RU190111U1

RU190111U1 - PULSE VACUUM DISINTEGRATOR

Info

Publication number: RU190111U1
Application number: RU2018132881U
Authority: RU
Inventors: Сергей Андреевич Новопашин; Вячеслав Николаевич Ярыгин; Игорь Вячеславович Ярыгин; Виктор Григорьевич Приходько; Василий Анатольевич Мальцев
Priority date: 2018-09-17
Filing date: 2018-09-17
Publication date: 2019-06-18

Abstract

Полезная модель относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к аппаратам для извлечения тонкого золота из глинистых золотосодержащих пород. Задачей полезной модели является создание импульсного вакуумного дезинтегратора с целью увеличения выхода ультрадисперсных частиц драгоценных металлов при их извлечении из золотоносных глинистых пород. Поставленная задача решается тем, что в импульсном вакуумном дезинтеграторе, содержащем ресивер, вакуумный насос, подключенный к ресиверу, рабочую камеру, соединенную при помощи короткого трубопровода с быстродействующим клапаном с ресивером, и имеющую быстродействующий клапан напуска атмосферы, согласно полезной модели, соотношение объемов рабочей камеры и ресивера меньше, чем 1 к 200, вакуумный насос имеет производительность ≥ 0,5 м/с, быстродействующие клапаны выполнены в виде пневматических клапанов.The utility model relates to the enrichment of minerals, in particular, to apparatus for extracting fine gold from clay-bearing gold-bearing rocks. The task of the utility model is to create a pulsed vacuum disintegrator in order to increase the yield of ultrafine particles of precious metals when they are extracted from gold-bearing clay rocks. The task is solved by the fact that in a pulsed vacuum disintegrator containing a receiver, a vacuum pump connected to the receiver, a working chamber connected via a short pipe to a high-speed valve to the receiver, and having a high-speed valve on the atmosphere, according to the utility model, the ratio of the volumes of the working chamber and the receiver is less than 1 in 200, the vacuum pump has a capacity of ≥ 0.5 m / s, high-speed valves are made in the form of pneumatic valves.

Description

Полезная модель относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к аппаратам для извлечения тонкого золота из глинистых золотосодержащих пород.The utility model relates to the enrichment of minerals, in particular, to apparatus for extracting fine gold from clay-bearing gold-bearing rocks.

Наличие большого количества месторождений в России является народным достоянием. Эффективность добычи определяется свойством конкретной золотосодержащей породы. В зависимости от этого используются различные технологические процессы для извлечения золота. Все месторождения можно разделить на три крупные группы: коренные месторождения, россыпи и конгломераты. К этому списку можно также добавить техногенные отвалы рудных золотодобывающих фабрик, которые представляют собой слежавшийся тонкодисперсный материал. Его ресурс оценивают до 5000 тонн золота в РФ. Добыча золота в россыпях, по сравнению с коренными месторождениями конгломератами, наиболее технологически проста и дешева. К настоящему времени большая часть рассыпных месторождений уже в существенной степени отработана. Среди этого класса месторождений следует отметить россыпи с существенным содержанием глины. Во-первых, для разработки этих месторождений необходимо применять специальные технологические процессы. Во-вторых, гранулометрический состав золота в этих месторождениях можно отнести к мелкому, что приводит к проблемам вскрытия золота при дезинтеграции и соответственно его извлечения. Это приводит к тому, что в отработанном материале остается более 50% золота. Повышение эффективности дезинтеграции этих золотоносных пород приведет существенному увеличению эффективности добычи золота.The presence of a large number of deposits in Russia is a national treasure. Production efficiency is determined by the property of a particular gold-bearing rock. Depending on this, various technological processes are used to extract gold. All deposits can be divided into three large groups: primary deposits, placers and conglomerates. To this list, you can also add man-made dumps of ore gold mining factories, which are compacted fine material. Its resource is estimated to 5000 tons of gold in the Russian Federation. Gold mining in placers, compared with primary deposits of conglomerates, is the most technologically simple and cheap. To date, most of the loose deposits have already been substantially developed. Among this class of deposits should be noted placers with a significant content of clay. First, for the development of these fields it is necessary to apply special technological processes. Secondly, the granulometric composition of gold in these deposits can be attributed to small, which leads to problems of opening gold during disintegration and, accordingly, its extraction. This leads to the fact that in the waste material remains more than 50% of gold. Improving the efficiency of the disintegration of these gold-bearing rocks will lead to a significant increase in the efficiency of gold mining.

Все применяемое дезинтегрирующие оборудование можно разделить на три группы:All used disintegrating equipment can be divided into three groups:

- машины и аппараты, в которых происходит механическое перемешивание песков в водной среде, в результате чего глина переходит в водную суспензию;- Machines and devices in which mechanical mixing of sand occurs in the aquatic environment, as a result of which the clay passes into the aqueous suspension;

- машины и аппараты, в которых разрушение производится высоконапорными струями воды на просеивающей поверхности;- Machines and devices in which the destruction is carried out by high-pressure water jets on the screening surface;

- машины и аппараты, в которых дезинтеграция глины осуществляется за счет электрогидравлического эффекта, ультразвуковых и звуковых колебаний, электрофореза, гидродинамической кавитации.- Machines and devices in which the disintegration of clay is carried out due to the electro-hydraulic effect, ultrasonic and sound vibrations, electrophoresis, hydrodynamic cavitation.

Вакуум (создание рабочего давления ниже атмосферного уровня) широко применяется в различных технологических установках. Наибольшее распространение получили установки для вакуумной сушки с различными вариантами технологического процесса. Информации о применении установок с использованием вакуума для повышения извлекаемости ультрадисперсных частиц драгоценных металлов из глинистых пород пока не найдено.Vacuum (creating a working pressure below the atmospheric level) is widely used in various process units. The most widely used installation for vacuum drying with different variants of the process. Information on the use of installations using vacuum to increase the recoverability of ultrafine particles of precious metals from clay rocks has not yet been found.

Известна установка для термовакуумно-импульсной сушки пищевых материалов (патент РФ №166946, 2016 г., F26B 9/06, F26B 5/04, F26B 3/04, F26B 21/04), которая включает две сушильные камеры, соединенные при помощи трубопроводов с быстродействующими клапанами с ресивером, и водокольцевой вакуумный насос, подключенный к ресиверу. Каждая сушильная камера снабжена системой кондиционирования газообразного теплоносителя и системой конвективного прогрева материалов с рециркуляцией газообразного теплоносителя.Known installation for thermal vacuum-pulsed drying of food materials (RF patent No. 166946, 2016, F26B 9/06, F26B 5/04, F26B 3/04, F26B 21/04), which includes two drying chambers, connected through pipelines with high-speed valves with a receiver, and a water ring vacuum pump connected to the receiver. Each drying chamber is equipped with a coolant gas conditioning system and a system of convective heating of materials with recirculation of the coolant gas.

Недостатком данной установки является большой, по сравнению с ресивером, объем рабочих камер, в которых размещаются многоярусные передвижные тележки с полками или вешалами, и наличие теплового насоса для охлаждения воды, циркулирующей в водокольцевом насосе, что усложняет и удорожает всю конструкцию, а также сложная конструкция рабочих камер, предназначенных для сушки с нагревом. Заявляемый предельный вакуум в установке - порядка 1 кПа.The disadvantage of this installation is large, compared with the receiver, the volume of working chambers in which multi-tiered mobile carts with shelves or hangers are placed, and the presence of a heat pump to cool the water circulating in the water ring pump, which complicates and increases the cost of the entire structure, as well as the complex structure the working chambers intended for drying with heating. The claimed maximum vacuum in the installation is about 1 kPa.

Известен способ сушки древесины и устройство для его осуществления (патент РФ №2400684, 2009 г., F26B 5/04, F26B 9/06). Установка, реализующая способ сушки древесины, включает две сушильные камеры, соединенные трубопроводами с быстродействующими клапанами с первым охлаждаемым ресивером со шлюзовой камерой, последовательно соединенным со вторым ресивером и с вакуумным насосом при помощи трубопровода с вакуумным затвором. Время вакуумирования рабочих камер - 10 с.There is a method of drying wood and a device for its implementation (RF patent No. 2400684, 2009, F26B 5/04, F26B 9/06). The installation that implements the method of wood drying includes two drying chambers connected by pipelines with high-speed valves to the first cooled receiver with a lock chamber connected in series with the second receiver and to a vacuum pump using a pipeline with a vacuum gate. Vacuum time of working chambers - 10 s.

К недостаткам данного устройства относится недостаточно высокий предельный вакуум (порядка 7 кПа), связанный с использованием водокольцевого насоса без дополнительной системы охлаждения рабочей жидкости.The disadvantages of this device are not sufficiently high limiting vacuum (about 7 kPa), associated with the use of a water ring pump without an additional cooling system for the working fluid.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому решению является способ сушки древесины и установка для его осуществления (патент РФ №2468319, 2009 г., F26B 5/04, F26B 9/06). Установка содержит не менее двух герметичных сушильных камер, вакуумный насос и ресивер, соединенные между собой трубопроводом с герметичными заслонками.The closest in technical essence to the claimed solution is a method of drying wood and installation for its implementation (RF patent №2468319, 2009, F26B 5/04, F26B 9/06). The installation contains at least two hermetic drying chambers, a vacuum pump and a receiver interconnected by means of a pipeline with hermetic dampers.

Недостатками данного устройства являются сложная конструкция рабочих камер и невысокий предельный вакуум (порядка 30 кПа), время вакуумирования составляет 60-70 мин).The disadvantages of this device are complex construction of working chambers and low limiting vacuum (about 30 kPa), the evacuation time is 60-70 minutes).

Задачей полезной модели является создание импульсного вакуумного дезинтегратора с целью увеличения выхода ультрадисперсных частиц драгоценных металлов при их извлечении из золотоносных глинистых пород.The task of the utility model is to create a pulsed vacuum disintegrator in order to increase the yield of ultrafine particles of precious metals when they are extracted from gold-bearing clay rocks.

Поставленная задача решается тем, что в импульсном вакуумном дезинтеграторе, содержащем ресивер, вакуумный насос, подключенный к ресиверу, рабочую камеру, соединенную при помощи короткого трубопровода с быстродействующим клапаном с ресивером, и имеющую быстродействующий клапан напуска атмосферы, согласно полезной модели, соотношение объемов рабочей камеры и ресивера составляет <1:200, вакуумный насос имеет производительность ≥ 0,5 м³/с, быстродействующие клапаны выполнены в виде пневматических клапанов.The task is solved by the fact that in a pulsed vacuum disintegrator containing a receiver, a vacuum pump connected to the receiver, a working chamber connected via a short pipe to a high-speed valve to the receiver, and having a high-speed valve on the atmosphere, according to the utility model, the ratio of the volumes of the working chamber and the receiver is <1: 200, the vacuum pump has a capacity of ≥ 0.5 m ³ / s, high-speed valves are made in the form of pneumatic valves.

Соотношение размеров камеры и ресивера и применение мощного механического вакуумного насоса позволяют откачивать воздух вместе с парами воды, избежав конденсации влаги на внутренних поверхностях и появления капель в потоке, т.к. давление в ресивере оказывается значительно меньше давления насыщенных паров воды при комнатной температуре (≈ 2-3 кПа), и получить в ресивере и рабочей камере разреженное давление ≤ 1,3 Па. Для вакуумирования рабочей камеры и напуска в нее атмосферы применяют быстродействующие пневматические клапаны, хорошо работающие с атмосферным перепадом давления на трубопроводах довольно большого сечения, что обеспечивает высокую скорость вакуумирования. Для длительного контроля за процессом предусмотрена автоматическая система управления.The aspect ratio of the chamber and the receiver and the use of a powerful mechanical vacuum pump allow air to be pumped out along with the water vapor, avoiding condensation of moisture on the internal surfaces and the appearance of droplets in the stream, since the pressure in the receiver is significantly less than the pressure of saturated water vapor at room temperature (≈ 2-3 kPa), and a rarefied pressure of ≤ 1.3 Pa is obtained in the receiver and the working chamber. For evacuating the working chamber and letting the atmosphere into it, high-speed pneumatic valves are used, which work well with the atmospheric pressure drop across pipelines of a rather large cross-section, which ensures a high evacuation rate. For long-term monitoring of the process, an automatic control system is provided.

Эффективность дезинтеграции основана на двух процессах. Во-первых, резкое (за время не более 1 секунды) падение давления в окружающей среде приводит к возникновению перепада давления внутри породы. Это приводит к физическому дроблению породы. Во-вторых, падение давления ниже давления насыщенных паров воды вызывает интенсивное испарение воды. Это приводит к резкому понижению температуры породы, вплоть до ее замерзания. Дезинтеграция породы происходит вследствие того, что вода при замерзании расширяется.The effectiveness of disintegration is based on two processes. Firstly, a sharp (in no more than 1 second) pressure drop in the environment leads to a pressure drop inside the rock. This leads to physical crushing of the rock. Secondly, the pressure drop below the pressure of saturated water vapor causes intense evaporation of water. This leads to a sharp decrease in the temperature of the rock, up to its freezing. The disintegration of the rock is due to the fact that the water expands during freezing.

На фиг. 1 показан импульсный вакуумный дезинтегратор, где:FIG. 1 shows a pulsed vacuum disintegrator, where:

1 - ресивер;1 - receiver;

2 - датчик давления;2 - pressure sensor;

3 - блок индикации давления;3 - pressure display unit;

4 - рабочая камера;4 - working chamber;

5 - датчик давления; 6-АЦП;5 - pressure sensor; 6-ADC;

7 - компьютер;7 - computer;

8 - блок управления;8 - control unit;

9 - видеокамера;9 - video camera;

10 - весы;10 - scales;

11 - клапан напуска атмосферы;11 - valve inlet atmosphere;

12 - клапан откачки;12 - pumping valve;

13 - вакуумный насос.13 - vacuum pump.

На фиг. 2 приведена фотография породы до вакуумной обработки. На фиг. 3 -фотография образца после сброса давления, когда уже произошло дробление породы. На фиг. 4 представлена фотография уже замерзшего образца.FIG. 2 shows a photograph of the rock before vacuum processing. FIG. 3 is a photograph of the sample after pressure relief, when the rock has already been crushed. FIG. 4 shows a photograph of an already frozen sample.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Закрываются фланец ресивера 1, клапан откачки 12 и вакуумным механическим насосом 13 ресивер откачивается до предельного значения давления ≤ 1,3 Па. Обрабатываемая субстанция (глина) помещается на весы 10 в рабочую камеру 4 и камера герметизируется. Включается измерительная и регистрирующая аппаратура (3, 6, 7), включается блок управления клапанами 8. По сигналу с блока управления 8 открывается клапан откачки 12 и давление в рабочей камере 4 резко (за время не более 1 секунды) падает до ≈ 0,4 кПа, что значительно ниже давления насыщенных паров воды при комнатной температуре, затем, при работающем насосе 13, за несколько секунд уменьшается до ≈ 1,3 Па. Начинается интенсивное испарение влаги с поверхности, из трещин и пор обрабатываемой субстанции. Вследствие затрат тепла на испарение влаги, происходит охлаждение и замерзание глинистой массы. Температура стремится к равновесному значению для насыщенных паров воды при установившемся давлении в камере и падает на 20-30°С ниже нуля, в зависимости от достигнутого вакуума. Переход содержащейся в глине воды в замерзшее, твердое состояние вызывает дополнительное растрескивание обрабатываемого вещества, изменение его структуры. Спустя некоторое время (от нескольких минут до нескольких часов, в зависимости от первоначальной массы образца), состояние глины стабилизируется, закрывается клапан 12, с помощью клапана 11 в рабочей камере 4 поднимается давление до атмосферного уровня, открывается рабочая камера и вещество передается на анализ. Процесс откачки-напуска можно повторять многократно с целью получения большего эффекта, меняя скважность импульсного процесса, с этой же целью можно варьировать уровень давления (и, тем самым, температуру вещества) в рабочей камере. Результаты взвешивания дают возможность управлять процессом, ориентируясь на количество ушедшей влаги, скорость испарения которой зависит от состояния поверхности и структуры обрабатываемого вещества, его формы и объема. Видеокамера 9 позволяет контролировать процесс визуально.The flange of the receiver 1 is closed, the pumping valve 12 and the vacuum mechanical pump 13 are closed; the receiver is pumped out to the limit pressure value ≤ 1.3 Pa. The processed substance (clay) is placed on the scale 10 in the working chamber 4 and the chamber is sealed. The measuring and recording equipment (3, 6, 7) is turned on, the valve control unit 8 is turned on. The signal from the control unit 8 opens the pump down valve 12 and the pressure in the working chamber 4 abruptly (within 1 second) drops to ≈ 0.4 kPa, which is significantly lower than the pressure of saturated water vapor at room temperature, then, when the pump 13 is running, decreases to ≈ 1.3 Pa in a few seconds. Intensive evaporation of moisture from the surface, from cracks and pores of the treated substance begins. Due to the cost of heat for the evaporation of moisture, cooling and freezing of the clay mass occurs. The temperature tends to an equilibrium value for saturated water vapor at a steady pressure in the chamber and drops 20-30 ° C below zero, depending on the vacuum reached. The transition of the water contained in the clay into a frozen, solid state causes additional cracking of the substance being treated, a change in its structure. After some time (from several minutes to several hours, depending on the initial mass of the sample), the state of the clay stabilizes, valve 12 closes, with the help of valve 11 in the working chamber 4 the pressure rises to the atmospheric level, the working chamber opens and the substance is transferred for analysis. The process of pumping-inlet can be repeated many times in order to obtain a greater effect, changing the duty cycle of the pulse process, with the same purpose you can vary the pressure level (and, thus, the temperature of the substance) in the working chamber. The weighing results make it possible to control the process, focusing on the amount of moisture left, the evaporation rate of which depends on the state of the surface and the structure of the treated substance, its shape and volume. Video camera 9 allows you to control the process visually.

Пример.Example.

Эксперименты проводились при давлении 13 Па, время выдержки под вакуумом -120 секунд. Размер ресивера - 5 м, размер рабочей камеры - 0.022 м³. Используемый насос - форвакуумный насос НВЗ-500. Температура исходного образца - комнатная, после вакууммирования - температура образца понижалась вплоть до замерзания оставшейся влаги. Глинистая порода в вакууме дезинтегрируется вследствие внутреннего давления, перехода воды в газообразное состояние и деформации вследствие изменения плотности при фазовом переходе жидкость - твердое тело. Уменьшение веса глинистой породы за счет испарения влаги составило 5-10%. Этой величины достаточно для замораживания оставшейся влаги за счет отбора теплоты испарения. Эксперименты по дезинтеграции мелкодисперсных (менее 50 мкм) хвостов золотоносной глины показали увеличение извлечения золота более чем в 1,5 раза.The experiments were carried out at a pressure of 13 Pa, a soaking time under vacuum of -120 seconds. The size of the receiver is 5 m, the size of the working chamber is 0.022 m ³ . The pump used is the foreline pump NVZ-500. The temperature of the initial sample is room; after vacuuming, the temperature of the sample decreases until the remaining moisture freezes. Clay rock in vacuum disintegrates due to internal pressure, the transition of water into a gaseous state and deformation due to changes in density during the phase transition from liquid to solid. Reducing the weight of clay due to evaporation of moisture was 5-10%. This value is sufficient for freezing the remaining moisture due to the selection of the heat of evaporation. Experiments on the disintegration of fine (less than 50 microns) tailings of gold-bearing clay showed an increase in gold recovery by more than 1.5 times.

Использование описанной полезной модели позволяет повысить эффективность дезинтеграции золотосодержащих глинистых пород и увеличить выход содержащихся в них драгметаллов.The use of the described utility model makes it possible to increase the efficiency of disintegration of gold-bearing clay rocks and to increase the output of the precious metals contained in them.

Claims

1. Pulsed vacuum disintegrator for extracting ultrafine gold particles from gold-bearing clay rocks, containing a receiver, a vacuum pump connected to the receiver, a working chamber connected through a pipeline with a high-speed pumping valve to the receiver and having a high-speed valve for atmosphere inlet, characterized in that the ratio of volumes the working chamber and the receiver are less than 1 in 200, and the vacuum pump has a productivity of ≥ 0.5 m ³ / s.

2. The device according to p. 1, characterized in that the high-speed valves are made in the form of pneumatic valves.