RU2602460C1

RU2602460C1 - Method of melting of frozen rocks and soil

Info

Publication number: RU2602460C1
Application number: RU2015148802/03A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Яковлевич Столяревский
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2016-11-20

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to chemical industry, mining, in particular, to artificial thawing of frozen rocks in mining industry and construction, and can be used in development of gravel deposits, including using external energy sources, in particular nuclear. Method involves removal of top soil on area to be thawed, flooding thawed area with a liquid. Area is flooded with liquid containing concentrated aqueous solution of alcohol, liquid is collected from thawed area, which is taken for regeneration with restoration of initial concentration of alcohol, on thawed section liquid is fed heated to 30-50 °C, collection of liquid for regeneration is carried out in process of washing soil or rock, supply and collection of liquid on thawed area is performed in order to maintain mean alcohol content in flooding mode at a level higher than 10 %.

EFFECT: technical result is simplification of technology and higher efficiency.

4 cl, 4 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к химической, горнодобывающей промышленности, в частности к искусственному оттаиванию мерзлых пород в горном деле и строительстве, и может быть использовано при разработке россыпных месторождений, в том числе с применением внешних энергоисточников, в особенности ядерных.The invention relates to the chemical and mining industries, in particular to the artificial thawing of frozen rocks in mining and construction, and can be used in the development of alluvial deposits, including the use of external energy sources, especially nuclear.

Данные Роскомдрагмета свидетельствуют, что в настоящее время около 40% россыпного золота в стране сосредоточено в месторождениях с содержанием металла менее 300 мг/м³. При таких низких содержаниях для получения 1 грамма золота необходимо взрыхлить примерно 4-5 кубометров земли, что вызывает необходимость экскавации больших объемов грунта, учитывая, что только в 2011 году россыпного золота в России было добыто 60,5 тонны (23% общей добычи).The data of Roskomdragmet indicate that at present about 40% of alluvial gold in the country is concentrated in deposits with a metal content of less than 300 mg / m ³ . At such low contents, to obtain 1 gram of gold, it is necessary to loosen about 4-5 cubic meters of land, which necessitates the excavation of large volumes of soil, given that in 2011 alone, placer gold was mined in Russia 60.5 tons (23% of total production).

На территории Забайкалья и Приамурья в связи с отрицательными среднегодовыми температурами воздуха и незначительным снежным покровом повсеместно распространены сезонно- и многолетнемерзлые породы. При этом в северных и восточных районах Читинской области мощность сезонно-мерзлых пород достигает 4…5 м. В мерзлом состоянии горные породы обладают высокой прочностью. Энергоемкость разрушения мерзлых горных пород при понижении их температуры всего лишь до минус 1°C увеличивается в десятки раз. Поэтому при разработке золотоносных россыпных месторождений существенно возрастает значение работ по оттаиванию мерзлых горных пород.In the territory of Transbaikalia and Amur Region, seasonal and permafrost rocks are widespread in connection with negative average annual air temperatures and insignificant snow cover. Moreover, in the northern and eastern regions of the Chita region, the thickness of seasonally frozen rocks reaches 4 ... 5 m. In the frozen state, rocks have high strength. The energy intensity of the destruction of frozen rocks with a decrease in their temperature to only minus 1 ° C increases tenfold. Therefore, in the development of gold-bearing alluvial deposits, the importance of thawing frozen rocks significantly increases.

Первостепенную роль стали играть два основных фактора, влияющих на конечный результат:The primary role began to play two main factors affecting the final result:

- минимизация затрат при планировании вскрышных работ, перемещении грунтов и последующей рекультивации;- minimization of costs when planning stripping operations, moving soil and subsequent reclamation;

- обеспечение драги (или промприборов) талыми запасами песков на текущий и следующий промывочный сезон.- provision of dredge (or industrial equipment) with thawed sand reserves for the current and next washing season.

Причины, снижающие производительность промывки песков: позднее наступление теплого летнего периода и медленная оттайка валунистых песков, затрудняющая послойное снятие.Reasons that reduce the performance of washing sand: the late onset of the warm summer period and the slow defrosting of bouldery sand, which complicates layer-by-layer removal.

В этой связи особая важность придается хорошей подготовке полигонов, эффективному использованию солнечного тепла, возможностям гидрооттайки и различным методам теплосбережения в зимний период. Мероприятия по обеспечению драги (промприбора) талыми запасами, занимают в структуре себестоимости незначительное место (до 10%), а эффект от их применения весьма значительный, учитывая, что практически вся территория России, на которой велась россыпная золотодобыча, подвержена сезонному промерзанию поверхностного слоя грунта. Глубина промерзания в районах с суровым климатом доходит до 3-4 м. Следовательно, 100% мелкозалегающих россыпей не доработаны или погашены с большими потерями. Что касается районов, пораженных вечной мерзлотой, то здесь необходимость мероприятий по оттайке полигона очевидна.In this regard, particular importance is attached to the good preparation of landfills, the efficient use of solar heat, the possibilities of water defrosting and various methods of heat conservation in the winter. Measures to ensure dredge (industrial equipment) with thawed stocks occupy an insignificant place in the cost structure (up to 10%), and the effect of their use is very significant, given that almost the entire territory of Russia, where placer gold mining was conducted, is subject to seasonal freezing of the surface soil layer . The freezing depth in areas with a harsh climate reaches 3-4 m. Therefore, 100% of shallow placers are not developed or repaid with heavy losses. As for areas affected by permafrost, the need for measures to defrost the landfill is obvious.

Основные потери приходятся на начало сезона, т.к. и драги и промприборы хронически не обеспечены талыми песками. Мероприятия по дополнительной теплоизоляции талых песков, как правило, никто не применяет. В некоторых случаях, неоттаянный дражный полигон затапливался в начале сезона, однако, скорость естественного оттаивания под слоем воды уменьшается в 3-4 раза. Для решения задачи качественной оттайки полигона на всю глубину залегания продуктивного слоя предлагают применять следующие методы:The main losses are at the beginning of the season, as and dredges and industrial devices are chronically unsupported by melted sand. As a rule, no one applies measures for additional thermal insulation of thawed sand. In some cases, the thawed landfill was flooded at the beginning of the season, however, the rate of natural thawing under a layer of water is reduced by 3-4 times. To solve the problem of high-quality defrosting of the landfill to the entire depth of the productive layer, the following methods are proposed:

- естественное оттаивание;- natural thawing;

- послойное оттаивание;- layer-by-layer thawing;

- использование полимерных пленок;- the use of polymer films;

- фильтрационно-дренажное оттаивание;- filtration and drainage thawing;

- гидроигловое оттаивание.- hydroneedle defrosting.

В частности, известен способ разупрочнения мерзлых пород (патент РФ №2143032, опубл. 20.12.1999), согласно которому при искусственном оттаивании мерзлых россыпных месторождений разупрочнение достигается тем, что после образования льдозаполненной трещины гидроразрыва между, как минимум, двумя скважинами нагнетают солевой раствор насыщенной концентрации до получения на выходе из другой скважины раствора, разубоженного до концентрации, соответствующей незамерзанию раствора при начальной температуре мерзлых пород. Недостаток способа - высокая трудоемкость.In particular, there is a known method of softening frozen rocks (RF patent No. 2143032, publ. 12/20/1999), according to which during artificial thawing of frozen alluvial deposits, softening is achieved by the fact that after the formation of an ice-filled hydraulic fracture between at least two wells, a saturated brine solution is injected concentration until a solution is obtained at the exit from another well, diluted to a concentration corresponding to non-freezing of the solution at the initial temperature of frozen rocks. The disadvantage of this method is the high complexity.

Известен способ оттаивания мерзлых горных пород (RU 2295008), согласно которому удаляют почвенно-растительный слой на оттаиваемом участке, возводят водоподпорную дамбу, заливают участок слоем воды и отводят воду за пределы участка, отличающийся тем, что на участке бурят ряды скважин, между которыми укладывают водосбросную трубу, один конец которой закрывают заглушкой, а на другом конце устанавливают задвижку и водосливной патрубок, при этом в скважинах устанавливают водозаборные патрубки, которые перфорируют на отрезке длиной 0,5…1,0 м со стороны забоя скважин отверстиями диаметром 0,01…0,02 м и с помощью соединительных муфт присоединяют к водосбросной трубе (патент РФ №2295008, опубл. 10.03.2007). Недостатком данного способа является сложность технологии, высокие затраты на ее создание и эксплуатацию.A known method of thawing frozen rocks (RU 2295008), according to which remove the soil and vegetation layer on the thawed area, erect a water dam, fill the area with a layer of water and divert water outside the area, characterized in that rows of wells are drilled in the area, between which are laid a spillway pipe, one end of which is closed with a plug, and a valve and a drain pipe are installed at the other end, while water inlets are installed in the wells, which are perforated over a length of 0.5 ... 1.0 m from the side Ony bottom holes with holes with a diameter of 0.01 ... 0.02 m and with the help of couplings attached to the spillway (RF patent No. 2295008, publ. 10.03.2007). The disadvantage of this method is the complexity of the technology, the high costs of its creation and operation.

Известен способ оттаивания мерзлых пород (патент РФ №2315155, опубл. 20.01.2008), включающий удаление на оттаиваемом участке почвенно-растительного слоя, сооружение питающей, дренажной и оросительных канав и нагнетание в питающую и оросительные канавы воды, нагретой за счет солнечной радиации, отличающийся тем, что нагнетаемую в канавы воду нагревают соляными солнечными водонагревателями, установленными на дне питающей и оросительных канав. Недостатком способа также можно считать низкую глубину проникновения оттайки в грунт, сложность технологии, высокие затраты.A known method of thawing frozen rocks (RF patent No. 2315155, publ. 20.01.2008), including the removal of the soil-vegetable layer on the thawed section, the construction of the supply, drainage and irrigation ditches and the injection into the feed and irrigation ditches of water heated by solar radiation, characterized in that the water injected into the ditches is heated with solar solar water heaters installed at the bottom of the supply and irrigation ditches. The disadvantage of this method can also be considered a low depth of penetration of defrost into the soil, the complexity of the technology, high costs.

Известен также способ оттаивания мерзлых горных пород и грунтов (патент РФ №2276236, опубл. 10.05.2006), принятый за прототип, в котором производят удаление почвенно-растительного слоя на оттаиваемом участке, затопление оттаиваемого участка жидкостью, селективно прозрачной для коротковолнового и длинноволнового излучений, с последующим нанесением масляной пленки, отличающийся тем, что участок заливают слоями, а в качестве селективно прозрачной для коротковолнового и длинноволнового излучений жидкости используют водный раствор технической соли магния 6H₂O·MgCl₂ с понижением концентрации ее от нижних слоев к верхним слоям. Недостатком способа также можно считать сложность технологии, высокие затраты, необходимость работать с коррозионноактивной средой, низкая скорость оттаивания.There is also a method of thawing frozen rocks and soils (RF patent No. 2276236, publ. 05/10/2006), adopted as a prototype, in which the soil-plant layer is removed on the thawed area, the thawed area is flooded with a liquid selectively transparent for short-wave and long-wave radiation , followed by applying an oil film, characterized in that the area is poured in layers, and as an selectively transparent liquid for short-wave and long-wave radiation, an aqueous solution of technical whether magnesium 6H ₂ O · MgCl ₂ with a decrease in its concentration from the lower layers to the upper layers. The disadvantage of this method can also be considered the complexity of the technology, high costs, the need to work with a corrosive environment, low speed of thawing.

Задача настоящего изобретения - упростить технологию и повысить ее производительность, снизить затраты, повысить скорость оттаивания.The objective of the present invention is to simplify the technology and increase its productivity, reduce costs, increase the speed of thawing.

Поставленная задача решается тем, что в способе оттаивания мерзлых горных пород и грунтов, включающем удаление почвенно-растительного слоя на оттаиваемом участке, осуществляют затопление оттаиваемого участка жидкостью, содержащей концентрированный водный раствор спирта, от оттаиваемого участка ведут отбор жидкости, которую направляют на регенерацию с восстановлением исходной концентрации спирта, на оттаиваемый участок жидкость подают нагретой до 30-50°С, отбор жидкости на регенерацию ведут в процессе промывки грунта или породы, подачу и отбор жидкости на оттаиваемом участке ведут таким образом, чтобы поддерживать среднее содержание спирта в режиме затопления на уровне выше 10%.The problem is solved in that in the method of thawing frozen rocks and soils, including the removal of the soil and plant layer on the thawed area, the thawed area is flooded with a liquid containing a concentrated aqueous solution of alcohol, the liquid is selected from the thawed area, which is sent for regeneration with restoration initial alcohol concentration, the liquid to be thawed is heated up to 30-50 ° С, the liquid is selected for regeneration in the process of washing the soil or rock, feeds and fluid selection on thawed lead portion so as to maintain the mean alcohol content of the flooding operation at above 10%.

Кроме того:Besides:

- в качестве спирта используют метанол, этанол или пропанол;- methanol, ethanol or propanol are used as alcohol;

- регенерацию и нагрев жидкости осуществляют выхлопными газами двигателя внутреннего сгорания или газовой турбины;- the regeneration and heating of the liquid is carried out by the exhaust gases of an internal combustion engine or gas turbine;

- регенерацию и нагрев жидкости ведут при подводе тепла от ядерного реактора.- the regeneration and heating of the liquid is carried out when heat is supplied from a nuclear reactor.

На фигуре дана схема реализации способа, где 1 - оттаиваемый участок, 2 - подача жидкости, 3 - отвод жидкости, 4 - регенерация, 5 - ядерный реактор, 6 - теплоноситель, 7 - вывод конденсата, 8 - промывка грунта.The figure shows a diagram of the implementation of the method, where 1 is the thawed area, 2 is the fluid supply, 3 is the fluid outlet, 4 is the regeneration, 5 is the nuclear reactor, 6 is the coolant, 7 is the condensate outlet, 8 is the soil flushing.

Примером реализации изобретения служит способ оттаивания мерзлых горных пород и грунтов, описанный ниже.An example implementation of the invention is the method of thawing frozen rocks and soils, described below.

В качестве примера выбран район с климатическими условиями Забайкалья (см. табл. 1. Среднемесячные и среднегодовые температуры воздуха за многолетний период, °С), где осадки выпадают в течение года очень неравномерно.As an example, the region with the climatic conditions of Transbaikalia was selected (see Table 1. Monthly and average annual air temperatures over a long period, ° С), where precipitation falls very unevenly throughout the year.

В излагаемом примере осуществления изобретения рассмотрено оттаивание мерзлых горных пород и грунтов применительно к разработке россыпных месторождений дражным способом.In the described example embodiment of the invention, thawing of frozen rocks and soils is considered with reference to the development of alluvial deposits in the dragee method.

Дражный способ имеет лучшие технико-экономические показатели - высокие показатели работы драг достигаются за счет полной механизации основных производственных процессов (выемка горной массы и песков, обогащение песков, отвалообразование). Драгами перерабатываются десятки миллионов кубометров горной массы по более низкой себестоимости, чем при других способах разработки. Эффективность работы дражного флота, горных машин и оборудования при разработке россыпных месторождений в значительной мере зависит от степени подготовленности горных пород к выемке и их физико-механических свойств.The dragee method has the best technical and economic indicators - high drag performance is achieved through the complete mechanization of the main production processes (excavation of rock mass and sand, sand enrichment, dumping). Dredges process tens of millions of cubic meters of rock mass at a lower cost than other development methods. The efficiency of the dragee fleet, mining machinery and equipment in the development of alluvial deposits largely depends on the degree of preparedness of the rocks for excavation and their physical and mechanical properties.

В качестве примера взяты горнотехнические условия эксплуатации месторождения р. Вача (таблица 2).As an example, mining technical conditions for the operation of the r. Vacha (table 2).

[Проект разработки россыпного месторождения р. Вача. Новосибирский филиал института ВНИИПИГОРЦВЕТМЕТ (Ленский ОКП). 2004 г.][Project for the development of a placer deposit in the river Vacha. Novosibirsk branch of the institute VNIIPIGORTSVETMET (Lensky OKP). 2004]

Участок россыпного месторождения, предназначенный на планируемый год к разработке, разбивается на эксплуатационные блоки из условий достижения оптимальных параметров использования землеройно-транспортных машин, обеспечения потребной суточной оттайки песков на многолетнемерзлых запасах и полной отработки всех выделенных блоков в течение промывочного сезона.The alluvial deposit area intended for the planned year for development is divided into operating blocks from the conditions for achieving optimal parameters for the use of earthmoving vehicles, ensuring the required daily sand defrosting on permafrost reserves and the full development of all allocated blocks during the washing season.

Работы по вскрытию включают совокупность работ, проводимых с целью создания доступа к горизонту залежи, т.е. обеспечения непосредственной транспортной связи этого горизонта с поверхностью и размещения горных машин. Для этого предварительно с помощью бульдозера на оттаиваемом участке 1 удаляют почвенно-растительный слой и планируют поверхность с образованием полигона. Затем проводят затопление оттаиваемого участка мерзлых горных пород слоями жидкости 2 с целью увеличить скорость оттаивания пород.The autopsy work includes the totality of work carried out with the aim of creating access to the horizon of the reservoir, i.e. providing direct transport communication of this horizon with the surface and the placement of mining vehicles. To do this, previously using a bulldozer on thawed section 1 remove the soil-vegetable layer and plan the surface with the formation of a landfill. Then carry out the flooding of the thawed section of frozen rocks with layers of liquid 2 in order to increase the rate of thawing of rocks.

Технология промывки грунта 8 (песков) рассмотрена на примере использования прибора МПД-6М и заключается в следующем. Пески подаются бульдозером непосредственно в завалочный люк скруббера, в котором осуществляется дезинтеграция песков и последующее грохочение их на две фракции. Фракция песков мельче 30 мм обогащается на шлюзе мелкого наполнения, а фракция крупнее 30 мм выкладывается галечным стакером в отвал, хвосты промывки песков на шлюзе удаляются из прибора промывки грунта 8 самотеком в потоке пульпы. При отсутствии благоприятного рельефа местности для их уборки применяют землесос или гидроэлеватор. Возможно применение также прибора промывки грунта 8 типа ФМВ - 200 ТРН (Австрия) или других приборов дражного флота, горных машин и оборудования.The technology of washing the soil 8 (sand) is considered using the MPD-6M device as an example and consists in the following. Sands are fed with a bulldozer directly into the filling hatch of the scrubber, in which the sands are disintegrated and then screened into two fractions. A fraction of sands smaller than 30 mm is enriched at the fine filling sluice, and a fraction larger than 30 mm is laid out with a pebble stacker in the dump, sand washing tails at the sluice are removed from the soil washing device 8 by gravity in a pulp stream. In the absence of a favorable terrain, a dredger or hydraulic elevator is used to clean them. It is also possible to use a soil washing device of type 8 FMV - 200 TRN (Austria) or other dragee fleet devices, mining machinery and equipment.

Размораживание мерзлого грунта и его переход из твердомерзлого в мерзлопластичное состояние происходит за счет взаимодействия жидкости 2 с грунтом на оттаиваемом участке 1.Thawing of frozen soil and its transition from hard-frozen to frozen state occurs due to the interaction of liquid 2 with soil in the thawed area 1.

Лед в мерзлом грунте оттаиваемого участка 1 подразделяют на: поровой лед (лед-цемент), который находится в порах мерзлого грунта и цементирует его частицы или их агрегаты; ледяные включения - прослойки, линзы и другие формы льда. Основные физические свойства мерзлых грунтов: суммарная влажность, льдистость и объемный вес - зависят от их криогенной текстуры.Ice in the frozen ground of the thawed section 1 is divided into: pore ice (ice-cement), which is located in the pores of frozen soil and cementes its particles or their aggregates; ice inclusions - interlayers, lenses and other forms of ice. The main physical properties of frozen soils: total humidity, ice content and volumetric weight - depend on their cryogenic texture.

Оттаивание за счет взаимодействия жидкости 2 с грунтом оттаиваемого участка 1 производят с поглощением скрытой теплоты льдообразования, составляющей при 0°C при фазовом переходе льда в воду примерно 335 кДж тепла, которое тем в большем количестве передается фунту, чем толще снеговой покров на размораживаемом участке (авт. свид. SU №503004, МПК E02D 3/10, 1976 г.). Эта тепловая энергия снижает температуру жидкости 2.Thawing due to the interaction of the liquid 2 with the soil of the thawed section 1 is carried out with the absorption of latent heat of ice formation, which at 0 ° C during the phase transition of ice to water is approximately 335 kJ of heat, which is transferred to the pound in larger quantities, the thicker the snow cover in the defrosted section ( author certificate SU No. 503004, IPC E02D 3/10, 1976). This thermal energy reduces the temperature of the liquid 2.

Одновременно спирт, в качестве которого в данном примере взят этанол, содержащийся в жидкости 2, также взаимодействует со льдом грунта оттаиваемого участка 1. Взаимодействие этанола с водой - реакция экзотермическая. Изменение энтальпии этой реакции при 18°C с участием 1 моля этанола и 5.24 молей воды составляет - 5,99 кДж. Эта величина, взятая с обратным знаком, соответствует тепловому эффекту растворения. Так, например, для образования 1 кг 33% водного раствора спирта требуется 328 г этанола и 672 г воды. При 18°C в результате реакции спирта жидкости 2 с водой выделится 42.7 кДж тепла, еще 65 кДж нужно отобрать у раствора, чтобы охладить его до 0 град. Это тепло заберет плавящийся лед грунта оттаиваемого участка 1, но не все 672 г, а только 1/3 его часть. Остальные 2/3 части льда расходуется на более глубокое охлаждение раствора и на компенсацию подвода внешнего тепла. Температура равновесной системы, состоящей из жидкости 2 (водно-спиртового раствора) и льда оттаиваемого участка 1, отрицательна и равна взятой со знаком минус величине понижения температуры замерзания раствора. Для 49.4% раствора спирта она составляет - 36 град., а для 35.4% раствора - 25.7 град. Плавление льда в спиртовой среде процесс неравновесный, но система стремится к равновесию и поэтому температура быстро понижается. В литровом объеме оттаиваемого участка 1 температура смеси опускается до температуры минус 13.5 град, что позволяет работать дражным методом добычи золота при отрицательных температурах в приборе промывки грунта 8. Это продляет сезон промывки на 2-3 месяца. В качестве спирта могут рассматриваться также пропанол и метанол. Кроме того, в состав жидкости 2 могут добавлять также различные соли, например хлориды.At the same time, the alcohol, which is taken as the ethanol contained in liquid 2, also interacts with the ice of the ground of the thawed section 1. The interaction of ethanol with water is an exothermic reaction. The change in the enthalpy of this reaction at 18 ° C with the participation of 1 mole of ethanol and 5.24 moles of water is - 5.99 kJ. This value, taken with the opposite sign, corresponds to the thermal effect of dissolution. So, for example, to form 1 kg of a 33% aqueous solution of alcohol, 328 g of ethanol and 672 g of water are required. At 18 ° C, as a result of the reaction of the alcohol of liquid 2 with water, 42.7 kJ of heat will be generated, another 65 kJ must be taken from the solution in order to cool it to 0 deg. This heat will take away the melting ice of the soil of the thawed section 1, but not all 672 g, but only 1/3 of its part. The remaining 2/3 of the ice is spent on deeper cooling of the solution and on compensation of the supply of external heat. The temperature of the equilibrium system, consisting of liquid 2 (water-alcohol solution) and ice of the thawed portion 1, is negative and equal to the minus value of the decrease in the freezing temperature of the solution. For a 49.4% alcohol solution, it is 36 degrees, and for a 35.4% solution, it is 25.7 degrees. Ice melting in an alcoholic medium is a non-equilibrium process, but the system tends to equilibrium and therefore the temperature quickly drops. In the liter volume of thawed section 1, the temperature of the mixture drops to a temperature of minus 13.5 degrees, which allows the drag-and-drop method of gold mining at negative temperatures in the soil washing device 8. This prolongs the washing season for 2-3 months. Propanol and methanol can also be considered as alcohol. In addition, various salts, for example chlorides, can also be added to the liquid 2.

С целью резко уменьшить завоз спирта на площадку оттаиваемого участка 1 в заявляемом способе проводят отвод жидкости 3 на регенерацию 4, которую проводят путем повышения концентрации спирта в жидкости 2 за счет подвода тепловой энергии с помощью теплоносителя 6, нагреваемого сторонним энергоисточником, в качестве которого могут выступать тепловые двигатели или ядерный реактор 5.In order to drastically reduce the delivery of alcohol to the site of the thawed section 1 in the present method, liquid 3 is diverted to regeneration 4, which is carried out by increasing the alcohol concentration in liquid 2 by supplying thermal energy using a heat carrier 6 heated by a third-party energy source, which can act as heat engines or nuclear reactor 5.

Избыток воды, образующейся при регенерации 4, удаляют при выводе конденсата 7.Excess water generated during regeneration 4 is removed when condensate 7 is removed.

Процесс регенерации 4 может быть построен на основе тепловой дистилляции аналогично процессу опреснения морской воды, например по процессу типа энергоблока БН-350 в Казахстане или по процессу обратного осмоса. Для дистилляции и ректификации температура теплоносителя не должна превышать 100°C даже в случае этанола, а при использовании пропанола и метанола может быть на 10-20°C ниже. В частности, пропанол и вода формируют азеотроп и в результате простой дистилляции получается раствор жидкости 2, который на 87,9% состоит из пропанола и на 12,1% из воды.The regeneration process 4 can be built on the basis of thermal distillation similarly to the desalination of sea water, for example, by a process such as a BN-350 power unit in Kazakhstan or by the reverse osmosis process. For distillation and rectification, the coolant temperature should not exceed 100 ° C even in the case of ethanol, and when using propanol and methanol it can be 10-20 ° C lower. In particular, propanol and water form an azeotrope and, as a result of simple distillation, a solution of liquid 2 is obtained, which is 87.9% propanol and 12.1% water.

В случае этанола в процессе дистилляции достаточно остановиться на концентрации спирта в жидкости 2 на уровне 65-68%, до температуры нагрева около 88°C (таблица 3).In the case of ethanol in the distillation process, it is enough to dwell on the alcohol concentration in liquid 2 at the level of 65-68%, to a heating temperature of about 88 ° C (table 3).

В случае ректификации концентрация спирта в жидкости 2 может быть повышена до 75-80%. В этом случае вывод конденсата 7 может производиться в затопленный объем оттаиваемого участка 1. В процессе регенерации 4 возможна комбинация методов ректификации и дистилляции.In the case of rectification, the alcohol concentration in liquid 2 can be increased to 75-80%. In this case, the condensate 7 can be withdrawn to the flooded volume of the thawed section 1. In the process of regeneration 4, a combination of rectification and distillation methods is possible.

Для повышения эффекта оттаивания в мерзлом массиве горных пород оттаиваемого участка 1 могут создавать камуфлетные полости, фильтрационные каналы и сеть трещин различного рода путем взрывания в скважинах камуфлетных зарядов ВВ или электрогидроразрывом пласта.To increase the thawing effect in the frozen rock mass, the thawed section 1 can create camouflage cavities, filter channels and a network of cracks of various kinds by blasting camouflage explosive charges in the wells or by electrohydraulic fracturing.

В процессе промывки грунта 8 чешуйчатое золото иногда плавает по поверхности воды, поэтому с целью снижения уноса с пульпой при отводе жидкости 3 на регенерацию 4 необходимо понизить поверхностное натяжение жидкости 2, что и достигается применением спирта, имеющего значение коэффициента поверхностного натяжения, мН/м (при 20°C), равное 22 по сравнению с 77 мН/м (при 20°C) у воды. Подачу и отбор жидкости 2 на оттаиваемом участке 1 ведут таким образом, чтобы поддерживать среднее содержание спирта в режиме затопления на уровне выше 10%.In the process of washing the soil 8, flake gold sometimes floats on the surface of the water, therefore, in order to reduce entrainment with pulp during the removal of liquid 3 for regeneration 4, it is necessary to lower the surface tension of liquid 2, which is achieved by using alcohol having a surface tension coefficient of mN / m ( at 20 ° C), equal to 22 compared to 77 mN / m (at 20 ° C) near water. The supply and selection of liquid 2 in the thawed section 1 is carried out in such a way as to maintain the average alcohol content in the flooding mode at a level above 10%.

На оттаиваемый участок 1 жидкость 2 подают нагретой до 30-50°C, что возможно совместить с регенеративным нагревом исходного потока из отвода жидкости 3.Liquid 2 is fed to the thawed section 1 heated to 30-50 ° C, which can be combined with regenerative heating of the initial stream from the liquid outlet 3.

Возможно регенерацию и нагрев жидкости 2 осуществлять выхлопными газами двигателя внутреннего сгорания или газовой турбины. В частности, на основе дизельных двигателей типа ЯМЗ за счет выхлопных газов может быть получено достаточно энергии для регенерации и нагрева жидкости 2 (см. таблицу 4. Характеристики энергоустановок на основе дизельных двигателей типа ЯМЗ). В отопительный период эти тепловые отборы переключаются на отопительные нужды.It is possible to regenerate and heat the liquid 2 to carry out the exhaust gases of an internal combustion engine or gas turbine. In particular, on the basis of diesel engines of the YaMZ type, due to exhaust gases, sufficient energy can be obtained for the regeneration and heating of the liquid 2 (see table 4. Characteristics of power plants based on diesel engines of the YaMZ type). During the heating period, these heat selections are switched to heating needs.

За счет реализации предложенного способа удалось примерно на 2-3 месяца продлить процесс дражной добычи, повысить скорость оттаивания и коэффициент использования первичной энергии, упростить технологию и повысить ее производительность, снизить затраты на добычу золота, в первую очередь, электроэнергии.Due to the implementation of the proposed method, it was possible to extend the dragee production process by approximately 2–3 months, increase the thawing rate and primary energy utilization coefficient, simplify the technology and increase its productivity, and reduce the cost of gold mining, primarily electricity.

Claims

1. The method of thawing frozen rocks and soils, including the removal of the soil and plant layer in the thawed area, flooding the thawed area with a liquid, characterized in that the area is filled with a liquid containing a concentrated aqueous solution of alcohol, from the thawed area, a liquid is collected that is sent for regeneration with the restoration of the initial concentration of alcohol, the liquid being thawed is heated up to 30-50 ° C to the thawed section, the selection of liquid for regeneration is carried out during the washing of the soil or rock, and the selection of liquid in the thawed area is carried out in such a way as to maintain the average alcohol content in the flooding mode at a level above 10%.

2. The method of thawing frozen rocks and soils according to claim 1, characterized in that methanol, ethanol or propanol is used as the alcohol.

3. The method of thawing frozen rocks and soils according to claim 1, characterized in that the liquid is regenerated and heated by the exhaust gases of an internal combustion engine or gas turbine.

4. The method of thawing frozen rocks and soils according to claim 1, characterized in that the regeneration and heating of the liquid is carried out by supplying heat from a nuclear reactor.