auch von einer Schädigung der Turbinenschaufeln abhält.
Von Zeit zu Zeit fährt der Bagger oder ein besonderer Saugbagger stromabwärts, um den nun höher konzentrierten metallhaltigen Sand samt dem Wasser zu fördern und erforderlichenfalls in eine neben dem Oberwassergraben geführte Rinne zu entleeren, in der eine weitere Konzentration des Metalls bzw. Abscheidung des Sandes erfolgt.
Die Ausbeutung der sekundären Lagerstätten von Schwermetallen hat vor dem Bergbau den Vorteil voraus, dass die Natur am Grunde der Flusstäler im Laufe der Jahrtausende bereits eine erste Konzentration des Metallgehaltes bewirkt hat.
In der Zeichnung veranschaulicht Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Oberwassergraben, welcher in der Folge kurz Absetzkanal genannt wird, und Fig. 2 die Draufsicht. Fig. 3 stellt den Saugkorb des Saugbaggers dar.
Um bei einer Kanalbreite, welche die ursprüngliche Breite des betreffenden Wasserlaufes nicht oder nur wenig übersteigt, einen möglichst grossen Durchflussquerschnitt, also geringe Strömung, zu erreichen sowie einen grossen Speicherraum zu schaffen, wird der Wasserlauf vertieft, allenfalls auch am stromabwärtigen Ende des Kanals über das umliegende Gelände hochgestaut. Hiezu dient zunächst die abschliessende Mauer S, an welche zweckmässig das Kraftwerk mit Niederdruckturbinen für den Eigenbedarf der Anlage unmittelbar angebaut wird, wenn der Fluss im weiteren Verlauf kein ausnutzbares Gefälle liefert. Die Zeichnung stellt den zweiten Fall dar, in welchem ein nachfolgendes Gefälle mit Hilfe des bei 0 abzweigenden Oberwasserkanals oder-stollens ausnutzbar ist. Hier kann die Aufdämmung auch unterbleiben, wenn das nach 0 folgende Gefälle genügend gross ist.
Die Seitenmauern M des Grabens müssen zumindest so weit gegen stromaufwärts vorgebaut werden, bis ihre Oberkante die Fläche des umliegenden Geländes schneidet. Auf der Oberkante einer dieser Mauern ist das Geleise einer Materialbahn E verlegt, welche den gebaggerten Schotter, den goldhaltigen und den tauben Sand den Bunkern ober der Aufbereitungsanlage. A. zuführt. Letztere wird zweckmässig einerseits an die Mauer M, anderseits an das allenfalls an die Mauer S anschliessende Niederdruckkraftwerk angebaut, damit die Aufbereitungsmaschinen unmittelbar durch eine Transmission betrieben werden können.
Die Oberkante der Mauern M ist waagrecht oder steigt zweckmässig stromaufwärts ein wenig an, u. zw. weniger als das Gelände, damit der gegen die Stromrichtung des Flusses fahrende meist nicht beladene Zug bergauf, der in der Stromrichtung zurückfahrende beladene Zug hingegen bergab fährt, so dass ein Leistungsausgleich zwischen Hin-und Rüekfahrt erzielt wird.
Findet ein Schwimmbagger Anwendung, so genügen von dort an, wo die Mauern M unter das Gelände eintreten, zur Sicherung der Böschung Wände aus Spundwandbohlen. Wird hingegen, wie auf der Zeichnung dargestellt ist, ein Baggerkran verwendet, dessen je eine Schiene auf einer der Mauern M verlegt ist, so müssen in entsprechenden Abständen ausserhalb der beiden Spundwände betonierte
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Pfeiler hergestellt oder Betonpfähle eingerammt werden, welche geeigneten, die Schienen des Krans sowie der Materialbahn E tragenden Trägern als Auflage dienen.
Das gezeichnete, auf den Mauern M fahrende Gerüst des Baggerkrans trägt quer zur Flussrichtung in bekannter Weise Schienen für eine Laufkatze, auf welcher der Eimerkettenbagger B montiert ist.
Indem er die Sohle des Kanals genau waagrecht weiter fortsetzt, fördert er das durch das Wasser stets neu hinzugetragene Geschiebe und nach dessen Beseitigung auch die alten abgelagerten Schichten und versieht nebenbei seine an Maschinenleistung leichteste, jedoch für das erfindungsgemässe Verfahren wichtigste Funktion, indem er den zwischen den Schottersteinen befindlichen Sand aufrührt. Beim Aufsteigen der mit zahlreichen kleinen Öffnungen versehenen Eimer fliesst der Sand mit dem Wasser ab und wird auf die ganze Tiefe des erweiterten Flussprofils gleichmässig verteilt. Hiezu tritt noch jener feine Sand, welchen das rasch strömende Wasser stromaufwärts des Baggers, besonders bei höheren Wasserständen, schwebend mitführt.
Das ausgebaggerte Kanalprofil muss im Verhältnis zur zufliessenden mittleren Wassermenge so gross bemessen werden, dass die Strömung möglichst klein, also durchschnittlich etwa 0-2 m in der Sekunde beträgt, damit auch die kleinsten Metallplättchen in geringer Entfernung vom Bagger zu Boden sinken. Der Beginn der Ablagerung kann dort angenommen werden, wo das Lot L an der Austrittsstelle der Baggereimer aus dem Wasser die Kanalsohle trifft. Der leichte Sand wird durch die Strömung von der lotrechten Bewegungsrichtung, welche er im ruhenden Wasser hätte, um einen grossen Winkel, beispielsweise 88 , parallel zur strichpunktierten Geraden g abgelenkt. Die äusserste Grenze seiner Ablagerung bildet der Schnittpunkt der Geraden g mit der Sohle.
Fällt er nach entsprechender Betriebsdauer stromaufwärts der Staumauer S, welcher Zustand nach der gezeichneten Darstellung noch nicht erreicht ist, so sind die Turbinen von diesem Zeitpunkt an von der Zerstörung durch den Sand gesichert. Die Klärung des Wassers ist vollkommen, so dass sich besondere, kostspielige Kläranlagen erübrigen. Die Senkungsbahnen der Metallteilchen werden ungefähr umgekehrt proportional den spezifischen Gewichten des Sandes und Metalls um einen kleineren Winkel (1., also nach der Begrenzungsbahn G, von der Lotrechten abgelenkt und gelangen nur bis zum Schnittpunkt von G mit der Kanalsohle.
Hier vollzieht sich eine weitere Konzentration des Metalls, weil auf dessen kurze Absetzstrecke nur ein geringer Bruchteil der gesamten Sandmenge entfällt.
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eine seitliche Rinne in die Wagen der Materialbahn E, die es ihrerseits in die entsprechenden Bunker der Aufbereitungsanlage A entleeren. Dort wird es für den Weiterbau (Erhöhung) der Mauern M bzw. der im Einschnitt anschliessenden Mauerpfeiler oder Betonpfähle sowie für die in den bereits abgebauten Abzweigungen in seitliche Zuflüsse des Absetzkanals herzustellenden Staumauern und schliesslich für fremde Bauten und Strassenherstellungen verarbeitet.
Arbeitet jedoch der Bagger gerade in Schichten, deren Geschiebe einen hinreichenden Goldgehalt aufweist, so wird dasselbe normal für die Goldgewinnung aufbereitet und allenfalls zusammen mit dem goldhaltigen Sand aus dem Absetzkanal weiter konzentriert.
Zweckmässig, wäre die Laufkatze neben dem Eimerkettenbagger auch mit einem Greifbagger zwecks Hebung ganz grosser Steine auszurüsten.
Der unmittelbar hinter dem Bagger abgelagerte goldhaltige sowie der anschliessende taube Sand würde durch einen Eimerketten-oder Löffelbagger allein infolge der geringen Höhe der Schichte nur unvoll- ständig erfasst werden, während dies ein Saugbagger bedeutend vollständiger besorgt und in Anbetracht der geringen Förderhöhe nur wenig Leistung verbraucht. Auch liefert er bereits das Wasser mit, das für ein allfälliges weiteres Absetzverfahren ohnedies benötigt wird, und vermag weiters mit einem entsprechend ausgebildeten Saugkorb in das Geschiebe am Grunde des Kanals einzudringen.
Eine ebene Betonsohle am Kanalgrund herzustellen wäre nämlich nicht nur kostspielig, sondern auch mit Verlust von Metall verbunden, welches durch die gesteigerte Strömung starker Hochwasser von einer glatten Fläche immerhin weggetragen werden könnte, während die kleinen Körnchen und Plättchen zwischen den Schottersteinen davor grösstenteils geschützt sind. Der am stark verbreiterten unteren Flansch des Saugrohres gemäss Fig. 3 angeschraubte Saugkorb ist am Umfang scheibenförmig gestaltet, während der mittlere Teil nach einer gegen unten zu stetig gekrümmten Kurve in eine Spitze ausläuft.
Dieser Drehkörper weist in der Richtung seiner Erzeugenden aussen Rippen l'auf, welche die umliegenden Steine von der Berührung der zwischen den Rippen gelegenen engen Sauglöcher abhalten und den Zutritt der nötigen Wassermengen sichern. Allenfalls kann der an sich senkbare Saugkorb überdies drehbar eingerichtet werden, um nach jedem Absenken den im umliegenden Geschiebe verlagerten Sand zu lockern.
Der Saugbagger z könnte natürlich auf einem Schiff als Schwimmbagger untergebracht oder mit einem das vorhandene Geleise benutzenden Fahrgestell zu einem selbständigen Baggerkran zusammengebaut werden, der wesentlich leichter verfahrbar wäre als der Eimerkettenbagger. Nachdem aber die Schichten des goldhaltigen und tauben Sandes auf der Kanalsohle verhältnismässig langsam wachsen, und überdies gegen das untere Ende des Absetzkanals stetig abnehmen, wäre dieser Saugbagger-falls nicht gleichzeitig an mehreren Abzweigungen in seitliche Zuflüsse gefördert wird-nicht genügend ausgenutzt, daher gemäss der Zeichnung Fig. 1 und 2 zweckmässiger auf dem Eimerkettenbagger aufzustellen.
Dieser Doppelbagger hätte dann abwechselnd mittels der Eimerkette Geschiebe oder mittels der Saug-
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stätten kann hier der Raubbau beliebig weit getrieben werden, weil der Goldgehalt im Sand stromabwärts des Baggers stetig abnimmt.
Um die Metallablagerung vor störenden Einflüssen zu bewahren, können in eine oder in beide Mauern M Kanäle k eingebaut werden, welche seitliehe Zubringer gesondert ableiten oder den Absetzkanal bei übermässigen Hochwässern entlasten.
Die vorliegende Anordnung bietet ohne nennenswerte Mehrkosten Gelegenheit, die Metallkonzentration im Sand nötigenfalls noch durch ein zweites Absetzverfahren zu erhöhen, indem eine hauptsächlich für die Förderung des Saugbaggers bestimmte schmale Absetzrinne R aussen an einer (oder beiden) Staumauern M und im anschliessenden Einschnitt an dessen seitlichen Böschungen verlegt wird.
Vom oberen Ende des bereits gebaggerten Kanalstückes bis zur jeweilig äussersten Ablagerungsgrenze des Metalls, wobei sicherheitshalber mit Rücksicht auf stärkere Strömung und sonstige Einflüsse ein Mehrfaches der theoretischen Ablagerungsstrecke-beispielsweise bis zur strichlierten lotrechten Geraden I anzunehmen ist, erhält sie ein grösseres Gefälle, als es der natürliche Flusslauf hätte, um zu verhindern, dass sich bereits dort Metall oder Sand absetzt. Von jener Grenze abwärts ist ein wesentlich kleineres
Gefälle vorgesehen und zu Beginn desselben einige Schwellen/i,/a, g usw. am Boden der Rinne eingebaut, vor denen das schwere Metall aufgehalten wird.
Die Abstände dieser Schwellen 1 müssen mindestens so gross sein, dass die von der vorhergehenden Schwelle erzeugten Wirbel verschwunden, also die Stromfäden wieder parallel sind. Die verhältnismässig kleine Rinne lässt sich im Bereich der Schwellen leicht gegen Diebstahl verschliessen. Diese Massnahme ist stromabwärts des Gefällbruches bei l überflÜssig, weil sich dort nur mehr tauber Sand absetzen kann. Der Umstand, dass diese Strecke das gleiche oder geringere Gefälle haben soll als das umliegende Gefälle, bringt es mit sich, dass die Rinne R überall in der nächsten Nähe des Geleises der Materialbahn E verläuft, so dass das abgesetzte Gut bequem in die Wagen der letzteren umgeladen werden kann.
Der taube Sand kann nämlich durch eine von der Materialbahn nachgezogene, genau in die Rinne R passende Schaufel gesammelt, also in grösseren Abständen umgeschaufelt werden, wozu wenige Arbeiter ausreichen. In demselben Mass, als der Bagger stromaufwärts vordringt, verschieben sich auch die Grenzen der Ablagerung und verlangen, dass auch der Gefällsbruch bei I mitfolgt. Demnach wird die ganze Rinne etwa einmal im Jahre um die Strecke des jährlichen Baggerungsfortschrittes stromaufwärts verlegt werden müssen, was bei entsprechender Einrichtung ihrer Stützen nicht schwierig ist. Das jeweilige untere Ende der Rinne R kann zweckmässig bei m in den Kanal eingeleitet werden. Das Verfahren ergibt auch dann eine hohe Konzentration des Metalls, wenn sie im primären Vorkommen und in der sekundären Ablagerung gering ist.
Der Unterschied besteht haupt- sächlich in der Zahl der jährlichen Abhebungen der konzentrierten Sande.
In der Aufbereitung aus metallhaltigem Geschiebe künstlich hergestellter Sand wird von der Materialbahn an den jeweiligen Standort des Saugbaggers gefahren und dessen gefördertem Wasser beigemengt.
Wesentlich ist die allmähliche billige Herstellung der als Abfallerzeugnis der Goldwäscherei zurückbleibenden Speicherbecken für das eigene sowie für alle unterliegenden Kraftwerke. Flusssysteme in Tälern mit erwiesenen sekundären Lagerstätten werden gemäss vorstehendem Verfahren nachfolgend abgebaut und ausgebaut.
Beim Fortschreiten der Vertiefung wird der Kanal zuerst in den stromabwärtigen Zufluss abgezweigt, dessen Grund sekundäre Lagerstätten enthält, u. zw. so weit bergwärts, bis entweder die Lagerstätte erschöpft oder der Einschnitt bereits so tief ist, dass sich das Abgraben und Sichern der Böschung nicht mehr lohnt. Nun wird die Baggerung und Metallwäscherei dort eingestellt, um im Hauptfluss bis zu dem nächsten Nebenfluss fortgesetzt zu werden. Dies erfordert natürlich die allmähliche Umlegung der Krangeleise und der Rinne R. Das Geleise der Materialbahn muss vorläufig belassen werden, weil nun der eben abgebaute Nebenfluss, von stromaufwärts beginnend, in entsprechenden Abständen durch Staumauern, welche bis zur betreffenden Nivelette des umliegenden Geländes hinaufre : chen, unterteilt werden soll.
Den Baustoff hiefür ergibt das taube Geschiebe und Sand, welche nun beim Abbau im Hauptfluss anfallen, in der Aufbereitung A aufbereitet und mit Hilfe der Materialbahn an die Baustelle der Staumauer geschafft werden. Nach Vollendung jeder Staumauer wird ein weiteres Stück Bahngeleise frei. Dort sind lediglich Betonmischmaschinen und Kompressoren für die Fundierung der Staumauer aufzustellen, für deren Antrieb der Betriebsstrom der Materialbahn ohnedies zur Verfügung steht. Jede Staumauer erhält an der Krone einen Überfall und nächst der Sohle eine Verbindungsöffnung zur nächsten Haltung, welche bloss einen Teil des in wasserreichen Zeiten zufliessenden Wassers durchlässt, so dass ein Teil gespeichert wird.
Nachdem die Kanalsohle in der gesamten Anlage waagrecht ist, entstehen in jeder Abzweigung hintereinander geschaltete Speicher mit gegen stromaufwärts stufenförmig ansteigenden Wasserspiegeln und zunehmender Wassertiefe. Ein derart langgestreckter Speicher kann bei Bruch einer Staumauer nur langsam ausfliessen, ohne Schaden anzurichten. Der sanfte Anstieg der Kranbahn hat auch den Vorteil, dass der Abbau selbst in stärker ansteigende Talränder, ja sogar der Wasserspeicherung zuliebe in Seitentäler vorgetrieben werden kann, indem derartige Ausläufer auch eine stufenförmig ansteigende Sohle erhalten. Während die übliche Speicherung geballter Wassermassen als Parallelspeieherung aufzufassen ist, kann die vorliegende als Reihenspeicherung gelten und
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verlangt von der einzelnen Staumauer keine grosse Sicherheit.
Bei Kraftwerksbauten dieser Art erfordern weder Kläranlagen noch Speicheranlagen nennenswerte Beträge für Grundablösung, weil sie fast ausschliesslich nur die Fläche der ursprünglichen Wasserläufe beanspruchen. Natürlich ist es ohne weiteres
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lauf einen künstlichen abzubauen. Wird letzterer später als Speicherraum nicht benötigt, so steht anderwärts gewonnenes taubes Geschiebe reichlich zur Verfügung, um ihn schliesslich zuzuschütten.
Ist nach vorstehendem Verfahren ein ganzes Tal vollständig abgebaut und als Speicheranlage ausgebaut, so kann die benutzte Maschineneinrichtung mit Ausnahme des Kraftwerkes mit verhältnis-
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genietet, somit zerlegbar ist.
PATENT-ANSPRÜCHE.
1. Abbau der Ablagerungen von Schwermetallen in Flüssen, dadurch gekennzeichnet, dass die metallhaltige Strecke durch Baggerung als Kraftwerkskanal mit grossem Querschnitt und weniger als das Gelände geneigter Sohle, daher infolge der geringen Strömung als Klärbecken sowie als Absatzkanal für Metall und Sand ausgebildet und allmählich zu einem langgestreckten und nach erfolgtem Abbau
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becken verlängert wird, indem der gegen stromaufwärts grabende Bagger (B) das taube mit dem goldhaltigen Geschiebe fördert und hiebei den dazwischen abgelagerten goldhaltigen Sand aufrührt, somit das schwere Metall unmittelbar stromabwärts auf kurzer Strecke, den leichteren Sand auf langer Strecke vom Wasser ablagern lässt, wonach der metallhaltige und der nahezu taube Sand getrennt gefördert werden kann.