ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 622.271.1:622.236.73
DOI: 10.18503/1995-2732-2022-20-3-26-34
Аннотация
В настоящее время рост ресурсного потенциала страны зависит от освоения глубокозалегающих ме-сторождений, большая часть которых представлена глинистыми золотоносными россыпями с повышенным содержанием тонких и мелких фракций ценных компонентов. Данное обстоятельство зависит от развития более совершенных способов и установок, обеспечивающих разрушение структурных связей глинистых минералов. Особое значение приобретают теоретические исследования и численные методы расчета, пригодные для проектирования установок нового типа, исключающих использование дополнительных энергозатрат при разрушении структурных связей минеральной составляющей в гидросмесях и работающих на основе модулирования гидродинамических эффектов и кавитации. На основе аналитического расчета получены данные по изменению массовой гидродинамической мощности и термодинамического потенциала системы в процессе деструкции минеральной составляющей гидросмеси в предлагаемой автором установке, моделирующей гидродинамические эффекты с учетом объемного расхода гидросмеси. В результате расчетов установлено, что определяющую роль в процессе микродезинтеграции минеральных частиц на первой ступени турбулизации играет изменение термодинамического потенциала системы, зависящего от изменения массовой гидродинамической мощности системы и времени воздействия. При увеличении расхода и скорости потока в 5 раз величина давления, массовая гидродинамическая мощность и термодинамический потенциал системы увеличиваются в среднем в 25 раз. При уменьшении выходного диаметра сопла, согласно расчетным данным, массовая гидродинамическая мощность и термодинамический потенциал системы увеличивается в среднем в 2,8 раза. Развитие численных методов исследования и проектирования гравитационных установок нового типа позволит адоптировать их к использованию на объектах добычи полезных ископаемых. Прогнозируется при активизации микродезинтеграции сокращение потерь тонких частиц ценных компонентов, снижение потребления энергоресурсов и повышение экологической безопасности за счет использования гидродинамического эффекта преобразования среды непосредственно, в том числе в обогатительных процессах, обеспечивая снижение расхода поверхностно-активных веществ и реагентов.
Ключевые слова
высокоглинистые пески, микродезинтеграция, термодинамический потенциал, массовая гидродинамическая мощность, гидродинамический генератор
Для цитирования
Хрунина Н.П. Моделирование гидродинамических эффектов при микродезинтеграции высокоглинистых минеральных компонентов в гидросмесях // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2022. Т. 20. №3. С. 26-34. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2022-20-3-26-34
1. Мамаев Ю.А., Хрунина Н.П. Перспективы освое-ния глинистых россыпей Приамурья // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. № S5. С. 47-57.
2. Семенов А.Н., Серый Р.С. Исследование процес-сов дезинтеграции труднопромывистых песков россыпных месторождений золота // Известия ву-зов. Горный журнал. 2019. № 8. С. 88-96. DOI: 10.21440/0536-1028-2019-8-88-96.
3. Мирзеханов Г.С., Литвинцев В.С. Состояние и проблемы освоения техногенных россыпных месторождений благородных металлов в Дальневосточном регионе // Горный журнал. 2018. №10. С. 25-30.
4. Шкаруба Н.А., Кисляков В.Е., Борисов Ф.И. Осо-бенности обоснования параметров моделирования размыва горных пород напорной струей гидромонитора // Вестник Забайкальского государственного университета. 2019. Т. 25, № 4. С. 32-38.
5. Мирзеханов Г.С., Литвинцев В.С., Алексеев В.С. Перспективы масштабного освоения техногенных россыпных месторождений благородных ме-таллов // Маркшейдерия и недропользование. 2019. № 6. С. 22-30.
6. Пат. РФ № 2187373 РФ. Многоуровневая установ-ка для извлечения ценных минералов / Н.П. Хру-нина, Ю.А. Мамаев, О.В. Стратечук, Т.О. Хрунин; заявитель и патентообладатель ИГД ДВО РАН. Опубл. 20.08.2002. Бюл. № 23.
7. Хрунина Н.П., Чебан А.Ю. Оценка влияния водо-насыщения на дезинтеграцию высокоглинистых песков при разработке россыпей благородных ме-таллов // Вестник Магнитогорского государствен-ного технического университета им. Г.И. Носова. 2015. № 4 (52). С. 50-55.
8. Мамаев Ю.А., Хрунина Н.П. Определение опти-мальных начальных параметров звукового воздейст¬вия на пульпу в зумпфовом накопителе при откры¬той разработке высокоглинистых россыпей // Гор¬ный информационно-аналитический бюллетень. 2009. № 7. С. 187-191.
9. Пат. 2209974 РФ. Геотехнологический комплекс с многоступенчатой дезинтеграцией / Н.П. Хруни-на, Ю.А. Мамаев; заявитель и патентообладатель ИГД ДВО РАН. Опубл. 10.08.2003. Бюл. № 22.
10. Пат. 2200629 РФ. Грохот-дезинтегратор с интен-сификацией кавитации комбинированным воздей-ствием ультразвука / Н.П. Хрунина; заявитель и патентообладатель ИГД ДВО РАН. Опубл. 20.03.2003. Бюл. № 8.
11. Пат. на полезную модель 115690 РФ. Многосту-пенчатое гидроударно-кавитационное устройство / А.Н. Анушенков, И.В. Мещеряков. Опубл. 10.05.2012. Бюл. № 13.
12. Пат. 2476261 РФ. Способ возбуждения акустиче-ских колебаний в текучей среде и устройство (ва-рианты) для его осуществления / В.П. Терехин, Д.М. Пастухов, М.Е. Пастухов. Опубл. 27.02.2013. Бюл. № 6.
13. Математическое моделирование кавитационных процессов при кондиционировании промышленных сточных вод / Дубровская О.Г., Кулагина В.А., Сапожникова Е.С., Фэнг-Чэнь Лив, Цянь Лив, Чжи-Ин Чжэн // Журнал СФУ. Техника и технологии. 2015. № 8. С 369-376.
14. Замотин П.А., Лобанов В.Г. Интенсификация про-цесса измельчения золотосодержащей руды с ис-пользованием поверхностно-активных веществ и дополнительной обработкой ультразвуком // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2018. Т.16. №3. С. 25-32. DOI: 10.18503/1995-2732-2018-16-3-25-32.
15. Кудимов Ю.Н., Казуб В.Т., Голов Е.В. Электро-разрядные процессы в жидкости и кинетика экс-трагирования биологически активных компонен-тов. Ч. 1. Ударные волны и кавитация // Вестник ТГТУ. 2002. Т. 8. № 2. С. 254-264. ISSN 0136-5835.
16. Аникин В.С., Аникин В.В. Моделирование гидро-динамических вихревых потоков с ультразвуко-выми кавитационными процессами // Вестник Ря-занского государственного радиотехнического уни¬верситета. 2008. № 24. С. 61-66.
17. Atici U., Comakli R. Evaluation of the physico-mechanical properties of plutonic rocks based on tex-ture coefficient by // The Journal of The Southern Af-rican Institute of Mining and Metallurgy. 2019. Vol. 119. Рр. 63-69.
18. Choi J., Cui M., Lee Y., Ma J., Kim J., Son Y., et al. Hybrid reactor based on hydrodynamic cavitation, ozonation and oxidation of persulfate for the decom-position of oxalic acid in the processes of extraction of rare earth elements // Ultrasound. Sonochem. 2019. 52, 326-335. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2018.12.004.
19. Gagol M., Przyjazny A., Boczkaj G. Wastewater treatment by means of advanced oxidation processes based on cavitation – a review // Chem. Eng. J. 2018. Vol. 338, 599-627. DOI: 10.1016/j.cej.2018.01.049
20. Gagol M.R., Soltani D.C., Przyjazny A., Boczkaj G. Effective degradation of sulfide ions and organic sul-fides in cavitation-based advanced oxidation processes (AOPs) // Ultrason. Sonochem. 2019. 58:104610. DOI: 10.1016/j.ultsonch. 2019.05.027.
21. Kim H., Koo B., Sun X., Yong Yoon J. Investigation of the process of sludge disintegration using a hydro-dynamic cavitation reactor of rotary-stator type // Sep. Purif. Technol. 2020. 240:116636. DOI: 10.1016/ j.seppur.2020.116636.
22. Маркон А., Мелкот С.Н., Йода М. Влияние мас-штабирования размера сопла при кавитационном струйном упрочнении воды // J. Manuf. Процесс. 2018. № 31. С. 372-381.
23. Пат. 2714417 РФ. Способ активации микродезинтеграции высокоглинистой полиминеральной составляющей гидросмеси / Н.П. Хрунина; заявитель и патентообладатель ИГД ДВО РАН. Опубл. 14.02.2020. Бюл. № 5.